Eletrônica III (ELO III) Prof. Victor Sonnenberg PROGRAMA

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01. Apresentação do programa da disciplina: Amplificador Diferencial.

02. Amplificador Diferencial e exercícios. Sedra 5o _{Ed.- Cap. 7 - pag. 428 a 448.}

03. Resposta em Freqüência de amplificadores FET. 04. Resposta em Freqüência de amplificadores Bipolar.

05. Resposta em Freqüência de amplificadores: Continuação e exercícios.

Sedra 5o _{Ed.- Item 4.9 - pag. 202 a 208 e Item 5.9 - pag. 306 a 314.}

06. Sensores Passivos: Óticos (fotodiodos e fototransistores). Exercícios. 07. Realimentação: Série-Paralelo e Série-Série.

08. Realimentação: Paralelo-Paralelo e Paralelo-Série.

09. Realimentação: Continuação e exercícios. Sedra 5o _{Ed.- Cap. 8 - pag. 489 a 515.}

10. Amplificador de Potência: Classe A e B.

11. Amplificador de Potência: Classe AB e exercícios.

Sedra 5o _{Ed.- Cap. 14 - pag. 767 a 783.}

12. Dispositivos Eletrônicos Especiais: SCR, DIAC e TRIAC.

Eletrônica III (ELO III)

Prof. Victor Sonnenberg

MF = MT * FL

onde: MF = Média Final

MT = Média das avaliações teóricas ( T1 e T2 ) FL = Fator de Laboratório

Sendo: Média de Teoria: MT = (0,4*T1 + 0,6*T2)*FT e Fator de Laboratório: FL = (PP * K * 0,03) + 0,70

T1 e T2 = provas teóricas realizadas nos períodos marcados pela FEI.

FT = Fator de teoria ( 0,8 < FT < 1,0; será subtraído 0,05 por atividade não entregue ou recusada ). Serão ao todo 5 exercícios feitos em sala de aula. (despreza-se 1 e apenas 1) PP = Projeto Prático individual a ser desenvolvido em laboratório.

K = Fator de relatório com 0 ≤ K ≤ 1,4 : será subtraído 0,2 por atividade não entregue ou recusada.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

- Microeletrônica 5o _{Ed.– Sedra/Smith – Pearson / Prentice Hall}

- Dispositivos e Circuitos Eletrônicos – Bogart - Makron Books

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Circuito muito utilizado: É o estágio de entrada do amplificador operacional.

O circuito com transistor MOS é similar ao transistor Bipolar (pag. 429 a 438).

R_C2 R_C1 Vcc -V_EE v_B1 v_B2 vc1 vc2 Q1 Q2 i_c1 i_c2 I

Figura 7.12 – Configuração básica do par diferencial com TBJ (pag 439). Deve-se ter Q1 = Q2 portanto β1= β2 e R_C1 = R_C2 = R_C

Capitulo 7 - Amplificador diferencial – pag. 438

(As figuras e as equações estão numeradas conforme o livro Sedra 5o _Ed.)

conduz Vcc-IRc _Vcc I 0 1V 0,3V cortado I R_C R_C Vcc -V_EE Q1 Q2 b) v_CM -0,7V v_CM Vcc− I _Rc 2 Vcc I Rc − 2 I 2 I 2 I R_C R_C Vcc -V_EE Q1 Q2 a)

Figura 7.13 – Diferentes situações de operação do par diferencial considerando-se α=1 (pag. 439).

Prof. Victor Sonnenberg 5 Vcc-IR_C Vcc I 0 -1V -0,7V conduz cortado I R_C R_C Vcc -V_EE Q1 Q2 c)

Figura 7.13 – Diferentes situações de operação do par diferencial considerando-se α=1 (pag. 439) vi pequeno R_C I R_C Vcc -V_EE Q1 _Q2 d) + -vo=2ΔIRc

Fazer exercício 7.7 - pag. 440.

I I 2 + Δ I I 2 −Δ Vcc I _Rc IRc − + ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 2 Δ Vcc I _Rc IRc − − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ 2 Δ

• 7.3.2 Operação com grandes sinais do amplificador diferencial

(pag. 440)

v_E é a tensão no emissor da figura 7.12.

T

V

E

v

B

v

e

s

I

E

i

₁

=

(

1

−

)

/

α

T

V

E

v

B

v

e

s

I

E

i

₂

=

(

2

−

)

/

α

(7.67) (7.68) T V B v B v e E i E i )/ 2 1 ( 2 1 ₌ −

T

V

B

v

B

v

e

E

i

E

i

E

i

/

)

1

2

(

1

1

2

1

1

−

+

=

+

v

_B

v

_B

V

_T

e

E

i

E

i

E

i

/

)

2

1

(

1

1

2

1

2

−

+

=

+

(7.69) (7.70)

T

V

B

v

B

v

e

I

i

i

_{E C}

/

)

1

2

(

1

1 1

−

+

=

=

T

V

B

v

B

v

e

I

i

i

_{E C}

/

)

2

1

(

1

2 2

−

+

=

=

(7.72) (7.73)

