Post on 10-Dec-2018
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Eletrônica II
Germano Maioli Penello
gpenello@gmail.com
http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Eletronica II _ 2015-1.html
Aula 20
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Pauta (T3 e T4)
BRUNO SILVEIRA KRAUSE 200710532211
CAIO ROSCELLY BARROS FAGUNDES 201020412311
CAROLINA LAUREANO DA SILVA 201110312411
DANILO PEREIRA CALDERONI 200920378611
FELIPE ALMEIDA DA GRACA 200420392911
GABRIELLE CRISTINA DE SOUZA SILVA 201110256211
GUTEMBERG CARNEIRO NUNES 201410074911
HARLAN FERREIRA DE ALMEIDA 201120421111
HERNAN DE ALMEIDA PONTIGO 201210380211
LEONARDO RICARDO BERNARDES DA CONCEIçãO 200910229111
LUCAS MUNIZ TAUIL 201210073911
NAYARA VILLELA DE OLIVEIRA 201110062111
TAMYRES MAURO BOTELHO 200820512211
ANA CAROLINA FRANCO ALVES 200910169711
BRUNO STRZODA AMBROSIO 201110060611
FERNANDO DE OLIVEIRA LIMA 201210070411
GISELE SILVA DE CARVALHO 200920386311
HAZIEL GOMES DA FONSECA 200910105311
HENRIQUE DE SOUZA SANTANA 201420535011
HUGO CARDOZO DA SILVA 201110313311
IURI COSTA MACHADO DOS SANTOS 201120586611
JESSICA BARBOSA DE SOUZA 201210068011
LEONARDO MOIZINHO PINHEIRO 200920545211
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Pauta (T5 e T6)
ALINE DAMM DA SILVA FALCAO 201110358411
BERNARDO CARVALHO SILVA SANTOS 201120428811
FABRICIO BICHARA MOREIRA 201120586511
HELDER NERY FERREIRA 200620350811
ISABELE SIQUEIRA LIMA 201210072011
JOAO CARLOS GONCALVES MARTINHO 201110065111
JéSSICA RIBEIRO VENTURA 201220446811
LUCAS VENTURA ROMANO 200920382111
MATEUS LOPES FIGUEIREDO 201220690611
MONIQUE SOARES DE MORAES 201010069511
NATHALIA CRISTINA AZEVEDO VALADAO DE JESUS 201020411911
PAULO CESAR DOS SANTOS 201210073011
RENATO DOS SANTOS FREITAS JUNIOR 200910137111
VICTOR ARAUJO MARCONI 200810350011
VICTOR HUGO GUIMARAES COSTA 201210379611
VINICIUS PEIXOTO MEDINA 201220446411
ARTHUR REIS DE CARVALHO 201210071011
BRUNO ALVES GUIMARAES 201210077011
CLAREANA RANGEL DE OLIVEIRA 201220450911
DANIEL DE SOUZA PESSOA 201220452011
GUSTAVO OGG FERREIRA MORENO TAVARES 201220447211
ISRAEL BATISTA DOS SANTOS 201220453911
LEONARDO DA SILVA AMARAL 201220446111
LEONARDO GONZAGA DA SILVA 201210076311
LUCIANA DE FREITAS MONTEIRO 200520396211
MARCOS VINICIUS PAIS BORSOI 200820381611
MARISOL BARROS DE ALMEIDA 201020407511
RAFAEL TAVARES LOPES 201210077211
RICARDO ALVES BARRETO 200420419111
WALBER LEMOS DOS SANTOS 201120421711
Resposta em frequência
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Até o momento estudamos os amplificadores sem entrar em detalhes sobre a resposta em frequência (consideramos que as resistências de entrada e saída e o ganho dos amplificadores não dependem da frequência)
A experiência mostra que isto não é verdade!
Resposta em frequência
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Ganho apresentado em escala logarítmica (dB)
Baixas frequências – f < fL
Altas frequências – f > fH
Frequências intermediárias – fL < f < fH
Resposta em frequência
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Baixas frequências – f < fL
Ganho é reduzido devido às capacitâncias de acoplamento e de bypass.
Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?
Xc = 1 / jwCSe f, Xc 0 Em baixas frequências essa
aproximação não é mais válida!
Se f0, Xc
Resposta em frequência
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Baixas frequências – f < fL
Ganho é reduzido devido às capacitâncias de acoplamento e de bypass.
Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?
Xc = 1 / jwCSe f, Xc 0 Em baixas frequências essa
aproximação não é mais válida!
Em baixas frequências os capacitores não podem ser considerados como curtos!
Se f0, Xc
Resposta em frequência
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Por que separar a análise em três regiões em vez de calcular o circuito completo de uma vez?
Separando as regiões, simplificamos a análise e obtemos resultados satisfatórios na banda de frequência do amplificador. Isto permite a obtenção de funções de transferência simplificadas, facilitando o desenvolvimento de um projeto.
Esta técnica é válida desde que fL << fH
Resposta em frequência
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Classificação dos amplificadores em função da resposta em frequência
Acoplado capacitivamente
(Amplificador AC)
Acoplado diretamente
(amplificador DC)
Passa-banda(filtro passa-banda)
Resposta em frequência
Qual deles funciona como um filtro passa baixa? E passa alta?
Resposta em frequência
Passa baixa Passa alta
Resposta em frequência
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Qual é a função de transferência do circuito acima?
Resposta em frequência
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O que acontece com a resposta em frequência de um divisor de tensão se adicionarmos um capacitor de acoplamento (capacitor ligando a entrada à saída) ao circuito?
Resposta em frequência
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O capacitor Cs está entre a entrada e a saída do circuito (capacitor de acoplamento)
Baixas frequências
Altas frequências
Com este exemplo, percebemos que um capacitor de acoplamento influencia resposta em frequências do circuito! Neste caso analisamos a influência do capacitor num divisor de tensão.
Resposta em frequência
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Ganho em amplificadores
Ganho constante para uma larga faixa de frequências – faixa de passagem ou faixa de médias frequências.
Em baixas frequências, o ganho é reduzido devido aos capacitores de acoplamento.
Em altas frequências, o ganho é reduzido devido à capacitâncias internas aos dispositivos e à capacitância de carga.
• Modelo de circuito do transistor visto ao longo do curso• Capacitores de acoplamento e bypass como curto
• Modelo de circuito do transistor visto ao longo do curso• Não podemos considerar os capacitores como curto, capacitores incluídos no
cálculo
• Modelo de circuito será revisto incluindo capacitâncias internas dos transistores
• Capacitores de acoplamento e bypass como curto
Resposta em frequência intermediária
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Qual é esta configuração?
Resposta em frequência intermediária
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Configuração fonte comum
Como determinar o ganho deste circuito para frequências intermediárias?
Seguindo o passo a passo que já fizemos até o momento no curso. O modelo de circuito equivalente já conhecemos e nesta análise, podemos considerar os capacitores de acoplamento e de bypass como curto circuitos.
Resposta em frequência intermediária
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Como determinar o ganho deste circuito para baixas frequências?
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Como determinar o ganho deste circuito para baixas frequências?
Em baixas frequências, as capacitâncias não podem mais ser consideradas como curto circuitos. Teremos que incluir as reatâncias capacitivas nos cálculos.
Xc = 1 / jwC
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Isolar vs e utilizar a equação de corrente
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
29
Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
30
Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Ganho da banda central(slide 18 – considerando C1, C2 e Cs como curto)
Três passa alta acoplados!
Se w >> w01, w02 e w03 recaímos na situação de freq. intermediárias
Resposta em baixa frequência
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Configuração fonte comum
Ganho da banda central(slide 18 – considerando C1, C2 e Cs como curto)
Como determinar a frequência de corte?
Três passa alta acoplados!
Determinando fL
fL = w01, w02 ou w03?
Determinando fLA frequência fL é definida quando o ganho cai um fator
Relembrando:
Um decibel (dB) representa a razão entre duas quantidades de potência.
