Eletrônica Analógica - Trabalho Avaliativo sobre Amplificadores e Circuitos

EN2720 Eletrônica Analógica Aplicada 2Q2022 UFABC Trabalho para ser entregue até 2359h de 23ago2022 1 Determine o valor de R no circuito da Figura 1 que implementa uma fonte de corrente constante de 200uA A relação Id X Vgs do transistor M é mostrada ao lado e o ampop tem ganho de 58dB tensão de offset nula e correntes de entrada nulas Figura 1 Figuras da questão1 2 Determine qual é o tipo de amplificador realimentado da Figura 2 e as correspondentes cargas Rbi e Rbo Figura 2 Amplificador realimentado 3 No circuito da Figura 3 determine o valor da resistência vista pela fonte que gera o sinal vin considerando que a fonte de corrente Io é ideal que re3R e que os transistores são iguais e imunes aos efeitos de corpo e de modulação do canal Figura 3 Amplificador realimentado 4 Um amplificador operacional tem um ganho de tensão de malha aberta de 120dB e uma resistência de entrada de 50M Usando realimentação negativa para obter um amplificador que tenha resistência de entrada de 5G qual deve ser o ganho em dB do circuito de realimentação 5 Um certo amplificador de áudio com ganho de tensão de 10VV mostra na saída uma tensão de ruído em 60Hz com amplitude de 2Vpp Para reduzir este ruído para uma amplitude menor do que 1mVpp sem alterar o ganho de tensão uma solução é incluir um estágio préamplificador com ganho Gp e aplicar realimentação negativa implementando um bloco de realimentação com ganho Gf Nestas condições determine quais devem ser os valores de Gp e Gf Mostre os valores calculados deste ganho com até quatro dígitos significativos 1 Como a tensão de offset do o m p o p é nula então as tensões nos entados não inversore e inversora são iguais isto é v v Logo a tensão sobe os terminais de resistência R será 15 V A corrente que pasa por R é igual a corrente Io visto que a corrente do pete do transistor é nula assim como a corrente na entrada v do o m p o p O valor de R pode então ser calculado R 1520μ R 75 kΩ 2 Utilizando a Figura 2 é possivel perceber que o gate de M1 está conectado a um divisor resistivo formado por R3 e R5 Na análise de pequenos sinais condição ca o terminal gate de M1 o qual é um dos dois terminais de entrada do circuito está aterrado Então não é possível realizar soma de tensões na entrada e a soma com se dá é através do nó do terminal fonte de M3 Assim o sinal é realimentado na forma de uma corrente A amostragem é realizada através de R6 conectado diretamente ao terminal de saída do circuito cujo saída é um tensão Assim o tensão de saída é amostrado É importante mencionar que o desenho do circuito indicando uma ponte de tensão na entrada pode fazer com que se conclua erroneamente que a entrada do circuito é em tensão Porém uma substituição de Vi e Rs pelo equivalente Norton ajuda a constatar que a entrada do circuito é em corrente A partir das observações anteriores concluise que a realimentação é do tipo paraleloparalelo e a realimentação se dá através de R6 Redesenhando o circuito da Figura 2 Rbi R6 Rbo R6 3 O sinal de tensão de saída é amostrado e realimentado e sinal realimentado é uma corrente logo a realimentação é do tipo paraleloparalelo O circuito de realimentação é formado pela resistência R apenas Alundo o malho de realimentação obtémse O circuito equivalente para análise de pequenos sinais é Considerando que re3 R podese constatar que a tensão no gate de M3 é aproximadamente igual a tensão de saída vo Assim Conhecido assim pois é um amplificador de transimpedância Ganho do malho aberto Ro vo 1gm2 ii Ro voii 1gm2 Resistência de entrada em malho aberto Rima MALHA ABERTA Rima R Fator de realimentação β β IzV1 IzVi 1R MALHA FECHADA Resistência de entrada em malho fechada Rimf Rimf Rima 1 βRo R1 1R1gm2 Rimf R1 1Rgm2 4 Ao 120 dB 4034288 VV Rima 50 MΩ Rimf 5 GΩ Como se trata de um amplificador de tensão Rimf 1 βAoRima βAo RimfRima 1 β 1Ao RimfRima 1 β 14034288 5 x 1095 x 107 1 93 β 02454 VV Sem o préamplificador e realimentação CENÁRIO 1 Vs Vm A1 Vo Vo1n A1Vm PARCELA DE RUIDO NA TENSÃO DE SAÍDA Vo1s A1Vs PARCELA DE TÊM CONTRIBUIÇÃO DO SINAL DE ENTRADA NA TENSÃO DE ENTRADA OBTÉMSE ESTE RESULTADO APLICANDO O TEOREMA DA SUPERPOSIÇÃO Sistema completo realimentado CENÁRIO 2 Vs Gp Vm A1 Vo Gf Vo1n A1 Vm Gp Vo Gf Vo1n Gp Gf A1 Vo1n A1 Vm Vo1n A1 1 Gp Gf A1 Vm Vo1s GpA1 1 Gp Gf A1 Vs Condição 1 não deve haver alteração do ganho total GpA1 16p6fA1 A1 Gp 1 6p 6f A1 I Gf Gp 1 Gp A1 II Condição 2 redução do ruído no saída Vm Vo1n A1 Vo1n A1 1 Gp 6f A1 Vo1n A1 Vo1n Vo1n 1 1 6p 6f A1 4 Vo2n Vo1n 1 Gp Gp Vo1n Vo2n III Substituindo valores em II e III A1 10VV Vo1n 2Vpp Vo2n 1mVpp Gp 2 1x103 Gp 2000 VV Gf 2000 1 2000 10 Gf 009995 VV