1 Eletrônica II Germano Maioli Penello 15/04/2015 [email protected] germano/Eletronica II _...

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Eletrônica II

Germano Maioli Penello

15/04/2015

[email protected]

http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Eletronica II _ 2015-1.html

http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Eletronica%20II%20_%202015-1.html




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Pauta (T3 e T4)

ANA CAROLINA FRANCO ALVES 200910169711BRUNO STRZODA AMBROSIO 201110060611FERNANDO DE OLIVEIRA LIMA 201210070411GISELE SILVA DE CARVALHO 200920386311HAZIEL GOMES DA FONSECA 200910105311HENRIQUE DE SOUZA SANTANA 201420535011HUGO CARDOZO DA SILVA 201110313311IURI COSTA MACHADO DOS SANTOS 201120586611JESSICA BARBOSA DE SOUZA 201210068011LEONARDO MOIZINHO PINHEIRO 200920545211

Felipe Almeida

Danilo Calderoni

BRUNO SILVEIRA KRAUSE 200710532211CAIO ROSCELLY BARROS FAGUNDES 201020412311CAROLINA LAUREANO DA SILVA 201110312411GABRIELLE CRISTINA DE SOUZA SILVA 201110256211GUTEMBERG CARNEIRO NUNES 201410074911HARLAN FERREIRA DE ALMEIDA 201120421111HERNAN DE ALMEIDA PONTIGO 201210380211LEONARDO RICARDO BERNARDES DA CONCEIçãO 200910229111LUCAS MUNIZ TAUIL 201210073911NAYARA VILLELA DE OLIVEIRA 201110062111TAMYRES MAURO BOTELHO 200820512211

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Pauta (T5 e T6)ALINE DAMM DA SILVA FALCAO 201110358411BERNARDO CARVALHO SILVA SANTOS 201120428811FABRICIO BICHARA MOREIRA 201120586511JOAO CARLOS GONCALVES MARTINHO 201110065111JéSSICA RIBEIRO VENTURA 201220446811LUCAS VENTURA ROMANO 200920382111MATEUS LOPES FIGUEIREDO 201220690611MONIQUE SOARES DE MORAES 201010069511NATHALIA CRISTINA AZEVEDO VALADAO DE JESUS 201020411911RENATO DOS SANTOS FREITAS JUNIOR 200910137111VICTOR ARAUJO MARCONI 200810350011VINICIUS PEIXOTO MEDINA 201220446411

CLAREANA RANGEL DE OLIVEIRA 201220450911DANIEL DE SOUZA PESSOA 201220452011GUSTAVO OGG FERREIRA MORENO TAVARES 201220447211ISRAEL BATISTA DOS SANTOS 201220453911LEONARDO DA SILVA AMARAL 201220446111LUCIANA DE FREITAS MONTEIRO 200520396211MARCOS VINICIUS PAIS BORSOI 200820381611MARISOL BARROS DE ALMEIDA 201020407511RICARDO ALVES BARRETO 200420419111WALBER LEMOS DOS SANTOS 20112042171

Helder

Isabele

Paulo

Leonardo

Victor Guimarães

Rafael Tavares

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Resumo da aula passada

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Modelo de circuito equivalente para pequenos sinais

Ao fazer a análise do sinal na aproximação de pequenos sinais:• substituímos o transistor pelo modelo de pequenos sinais • curto circuitamos as fontes de tensão • removemos as fontes de corrente deixando um circuito aberto.

Modelo -híbrido

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O modelo ideal do MOSFET considera que a corrente de saturação não depende de vDS. Sabemos que isto não é verdade! Uma aproximação melhor modela o MOSFET com uma resistência finita ro entre o dreno e a fonte.

Ideal ro = Real ro = finito

Modelo -híbrido

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O modelo ideal do MOSFET considera que a corrente de saturação não depende de vDS. Sabemos que isto não é verdade! Uma aproximação melhor modela o MOSFET com uma resistência finita ro entre o dreno e a fonte.

Lembrando: Esta resistência aparece por causa do efeito de modulação de comprimento de canal ( = 0 ro = ; ≠ 0 ro = finito)

Modelo -híbrido

Tipicamente ro = 10 k a 1000 k

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Modelo T

Por simplicidade, omitimos ro. Ele pode novamente ser adicionado entre a fonte e o dreno.

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Exemplo

1º análise DC. Qual o circuito?2º análise de sinal. Qual o circuito? Qual o modelo que utilizaremos?

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Exemplo

1º análise DC. Qual o circuito?2º análise de sinal. Qual o circuito? Qual o modelo que utilizaremos?

Confira a análise DC e o início da análise do sinal na aula passada

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Exemplo

2º análise do sinal.

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Exemplo


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Exemplo


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Exemplo


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Exemplo


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Exemplo


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Exemplo


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Exemplo


19

Exemplo


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ResumoParâmetros de sinal pequeno

NMOS PMOS

Substituir n por p e usar o módulo das quantidades VOV e VA

Modelos de circuito equivalente de sinal pequeno

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Configuração de amplificadores

Com as ferramentas desenvolvidas até o momento, podemos agora analisar circuitos com MOSFETs.

Para começar, não nos preocuparemos com o circuito de polarização, veremos isso mais adiante.

Os circuitos que apresentaremos nesta aula serão simplificados para reforçar as características principais das configurações.

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As três configurações básicas:

Em cada conficuração, onde está aplicado o sinal? Onde é a saída? Qual o terminal do transistor que é comum entre a entrada e saída?

