Aula 13

Eletrônica II
Germano Maioli Penello
[email protected]
Aula 13
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BJT como amplificador
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!
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BJT como amplificador linear
Superpondo AC e DC:
O amplificador só será linear se o sinal de entrada tiver uma pequena amplitude.
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BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno
Inclinação da reta no ponto Q
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BJT como amplificador linear
Ganho de sinal pequeno
Ganho negativo!
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BJT como amplificador linear
Ganho 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?
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Aproximação de sinal pequeno
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)
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Aproximação de sinal pequeno
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:

Onde:
Chamamos gm de transcondutância
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Transcondutância
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.
Segmento linear na curva exponencial
IC ~ 1mA  gm ~ 40 mA/V (transcondutância maior que do MOSFET)
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iB e resistência de entrada na
base
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
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iB e resistência de entrada na
base
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)
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iE e resistência de entrada no
emissor
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,
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iE e resistência de entrada no
emissor
Resistência vista pela fonte de sinal AC:
A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente
Relação entre re e r

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Ganho de tensão
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo
ganho.
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Ganho de tensão
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo
ganho.
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Ganho de tensão
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo
ganho.
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Ganho de tensão
Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática
Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo
ganho.
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Ganho de tensão
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
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Separando análises DC e AC
Ao observarmos as equações já na aproximação de sinais pequenos, podemos
perceber que a tensão e corrente instantâneas são compostas da soma dos termos
DC e AC (que depende de do ponto de polarização DC). Note que isto não seria
verdade antes da aproximação.
vBE = VBE + vbe , vCE = VCE + vce , iC = IC + ic
, etc.
Com isto, podemos fazer as análises DC e AC separadamente.
Análise DC
Análise AC
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Modelo de circuito equivalente
para sinais pequenos
Modelo -híbrido simples
Relembrando r
Fonte de corrente controlada por tensão
com a resistência de entrada olhando
pela base.
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Modelo de circuito equivalente
para sinais pequenos
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.
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Modelo de circuito equivalente
para sinais pequenos
Modelo 
Fonte de corrente
controlada por
tensão com a
resistência de
entrada olhando
pelo emissor.
Relembrando re
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Modelo de circuito equivalente
para sinais pequenos
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.
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Passo a passo para análise de
circuitos
1. Eliminar a fonte de sinal AC e determinar o ponto de operação DC
2. Calcular os parâmetros do modelo de sinais pequenos
1. Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em
fontes de corrente)
2. Substituir o BJT pelo modelo equivalente
3. Analisar o circuito resultante para calcular o ganho, resistência de entrada e
resistência de saída.
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Exercício
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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
1. Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de
tensão e circuito aberto em fontes de corrente)
2. Substituir o BJT pelo modelo equivalente
3. Analisar o circuito resultante para calcular o
ganho, resistência de entrada e resistência de
saída.
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Exercício
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Exercício
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Exercício
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Exercício
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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
1. Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de
tensão e circuito aberto em fontes de corrente)
2. Substituir o BJT pelo modelo equivalente
3. Analisar o circuito resultante para calcular o
ganho, resistência de entrada e resistência de
saída.
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Exercício
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Exercício
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Exercício
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Exercício
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?
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Exercício
Qual a amplitude do sinal vi?
Qual o vo correspondente?
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Exercício
Qual a amplitude do sinal vi?
Qual o vo correspondente?
O transistor ainda está na região ativa em todo instante?
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Exercício
Ativa
B
~0,4V
E
~0,3V Sat
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Exercício
Ativa
B
~0,4V
E
~0,3V Sat
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