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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ELETRÔNICA 1 - ET74C
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
Aula 16 – TJB modelo elétrico
-Híbrido e T
Curitiba, 12 maio de 2017.
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 2
CONTEÚDO DA AULA
1. REVISÃO
2. MODELO ELÉTRICO
3. MODELO ELÉTRICO PARA PEQUENOS SINAIS
1. Transcondutância
2. Resistência de base
3. Resistência de emissor
4. ANÁLISE DO AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAIS
1. Exemplo 4.9 livro do Sedra
5. EXERCÍCIOS
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1-Revisão: notação CC & CA
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A corrente total em qualquer ramo do circuito é igual a soma
das correntes CC e CA através desse ramo.
Notação para a análise de circuitos contendo
sinais contínuos e alternados.
✓Grandezas de natureza CC (estática)
Representadas com letras maiúsculas.
Ex: VBB, VCC
✓Grandezas de natureza CA (dinâmica)
Grandezas descritas em função do tempo, são representadas com
letras minúsculas.
Ex: vi
✓Superposição CA & CC
São as grandezas que resultam da composição do sinal contínuo e do sinal
dependente do tempo, ou seja, o sinal dependente do tempo excursiona sobre o
ponto quiescente (Q).
Ex: iB, iC, iE , vCE e vBE
v
VBB
R
V
C
CC
iC
iB
iE
+
-vCEi BR v
BE
+-
A tensão total em qualquer malha é também a soma das
tensões CC e CA.
1-Revisão: operação linear x não linear
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iC(ptB)
vCE(ptB)
B
C
D
iC(ptC)
vCE(ptC) vCE(ptD)
iC(ptD)
VCC
CECVIP max
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1-Revisão: operação não linear (distorção)
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Av
vi
vo
Saída saturada Saída cortada Saída saturada e cortada
1-Revisão: resposta em frequência
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abertocirXcf
curtoXcf
.
Ganho de tensão
i
vv
vA 0
fci fcs
in
out
in
outV
V
V
V
VA log.20log.10
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1-Revisão: capacitores de acoplamento e de emissor
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 7
Ca’s interligam diferentes estágios do circuito sem que ocorram modificações das
condições de polarização DC desses estágios. Faz a passagem de um sinal CA de um
ponto a outro, enquanto bloqueia o sinal CC.
Ce, Cby desvia a componente CA do sinal Vin, para um trecho de menor
impedância. Comporta-se como um curto-circuito para o sinal CA.
1-Revisão: circuito equivalente CC
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 8
Para fazer a análise CC de um amplificador é necessário:
1) colocar a fonte CA a zero: fonte de tensão → torna-se um curto-circuito;
fonte de corrente → torna-se um circuito aberto;
2) substituir os capacitores de acoplamento e derivação (ou by-pass ou de
emissor), por circuitos abertos;
3) determinar o ponto de operação (Q). Assim, o circuito equivalente para a
análise CC do amplificador emissor comum torna-se:
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1Revisão: circuito equivalente CA
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Para fazer a análise CA de um amplificador é necessário:
1) colocar a fonte CC a zero: fonte de tensão → torna-se um curto-circuito;
2) substituir os capacitores de acoplamento e derivação por curto-circuitos.
CfXC
2
1
abertocirXcf
curtoXcf
.
2-Modelo elétrico: 1ª aproximação
10 Mai 17 AT15 - TJB como amplificador 10
Configuração EMISSOR COMUM
Primeira aproximação: TRANSISTOR IDEAL, diodo de emissor Vj=0V
IBn
IB0
IB1
IB2
IBn-1
IB3
IC
VCE
IC = f(VCE) @IB
Curva característica de saída
IB
VBE
IB = f(VBE) @ VCB
Curva característica de entrada
DEdiodo de
emissor
E
VBE VCE.IB
IB IC
DE
B C
Malvino vol.I, seção 6.7
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2-Modelo elétrico: 2ª aproximação
10 Mai 17 AT15 - TJB como amplificador 11
Configuração EMISSOR COMUM
Segunda aproximação: considera-se a tensão Vj do diodo de emissor
DEdiodo de
emissor
E
VBE VCE.IB
IB IC
DE
B C
IB
VBE
IB = f(VBE) @ VCB
Curva característica de entrada
VJ
IBn
IB0
IB1
IB2
IBn-1
IB3
IC
VCE
IC = f(VCE) @IB
Curva característica de saída
Adota-se:
VBE=Vj=0,7V
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2- Resumo modelo elétrico
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 12
1ª aproximação
DE0V
2ª aproximação
DEVj
IB = f(VBE) @ VCB IC = f(VCE) @IB
Configuração
EMISSOR COMUM
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3-Modelo elétrico pequenos sinais: T
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 13
Requer o cálculo dos valores:
•Transcondutância – gm
•Resistência de emissor – re
Modelo de circuito para pequenos sinais relações entre os incrementos de
correntes ic, ib e ie obtidas quando um pequeno sinal vbe for aplicado.
Os modelos usuais para a análise do transistor como amplificador são o:
• Modelo T
amplificador de transcondutância amplificador de corrente
3-Modelo elétrico pequenos sinais: Pi-Híbrido
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 14
Requer o cálculo dos valores:
•Transcondutância – gm
•Resistência de base – r
• Modelo -Híbrido
amplificador de transcondutância amplificador de corrente
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3.1-Transcondutância - gm
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 15
A operação linear do transistor na
condição de pequenos sinais, dá origem
ao sinal de corrente de coletor ic,
Neste caso, ic = gmvbe, em que gm é a
inclinação da curva iC–vBE no ponto de
polarização Q, calculada por:
T
Cm
V
Ig
A interpretação gráfica para gm, resulta no valor da
inclinação da reta tangente no ponto de operação iC =IC da
curva característica iC =f(vBE).
