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Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP
Transistor Bipolar de Junção TBJ – Parte VI
Jadsonlee da Silva Sá
[email protected]/~jadsonlee.sa
Universidade Federal do Vale do São Francisco - UNIVASF Colegiado de Engenharia da Computação – CECOMP
Amplificador de Tensão
Ri (Resistência de entrada) Representa o fato de o amplificador drenar uma corrente de entrada da fonte de sinal.
Ro (Resistência de saída) Representa a variação de tensão de saída quando o amplificador precisa fornecer corrente a carga.
Ganho de tensão em circuito aberto.
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Amplificador de Tensão
Fonte de sinal Carga
ii s
i s
Rv v
R R
Idealmente vi = vs e vo = Avo.vs
Lo vo i
L o
Rv A v
R R
i s iR R R i sv v
0L o oR R R o vo iv A v
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Resistências em Paralelo
1 21 2
1 2
||R R
R R RR R
Se R1 >> R2, R2 controla R.
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Amplificadores TBJ de Estágio Simples
Existem basicamente três configurações para implementar amplificadores TBJ de estágio simples:
Emissor comum;
Base comum;
Coletor comum.
Estudaremos as três utilizando uma mesma estrutura básica com o mesmo arranjo de polarização.
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Amplificadores TBJ de Estágio Simples
Estrutura Básica.
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Amplificador Emissor Comum Configuração mais utilizada.
Capacitor de
desvio
Capacitor de
acoplamento
Capacitor de
acoplamento
C – Sinais AC Curto circuito.
C – Sinais DC Circuito aberto.
C (alto) – Na faixa de μF à dezenas de μF.
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Amplificador Emissor Comum Determinação das características do amplificador (resistência de entrada, ganho de tensão e resistência de saída) – Substituir o TBJ por um modelo de pequenos sinais.
|| ||i Bin B ib B
i B
v R rR R R R r
i R r
B inR r R r EscolhemosEscolhemos
BaixaBaixa
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Amplificador Emissor Comum
i sigsig
rv v
r R
iv v 0( || || )o m C Lv g v r R R
0( || || )ov m C L
i
vA g r R R
v 0( || )vo m CA g r R
Ganho de tensão do amplificador
Ganho de tensão do amplificador em circuito
aberto
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Amplificador Emissor Comum
0 C vo m Cr R A g R
0sigv
||out C oR R r o C out Cr R R R
Em geralEm geralBaixaBaixa
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Amplificador Emissor Comum
Ganho total do amplificador – Gv ?
ov
sig
vG
v 0( || || )o m C Lv g v r R R i sig
sig
rv v
r R
iv v mg r ( || || )C L o
vsig
R R rG
r R
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Amplificador Emissor Comum
Ganho total do amplificador – Gv.
( || || )C L ov
sig
R R rG
r R
Se sigR r
Gv Altamente dependente de β.
Indesejável
Se sigR r
( || || )
( || || )
C L ov
v m C L o v
R R rG
r
G g R R r A
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Amplificador Emissor Comum
Ganho de corrente em curto-circuito Ais?
os mi g vCurto-circuitando RL.i i inv v i R
osis m in
i
iA g R
i || in B B inR R r R r R r
is mA g r
osis
i
iA
i
Ganho de corrente Ganho de corrente de emissor comumde emissor comum
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Amplificador Emissor Comum Em resumo...
Proporciona ganhos de tensão e corrente elevados.
No entanto, a resistência de entrada é relativamente baixa e a resistência de saída é relativamente alto.
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Amplificador Emissor Comum com RE
A inclusão de Re pode levar a mudanças significativas nas características do amplificador utilizado no projeto.
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Amplificador Emissor Comum com RE
Qual modelo para pequenos sinais devemos utilizar?
Regra: sempre que houver uma resistência no emissor, o modelo T é mais conveniente de ser utilizado.ro foi omitido para simplificar a análise. Além disso, o efeito de ro é desprezível no desempenho deste amplificador.
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Amplificador Emissor Comum com RE
||in B ibR R R iib
b
vR
i
1e
b
ii
e
ie
e
vi
r R
( 1)( )ib e eR r R
Se B ibR R
Rib controla Rin
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Amplificador Emissor Comum com RE
Ganho de tensão do amplificador Av.
( || )
( || )o c C L
e C L
v i R R
i R R
e
( || )
Ro C L
vi e
v R RA
v r
e
ie
e
vi
r R
ov
i
vA
v
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Amplificador Emissor Comum com RE
Ganho de tensão do amplificador em circuito aberto Avo.
eRC
voe
RA
r
e
( || )
RC L
ve
R RA
r
Obs.: Re reduz os ganhos de tensão se Rin for alta.
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Amplificador Emissor Comum com RE
Resistência de saída Rout.
out CR R
0sigv
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Amplificador Emissor Comum com RE
Ganho de corrente de curto-circuito Ais.
os ei i
ii
in
vi
R in e
isi
R iA
v
e
( || )
RB ib
ise
R RA
r
e
e
( 1)( R )
Re
ise
rA
r
osis
i
iA
i
B ibR R
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Amplificador Emissor Comum com RE
Ganho global de tensão Gv.
oV
sig
vG
v
e
( || )
Rin C L
Vsig in e
R R RG
R R r
( || )o e C Lv i R R
ini sig
in sig
Rv v
R R
e( )i e ev i r R
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Amplificador Emissor Comum com RE
Ganho global de tensão Gv.
e
( || )
Rin C L
Vsig in e
R R RG
R R r
||in B ibR R R Se B ibR R e( 1)( R )in ib eR R r
e
( || )
( 1)( R )C L
Vsig e
R RG
R r
1
Obs.: Gv é menor devido ao fator (β+1)Re. Mas, é menos sensível a β.
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Amplificador Base Comum
Como Rsig ficará em série com o terminal emissor, o modelo T é o mais conveniente.
ro é desprezível.
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Amplificador Base Comum
Resistência de entrada Rin.
einR r
Normalmente, re está na faixa de ohms à dezenas de ohms. Logo, a Rin deste amplificador é baixa.
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Amplificador Base Comum
( || )o e C Lv i R R
Ganho de tensão do amplificador Av.
ov
i
vA
v
ie
e
vi
r
( || ) ( || )v C L m C Le
A R R g R Rr
É um amplificador não inversor.
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Amplificador Base Comum
( || )v m C LA g R R
Ganho de tensão em circuito aberto Avo.
vo m CA g R
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Amplificador Base Comum
Resistência de saída Rout.
out CR R
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Amplificador Base Comum
Ganho de corrente em curto-circuito Ais.
e eis
i e
i iA
i i
osis
i
iA
i
Ganho de corrente de base comum.Ganho de corrente de base comum.
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Amplificador Base Comum
Ganho global de tensão Gv.
i in e
sig sig in sig e
v R r
v R R R r
( || )C Lv
sig e
R RG
R r
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sig
vG
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ie
e
vi
r
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Amplificador Base Comum
Resumindo...
Resistência de entrada muito baixa re.
Resistência de saída relativamente alta RC.
Ganho de corrente próximo de 1 α.
Não é um bom amplificador de tensão devido a baixa resistência de entrada.