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Eletrônica II
Germano Maioli Penello
http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Eletronica II _ 2015-1.html
Aula 18
Amplificador cascodeVimos que:
Base comum – Bom por ter largura de banda elevada, mas tem baixa impedância de entrada.Emissor comum – alta impedância de entrada implica em baixo ganho.
Acoplamento dos dois gera um amplificador com moderadamente alta impedância de entrada, alta impedância de saída, alto ganho e boa resposta em frequência.
Q1 – emissor (fonte) comum
Q2 – base (porta) comum
MOSFETBJT
Vantagens de acoplar os transistores na configuração cascode:• Melhor isolamento entre entrada e saída• Melhor ganho• Aumento de impedância de entrada• Aumento de impedância de saída• Melhor estabilidade• Aumento de largura de banda
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Amplificador cascode
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Dterminando Gm
Resultado esperado. A corrente que passa no circuito depende basicamente de Q1
E agora Ro nada mais é do que a resistência de saída que já calculamos.
Configuração Darlington
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Para se obter um alto ganho de corrente, a configuração Darlington pode ser utilizada.Também chamado de par Darlington
Configuração Darlington
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Para se obter um alto ganho de corrente, a configuração Darlington pode ser utilizada.Também chamado de par Darlington
Configuração Darlington
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Para se obter um alto ganho de corrente, a configuração Darlington pode ser utilizada.Também chamado de par Darlington
Se comporta como um único transistor com um alto ganho de corrente
Configuração Darlington
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Para se obter um alto ganho de corrente, a configuração Darlington pode ser utilizada.Também chamado de par Darlington
Se comporta como um único transistor com um alto ganho de corrente
Desvantagens VBE = VBE1 + VBE2 1,4VManter o par na ativa
Resposta em frequência
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Até o momento estudamos os amplificadores sem entrar em detalhes sobre a resposta em frequência (consideramos que as resistências de entrada e saída e o ganho dos amplificadores não dependem da frequência)
A experiência mostra que isto não é verdade!
Resposta em frequência
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Por que entender a resposta em frequência das configurações dos amplificadores?
Estender a banda de frequência para que o amplificador funcione na faixa de frequência desejada. Por exemplo, em um amplificador de áudio as frequências de interesse vão de 20 Hz (fL) a 20 kHz (fH).
Resposta em frequência
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Ganho apresentado em escala logarítmica (dB)
Baixas frequências – f < fL
Altas frequências – f > fH
Frequências intermediárias – fL < f < fH
Resposta em frequência
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Frequências intermediárias – fL < f < fH
Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?
Xc = 1 / jwC Se f, Xc 0
Se a reatância é zero, este dispositivo pode ser considerado como um curto circuito
Resposta em frequência
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Frequências intermediárias – fL < f < fH
Podemos considerar que as capacitâncias de acoplamento e de bypass são um curto, e que as capacitâncias internas dos dispositivos são mais um circuito aberto.
Esta é a análise que temos feito até o momento no curso!
Modelo de baixas frequências e de frequências intermediárias - MOSFET
Modelo de altas frequências
MOSFET
Resposta em frequência
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Baixas frequências – f < fL
Ganho é reduzido devido às capacitâncias de acoplamento e de bypass.
Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?
Xc = 1 / jwCSe f, Xc 0 Em baixas frequências essa
aproximação não é mais válida!
Se f0, Xc
Resposta em frequência
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Baixas frequências – f < fL
Ganho é reduzido devido às capacitâncias de acoplamento e de bypass.
Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?
Xc = 1 / jwCSe f, Xc 0 Em baixas frequências essa
aproximação não é mais válida!
Em baixas frequências os capacitores não podem ser considerados como curtos!
Se f0, Xc
Resposta em frequência
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Altas frequências – f > fH
Ganho é reduzido devido às capacitâncias internas do MOSFET ou do BJT
Podemos agora considerar que as capacitâncias de acoplamento e de bypass são um curto, mas as capacitâncias internas dos dispositivos não são mais um circuito aberto.
Resposta em frequência
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Altas frequências – f > fH
Ganho é reduzido devido às capacitâncias internas do MOSFET ou do BJT
As capacitâncias de acoplamento e de bypass são um curto, mas as capacitâncias internas dos dispositivos não são mais um circuito aberto.
Modelo de altas frequências
MOSFET
Modelo de baixas frequências e de frequências intermediárias - MOSFET
Não entraremos em detalhes neste modelo agora. Mas já temos em mente que o modelo adotado até o momento só é válido em regimes de baixa e média frequências!
Faremos simplificações neste modelo mais adiante no curso!
Resposta em frequência
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A partir desta aula, começaremos a analisar a resposta em frequência dos circuitos amplificadores. De início, veremos como determinar fL. Ao longo das próximas aulas veremos como determinar fH. Com fL e fH determinados, a banda de operação do amplificador é encontrada.
Resposta em frequência
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Por que separar a análise em três regiões em vez de calcular o circuito completo de uma vez?
Separando as regiões, simplificamos a análise e obtemos resultados satisfatórios na banda de frequência do amplificador. Isto permite a obtenção de funções de transferência simplificadas, facilitando o desenvolvimento de um projeto.
Esta técnica é válida desde que fL << fH
Resposta em frequência
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Classificação dos amplificadores em função da resposta em frequência
Acoplado capacitivamente
(Amplificador AC)
Acoplado diretamente
(amplificador DC)
Passa-banda(filtro passa-banda)
Resposta em frequência
nos circuitos mostrados no slide anterior e
Se w
Se w 0 Valor finito 0
0 Valor finito
Resposta em frequência
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O que acontece com a resposta em frequência de um divisor de tensão se adicionarmos um capacitor de acoplamento (capacitor ligando a entrada à saída) ao circuito?
Resposta em frequência
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O capacitor Cs está entre a entrada e a saída do circuito (capacitor de acoplamento)
O que acontece com a função de transferência em baixas frequências e altas frequências?
Resposta em frequência
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O capacitor Cs está entre a entrada e a saída do circuito (capacitor de acoplamento)
O que acontece com a função de transferência em baixas frequências e altas frequências?
Baixas frequências Faz sentido:Capacitor como circuito aberto, Vo está aterrado!
Resposta em frequência
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O capacitor Cs está entre a entrada e a saída do circuito (capacitor de acoplamento)
O que acontece com a função de transferência em baixas frequências e altas frequências?
Baixas frequências
Altas frequênciasFaz sentido:Divisor de tensão (Capacitor como um curto)
Faz sentido:Capacitor como circuito aberto, Vo está aterrado!
Resposta em frequência
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O capacitor Cs está entre a entrada e a saída do circuito (capacitor de acoplamento)
Baixas frequências
Altas frequências
Com este exemplo, percebemos que um capacitor de acoplamento influencia resposta em frequências do circuito! Neste caso analisamos a influência do capacitor num divisor de tensão.
Resposta em frequência
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Ganho em amplificadores
Ganho constante para uma larga faixa de frequências – faixa de passagem ou faixa de médias frequências.
Em baixas frequências, o ganho é reduzido devido aos capacitores de acoplamento.
Em altas frequências, o ganho é reduzido devido à capacitâncias internas aos dispositivos e à capacitância de carga.
• Modelo de circuito do transistor visto ao longo do curso• Capacitores de acoplamento e bypass como curto
• Modelo de circuito do transistor visto ao longo do curso• Não podemos considerar os capacitores como curto, capacitores incluídos no
cálculo
• Modelo de circuito será revisto incluindo capacitâncias internas dos transistores
• Capacitores de acoplamento e bypass como curto
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