aula 10- amplificador diferencial ou par...
Post on 03-Dec-2018
237 Views
Preview:
TRANSCRIPT
18/10/2016
1
AULA 10- Amplificador Diferencial
ou
Par Diferencial
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ELETRÔNICA 2– ET74BC
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
Curitiba, 18 de outubro 2016.
INTRODUÇÃO
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 2
Antonio Pertence Apêndice ABoylestad seção 12.9Sedra, cap 6Malvino, cap 17
O Amplificador Diferencial é um circuito eletrônico capaz de receber dois sinais ao mesmo tempo e fornecer uma saída com o resultado que será a diferença amplificada destes sinais.
É desejável que os transistores tenham
características muito próximas.
http://www.ti.com/lit/an/sloa054e/sloa054e.pdfhttp://www.ti.com/lit/an/slyt165/slyt165.pdf
18/10/2016
2
POLARIZAÇÃO DC
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 3
+Vcc
-VEE
Rc Rc
Re
Vo1 Vo2
IE
Ic=IE/2
Ic=IE/2
Cálculo de níveis de tensão DC para que o componente opere na condição desejada:
1. Chave eletrônicaa) Saturação onb) Corte off
2. Amplificador: nesta condição pequenas variações de VbeIbresultam em grande da tensão Vce Ic
+Vcc
-VEE
Rc Rc
Re
Vo1 Vo2
POLARIZAÇÃO DC –Ex Boylestad 12.8
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 4
IE
Ic=IE/2
Ic=IE/2
Determine as tensões e correntes DC do circuito, supondo RC =3k9, RE=3k3 e Vcc=VEE=9V
33
)9(7,021
kR
VVI
e
E
Análise por nós:
a) Cálculo de IE:
c) Cálculo VCVo1=Vo2=Vc
VkmVc
VcRIVcc CC
1,493.25,19
mAk
IE 5,233
7,09
b) Cálculo IC:
mAI
I EC 25,1
2
18/10/2016
3
OPERAÇÃO AC: SINAIS DE ENTRADA
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 5
Terminação Simples: é quando um sinal é aplicado numa entrada e a outra é conectada ao GND.
Terminação Dupla ou Diferencial: é quando dois sinais de polaridades opostas são aplicados nas entradas;
Modo Comum: é quando um mesmo sinal, podendo ser também de mesmo potencial e de defasagem 0º entre si, é aplicado nas entradas.
REVISÃO:MODELO ELÉTRICO DO TJB(Modelo matemático do diodo)
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 6
Sedra, seção 4.2
)1( T
D
V
V
SD eII
Onde:• ID = corrente no diodo (A)
• IS = corrente de saturação (A)
• VD = tensão no diodo (V)
+ pol. direta
- pol. reversa
• = coeficiente de emissão.
Função de VD que também depende do material: 1 ≤ ≤ 2.
• VT = tensão térmica (V) 25mV/ 26mV.
MODELO
BC II
Fator de escala
ir
18/10/2016
4
REVISÃO: MODELO ELÉTRICO DO TJB
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 7
TV
vBE
SC eIi
irTV
vBE
SCB e
Iii
TV
vBE
SCE e
Iii
CORRENTES DE COLETOR NO MODO DIFERENCIAL
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 8
TD vv
EEC
e
Ii
1
2,1
Sendo idênticos os transístores, como a soma das correntes de emissor é constante, quando se varia a tensão diferencial , a corrente transfere-se de um para o outro transistor. Essa variação das correntes em função da tensão diferencial é representada a seguir:
A expressão das correntes pode ser dada por:
21 BEBED vvv
18/10/2016
5
GANHO DE TENSÃO AC TERMINAÇÃO SIMPLES
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 9
1Vi
VoAv
Determinação do Ganho: através da superposição dos efeitos de Vi1 e Vi2
Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
EQUIVALENTE AC TERMINAÇÃO SIMPLES
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 10
Considerando que os TJB’s são idênticos:
E que RE seja muito elevado, tem-se:
Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
18/10/2016
6
GANHO DE TENSÃO TERMINAÇÃO SIMPLES
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 11Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
EXEMPLO Boylestad 12.19 p. 395
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 12Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
18/10/2016
7
EXEMPLO Boylestad 12.19 p. 395
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 13Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
GANHO DE TENSÃO AC TERMINAÇÃO DUPLA
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 14
Por superposição, resulta em uma análise semelhante à terminação simples
Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
18/10/2016
8
GANHO DE TENSÃO AC MODO COMUM
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 15Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
EQUIVALENTE AC MODO COMUM
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 16Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
18/10/2016
9
EXEMPLO Boylestad 12.20 p. 396
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 17Créditos: Prof. Marcello Bellodi – PUC/SP
CONTEXTUALIZAÇÃO DO MODO COMUM
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 18
Componentes de entrada em modo comum: sinal cuja origem é a mesma fonte. O ganho de modo comum é dado por:
2
)( VV
Vc
2
)( 11 VVVc
+Vcc
-VccV1
+Vcc
-Vcc2
1V
21V
18/10/2016
10
CONTEXTUALIZAÇÃO DO MODO COMUM
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 19http://www.smar.com/brasil/artigostecnicos/artigo.asp?id=166
Ruído
2
)( 11 VVVc
Ruído
Ruído
Ruído
Ruído: sinal proveniente de uma mesma fonte!!
CONTEXTUALIZAÇÃO DO MODO COMUM
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 20
Rejeição de Modo Comum RRMC (CMRR – Common Mode Rejection Ratio) expressa a capacidade do AmOp em rejeitar os sinais em modo comum. O ganho de modo comum é dado por:
2
)(
VV
VA O
c
c
d
A
ARRMC
Quanto maior a RRMC maior é a proximidade com o amplificador ideal.
Equação Fundamental:
ccddO
cdO
VAVAV
VVAVVAV
2
)()(
Onde:Vd tensão modo diferencialVc tensão modo comumAd ganho diferencialAc ganho modo comum
Busca-se que o par diferencial (idealmente) responda a sinais diferenciais (i.e., a diferença das tensões de entrada) e rejeite o modo comum, i.e., não reage a sinais idênticos.
18/10/2016
11
USO DE FONTE DE CORRENTE (FC) CONSTANTE
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 21
O amplificador diferencial deve apresentar um ganho diferencial elevado (Ad), que deve ser muito superior ao ganho em modo comum (Ac).A melhora desta condição pode ser feita analisando a expressão do ganho em modo comum:
Esta equação indica que quanto maior o valor do RE, menor é o Ac.
Uma solução para obter este efeito é a substituição do RE por uma fonte de corrente constante que resulta em um substancial aumento da resistência de emissor para a referência, tendo em vista que uma FC é substituída por um circuito aberto na análise da impedância equivalente.
*Bom amplificador diferencial deve possuir Ad>>Ac
*A razão de rejeição em modo comum = Ad/Ac pode ser melhorada reduzindo-se Ac.
USO DA FONTE DE CORRENTE CONSTANTE
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 22
18/10/2016
12
EXERCÍCIO Boylestad 12.21
18 Out 16 Aula 10 - Amp Diferencial - Introdução 23
Calcule o ganho em modo comum:
top related