Modelo básico de um amplificadorFONTE: http://www.deas.harvard.edu/courses/es154/pdf/lect_03_amp_fresp.pdf
• Amplificador de tensão Objetivo: amplificar a tensão ac vin
Bloquear sinais dc
• Utiliza-se os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 para bloquear a componente DC dos sinais de entrada e de saída.
– Os pontos de operação DC de entrada e de saída são determinados pelo amplificador.
– Observe que a adição destes capacitores altera a resposta em freqüência (i.e, os diagramas de Bode de magnitude e fase) do amplificador.
• O ponto de operação DC do sinal de entrada pode não ser a mesma tensão de entrada DC desejada para o amplificador; o mesmo pode ser dito em relação à saída. Deseja-se determinar o ponto de operação DC para o amplificador de modo independente.
Exemplo
• Circuito equivalente do amplificador para pequenos sinais (modelo de pequenos sinais) para freqüências médias (midband frequencies):
• Exemplo de um amplificador (um único estágio) usando um MOSFET.– O capacitor C bloqueia componentes DC
que poderiam interferir em vin;
– O ponto de operação DC do amplificador é determinado pelos resistores R1 e R2.
– O capacitor C comporta-se como um curto-circuito;– O MOSFET é modelado como uma fonte de corrente controlada por
corrente.
Amplificador de tensão ideal
• R in ∞
• R out 0.
• FTCT: Ao×vin
– Ao : ganho em malha aberta.
Amplificador de tensão não ideal com capacitores de acomplamento
• Características não-ideais:– Impedância de entrada finita: R in e C in
– Impedância de saída finita: R out e C out
• Capacitores de acoplamento CC1 e CC2: valores elevados (da ordem de F).
• Capacitores parasitas C in e C out : valores pequenos (da ordem de
pF).
• O modelo equivalente pode ser simplificado, dependendo da freqüência dos sinais envolvidos.
Modelo de faixa média (média freqüência)
• Para freqüências médias, pode-se modelar :– Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 como curto-circuito (por que?).
– Os capacitores parasitas C in e C out como circuito aberto (por que?).
• Normalmente, Rin >> RS e Rout << RL.
• Como os capacitores parasitas afetam o ganho?
diagrama de Bode de magnitude?
Modelo de baixas freqüências
• A baixas freqüências :– Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 não podem ser ignorados (por
que?).
– Os capacitores parasitas C in e C out podem ser desprezados (por que?).
• Como os capacitores de acoplamento afetam o ganho?
diagrama de Bode de magnitude?
Modelo de altas freqüências
• A altas freqüências :– Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 podem ser considerados curtos
(por que?).
– Os capacitores parasitas C in e C out não podem ser desprezados (por que?).
• Qual a conseqüência disto no ganho?
diagrama de Bode de magnitude?
Diagrama de Bode
• De magnitude :
Diagrama de Bode (2)• Somando as contribuições individuais :
Diagrama de Bode (3)• E o diagrama de Bode de fase?
Exemplo: resposta em baixas freqüências
• Como o capacitor de acoplamento CC1 na entrada afeta a resposta em baixas freqüências do amplificador?
onde:
determina a freqüência de corte inferior
vin
R gC C1
R in
R out
Exemplo: resposta em altas freqüências I
• Considere o efeito do capacitor parasita C in (assuma Cout = 0):
• O circuito é de constante de tempo única (CTU): possui um único pólo e uma freqüência de corte superior p rd/s.
vin
R g
C in
R in
R out
R LC out
Exemplo: resposta em altas freqüências II
• Considerando-se também o efeito de Cout , o ganho tem a forma:
• Se p1 p2 , a largura de banda 3dB é determinada por p1 (pólo dominante);
• Se p2 p1 , a largura de banda 3dB é determinada por p2 (pólo dominante);
• Se p1 ≈ p2 , a freqüência de corte é determinada igualando-se o denominador a 2:
Impedância de realimentação
• Uma impedância que faz uma ligação entre os nós de entrada e saída em um amplificador inversor afeta significativamente a impedância de entrada de um amplificador. (E a impedância de saída?)