125125
Aula 24: O Amplificador Emissor Comum (EC)(p.290-293)
Prof. SeabraPSI/EPUSP
Eletrônica I – PSI3321Programação para a Segunda Prova (cont.)
21ª 02/06 Análise cc de circuitos com transistores, exercícios selecionados: 5.1, 5.4, 5.10.
Sedra, Cap. 5 p. 246 + 264-269
22ª 06/06 O TBJ como amplificador para pequenos sinais (as condições c.c., a corrente de coletor e a transcondutância)
Sedra, Cap. 5,p. 263-264;p. 275-276.
Teste 119h20-9h35
23ª 09/06 A corrente de base e a resistência de entrada da base, a resistência de entrada do emissor. Ganho de tensão,Exemplo 5.38, modelos equivalentes (modelos -híbrido e T)
Sedra, Cap. 5,p. 276-279
24ª 13/06 Aplicação dos modelos equivalentes para pequenos sinais, Efeito Early. O amplificador emissor comum (EC) - Exercício 5.43
Sedra, Cap. 5p. 290-293
Teste 129h20-9h35
25ª 20/06 O amplificador emissor comum com resistência de emissor Sedra, Cap. 5p.293-295
Teste 139h20-9h35
26ª 23/06 O amplificador base comum (BC) Sedra, Cap. 5p. 296-297
27ª 27/06 O amplificador coletor comum (CC) Sedra, Cap. 5p. 297-302
Teste 149h20-9h35
28ª 30/06 Aula de Exercícios
2a. Semana de Provas (01/07 a 07/07/2017)Data: xx/xx/2017 (xxxx-feira) – Horário: xx:xxhs
127
24ª Aula: Amplificadores com TBJ
Criando Modelos para Pequenos Sinais para o TBJ
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
- Explicar a importância e como determinar os principais parâmetros de qualidade de um amplificador (ganhos e impedâncias)
- Analisar circuitos amplificadores na configuração emissor comum determinando parâmetros como ganhos e impedâncias
- Analisar circuitos amplificadores para determinar a forma de onda de tensão de saída, considerando os limites de corte e saturação
128
Uma palavra sobre Circuitos Amplificadores
Carga L
ov
i R
vAv
(max ) CargaAv
ovo
i
vAv
Carga L
ov
sig R
vGv
Carga
ovo
sig
vGv
Carga L
oi
i R
iAi
(max ) Carga curtoAi
osis
i
iAi
Carga L
iin
i R
vRi
Carga
ii
i
vRi
0i
xo
x v
vRi
0sig
xout
x v
vRi
Amplificador de TensãoAmplificador
de Tensão
Escolhemos estas!!!
Como era com o A.O.?
Pode ser um Amp com TR ou com um AO!!!
129
Uma palavra sobre Circuitos Amplificadores
Carga L
ov
i R
vAv
(max ) CargaAv
ovo
i
vAv
Carga L
ov
sig R
vGv
Carga
ovo
sig
vGv
Carga L
oi
i R
iAi
(max ) Carga curtoAi
osis
i
iAi
Carga L
iin
i R
vRi
Carga
ii
i
vRi
0i
xo
x v
vRi
0sig
xout
x v
vRi
Amplificador de Tensão
Escolhemos estas!!!
130
Uma palavra sobre Circuitos AmplificadoresAmplificador de Tensão
1. Ganho de Tensão: Determinar diretamente a relação vo por vi (ou Vsig), com ou sem carga – como for pedido.2. Impedância de Entrada: Determinar diretamente a relação vi por ii, com ou sem carga – como for pedido.3. Impedância de Saída: Curto-circuitar a fonte de tensão de entrada (vsig) e determinar a relação vx por ix
injetado na saída4. Ganho de Corrente (em curto circuito): Curto-circuitar a saída (RL) e determinar a corrente io
Estratégia de cálculo:
Lv vo
L o
RA AR R
vo m oA G R
i in
sig in sig
v Rv R R
in Lv vo
in sig L o
R RG AR R R R
ivo vo
i sig
RG AR R
Lv vo
L out
RG GR R
Relações
Carga L
ov
i R
vAv
(max ) Carga curtoAi
osis
i
iAi
Carga L
iin
i R
vRi
0sig
xout
x v
vRi
Carga L
ov
sig R
vGv
133
Exemplo 5.14: Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar seu ganho de tensão. Suponha = 1005. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão,
resistência de entrada).
