Germano Maioli Penello

Apresentação em tema: "Germano Maioli Penello"— Transcrição da apresentação:

1 Germano Maioli Penello
Eletrônica II Germano Maioli Penello II _ html 08/04/2015

2 Pauta (T3 e T4) Danilo Calderoni Felipe Almeida Tamyres Botelho
BRUNO SILVEIRA KRAUSE CAIO ROSCELLY BARROS FAGUNDES CAROLINA LAUREANO DA SILVA GABRIELLE CRISTINA DE SOUZA SILVA GUTEMBERG CARNEIRO NUNES HARLAN FERREIRA DE ALMEIDA HERNAN DE ALMEIDA PONTIGO LEONARDO RICARDO BERNARDES DA CONCEIçãO LUCAS MUNIZ TAUIL NAYARA VILLELA DE OLIVEIRA Danilo Calderoni Felipe Almeida ANA CAROLINA FRANCO ALVES BRUNO STRZODA AMBROSIO FERNANDO DE OLIVEIRA LIMA GISELE SILVA DE CARVALHO HAZIEL GOMES DA FONSECA HENRIQUE DE SOUZA SANTANA HUGO CARDOZO DA SILVA IURI COSTA MACHADO DOS SANTOS JESSICA BARBOSA DE SOUZA LEONARDO MOIZINHO PINHEIRO Tamyres Botelho

3 Pauta (T5 e T6) ALINE DAMM DA SILVA FALCAO 201110358411
BERNARDO CARVALHO SILVA SANTOS FABRICIO BICHARA MOREIRA JOAO CARLOS GONCALVES MARTINHO JéSSICA RIBEIRO VENTURA LUCAS VENTURA ROMANO MATEUS LOPES FIGUEIREDO MONIQUE SOARES DE MORAES NATHALIA CRISTINA AZEVEDO VALADAO DE JESUS RENATO DOS SANTOS FREITAS JUNIOR VICTOR ARAUJO MARCONI VINICIUS PEIXOTO MEDINA CLAREANA RANGEL DE OLIVEIRA DANIEL DE SOUZA PESSOA GUSTAVO OGG FERREIRA MORENO TAVARES ISRAEL BATISTA DOS SANTOS LEONARDO DA SILVA AMARAL LUCIANA DE FREITAS MONTEIRO MARCOS VINICIUS PAIS BORSOI MARISOL BARROS DE ALMEIDA RICARDO ALVES BARRETO WALBER LEMOS DOS SANTOS

4 Transistores Dispositivo de 3 terminais – muito mais versáteis que o diodo (dispositivo de 2 terminais). Podem ser usados tanto em amplificação de sinal como em lógica digital e memória. Ex. de aplicação: controlar a corrente que passa por dois terminais a partir de uma tensão em outro terminal (fonte de corrente controlada por tensão)

5 MOSFET

6 MOSFET - funcionamento

7 Símbolo de circuito Fonte Dreno Porta Porta Fonte Dreno
MOSFET de canal n (Tipo intensificação) MOSFET de canal p (Tipo intensificação)

8 Canal n – características IxV

9 MOSFET – modelo de circuito equivalente
Na região de saturação, podemos modelar o MOSFET como uma fonte de corrente controlada por tensão No caso ideal, ro   (Se ro   voltamos exatamente ao modelo proposto no slide 45 )

10 MOSFET - amplificador Para ser usado como amplificador, o MOSFET deve operar na região de saturação. Desta maneira, ele opera como uma fonte de corrente constante com o valor da corrente determinado por vGS (independe de vDS)

11 Exemplo 1 Projete o circuito abaixo de tal maneira que o transistor opere com ID = 0.4 mA e VD = 0.5V. Características do transistor: Vt = 0.7V, k’ = 100 mA/V2, L = 1mm e W = 32 mm. Despreze o efeito de modulação de comprimento de canal (l=0)

12 Resumindo aula passada
O MOSFET foi apresentado com algumas de suas características. Apresentamos as relações entre a corrente que passa entre o dreno e a fonte (iD) do MOSFET com a tensão entre os os terminais de dreno e fonte (vDS) para uma tensão vGS fixa. Discutimos as regiões de funcionamento do MOSFET Região de corte Região triodo Região de saturação Na região de saturação, relacionamos a corrente que passa entre o dreno e a fonte (iD) do MOSFET com a tensão entre a porta e a fonte (vGS ou equivalentemente vOV ). Por fim, resolvemos alguns circuitos DC com MOSFET.

13 MOSFET como amplificador
Na saturação, o MOSFET funciona como uma fonte de corrente controlada por tensão. A tensão vGS controla a corrente iD Por isso criamos um modelo de circuito equivalente Modelo de grandes sinais (large-signal equivalent circuit model)

14 MOSFET como amplificador
Na saturação, o MOSFET funciona como uma fonte de corrente controlada por tensão. A tensão vGS controla a corrente iD Uma fonte de corrente controlada por tensão pode ser utilizada para construir um amplificador de transimpedância (entrada  tensão; saída  corrente). Estamos interessados em construir um amplificador de tensão com o MOSFET. Como podemos fazê-lo?

15 MOSFET como amplificador
Estamos interessados em construir um amplificador de tensão com o MOSFET. Neste circuito abaixo, a tensão vGS controla a corrente iD. Como aproveitar isso para obter na saída de um circuito uma tensão?

16 MOSFET como amplificador
Estamos interessados em construir um amplificador de tensão com o MOSFET. Neste circuito abaixo, a tensão vGS controla a corrente iD. Como aproveitar isso para obter na saída de um circuito uma tensão?

17 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS Para vGS < vt, o que acontece?

