11 eletrônica ii germano maioli penello [email protected] aula 13
TRANSCRIPT
![Page 2: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/2.jpg)
BJT como amplificador
2
BJT tem que estar na região ativa (fonte de corrente controlada por tensão)
Corrente ic em função de vBE
Claramente não linear (relação exponencial)
Desejamos um amplificador de tensão. Como fazer para que uma fonte de corrente seja transformada em uma fonte de tensão?
Já fizemos algo similar com o MOSFET!
![Page 3: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/3.jpg)
3
BJT como amplificador linearSuperpondo AC e DC:
O amplificador só será linear se o sinal de entrada tiver uma pequena amplitude.
![Page 4: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/4.jpg)
4
BJT como amplificador linearGanho de sinal pequeno
Inclinação da reta no ponto Q
![Page 5: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/5.jpg)
5
BJT como amplificador linearGanho de sinal pequeno
Ganho negativo!
![Page 6: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/6.jpg)
6
BJT como amplificador linearGanho de sinal pequeno
Ganho negativo!
Ganho é dado pela razão entre a queda de tensão em Rc e a tensão térmica.
Ainda não estamos nomeando as configurações dos amplificadores, mas baseado no que aprendemos no MOSFET, qual é o nome desta configuração?
![Page 7: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/7.jpg)
Aproximação de sinal pequeno
7
Análise DC: Incluindo fonte de tensão AC:
Aproximação de sinal pequeno:
Se vbe << Vt, podemos simplificar a exponencial por uma série de potência (série de taylor)
![Page 8: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/8.jpg)
Aproximação de sinal pequeno
8
A aproximação só é válida quando vbe << Vt.
Para fins práticos, à temperatura ambiente (Vt ~ 25mV) vbe < 10mV.
Dentro desta aproximação:
A corrente é composta de uma componente DC e uma componente AC
Analisando a componente AC:
Chamamos gm de transcondutância
Onde:
![Page 9: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/9.jpg)
Transcondutância
9
A transcondutância do BJT é proporcional à corrente IC
Para que a transcondutância seja previsível, precisamos de IC estável (ponto quiescente estável)! E também temperatura estável.
IC ~ 1mA gm ~ 40 mA/V (transcondutância maior que do MOSFET)
Segmento linear na curva exponencial
![Page 10: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/10.jpg)
iB e resistência de entrada na base
10
Resistência vista pela fonte de sinal AC:
A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente
Calculando a corrente ib, determinamos a resistência de entrada na base
Só estamos interessados na corrente de sinal
portanto
![Page 11: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/11.jpg)
iB e resistência de entrada na base
11
Resistência vista pela fonte de sinal AC:
A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente
r é proporcional a e inversamente proporcional à corrente de base IB (consequentemente à corrente de polarização IC)
![Page 12: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/12.jpg)
iE e resistência de entrada no emissor
12
Resistência vista pela fonte de sinal AC:
A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente
Calculando a corrente ie, determinamos a resistência de entrada no emissor
Novamente, estamos interessados apenas na corrente de sinal
Portanto,
![Page 13: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/13.jpg)
iE e resistência de entrada no emissor
13
Resistência vista pela fonte de sinal AC:
A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente
Relação entre re e r
![Page 14: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/14.jpg)
14
![Page 15: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/15.jpg)
Ganho de tensão
15
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.
![Page 16: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/16.jpg)
Ganho de tensão
16
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.
![Page 17: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/17.jpg)
Ganho de tensão
17
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.
![Page 18: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/18.jpg)
Ganho de tensão
18
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.
![Page 19: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/19.jpg)
Ganho de tensão
19
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.
Mesmo resultado do slide 7
![Page 20: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/20.jpg)
Separando análises DC e AC
20
Ao observarmos as equações já na aproximação de sinais pequenos, podemos perceber que a tensão e corrente instantâneas são compostas da soma dos termos AC e DC.
vBE = VBE + vbe iC = IC + icvCE = VCE + vce, , , etc.
Com isto, podemos fazer as análises DC e AC separadamente.
Análise DC Análise AC
![Page 21: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/21.jpg)
Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos
21
Modelo -híbrido simples
Fonte de corrente controlada por tensão com a resistência de entrada olhando pela base.
![Page 22: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/22.jpg)
Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos
22
Modelo -híbrido simples
Fonte de corrente controlada por tensão com a resistência de entrada olhando pela base. Fonte de corrente controlada por
corrente com a resistência de entrada olhando pela base.
![Page 23: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/23.jpg)
Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos
23
Modelo
Fonte de corrente controlada por tensão com a resistência de entrada olhando pelo emissor.
![Page 24: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/24.jpg)
Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos
24
Modelo
Fonte de corrente controlada por tensão com a resistência de entrada olhando pelo emissor. Fonte de corrente
controlada por corrente com a resistência de entrada olhando pelo emissor.
![Page 25: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/25.jpg)
Passo a passo para análise de circuitos
25
1. Eliminar a fonte de sinal AC e determinar o ponto de operação DC2. Calcular os parâmetros do modelo de sinais pequenos
3. Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em fontes de corrente)
4. Substituir o BJT pelo modelo equivalente5. Analisar o circuito resultante para calcular o ganho, resistência de entrada e
resistência de saída.
![Page 26: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/26.jpg)
26
Exercício
![Page 27: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/27.jpg)
27
Exercício
1. Eliminar a fonte de sinal AC e determinar o ponto de operação DC. Região ativa?
2. Calcular os parâmetros do modelo de sinais pequenos
3. Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em fontes de corrente)
4. Substituir o BJT pelo modelo equivalente5. Analisar o circuito resultante para calcular o
ganho, resistência de entrada e resistência de saída.
![Page 28: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/28.jpg)
28
Exercício
![Page 29: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Exercício
![Page 30: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Exercício
![Page 31: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/31.jpg)
Exercício
31
![Page 32: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/32.jpg)
Exercício
32
1. Eliminar a fonte de sinal AC e determinar o ponto de operação DC. Região ativa?
2. Calcular os parâmetros do modelo de sinais pequenos
3. Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em fontes de corrente)
4. Substituir o BJT pelo modelo equivalente5. Analisar o circuito resultante para calcular o
ganho, resistência de entrada e resistência de saída.
![Page 33: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/33.jpg)
Exercício
33
![Page 34: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/34.jpg)
Exercício
34
![Page 35: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/35.jpg)
Exercício
35
![Page 36: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/36.jpg)
Exercício
36
Se fizermos vbe max = 10 mV, o transistor se mantém na região ativa?
Lembre-se que vbe max = 10 mV era a condição para podermos fazer a aproximação de sinais pequenos (vbe << Vt).
Qual a amplitude do sinal vi nesta condição?
![Page 37: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/37.jpg)
Exercício
37
Qual a amplitude do sinal vi?
Qual o vo correspondente?
![Page 38: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/38.jpg)
Exercício
38
Qual a amplitude do sinal vi?
Qual o vo correspondente?
O transistor ainda está na região ativa em todo instante?
![Page 39: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/39.jpg)
Exercício
39E
B
Sat
Ativa
~0,4V
~0,3V
![Page 40: 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com Aula 13](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062316/5706386a1a28abb82390439b/html5/thumbnails/40.jpg)
Exercício
40E
B
Sat
Ativa
~0,4V
~0,3V