O m be Cv g v R be iBB
rv vR r
CargaCarga
Ov m C
i BB
v rA g Rv R r
Bipolar
O m be Cv g v R be iv v
CargaCarga
Ov m C
i
vA g Rv
Bipolarsem r
1 09 92 3 2 98100 1 09Carga
, k = ,,v
VA mV
92 3 276Carga
k =vVA mV
Exemplo 5.14: Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar seu ganho de tensão. Suponha = 100. Coloque um RL = 10k e VA = -100V.5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão,
resistência de entrada).
O m be Cv g v R be iBB
rv vR r
CargaCarga
Ov m C
i BB
v rA g Rv R r
Bipolar
1 09 92 3 2 98100 1 09Carga
, k = ,,v
VA mV
Carga L
ov
i R
vAv
(max ) Carga curtoAi
osis
i
iAi
Carga L
iin
i R
vRi
0sig
xout
x v
vRi
(max ) CargaAv
ovo
i
vAv
Cm
T
IgV
m
rg
AO
C
Vr
I
136
O Amplificador TBJ Emissor Comum (EC)
Amplificador EC “conceitual” Amplificador EC
1980Amplificador EC
“conceitual” funcional
137
Exemplo 5.10 Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos. Suponha = 100.
Thévenin
139
Exemplo 5.10 Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos. Suponha = 100.
141
Exemplo 5.10 Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos. Suponha = 100.
143
O Amplificador TBJ Emissor Comum (EC)
Amplificador EC “conceitual” Amplificador EC
1980 Amplificador EC em chip
144
VO
O Amplificador TBJ Emissor Comum (EC)Polarização
145
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais
/m C Tg I V/ mr g
2. parâmetros
4. modelos
/o A Cr V I
146
/ mr g /m C Tg I V
Agora basta determinar as grandezas de interesse (ganhos, impedâncias, etc.)
/o A Cr V I
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC) e sem capacitor CEAnálise Pequenos Sinais
147
/ mr g /m C Tg I V
Agora basta determinar as grandezas de interesse (ganhos, impedâncias, etc.)
/o A Cr V I
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais
148
Carga L
ov
i R
vAv
(max ) Carga curtoAi
osis
i
iAi
Carga L
iin
i R
vRi
0sig
xout
x v
vRi
1. Ganho de Tensão: Determinar diretamente a relação vo por vi (ou vsig).2. Impedância de Entrada: Determinar diretamente a relação vi por ii3. Impedância de Saída: Curto-circuitar a fonte de tensão de entrada (vsig) e determinar a relação vx por ix4. Ganho de Corrente (em curto circuito): Curto-circuitar a saída (RL) e determinar a corrente io
Estratégia de cálculo:
Carga
voGv vsig RL
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais
149
Carga L
ov
i R
vAv
1. Ganho de Tensão: Determinar diretamente a relação vo por vi (ou vsig).
( )O L C O mv R R r g v
( )( )B
sigsig B
R rv vR R r
( )( )( )B
O L C O m sigsig B
R rv R R r g vR R r
( ) ( )
( )O B
v m O C Lsig sig B
v R rG g r R Rv R R r
( )Ov m O C L
i
vA g r R Rv
iSe v v
Carga L
ov
sig R
vGv
?vG
2. Impedância de Entrada: Determinar diretamente a relação vi por ii
Carga L
iin
i R
vRi
( )i B iin
i i
v R r iRi i
iSe v v
in BR R r
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais
150
0 0 0sig iv i v
( )x o C xv r R i
0 ( )mg v aberto 0Se v ( )
C oos R r mi i i g v
iB
vir R
3. Impedância de Saída: Curto-circuitar a fonte de tensão de entrada (vsig) e determinar a relação vx por ix
4. Ganho de Corrente (em curto circuito): Curto-circuitar a saída (RL) e determinar a corrente io
0sig
xout
x v
vRi
xv
xi
( )xout o C
x
v R r Ri
(max ) Carga curtoAi
osis
i
iAi
0 0os mi g v
( )os m B ii g r R i
( )osis m B
i
iA g r Ri
/m C Tg I V/ mr g
2. parâmetros
is m mm
A g r gg
/o A Cr V I
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais
151
( )v m o C LA g r R R
in BR R r
( )out o CR r R
is m mm
A g r gg
/ mr g /m C Tg I V/o A Cr V I
O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais
Para Amplif. de Tensão:
Idealmente elevado
Idealmente infinito
Idealmente zero
Idealmenteelevado
152
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5k, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?
