Modelo básico de um amplificador FONTE: deas. harvard

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1 Modelo básico de um amplificador FONTE: http://www. deas. harvard
Amplificador de tensão  Objetivo: amplificar a tensão ac vin

2 Bloquear sinais dc O ponto de operação DC do sinal de entrada pode não ser a mesma tensão de entrada DC desejada para o amplificador; o mesmo pode ser dito em relação à saída.  Deseja-se determinar o ponto de operação DC para o amplificador de modo independente. Utiliza-se os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 para bloquear a componente DC dos sinais de entrada e de saída. Os pontos de operação DC de entrada e de saída são determinados pelo amplificador. Observe que a adição destes capacitores altera a resposta em freqüência (i.e, os diagramas de Bode de magnitude e fase) do amplificador.

3 Exemplo Exemplo de um amplificador (um único estágio) usando um MOSFET. O capacitor C bloqueia componentes DC que poderiam interferir em vin; O ponto de operação DC do amplificador é determinado pelos resistores R1 e R2. Circuito equivalente do amplificador para pequenos sinais (modelo de pequenos sinais) para freqüências médias (midband frequencies): O capacitor C comporta-se como um curto-circuito; O MOSFET é modelado como uma fonte de corrente controlada por corrente.

4 Amplificador de tensão ideal
R in  ∞ R out  0. FTCT: Ao×vin Ao : ganho em malha aberta.

5 Amplificador de tensão não ideal com capacitores de acomplamento
Características não-ideais: Impedância de entrada finita: R in e C in Impedância de saída finita: R out e C out Capacitores de acoplamento CC1 e CC2: valores elevados (da ordem de mF). Capacitores parasitas C in e C out : valores pequenos (da ordem de pF). O modelo equivalente pode ser simplificado, dependendo da freqüência dos sinais envolvidos.

6 Modelo de faixa média (média freqüência)
Para freqüências médias, pode-se modelar : Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 como curto-circuito (por que?). Os capacitores parasitas C in e C out como circuito aberto (por que?). Normalmente, Rin >> RS e Rout << RL. Como os capacitores parasitas afetam o ganho?  diagrama de Bode de magnitude?

7 Modelo de baixas freqüências
A baixas freqüências : Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 não podem ser ignorados (por que?). Os capacitores parasitas C in e C out podem ser desprezados (por que?). Como os capacitores de acoplamento afetam o ganho?  diagrama de Bode de magnitude?

8 Modelo de altas freqüências
A altas freqüências : Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 podem ser considerados curtos (por que?). Os capacitores parasitas C in e C out não podem ser desprezados (por que?). Qual a conseqüência disto no ganho?  diagrama de Bode de magnitude?

9 Diagrama de Bode De magnitude :

10 Diagrama de Bode (2) Somando as contribuições individuais :

11 Diagrama de Bode (3) E o diagrama de Bode de fase?

12 Exemplo: resposta em baixas freqüências
C C1 R g R out vin R in Como o capacitor de acoplamento CC1 na entrada afeta a resposta em baixas freqüências do amplificador? onde:  determina a freqüência de corte inferior

13 Exemplo: resposta em altas freqüências I
R g R out vin C in R L C out R in Considere o efeito do capacitor parasita C in (assuma Cout = 0): O circuito é de constante de tempo única (CTU): possui um único pólo e uma freqüência de corte superior wp rd/s.

14 Exemplo: resposta em altas freqüências II
Considerando-se também o efeito de Cout , o ganho tem a forma: Se w p1  w p2 , a largura de banda 3dB é determinada por w p1 (pólo dominante); Se w p2  w p1 , a largura de banda 3dB é determinada por w p2 (pólo dominante); Se w p1 ≈ w p2 , a freqüência de corte é determinada igualando-se o denominador a 2:

15 Impedância de realimentação
Uma impedância que faz uma ligação entre os nós de entrada e saída em um amplificador inversor afeta significativamente a impedância de entrada de um amplificador. (E a impedância de saída?)