11 Eletrônica II Germano Maioli Penello II _ html Aula 14

2 Pauta (T3 e T4) BRUNO SILVEIRA KRAUSE CAIO ROSCELLY BARROS FAGUNDES CAROLINA LAUREANO DA SILVA DANILO PEREIRA CALDERONI FELIPE ALMEIDA DA GRACA GABRIELLE CRISTINA DE SOUZA SILVA GUTEMBERG CARNEIRO NUNES HARLAN FERREIRA DE ALMEIDA HERNAN DE ALMEIDA PONTIGO LEONARDO RICARDO BERNARDES DA CONCEI ç ãO LUCAS MUNIZ TAUIL NAYARA VILLELA DE OLIVEIRA TAMYRES MAURO BOTELHO 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

33 Pauta (T5 e T6) ALINE DAMM DA SILVA FALCAO BERNARDO CARVALHO SILVA SANTOS FABRICIO BICHARA MOREIRA HELDER NERY FERREIRA ISABELE SIQUEIRA LIMA JOAO CARLOS GONCALVES MARTINHO J é SSICA RIBEIRO VENTURA LUCAS VENTURA ROMANO MATEUS LOPES FIGUEIREDO MONIQUE SOARES DE MORAES NATHALIA CRISTINA AZEVEDO VALADAO DE JESUS PAULO CESAR DOS SANTOS RENATO DOS SANTOS FREITAS JUNIOR VICTOR ARAUJO MARCONI VICTOR HUGO GUIMARAES COSTA VINICIUS PEIXOTO MEDINA ARTHUR REIS DE CARVALHO BRUNO ALVES GUIMARAES CLAREANA RANGEL DE OLIVEIRA DANIEL DE SOUZA PESSOA GUSTAVO OGG FERREIRA MORENO TAVARES ISRAEL BATISTA DOS SANTOS LEONARDO DA SILVA AMARAL LEONARDO GONZAGA DA SILVA LUCIANA DE FREITAS MONTEIRO MARCOS VINICIUS PAIS BORSOI MARISOL BARROS DE ALMEIDA RAFAEL TAVARES LOPES RICARDO ALVES BARRETO WALBER LEMOS DOS SANTOS

BJT como amplificador 4 BJT tem que estar na região ativa (fonte de corrente controlada por tensão) Corrente i c em função de v BE 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!

5 BJT como amplificador linear Superpondo AC e DC: O amplificador só será linear se o sinal de entrada tiver uma pequena amplitude.

6 BJT como amplificador linear Ganho de sinal pequeno Inclinação da reta no ponto Q

7 BJT como amplificador linear Ganho de sinal pequeno Ganho negativo!

8 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?

Aproximação de sinal pequeno 9 Análise DC:Incluindo fonte de tensão AC: Aproximação de sinal pequeno: Se v be << V t, podemos simplificar a exponencial por uma série de potência (série de taylor)

Aproximação de sinal pequeno 10 A aproximação só é válida quando v be << V t. Para fins práticos, à temperatura ambiente (V t ~ 25mV)  v be < 10mV. Dentro desta aproximação: A corrente é composta de uma componente DC e uma componente AC Analisando a componente AC: Chamamos g m de transcondutância  Onde:

Transcondutância 11 A transcondutância do BJT é proporcional à corrente I C Para que a transcondutância seja previsível, precisamos de I C estável (ponto quiescente estável)! E também temperatura estável. I C ~ 1mA  g m ~ 40 mA/V (transcondutância maior que do MOSFET) Segmento linear na curva exponencial

i B e resistência de entrada na base 12 Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente i b, determinamos a resistência de entrada na base Só estamos interessados na corrente de sinal portanto

i B e resistência de entrada na base 13 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 I C )

i E e resistência de entrada no emissor 14 Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Calculando a corrente i e, determinamos a resistência de entrada no emissor Novamente, estamos interessados apenas na corrente de sinal Portanto,

i E e resistência de entrada no emissor 15 Resistência vista pela fonte de sinal AC: A resistência é a razão entre o sinal aplicado e a corrente Relação entre r e e r  

16

Ganho de tensão 17 Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.

Ganho de tensão 18 Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.

Ganho de tensão 19 Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.

Ganho de tensão 20 Já calculamos o ganho de tensão a partir de uma relação matemática Agora, mostraremos como a aproximação de sinal pequeno obtém o mesmo ganho.

Ganho de tensão 21 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

Separando análises DC e AC 22 Ao observarmos as equações já na aproximação de sinais pequenos, podemos perceber que a tensão e corrente instantâneas são compostas da soma dos termos AC e DC. v BE = V BE + v be i C = I C + i c v CE = V CE + v ce,,, etc. Com isto, podemos fazer as análises DC e AC separadamente. Análise DCAnálise AC

Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos 23 Modelo  -híbrido simples Fonte de corrente controlada por tensão com a resistência de entrada olhando pela base.

Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos 24 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.

Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos 25 Modelo  Fonte de corrente controlada por tensão com a resistência de entrada olhando pelo emissor.

Modelo de circuito equivalente para sinais pequenos 26 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.

Passo a passo para análise de circuitos 27 1.Eliminar a fonte de sinal AC e determinar o ponto de operação DC 2.Calcular os parâmetros do modelo de sinais pequenos 3.Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em fontes de corrente) 4.Substituir o BJT pelo modelo equivalente 5.Analisar o circuito resultante para calcular o ganho, resistência de entrada e resistência de saída.

28 Exercício

29 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 3.Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em fontes de corrente) 4.Substituir o BJT pelo modelo equivalente 5.Analisar o circuito resultante para calcular o ganho, resistência de entrada e resistência de saída.

30 Exercício

31 Exercício

32 Exercício

33

Exercício 34 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 3.Eliminar fontes DC (curto circuito em fontes de tensão e circuito aberto em fontes de corrente) 4.Substituir o BJT pelo modelo equivalente 5.Analisar o circuito resultante para calcular o ganho, resistência de entrada e resistência de saída.

Exercício 35

Exercício 36

Exercício 37

Exercício 38 Se fizermos v be max = 10 mV, o transistor se mantém na região ativa? Lembre-se que v be max = 10 mV era a condição para podermos fazer a aproximação de sinais pequenos (v be << V t ). Qual a amplitude do sinal v i nesta condição?

Exercício 39 Qual a amplitude do sinal v i ? Qual o v o correspondente?

Exercício 40 Qual a amplitude do sinal v i ? Qual o v o correspondente? O transistor ainda está na região ativa em todo instante?

Exercício 41 E B Sat Ativa ~0,4V ~0,3V

Exercício 42 E B Sat Ativa ~0,4V ~0,3V