Fig.5

Universidade Federal da Bahia - DEE
Princípios de Eletrônica - ENG 344
Lista de Exercícios no.5
Amplificadores a Transistor
1) Projete um amplificador na configuração Emissor Comum com RE de modo que: o ganho
de tensão AV seja em módulo maior que 5, a tensão fornecida pelo circuito de excitação AC,
cuja resistência de saída é 2 K, não caia abaixo de 80 % quando ele for ligado à entrada do
amplificador, S(IC0) < 20 e VCC = 15 V. Parâmetros do TBJ disponível, para IC = 2 mA e VCE
= 5V: hFE =  = 200, VBE = 0,7 V (na região ativa), hfe = 250, hie = 2,5 K, hoe = 15 A/V,
hre = 3x10-4. Admita válido o modelo de parâmetros he simplificado.
2) Utilizando o modelo de parâmetros he simplificado deduza a expressão do ganho AV de
tensão de um amplificador a TBJ na configuração Coletor Comum. Repita para o modelo de
parâmetros -híbridos.
3) Dimensione as resistências RB1 e RB2 de um amplificador a TBJ na configuração Emissor
Comum, com polarização automática no ponto (5 mA, 6 V), sabendo que RE e RC já foram
dimensionados de tal maneira que a reta de carga estática tenha inclinação 1,25 vezes menor
em módulo que a dinâmica. O fator de estabilidade em relação a IC0 deve ser menor ou igual a
8. O sinal à entrada do amplificador não deve ser menor que metade daquele que a rede de
excitação AC fornece em circuito aberto. A fonte de sinal apresenta uma resistência de 1 K,
VCC = 15 V e os parâmetros do transistor são: hFE = 100, VBE = 0,65 V (região ativa), hfe =
150, hie = 1800 , hre = 10-4, hoe = 10 A/V. Admita válido o modelo simplificado e assuma
que RC é o resistor de carga.
4) Projete um amplificador a TBJ na configuração Coletor Comum, de tal modo que a
resistência de entrada Ri'= vi/is seja maior que 5 K e o coeficiente de estabilidade da
polarização em relação a IC0 seja menor que 10. Utilize uma fonte de 20 V e polarize em
IC = 5 mA e VCE = 7 V. O transistor apresenta como parâmetros:  = 100, VBE = 0,65 (na
região ativa) e inclinação das características de saída na configuração Emissor comum de
aproximadamente 10-5 A/V na região ativa. Adote o modelo de parâmetros -híbridos.
5) Observe o amplificador da Fig.5 que foi implementado com o mesmo TBJ da questão
anterior:
a) Identifique a configuração do amplificador.
b) Através da análise da rede, deduza a expressão da resistência de entrada Ri'= vi/is na
operação com pequenos sinais segundo os modelos de parâmetros he e -híbridos.
c) Sabendo que medidas precisas indicaram um ganho AVS = vo/vs de apenas 5 % do ganho
AV = vo/vi, estime o valor de RS.
d) A freqüência mínima de operação é 500 Hz. Dimensione CB.
1800 
10 K
IC =5 m A
RS
CS
3167 
CB
+
vi
-
+
+
-
800 
20 V
vS
Fig.5
6) Projete um amplificador a TBJ na configuração emissor comum tal que: o módulo do
ganho de tensão seja maior que 100, S(IC0) < 10, Ri' > ou = 2 K e a excursão máxima do
sinal na saída seja de pelo menos 8 V pico-a-pico. A freqüência mínima presente no sinal de
entrada seja de 300 Hz, a tensão DC da fonte de alimentação é de 15 V e as características do
TBJ NPN a ser utilizado para IC = 1,5 mA e VCE = 5 V são: hFE = 100, VBE = 0,6 V (região
ativa), hie = 2,5 K, hfe = 200, hre = 10-4 e hoe = 10 A/V.
7) Deduza a expressão e determine o valor numérico da resistência de entrada Ri’ = vi/is do
amplificador a TBJ na configuração base comum da Fig.7. Assuma que no ponto de
polarização obtido através deste circuito, os valores típicos de parâmetros he para operação
com pequenos sinais em baixas freqüências são: hie = 16 K, hfe = 399, hre e hoe muito
pequenos. Sabe-se que RC = 2,2 K, RL = 1,5 KRE = 246 , RB1 = 45 K, RB2 = 5 K e
RS = 50 .