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Fonte comum Porta comum Dreno comum

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A configuração fonte comum é a mais popular em amplificadores MOSFET

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A partir de agora, analisaremos os circuitos para determinar as características do amplificador em cada configuração

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Amplificadores (Revisão)Reveja aula 3

Como caracterizar a performance de um amplificador?

Quais são os parâmetros importantes num amplificador?

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Como caracterizar o desempenho de um amplificador?

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•Resistência de entrada•Ganho de circuito aberto•Resistência de saída•Ganho total

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onde

Resistência de entrada é dada por

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O ganho de circuito aberto é definido como

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A resistência de saída é obtida quando vi é zero.

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A fonte de tensão controlada e a resistência de saída fornecem a tensão vo. Com isto podemos obter o ganho total

onde

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A fonte de tensão controlada e a resistência de saída fornecem a tensão vo. Com isto podemos obter o ganho total

onde

Lembre-se que o ganho total depende dos divisores de tensão na entrada e na saída

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Amplificador de fonte comum

É a configuração mais usada

Fornece a a maioria do ganho de tensão em uma cascata de amplificadores

Novamente, quais os parâmetros que desejamos determinar deste circuito?

(Volte no slide 27)

(circuito simplificado, sem o circuito de polarização)

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Para analisá-lo, qual modelo de circuito equivalente utilizaremos?

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Amplificador de fonte comumParâmetros característicos do amplificador de fonte comum

1º - Resistência de entrada?

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1º - Resistência de entrada?

Rin = Por que?

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2º - Ganho de circuito aberto?

O que devemos calcular para obter o ganho de circuito aberto?

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2º - Ganho de circuito aberto

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2º - Ganho de circuito aberto

A resistência ro reduz o ganho! Em componentes discretos, ro >>RD

A redução é normalmente < 10%

Isto só é válido para componentes discreto! Não é válido em CI.

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3º - Resistência de saída

Se vsig = 0 vgs = 0 e gmvgs = 0

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Aqui, ro reduz Ro (o que é bom! Por que?). Em circuitos discretos ro pode normalmente ser desprezado

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Resistência de entrada = (idealização)

Resistência de saída é de moderada a alta - na faixa de 1k e 10 k(Reduzir RD é uma opção?)

Ganho de circuito aberto elevado

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Resistência de saída é de moderada a alta - na faixa de 1k e 10 k(Reduzir RD é uma opção? O ganho diminui se diminuirmos RD)

Ganho de circuito aberto elevado (largura de banda limitada, veremos mais adiante no curso)

E o ganho total?

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E o ganho total?

Se acoplarmos RL, temos três resistores em paralelo na saída do circuito. A resistência de entrada do amplificador de fonte comum é infinita, portanto:

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Amplificador de fonte comumAnalisando diretamente no circuito original

Com prática, esta análise pode ser feita diretamente no circuito sem a substituição do MOSFET pelo modelo de circuito equivalente.

Note que o resistor ro foi colocado para que a corrente no dreno seja gmvgs e ainda assim levar em conta ro.

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ExercícioAnalise o amplificador abaixo:

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O que desejamos determinar?

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O que desejamos determinar?

•Resistência de entrada•Ganho de circuito aberto•Resistência de saída•Ganho total

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O que desejamos determinar?Qual modelo de circuito usar?

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O que desejamos determinar?Qual modelo de circuito usar?

Em geral, quando há uma resistência conectada ao terminal de fonte, usaremos o modelo T.

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Não incluímos o ro neste modelo pois ele complica a análise consideravelmente. Isso faria com que o amplificador se tornasse não unilateral. Novamente, em circuitos discretos, ro pode ser desprezado.

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Rin = ?

vgs= ?

Ro = ?

i = ?

vo = ?

Avo = ?

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Rin = ?

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Rin =

Calcular agora vgs

Como relacionar vgs com vi ?

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Rs pode ser usado para controlar o sinal vgs, e assim garantir que vgs não aumente muito causando distorções não lineares. (Apenas como informação: isto é chamado de realimentação negativa)

Divisor de tensão

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Como calcular vo?

Relacionar vo com i

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Como calcular vo?

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Como calcular vo?

Como calcular i ?

Relacionar i com vi e os resistores do circuito 1/gm e RS

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Como calcular vo?

Como calcular i ?

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Como calcular vo?

Como calcular i ?

Substituindo i na equação acima, relacionamos vo com vi

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Como calcular o ganho de circuito aberto?

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Note que a resistência Rs reduz o ganho!

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Note que a resistência Rs reduz o ganho!

Esse é um preço a se pagar. A redução do ganho está ligada a melhoria de outras características do circuito (estabilidade, maior largura de banda)

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Como calcular a resistência de saída?

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Como calcular a resistência de saída?

(vgs= 0 i = 0)

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E o ganho total?

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E o ganho total?

Adicionando RL à saída do circuito, obtemos um novo vo

Como Rin = , Gv = Av

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ConclusãoVimos que a configuração de fonte comum tem as seguintes propriedades:




Em resumo, cada configuração terá vantagens e desvantagens com relação a outra. Como dito no início do curso, as grandezas importantes de um circuito amplificador são interdependentes. Nesta conficuração, diminuir a resistência de saída, diminui o ganho.

A inclusão de Rs no circuito traz vantagens ao custo da redução do ganho.

Note a importância do acoplamento de amplificadores (cascata de amplificadores) para otimizar o circuito como um todo. Na próxima aula, analisaremos outras configurações.

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