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EE530 Eletrônica Básica IProf. Fabiano Fruett

5A - Amplificadores Bipolares• Conceitos Básicos• Impedâncias de Entrada e Saída• Análise de pequenos sinais

– Análise gráfica

• Arranjos de polarização• Principais configurações

– Emissor comum– Base comum– Coletor Comum

• Inversor Lógico

Amplificador de áudio e perdas devido as impedâncias de entrada e saída

Circuito equivalente de entrada

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Medidas de impedâncias

x

xx i

VR =

Impedância de entrada de um simples estágio amplificador (exemplo 1)

πri

v

x

x =

3

Impedância de saída (exemplo 2)

oout rR =

Impedância “vista” do emissor (exemplo 3)

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1

x

xm

outm

v

i gr

Rg

π

=+

≈

Consideramos AV =∞

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Resumo das impedâncias “vistas” nos terminais de um transistor

Regra # 1: do ponto de vista da base, a impedância é rπ se o emissor está com aterramento (ac).Regra # 2: do ponto de vista do coletor, a impedância é rose o emissor está com aterramento (ac). Regra # 3: do ponto de vista do emissor, a impedância é 1/gm se a base está com aterramento (ac) e também desprezendo o efeito Early

Polarização

• Qual a importância da polarização na análise de um amplificador transistorizado?

5

9

Passo a passo do processo de análise para pequenos sinais através dos modelos

1. Determina-se o Ponto de Operação P.O. cc (IC).

2. Calcula-se os parâmetros de pequenos sinais gm = IC/VT, rπ = β/gm e re = VT/IE ≅ 1/gm.

3. Substitui-se as fontes cc de tensão por um curto-circuito e as fontes cc de corrente por um circuito aberto.

4. Substitui-se o TBJ pelo modelo equivalente.

5. Analisa-se o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse.

Exemplificando a análise DC e de pequenos sinais

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Analise Gráfica cc e de sinal da base

Analise Gráfica cc e de sinal do coletor

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Efeito da localização do ponto de

polarização na excursão máxima do sinal

Como localizar o ponto Qpara maximizar a excursão do sinal de saída?

Arranjos de polarização

Fonte DualDivisor resistivo e Fonte Simples

IE =VBB − VBE

RE + RB/(β + 1)RE >>

RB

(β + 1)

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Arranjos de polarização

Fonte de correnteForma alternativa

( 1)B

C

RR >>

β +IE =

VCC − VBE

RC + RB/(β + 1)

Análise de Pequenos SinaisAmplificador em Emissor Comum (EC)

9

Emissor comum com resistência de emissor

Amplificador em emissor comum

Sem resistência de emissor Com resistência de emissor

Ri = rπ

o Cm C

s e

Rg R

r≅ − = −v

v

oi

o C

rA

r R= −β ≅ −β

+

Ro = RC/ /ro

( 1)( )i e eR r R≅ β + +

( 1)( )o C

s s e e

R

R r R

β≅ −+ β + +

v

v

oi

b

iA

i= ≅ −β

o CR R≅

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Efeito da inclusão de Re no amplificador EC

• 1. A resistência de entradaRi aumenta de(1 + gmRe).

• 2. Para a mesma distorção não linear, podemosaplicar um sinal (1 +gmRe) vezes maior.

• 3. O ganho de tensão é reduzido

• 4. O ganho de tensão é menos dependente dovalor deβ (particularmente quandoRs é pequeno).

Base comum

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Base comum

Ri = re

Av ≡vo

v s=

αRC

Rs + re

Ai ≡io

ii=

−αie−ie

= α

Ro = RC

Coletor comum

iR

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Coletor Comum (Seguidor de Emissor)

Ri = (β + 1) re + (ro //RL )[ ] Ri ≅ (β + 1)RL

( // )1

( // )1

o L o

sse L o

R rA

Rr R r

= = ≅+ +

β +

v

v

vSeguidor de Emissor

Ro ≅ re +Rs

β + 1

( 1) ( 1)o oi

b o L

i rA

i r R= = β + ≅ β +

+

Exercício: Faça uma comparação das características dos amplificadores vistos

anteriormente

Indique as configurações mais indicadas para trabalhar como fonte de corrente, fonte

de tensão, amplificador de tensão e

amplificador de corrente

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Inversor lógico básico Resistor Transistor Logic - RTL

Sedra Fig. 4.60

Transistor como inversor lógico

• Corte: Entrada baixa, iC nulo, vo=VCC, saída alta

• Ativo direto, Ganho EC ≅

• Saturação: Entrada alta, saída baixa em VCEsat≅ 0.2 V

0m C

I

vg R

v= −

Modos de operação:

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Característica de transferência de tensão

Fig. 4.61

Iv

Ov

Sugestão de estudo

• Razavi, Cap. 5• Sedra/Smith cap. 4 seções 4.9 até 4.11 e

4.13 até 4.15Exercícios e problemas correspondentes

Para saber mais:

Paul R. Gray e Robert G. Meyer, Analysisand Design of Analog integrated Circuits, John Wiley & Sons

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FIM