RC
RB1
RS
RB2
RE
+
vI
-
Fig.7
RL
iS
vs
8) No amplificador a TBJ na configuração coletor comum (seguidor de emissor) da Fig.8,
o ponto de polarização é tal que os parâmetros híbridos he, que modelam a operação do
dispositivo com pequenos sinais em baixas freqüências, apresentam os seguintes valores:
hie = 1500 , hfe = 250, hre e hoe muito pequenos. Sabe-se que RC = 2,2 K, RE = 2,7 K,
RB = 10 K e RS = 1 K.
a) Deduza a expressão da resistência de saída Ro’ = vo/(-io)| vs = 0 e calcule seu valor
numérico.
b) Determine o mínimo valor de RL para que o ganho de tensão AVS = vo/vs seja igual ou
superior a 90 % do observado em circuito aberto (RL  )
RC
RB
RS
vS
RE
+
vO
RL
-
Fig.8
9) No amplificador da Fig.9.(a), a queda de tensão sobre o resistor de emissor RE é igual a
1 V. O TBJ NPN apresenta as características de saída na configuração emissor comum
ilustradas na Fig.9.(b). VCC = 5 V, RC = 500 , VBE = 0,6 V na região ativa.
a) Determine o ponto de polarização: IC, IB e VCE de modo que a inclinação da reta de
carga estática resulte 0,64 vezes a inclinação da reta de carga dinâmica
b) Dimensione RB1 e RB2 para obter S(IC0) < 20 (suponha IC0 desprezível).
c) Estime o valor do parâmetro hoe no ponto de polarização calculado. Explique
o procedimento.
RC
RB1
RS
RB2
RE
(a)
IC (mA)
IB =45 A
38 A
30 A
24 A
18 A
12 A
7 A
2 A
VCE (V)
0,5 V
1 mA
(b)
Fig.9
10) Projete um amplificador a JFET na configuração FONTE COMUM, tal que a impedância
de entrada seja maior que 500 M, o ganho de tensão em relação ao sinal aplicado a
porta seja superior a 15 e a excursão máxima na saída seja de pelo menos 10 V pico-apico. A fonte DC disponível é de 20 V, a resistência de carga é de 2 K e a freqüência de
operação mínima é de 200 Hz. Utilize o dispositivo da questão no 4, desprezando a CLM.
11) Sabendo que os MOSFET’s canal N e P da Fig.11 são geometricamente idênticos, e que
para ambos estimam-se os seguintes valores de parâmetros:  = 0,01 V-1 (para os
comprimentos de canal atribuídos), C’ox = 300 A/V2, |VT0| = 1,25 V, n = 4/3.
Determine a máxima excursão simétrica pico-a-pico que pode ter o sinal de saída,
sabendo que o sinal de entrada varia entre –1.5 e 1.5 V. Determine o ganho de tensão
vout/vin (pequenos sinais) do amplificador inversor “push-pull”, em circuito aberto, em
torno da origem (vIN = 0). Considere todos os MOSFET’s em inversão forte.
VDD = 5 V
VDD = 2,5 V
MC
MB
vOUT
vOUT
vIN
M1
MA
VGGA
vIN
VSS = -2,5 V
Fig.11
Fig.12
12) Determine o ganho de tensão vout/vin em circuito aberto do amplificador da Fig.12,
sabendo que MA, MB e MC são muito longos, VGGA = 2 V, (W/L)A = 10, (W/L)C =
3(W/L)B, (W/L)1 = 50. Assuma que C’ox = 200 A/V2, |VT0| = 1,0 V e n = 1, para os
MOSFET’s canal N ou P, indistintamente, e que 1 = 0,05 V-1. Considere todos os
MOSFET’s em inversão forte.
Respostas:
1)
3)
4)
5)
6)
7)
RC + 1,005.RE = 5000 , 250.RC + 1255.RE > 12500 , RB//(2500 + 251.RE) > 8 K,
RB/RE < 21,099. Ex: RC = 3,9 K, RE = 1,0945 K, RB1 = 50 K, RB2 = 12,5 K.
RC = 1,44 K, RE = 356,4 , 2,250 K < RB < 2,708 K
Ex: para RC = 1500, então RE = 1,089 K e 5,240 K < RB < 10,879 K
c) RS = 95,136 , d) CB >> 132,34 nF.
RC > 2,667 K Ex: para RC = 2,7, então RE = 3,927 K e 10 K < RB < 39,23
KCE >> 135,08 nF, CS >> 233,43 nF.
R’i = 34,406 .
8)
9)
a) R’o = 9,564 , b) RLmin = 86,076 .
a) IB = 12 mA, VCE = 2,2 V, IC = 3,6 mA, b) RB < 5,635 K, c) hoe  11,11 K.
ATENÇÃO:
Em todas as questões sobre amplificadores em que não for mencionado o resistor de carga,
assuma que é o próprio resistor de polarização na saída do amplificador que funciona como
carga.
Nas questões em que se deve adotar o modelo -híbrido, assuma  = 1 e VT = 25 mV.
As questões de projeto admitem infinitas soluções. Nas respostas pode aparecer uma sugestão.