18 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS iD = 0 MOSFET na região de corte, não tem corrente iD. Tensão de saída = VDD

19 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS E quando o MOSFET entra na região de saturação?

20 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS Começa a passar corrente e o resistor RD apresenta uma queda de potencial. A medida que a corrente aumenta, a ddp no resistor aumenta.

21 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS Como determinar o ponto B?

22 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS vGS = VGS|B e vDS = VGS|B - Vt

23 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS E quando o MOSFET entra na região de triodo?

24 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS

25 MOSFET como amplificador
Amplificador de tensão com o MOSFET. Analisando o gráfico vDS x vGS

26 Polarizando o MOSFET Lembrem-se que desejamos um amplificador linear!
Onde é um bom ponto para ter um amplificador linear neste gráfico?

27 Polarizando o MOSFET Lembrem-se que desejamos um amplificador linear!
Q – ponto quiescente

28 Sinal AC Superpondo um sinal AC ao sinal DC Note bem a nomenclatura!

29 Sinal AC Superpondo um sinal AC ao sinal DC Valor instantâneo
Tensão DC Tensão AC Note bem a nomenclatura!

30 Sinal AC Superpondo um sinal AC ao sinal DC

31 Sinal AC Superpondo um sinal AC ao sinal DC
Quanto menor for o sinal ac, melhor é a linearidade!

32 Sinal AC Superpondo um sinal AC ao sinal DC
Se o sinal AC for “grande”, saímos da região linear!

33 Aproximação de sinal pequeno
Vimos que se o sinal AC for de baixa intensidade, conseguiremos criar um amplificador linear! vds = Av vgs Onde o Av é o fator de proporcionalidade entre os sinais. Matematicamente falando, Reta tangente no ponto Q

34 Aproximação de sinal pequeno

35 Aproximação de sinal pequeno

36 Aproximação de sinal pequeno

37 Aproximação de sinal pequeno

38 Aproximação de sinal pequeno
Ganho é negativo! Era de se esperar pela inclinação da reta. Desvio de fase de 180º

39 Aproximação de sinal pequeno
Lembrando: A corrente DC no dreno é dada por Rearrumando os termos: A maior ddp no resistor é VDD, portanto o ganho máximo é

40 VTC (análise gráfica) VTC – característica de transferência de tensão
Equação de reta num gráfico iD x vDS

41 VTC (análise gráfica) VTC – característica de transferência de tensão
Linha reta no gráfico

42 VTC (análise gráfica) VTC – característica de transferência de tensão
Reta de carga.

43 VTC (análise gráfica) VTC – característica de transferência de tensão

44 Ponto quiescente O ponto quiescente é determinado pelo valor de VGS e de RD Como determinar o melhor ponto quiescente?

45 Ponto quiescente O ponto quiescente é determinado pelo valor de VGS e de RD Como determinar o melhor ponto quiescente? Quanto mais próximo de B, maior o ganho! Mas, menor será a amplitude do sinal AC que pode ser utilizado.

46 Ponto quiescente O ponto quiescente é determinado pelo valor de VGS e de RD Como determinar um bom valor para RD? Olhando a reta de carga Q1 – muito próximo de VDD Q2 – muito próximo da região de triodo Esses pontos não permitem boa varredura de vds

47 Sinais pequenos Vamos agora ver em mais detalhes a operação em sinais pequenos

48 Sinais pequenos Vamos agora ver em mais detalhes a operação em sinais pequenos Ponto de operação DC (desprezando modulação de comprimento de canal - l=0) Para garantir operaçõa na região de saturação:

49 Corrente de sinal no dreno
Como determinar a corrente do sinal no dreno?

50 Corrente de sinal no dreno
Como determinar a corrente do sinal no dreno?

51 Corrente de sinal no dreno
Como determinar a corrente do sinal no dreno? Corrente DC (slide 48) Corrente diretamente proporcional ao sinal de entrada

52 Corrente de sinal no dreno
Como determinar a corrente do sinal no dreno? Corrente quadraticamente proporcional ao sinal de entrada Esse termo gera distorções não lineares!

53 Sinais pequenos Para reduzir as distorções não lineares o sinal deve ser mantido pequeno Matematicamente falando: Rearrumanto os termos: Equivalentes:

54 Sinais pequenos ou Se essa condição é satisfeita, podemos desprezar o último termo: Onde definimos id como

55 Sinais pequenos O parâmetro que relaciona id com vgs é chamado de transcondutância do MOSFET gm

56 Sinais pequenos O parâmetro que relaciona id com vgs é chamado de transcondutância do MOSFET gm Análise gráfica:

57 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos

58 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos

59 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos
Simplificano o sinal DC (VDS = VDD – RDID)

60 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos
Simplificano o sinal DC (VDS = VDD – RDID) Este termo é o termo correspondente à componente de tensão do sinal, já removida a componente DC (VDS).

61 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos
Simplificano o sinal DC (VDS = VDD – RDID) Lembrando que:

62 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos
Relação linear entre vds e vgs

63 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos
Relação linear entre vds e vgs O ganho de tensão do sinal é Por que é negativo?

64 Sinais pequenos Dentro da aproximação de sinais pequenos
Relação linear entre vds e vgs O ganho de tensão do sinal é Substituindo (consulte slide 56) Mesmo resultado obtido anteriormente (slide 37)

65 Exemplo

66 Exemplo Determinar VOV Determinar ID (saturação) Determinar VDS
VDS > VOV ? (conferir se está mesmo na saturação!) Calcular AV

67 Exemplo Comparar VOV com VDS para deteminar quando o MOSFET sai da saturação. Com o ganho, relacionar o sinal máximo de saída com o sinal máximo de entrada.