1. Determine o ponto de operação cc do TBJ e em particular o valor da corrente cc de coletor, IC
2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: gm = IC/VT , r = /gm e/ou outros parâmetros ro , re = VT /IE , etc.
3. Elimine as fontes cc substituindo cada fonte cc de tensão por um curto-circuito e cada fonte cc de corrente por um circuito aberto. Substitua os capacitores externos por curtos (freq medias).
4. Substitua a TBJ por um dos seus modelos equivalentes. Embora qualquer um dos modelos possa ser utilizado, um deles deve ser mais conveniente dependendo do circuito a ser analisado.
5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão, resistência de entrada).
Estratégia de análise:
100 100Ae V V
153
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL = 5k, determine Av. Se Rsig = 5k, determine Gv. Se a onda senoidal em v estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e amplitude correspondente em vo?
1. Determine o ponto de operação cc do TBJ e em particular o valor da corrente cc de coletor, IC
Estratégia de análise:
100 100Ae V V
154
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5kW, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?
1. Determine o ponto de operação cc do TBJ e em particular o valor da corrente cc de coletor, IC
2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: gm = IC/VT , r = /gm e/ou outros parâmetros (ro), re = VT /IE
Estratégia de análise:
1 0 25 40/ , mA / mA/Vm C Tg I V mV
100 40 2 5/ / mA/V , kmr g
100 100Ae V V
25 1 25/ / mA e T Er V I m
100 1 100/ / ko A Cr V I m
155
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5kW, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?
1. Determine o ponto de operação cc do TBJ e em particular o valor da corrente cc de coletor, IC
2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: gm = IC/VT , r = /gm e/ou outros parâmetros (ro), re = VT /IE
3. Elimine as fontes cc substituindo cada fonte cc de tensão por um curto-circuito e cada fonte cc de corrente por um circuito aberto. Substitua os capacitores externos por curtos (freq medias).
4. Substitua a TBJ por um dos seus modelos equivalentes. Embora qualquer um dos modelos possa ser utilizado, um deles deve ser mais conveniente dependendo do circuito a ser analisado.
5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão, resistência de entrada).
Estratégia de análise:
156
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5kW, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?
Estratégia de análise:
( )v m o C LA g r R R
in BR R r
( )out o CR r R
is m mm
A g r gg
1. Determine o ponto de operação cc do TBJ e em particular o valor da corrente cc de coletor, IC
2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: gm = IC/VT , r = /gm e/ou outros parâmetros (ro), re = VT /IE
3. Elimine as fontes cc substituindo cada fonte cc de tensão por um curto-circuito e cada fonte cc de corrente por um circuito aberto. Substitua os capacitores externos por curtos (freq medias).
4. Substitua a TBJ por um dos seus modelos equivalentes. Embora qualquer um dos modelos possa ser utilizado, um deles deve ser mais conveniente dependendo do circuito a ser analisado.
5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão, resistência de entrada).
8 105 5
0k ; k ;k ; k ;
L sig
C B
RR R
R
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5kW, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?
( )v m o C LA g r R R
in BR R r
( )out o CR r R
is m mm
A g r gg
8 105 5
0k ; k ;k ; k ;
L sig
C B
RR R
R
1 0,CI mA
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5kW, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?
( )v m o C LA g r R R
in BR R r
( )out o CR r R
is m mm
A g r gg
8 105 5
0k ; k ;k ; k ;
L sig
C B
RR R
R
40 100 8 5 119` / m( k k k)Lv c RA V V
40 100 8 296` / m( k k)Lv s RA V V
40 8 320` / m( k)o Lv s r e RA V V
100 2 5 2 4` / k , k , kBin c RR
2 5` / , kBin s RR
100 8 7 4/ k k , koout c rR
8/ koout s rR
100/ Bis s R mA g r A A
40 2 5 100 97 6/ m( , k k) ,( )B m Bis c R A Ag r RA
100 2 5 119 39100 2 5 5/
( k , k) ( )( k , k) kLv c RG V V V V
1 0,CI mA
159
Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL = 5k, determine Av. Se Rsig = 5k, determine Gv. Se a onda senoidal em v estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e amplitude correspondente em vo?
100100A
eV V
( )v m o C LA g r R R
in BR R r
( )out o CR r R
is m mm
A g r gg
320` / o Lv s r e RA V V
2 4` / , kBin c RR
2 5` / , kBin s RR
8/ koout s rR
97 6/ ,( )B m Bis c R A Ag r RA
39 9/ , /Lv c RG V V
8 105 5
0k ; k ;k ; k ;
L sig
C B
RR R
R