Ganho(bel) = log10(P1/P2)Ganho(decibel) = 10 log10(P1/P2)
Quando aplicado à tensões e correntes
Ganho(decibel) = 20 log10(V1/V2)Ganho(decibel) = 20 log10(I1/I2)
Ganho(dB) = 20 log10(2-1/2) = -10*log(2) = -3dB
Por isso definimos w0 como a frequência de corte
Quando w = w0 , o ganho (função de transferência) cai um fator
fL = w01, w02 ou w03?
Determinando fL
Matematicamente, podemos resolver essa equação para todo w e descobrir qual é o w responsável por fazer o ganho cair por um fator
Assim, determinamos fL
(lembrando que w = 2pf)
Não é uma tarefa fácil ficar resolvendo a equação para cada w…
Um computador ajudaria bastante neste cálculo!
Se não tivéssemos computadores, qual outra maneira de determinar fL?
Determinando fL
Que tal tentarmos resolver esse problema graficamente?
Vamos voltar para um circuito simples:
Determinando fLVoltando ao nosso problema:
Se considerarmos que w01, w02 e w03 são frequências suficientemente separadas, podemos estimar um gráfico que representa esta equação.
Se as frequências estão separadas por pelo menos um fator 4 (duas oitavas), os efeitos de cada uma delas é bem distinto.
Nessas condições, fL é aproximadamente igual à maior frequência das três.
Determinando fL
Normalmente, a maior frequência é a causada por Cs. Isto porque Cs está conectada com 1/gm que é relativamente baixo.
Determinando fL
Até agora, vimos duas maneiras diferentes de determinar fL, analiticamente ou graficamente.
Uma terceira maneira de determinar fL é por inspeção direta do circuito
Sabendo que um circuito RC tem uma frequência (ou um tempo) característico, podemos analisar o circuito e ver quais resistências se acoplam com quais capacitâncias. Assim, determinamos a a frequência de corte (ou constante de tempo) associada a cada capacitor.
Determinando fLInspeção direta do circuito
• Curto circuitar Vsig
• Analisar cada capacitor separadamente (considerar os outros capacitores como curto)
• Determinar a resistência vista pelos terminais de cada capacitor
• Calcular a frequência de corte (ou constante de tempo) associada ao capacitor em análise.
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CC1
Qual a resistência que CC1 vê ao olhar o circuito a sua esquerda e direita?
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CC1
CC1 está em série com Rsig e RG
Frequência angular associada a este circuito:
Constante de tempo associada a este circuito:
Frequência associada a este circuito:
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CC1
CC1 está em série com Rsig e RG
Frequência angular associada a este circuito:
Constante de tempo associada a este circuito:
Frequência associada a este circuito:
Mesmo resultado do slide 32
Faz sentido! w01 aparece por causa da inclusão de CC1 no circuito!
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CC2
Qual a resistência que CC2 vê ao olhar o circuito a sua esquerda e direita?
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CC2
CC2 está em série com RL e RD
Frequência angular associada a este circuito:
Constante de tempo associada a este circuito:
Frequência associada a este circuito:
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CS
Qual a resistência que CS vê ao olhar o circuito a sua esquerda e direita?
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CS
Qual a resistência que CS vê ao olhar o circuito a sua esquerda e direita?
Como determinar esta resistência?
Aplicando V e medindo I
Corrente no sentido contrário do desenhado
Determinando fLInspeção direta do circuito
Analisando CS
CS está em série com 1/gm
Frequência angular associada a este circuito:
Constante de tempo associada a este circuito:
Frequência associada a este circuito:
Exemplo
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Comentamos que a capacitância que mais influencia na frequência fL é CS por causa da baixa resistência 1/gm associada em série com o CS
Exemplo
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Comentamos que a capacitância que mais influencia na frequência fL é CS por causa da baixa resistência 1/gm associada em série com o CS
A próxima frequência de corte deve estar ao menos uma década menor
Exemplo
53
Comentamos que a capacitância que mais influencia na frequência fL é CS por causa da baixa resistência 1/gm associada em série com o CS
A próxima frequência de corte deve estar ao menos uma década menor