Fontes Independentes e Dependentes 1. Modelos de Circuitos

Campus I – João Pessoa
Disciplina: Análise de Circuitos
Curso Técnico Integrado em Eletrônica
Profª: Rafaelle Feliciano
Aula 05 – Fontes Independentes e Dependentes
1. Modelos de Circuitos Eletrônicos
Introdução
 Uma das funções de processamento de sinais mais importantes da eletrônica e usada em quase
todos os circuitos eletrônicos é a amplificação de sinal
o O bloco funcional que executa esta tarefa é o amplificador de sinal (amplificadores de
tensão e amplificadores de potência)
o Circuitos amplificadores devem ser lineares para que os sinais de saída sejam a réplica dos
sinais de entrada, com amplitude maior, e não distorçam a sua forma de onda original
Figura 1 - Símbolos de amplificadores
Modelos de Circuito para Amplificadores
 Amplificadores lineares construídos com transistores podem ser modelados para simplificar a
análise do circuito
o O modelo de um amplificador de tensão consiste de uma fonte de tensão controlada por
tensão com fator de ganho Avo, uma impedância interna Ri e uma impedância de saída Ro
Figura 2 – Modelo de circuito para amplificador de tensão
o
A análise do circuito completo com o modelo do amplificador deve considerar a fonte de
tensão do sinal vs com a respectiva impedância da fonte Rs e a impedância da carga RL
(fig.03)
1
Figura 3 – Modelo de amplificador de tensão com fonte de tensão do sinal e carga
o
Regra do Divisor de Tensão na saída do amplificador,
=
o
+
O ganho de tensão é dado por,
≡
o
=
Regra do Divisor de Tensão na entrada do amplificador,
=
o
o
+
Amplificador de tensão ideal (máximo ganho de potência e máximo ganho de corrente)

Ro « RL ou Ro = 0

Ri » Rs ou Ri = ∞

RL →∞, Av = Avo (Avo é o ganho de tensão em circuito aberto)
Ganho geral do amplificador
=
o
+
+
.
+
Exemplo (Sedra&Smith, pg. 21): Um amplificador é composto de uma cascata de três
estágios. O amplificador é alimentado por uma fonte de sinal com resistência interna de
100 kΩ e tem sua saída conectada a uma carga de 100 Ω. Calcule o ganho total de tensão
vL/vs.
2
 O uso de fontes dependentes (ou controladas) de corrente e de tensão é comum na modelagem
de outros tipos possíveis de amplificadores
Figura 4 – Modelo amplificador de tensão
Figura 5 - Modelo amplificador de corrente
Figura 6 - Modelo amplificador com transcondutância
Figura 7 - Modelo amplificador com transrresistência
o Qualquer dos quatro modelos pode ser utilizado para modelar um circuito amplificador
o A escolha do modelo depende da característica mais relevante que se queira aplicar ao
circuito (maior impedância de entrada, ganho de corrente, baixa resistência de saída, etc)
 Outro exemplo de modelagem de circuitos, utilizando fontes dependentes ou controladas, é
encontrado na representação de um Transistor Bipolar de Junção (TBJ)
Figura 8 - Símbolo do TBJ
3
Figura 9 – Modelos de circuitos equivalentes ao Transistor Bipolar de Junção (TBJ)
2. Fontes Dependentes (Controladas)
 Nos circuitos com duas ou mais fontes que não estão em série ou em paralelo, devem ser
empregados métodos como Análise de Malhas ou Análise de Nós
 Existem fontes reais, chamadas independentes, e fontes utilizadas em modelos elétricos
simplificados de circuitos, as fontes dependentes ou controladas
o Fonte de tensão ou corrente independente → As características da fonte são independentes
do circuito ao qual são aplicadas (mesmo que a fonte esteja isolada)
Figura 10 – Fontes independentes
o
Fontes de tensão ou corrente dependente ou controlada → As características da fonte são
determinadas (ou controladas) por uma tensão ou corrente no circuito em que se encontra
Figura 11 - Fontes controladas ou dependentes
4
Figura 12 – Notação especial para fontes controladas ou dependentes
 A amplitude de uma fonte de corrente ou de tensão pode se controlada por uma tensão ou uma
corrente, respectivamente
o Nos casos em que V=0 ou I=0, o resultado pode ser um curto-circuito ou um circuito aberto
equivalente
o O tipo de representação (fig. 13) para esses casos depende se a fonte é de corrente ou de
tensão e não se o agente controlador é V ou I
Figura 13 - Condições de V=0V e I=0A para uma fonte controlada
3. Conversão de Fontes
 Em análise de circuitos, pode ser necessário converter uma fonte de corrente em fonte de
tensão ou vice-versa
o Análise de malhas é mais fácil de ser aplicada com todas as fontes de corrente
transformadas em fontes de tensão
o Análise de nós (ou análise nodal) é mais fácil com todas as fontes de tensão transformadas
em fontes de corrente
Conversão de Fontes Independentes
 Usa-se o método da conversão direta
Figura 14 - Conversão de Fontes
5
Exercícios
 Ex01 (Boylestad, pg. 514) - Converta a fonte de tensão abaixo em fonte de corrente
 Ex02 (Boylestad, pg. 514) – Converta a fonte de corrente abaixo em fonte de tensão
 Ex03 (O’Malley, pg. 430) – Faça uma transformação de fonte no circuito mostrado abaixo
Conversão de Fontes Dependentes
 Aplica-se o método da conversão direta quando o agente ou variável controladora (V ou I) não
está na parte do circuito que sofrerá a conversão (V ou I estão numa parte externa do circuito)
Exercícios
 Ex04 (Boylestad, pg. 515) - Converta a fonte de tensão abaixo em fonte de corrente
6
 Ex05 (Boylestad, pg. 515) - Converta a fonte de corrente abaixo em fonte de tensão
 Ex06 (O’Malley, pg. 429) - Converta a fonte de tensão abaixo em fonte de corrente
 Ex07 (Boylestad, pg. 538) – Escreva as correntes de malha para o circuito abaixo e determine a corrente no
resistor R1
 Ex08 (Boylestad, pg. 539) – Escreva as correntes de malha para o circuito abaixo, que possui uma fonte de
tensão dependente, e determine as correntes nos resistores de 1 kΩ e 2 kΩ
Fontes:
BOYLESTAD, Robert L. Introdução à Análise de Circuitos. 10ª edição. Ed. Prentice-Hall. 2004
SEDRA, Adel S. e SMITH, Kenneth C. Microelectronics Circuits. 4th Edition. Oxford University Press. 1998
O’MALLEY, John. Análise de Circuitos. 2ª Edição. Ed. McGraw-Hill. 1994
7