11 Eletrônica II Germano Maioli Penello II _ 2015-1.html Aula 14.

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1 11 Eletrônica II Germano Maioli Penello gpenello@gmail.com http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Eletronica II _ 2015-1.html Aula 14

2 2 Pauta (T3 e T4) BRUNO SILVEIRA KRAUSE200710532211 CAIO ROSCELLY BARROS FAGUNDES201020412311 CAROLINA LAUREANO DA SILVA201110312411 DANILO PEREIRA CALDERONI200920378611 FELIPE ALMEIDA DA GRACA200420392911 GABRIELLE CRISTINA DE SOUZA SILVA201110256211 GUTEMBERG CARNEIRO NUNES201410074911 HARLAN FERREIRA DE ALMEIDA201120421111 HERNAN DE ALMEIDA PONTIGO201210380211 LEONARDO RICARDO BERNARDES DA CONCEI ç ãO200910229111 LUCAS MUNIZ TAUIL201210073911 NAYARA VILLELA DE OLIVEIRA201110062111 TAMYRES MAURO BOTELHO200820512211 ANA CAROLINA FRANCO ALVES200910169711 BRUNO STRZODA AMBROSIO201110060611 FERNANDO DE OLIVEIRA LIMA201210070411 GISELE SILVA DE CARVALHO200920386311 HAZIEL GOMES DA FONSECA200910105311 HENRIQUE DE SOUZA SANTANA201420535011 HUGO CARDOZO DA SILVA201110313311 IURI COSTA MACHADO DOS SANTOS201120586611 JESSICA BARBOSA DE SOUZA201210068011 LEONARDO MOIZINHO PINHEIRO200920545211

3 33 Pauta (T5 e T6) ALINE DAMM DA SILVA FALCAO201110358411 BERNARDO CARVALHO SILVA SANTOS201120428811 FABRICIO BICHARA MOREIRA201120586511 HELDER NERY FERREIRA200620350811 ISABELE SIQUEIRA LIMA201210072011 JOAO CARLOS GONCALVES MARTINHO201110065111 J é SSICA RIBEIRO VENTURA201220446811 LUCAS VENTURA ROMANO200920382111 MATEUS LOPES FIGUEIREDO201220690611 MONIQUE SOARES DE MORAES201010069511 NATHALIA CRISTINA AZEVEDO VALADAO DE JESUS201020411911 PAULO CESAR DOS SANTOS201210073011 RENATO DOS SANTOS FREITAS JUNIOR200910137111 VICTOR ARAUJO MARCONI200810350011 VICTOR HUGO GUIMARAES COSTA201210379611 VINICIUS PEIXOTO MEDINA201220446411 ARTHUR REIS DE CARVALHO201210071011 BRUNO ALVES GUIMARAES201210077011 CLAREANA RANGEL DE OLIVEIRA201220450911 DANIEL DE SOUZA PESSOA201220452011 GUSTAVO OGG FERREIRA MORENO TAVARES201220447211 ISRAEL BATISTA DOS SANTOS201220453911 LEONARDO DA SILVA AMARAL201220446111 LEONARDO GONZAGA DA SILVA201210076311 LUCIANA DE FREITAS MONTEIRO200520396211 MARCOS VINICIUS PAIS BORSOI200820381611 MARISOL BARROS DE ALMEIDA201020407511 RAFAEL TAVARES LOPES201210077211 RICARDO ALVES BARRETO200420419111 WALBER LEMOS DOS SANTOS201120421711

4 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 5 BJT como amplificador linear Superpondo AC e DC: O amplificador só será linear se o sinal de entrada tiver uma pequena amplitude.

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

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

8 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?

9 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)

10 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:

11 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

12 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

13 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 )

14 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,

15 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  

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17 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.

18 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.

19 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.

20 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.

21 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

22 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

23 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.

24 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.

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

26 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.

27 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 28 Exercício

29 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 30 Exercício

31 31 Exercício

32 32 Exercício

33 33

34 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.

35 Exercício 35

36 Exercício 36

37 Exercício 37

38 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?

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

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

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

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