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Resposta em Frequência de Amplificadores

Aula 10Prof. Nobuo Oki

Considerações Gerais (1)• Polo Simples

Efeito Miller

Multiplicador do capacitor usando efeito Miller

Considerações Gerais (2)Aplicabilidade do Teorema de Miller

• Se o caminho do sinal entre X e Y é único e através da impedância Z, então o teorema de Miller não se aplica.

O teorema de Miller é útil nos casos onde há uma impedância em paralelo com um caminho do sinal principal.

Associação de Pólos com NósQuando não houver interação entre os polos, então pode-se associar um polo a cada nó.

Quando houver interação isto não é válido.

A função de transferência é dada por

Modelo a Pequenos Sinais do Transistor MOS considerando os Capacitores

Parasitas• As capacitâncias parasitas que ocorrem no transistor MOS são mostradas na figura abaixo.

Podendo ser representada por

O modelo a pequenos sinais torna-se

Exemplo de associação de polos com nósExemplo: Calcule a função de transferência da configuração porta comum mostrada na figura abaixo, desprezando-s o efeito de modulação de comprimento de canal.

Solução: Neste caso as capacitâncias que determinam os pólos estão conectadas na entrada X e na saída Y. No nó X, Cs=CGS1+CSB1, resultando no pólo

Similarmente, para o nó Y, CD=CDG+CDB, resultando no polo

Resultando na função de transferência total dada por

Obs. Caso seja considerado o efeito de modulação de comprimento de canal haverá uma interação através de ro o que invalida o método utilizado.

Resposta em Frequência do Estágio Fonte Comum (1)

O estágio fonte comum possui uma impedância de entrada alta e fornece um ganho de tensão, requerendo tensões baixas para seu correto funcionamento. Assim é frequentemente utilizado em projetos analógicos e a análise de sua resposta em frequência é um parâmetro de interesse.

Os polos do amplificador mostrado na figura acima, se for desprezado a interação entre a entrada e a saída, e for aplicado o teorema de Miller sobre CGD

Para cálculo da função de transferência exata, utiliza-se o modelo acima

Resposta em Freqüência do Estágio Fonte Comum (2)

Pode-se também calcular o zero desta função de transferência

Resposta em Freqüência do Estágio Fonte Comum (3)

Em aplicações de alta freqüências, o cálculo da impedância de entrada também é importante. Pode-se utilizar o circuito da Figura abaixo, como uma aproximação de primeira ordem

Na figura a) o circuito utilizado para determinar o impedância de entrada; na figura b) a forma de determinação da impedância de entrada; e na figura c) uma aproximação considerando CGD de valor alto. Pode-se então determinar a impedância de entrada, obtendo-se

A impedância de entrada real é esta impedância em paralelo com 1/(CGSs).

Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte(1)

• Considerando o circuito a pequenos sinais mostrados na figura b) obtêm-se

Os estágios dreno comum podem ser utilizados como deslocadores de nível ou buffers, afetando o comportamento em altas freqüências de todo o circuito. Considere o circuito mostrado abaixo

assumindo

Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte(2)

Para baixas freqüências,

(como o calculado com o efeito Miller)

A impedância de entrada pode ser calculada com auxílio do circuito mostrado abaixo. Inicialmente desconsiderando CGD, tem-se

Para altas freqüências

Para altas freqüências, a impedância total de entrada inclui CGD em paralelo com a combinação série de CGS e CL e uma resistência negativa igual a -gm/(CGSCLω2).

Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte(3)

A impedância de saída do seguidor de fonte é também um parâmetro de interesse. Se o efeito de corpo for desprezado e também CSB e CGD, obtêm-se o seguinte circuito equivalente

para baixas freqüências.

para altas freqüências.

A impedância de saída é uma indutância dependente da impedância de fonte, RS!

Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte (4)

O comportamento indutivo da impedância de saída da configuração seguidor de fonte, pode causar oscilação no circuito quando acionado por uma onda quadrada, como mostra o circuito abaixo.

Resposta em Freqüência do Estágio Porta Comum

A configuração porta comum pode ser analisada tendo sua saída e entrada isoladas se o efeito de modulação de comprimento de canal for desprezado. Assim, a sua função de transferência pode ser obtida como sendo

Uma propriedade importante deste circuito é que ele não é afetado pelo efeito Miller, podendo trabalhar em altas freqüências. No entanto possui impedância baixa que pode ser dada por

sendo

Resposta em Freqüência do Estágio Cascode (1)

Se o estágio cascode é utilizado como uma fonte de corrente, o comportamento de sua impedância de saída com a freqüência é um parâmetro de interesse. Desprezando CGD1 e CY, ela é dada por

onde

Resposta em Freqüência do Par Diferencial (1)Calculando inicialmente a resposta em freqüência para sinais de modo comum, tem-se

Resposta em Freqüência do Par Diferencial (2)Obtendo-se

Verificando-se uma dependência do ganho de modo comum com relação a freqüência. Assim se a fonte de alimentação possui ruído e há descasamento no circuito tem-se

Resposta em Freqüência do Par Diferencial (3)Considerando-se uma configuração com saída diferencial tem-se

O comportamento em freqüência do circuito é determinado pelo polo dominante que é dado pela capacitância de carga CL e a resistência vista por ela, ro1//ro2.

Resposta em Freqüência do Par Diferencial (4)Para o par diferencial com espelho de corrente como carga tem-se

sendo e