Aula 5A transistores bipolares amplificadores [Modo de
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EE530 Eletrônica Básica I Prof. Fabiano Fruett 5A - Amplificadores Bipolares • Conceitos Básicos • Impedâncias de Entrada e Saída • Análise de pequenos sinais – Análise gráfica • Arranjos de polarização • Principais configurações – Emissor comum – Base comum – Coletor Comum • Inversor Lógico Amplificador de áudio e perdas devido as impedâncias de entrada e saída Circuito equivalente de entrada 1 Medidas de impedâncias Rx = Vx ix Impedância de entrada de um simples estágio amplificador (exemplo 1) vx = rπ ix 2 Impedância de saída (exemplo 2) Rout = ro Impedância “vista” do emissor (exemplo 3) Consideramos VA =∞ vx 1 = ix g + 1 m rπ Rout ≈ 1 gm 3 Resumo das impedâncias “vistas” nos terminais de um transistor Regra # 1: do ponto de vista da base, a impedância é rπ se o emissor está com aterramento (ac). Regra # 2: do ponto de vista do coletor, a impedância é ro se o emissor está com aterramento (ac). Regra # 3: do ponto de vista do emissor, a impedância é 1/gm se a base está com aterramento (ac) e também desprezendo o efeito Early Polarização • Qual a importância da polarização na análise de um amplificador transistorizado? 4 Passo a passo do processo de análise para pequenos sinais através dos modelos 1. Determina-se o Ponto de Operação P.O. cc (IC). 2. Calcula-se os parâmetros de pequenos sinais gm = IC/VT, rπ = β/gm e re = VT/IE ≅ 1/gm. 3. Substitui-se as fontes cc de tensão por um curtocircuito e as fontes cc de corrente por um circuito aberto. 4. Substitui-se o TBJ pelo modelo equivalente. 5. Analisa-se o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse. 9 Exemplificando a análise DC e de pequenos sinais 5 Analise Gráfica cc e de sinal da base Analise Gráfica cc e de sinal do coletor 6 Efeito da localização do ponto de polarização na excursão máxima do sinal Como localizar o ponto Q para maximizar a excursão do sinal de saída? Arranjos de polarização Divisor resistivo e Fonte Simples IE = VBB − VBE RE + RB /(β + 1) RE >> Fonte Dual RB ( β + 1) 7 Arranjos de polarização Fonte de corrente Forma alternativa IE = VCC − VBE RC + RB /(β + 1) RC >> RB (β + 1) Análise de Pequenos Sinais Amplificador em Emissor Comum (EC) 8 Emissor comum com resistência de emissor Amplificador em emissor comum Sem resistência de emissor Ri = rπ vo R ≅ − C = − g m RC vs re Ai = −β ro ≅ −β ro + RC Ro = RC / /ro Com resistência de emissor Ri ≅ (β + 1)(re + Re ) vo β RC ≅− vs Rs + (β + 1)(re + Re ) Ai = io ≅ −β ib Ro ≅ RC 9 Efeito da inclusão de Re no amplificador EC • 1. A resistência de entrada Ri aumenta de (1 + gmRe). • 2. Para a mesma distorção não linear, podemos aplicar um sinal (1 + gmRe) vezes maior. • 3. O ganho de tensão é reduzido • 4. O ganho de tensão é menos dependente do valor de β (particularmente quando Rs é pequeno). Base comum 10 Base comum Ri = re Av ≡ vo αRC = vs Rs + re Ai ≡ io −α ie = = α ii −ie Ro = RC Coletor comum Ri 11 Coletor Comum (Seguidor de Emissor) Ri = ( β + 1)[re + (ro //RL ) ] Av = Ai = Ri ≅ ( β + 1)RL vo ( RL //ro ) = ≅1 R vs s + re + ( RL //ro ) β +1 Seguidor de Emissor io r = (β + 1) o ≅ (β + 1) ib ro + RL Ro ≅ re + Rs β+1 Exercício: Faça uma comparação das características dos amplificadores vistos anteriormente Indique as configurações mais indicadas para trabalhar como fonte de corrente, fonte de tensão, amplificador de tensão e amplificador de corrente 12 Inversor lógico básico Resistor Transistor Logic - RTL Sedra Fig. 4.60 Transistor como inversor lógico Modos de operação: • Corte: Entrada baixa, iC nulo, vo=VCC, saída alta • Ativo direto, Ganho EC ≅ v0 = − g m RC vI • Saturação: Entrada alta, saída baixa em VCEsat ≅ 0.2 V 13 Característica de transferência de tensão vO vI Fig. 4.61 Sugestão de estudo • Razavi, Cap. 5 • Sedra/Smith cap. 4 seções 4.9 até 4.11 e 4.13 até 4.15 Exercícios e problemas correspondentes Para saber mais: Paul R. Gray e Robert G. Meyer, Analysis and Design of Analog integrated Circuits, John Wiley & Sons 14 FIM 15