Relaciona a corrente de sinal no coletor a um sinal de
tensão emissor-base correspondente.
CC IiBE
Cm
v
ig
A análise simplificada, em que
admite-se vbe << VT, tem-se: mVq
kTVT 25Onde: VT -tensão
térmica:
3.2-Resistência de base - r
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 16
Representa a resistência de entrada entre base e emissor a partir do terminal de base,
que é denominada por “r”.
Considerando que a corrente de base resultante do pequeno sinal é determinada por:
Logo, r é diretamente proporcional a e inversamente proporcional a corrente de
polarização IC.
Fazendo as substituições adequadas de gm e de IC/ por IB, resulta em:
B
T
I
Vr
b
be
i
vr Fazendo:
C
T
b
bebe
T
Cb
I
V
i
vv
V
Ii
1
Como:
T
Cm
V
Ig
mgr
Então:
Equação 4.35 do Sedra.
Admitindo que o transistor opere a uma temperatura em torno de 25ºC, o valor de
“r” é aproximado para:
BI
mVr
25
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3.3-Resistência de emissor - re
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 17
EI
mVre
25
Admitindo que o transistor opere a uma
temperatura em torno de 25ºC, o valor de “re”
é aproximado para:
Onde:
re= resistência CA do emissor.
vBE = tensão CA do diodo equivalente
de base-emissor.
iE = corrente CA através do emissor.
E
BE
i
vre
E
T
I
Vre
Representando a resistência para pequenos sinais entre base e emissor, a partir
do terminal do emissor.
4-Solução amplificador TJB pequenos sinais
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 18
1. Determine o ponto de operação cc do TJB e em particular
o valor da corrente cc de coletor, IC .
2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para
pequenos sinais:
3. Elimine as fontes cc.
4. Substitua o TJB por um de seus modelos equivalentes.
Embora qualquer um dos modelos possa ser utilizado, um
deles deve ser mais conveniente dependendo do circuito
a ser analisado.
5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas
de interesse, como por exemplo o ganho de tensão,
resistência de entrada.
gm = IC / VT r = / gm re = VT / IE 1 / gm
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4.1-Exemplo 4.9 do Sedra
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 19
Analise o amplificador com transistor para determinar seu ganho de tensão.
Suponha = 100.
Figura 4.28 Exemplo 4.9: (a) circuito; (b) análise cc; (c) modelo para pequenos sinais.
4.1-Exemplo 4.9 do Sedra
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 20
Analise o amplificador com transistor para determinar seu ganho de tensão.
Suponha = 100.
Figura 4.28 Exemplo 4.9: (a) circuito; (b) análise cc; (c) modelo para pequenos sinais.
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4.1-Exemplo 4.9 Sedra
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 21
Passo 1. Determinar o ponto quiescente de operação (vi = 0):
mA 023,0100
7,03
BB
BEBBB
R
VVI
mA 3,2023,0100 BC II
V 1,333,210V CCCCC RIV
VB = +0,7 V
Na condição quiescente, o transistor está operando no modo
ativo ??
•JBEdiretamente =>VB=0,7V
•JBCreversamente => VB-VC= 0,7-3,1=-2,4V
4.1-Exemplo 4.9 Sedra
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 22
Passo 2. Determinar os parâmetros do modelo para pequenos sinais:
Para realizar a análise de pequenos sinais, qual modelo utilizar?
Ambos são igualmente convenientes para a determinação do dado requisitado.
Utilizando o modelo -híbrido.
22
1
EC II
Lembrar que:
e
“re” não é utilizada no modelo escolhido,
apenas para exemplificar!!!
8,10mA )99,0/3,2(
mV 25
E
Te
I
Vr
mA/V 92mV 25
mA 3,2
T
Cm
V
Ig
k 09,192
100
mgr
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4.1-Exemplo 4.9 Sedra
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 23
Passos 3 e 4. Eliminar as fontes cc e substituir o circuito do TJB por um de seusmodelos equivalentes.
Análise do circuito equivalente para pequenos sinais (fontes cc eliminadas):
ibe
i
BB
ibe
vv
vRr
rvv
011,0
09,101
09,1
io
io
Cbemo
vv
vv
Rvgv
04,3
)3)(011,0)(92(
V/V 04,3
04,3
Av
v
v
v
vAv
i
i
i
o
Inversão de fase
i) Usando o divisor de tensão para
determinar vbe:
ii) A tensão de saída vo é definida
pela corrente da fonte de corrente
dependente:
Passo 5. Ganho de tensão Av:
Exercícios
12 Mai 17 AT16 - TJB modelo Pi e T 24
1)A tensão no emissor do circuito da fig.
abaixo é igual a -0,7V. Se = 50, calcule
IE, IB, IC e Vc (R: 0,93mA, 18,2uA, 0,91mA
e +5,45V)
2)O circuito da fig. abaixo indica uma medida
em VB =+1V e VE= +1,7V. Determine a o valor
de e . Qual é a tensão esperada em VC?
(R: 0,994, 165, e -1,75V)Exercício 4.8 Sedra Exercício 4.9 Sedra
Exercícios do Boylestad 6ª edição, p. 142,:
nº: 1, 2 (R:3,2m, 1,87k, 282,5k, 6V) , 3 , 6 (R:29,18u , 2,92m , 8,6V , 13V , 5,11V ,
4,41V) , 7, 8 (R: 153,4 , 17,7V , 745k), 12 (R: 21,4u, 1,71m , 7,98V , 9,16V , 1,18V ,
1,88V), 13 , 14 (R:2m, 2,42V , 16V , 8,18V , 3,12V , 33,85k)
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