I

i

i

_E1

+

_E2

=

(7.71) e α=1 portanto i_C =i_E

Prof. Victor Sonnenberg 7 T V B v B v e I C i E i / ) 1 2 ( 1 1 1 − + = =

Considerando-se a equação 7.72 com v_B1 -v_B2 =v_id e multiplicando-se numerador e

denominador por

V

_T

id

v

e

/

2

2

2

2

1

d

v

T

V

I

I

C i =

+

_(7.77)

2

2

2

2

d

v

T

V

I

I

i

_C

=

−

(7.78)

•

7.3.3 Operação com pequenos sinais do amplificador diferencial

(pag. 442)

R_C R_C v_BE2 =V_BE -vid/2 v_id I Vcc -V_EE Q1 Q2 v_BE1 =V_BE +vid/2 + -T V id v T V I m g e 2 2 << = 2 2 id v c R m g c R I Vcc− _⎟⎟− ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛

2

2

id

v

m

g

I +

₂

v

id

₂

m

g

I −

2 2 id v c R m g c R I Vcc− _⎟⎟+ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛

Figura 7.16 – Correntes e tensões no amplificador diferencial para um pequeno sinal diferencial v_id aplicado (pag. 442).

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Para v_id =0 a corrente de polarização I se divide igualmente, I/2 para cada transistor.

Para v_id ≠0 a corrente de coletor de Q1 aumenta e a de Q2 diminui (ou vice versa) de igual valor, i_C incremental.

• Ganho diferencial de tensão. (pag. 443)

As tensões nos coletores são:

(

)

2

1

id

v

c

R

m

g

c

R

c

I

Vcc

c

v

=

−

−

(

)

2

2

id

v

c

R

m

g

c

R

c

I

Vcc

c

v

=

−

+

(7.91) (7.92)

Considerando-se a saída diferencial (entre os dois coletores) tem-se

c R m g d v c v c v d A = 1 − 2 = − _(7.93)

Considerando-se a saída simples (entre um coletor e o terra) tem-se

c R m g d v c v d A 2 1 1 _{= −} = _(7.94)

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• Ganho de tensão em modo comum . (pag. 445)

R_EE v_CM v_CM I R_C R_C Vcc -V_EE Q1 Q2 a) v_C1 v_C2

Figura 7.22 - a) Amplificador diferencial alimentado por um sinal de tensão em modo comum. 2R_EE v_CM v_CM I R_C R_C Vcc -V_EE Q1 Q2 b) v_C1 v_C2 Vcc 2R_EE I -V_EE

b) Meio circuito equivalente. (pag. 445). R_EE é a impedância da Fonte de Corrente.

EE

R

c

R

CM

v

e

r

EE

R

c

R

CM

v

c

v

2

2

1

=

−

+

≈

−

α

EE

R

c

R

CM

v

c

v

2

2

≈

−

As tensões nos coletores são (pag. 446).

(7.97) (7.98)

Considerando-se a saída diferencial (entre os dois coletores) tem-se v_c1 - v_c2 =0, portanto, o ganho em modo comum é nulo (A_cm =0).

EE R m g cm A d A CMRR = =

A razão de rejeição de modo comum (CMRR), considerando A_d para meio circuito, é

cm

A

d

A

CMRR

=

20

log

(7.101) (7.102)

EE

R

c

R

cm

A

2

−

=

_(7.99)

No caso de saída simples tem-se

c

R

gm

cm

A

2 1

=

(7.100)

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Isto é válido para o circuito perfeitamente simétrico. Porém na prática os circuitos não são perfeitamente simétricos, o que faz com que o ganho em modo comum não seja zero. Por exemplo, um descasamento de ΔR_c nas resistências, supondo R_c em Q1 e R_c +ΔR_c em Q2 tem-se.

R

c

R

CM

v

e

r

R

c

R

CM

v

c

v

2

2

1

=

−

+

≈

−

α

R c R c R CM v e r R c R c R CM v c v 2 2 2 Δ + − ≈ + Δ + − = α c R c R R c R R c R cm A = Δ = Δ 2 2

•

Polarização

v_id =0

A fonte de corrente pode ser o representado como na figura 1.

I R_C2 R_C1 Vcc -V_EE vi1 vi2 vo1 vo2 Q1 Q2 vo Q3 R_S R_E V

Figura 1 – Par diferencial com a fonte de corrente com transistor e zener.

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A alimentação é dupla sendo simétrica (Vcc, terra, -Vcc) ou assimétrica (Vcc, terra, -V_EE )

1

1

1

R

c

I

c

V

CE

V

BE

CB

V

c

I

c

R

Vcc

=

+

=

+

−

EE

V

I

E

R

CE

V

CE

V

c

I

c

R

Vcc

=

+

₁

+

₃

+

−

EE

V

Z

V

S

I

S

R

V

=

+

−

EE

V

I

E

R

CE

V

BE

V

+

+

−

=

₁

₃

0

A tensão V pode ser Vcc ou terra por facilidade de construção ou qualquer valor maior que –Vcc ou -V_EE .