TBJ-Analise-de-Pequenos-Sinais-e-Modelos-Microeletronica-Sedra-Smith

1 Capítulo 5 TBJ Livro Sedra Smith Microeletrônica 5ª ed Seções 56 a 57 Parte II 2 56 OPERAÇÃO EM PEQUENO SINAL E MODELOS pag 275 Tendo aprendido como polarizar o TBJ para operar como amplificador vamos olhar agora a operação em pequenos sinais do transistor Para isso considere o circuito conceitual mostrado na Figura 548a Nessa figura a junção emissorbase está diretamente polarizada por uma tensão cc VBE bateria A polarização reversa da junção coletorbase é estabelecida pela conexão do coletor com outra fonte de alimentação VCC pelo resistor RC O sinal de entrada a ser amplificado está representado peça fonte de tensão vbe que é sobreposta a tensão de polarização VBE Figura 548 a Circuito conceitual que ilustra a operação do transistor como amplificador b O circuito com a fonte de sinal vbe eliminada vbe 0 para fazer a análise cc polarização cc sinal cc vbe 0 C B E vbe 3 Consideraremos primeiro as condições de polarização cc fazendo o sinal vbe 0 O circuito fica reduzido ao da Figura 548b e podemos escrever as seguintes relações para as correntes e tensões cc BE T V V C S I I e C E I I C B I I C CE CC C C V V V I R Para a operação no modo ativo VC VB 04 por um valor que permita oscilações com amplitude razoáveis no sinal de coletor Figura 548b 578 579 580 581 vbe 0 VB VC VE 0 4 561 A corrente de coletor e a transcondutância Se um sinal vbe for aplicado conforme mostrado na Figura 548a a tensão emissor base instantânea total vBE tornase BE BE be v V v BE be T BE T V v V v V C S S i I e I e Correspondentemente a corrente do coletor tornase be T BE T v V V V C S i I e e O uso da Equação 578 produz be T v V C C i I e BE T V V C S I I e 578 582 cc sinal IC Figura 548a 5 Agora se vbe VT podemos aproximar a Equação 582 como 1 be C C T v i I V Aqui expandimos a exponencial na Eq 582 em uma série e ficamos com os dois primeiros termos Essa aproximação que é válida apenas para vbe menor que cerca de 10 mV é referenciada como aproximação para pequenos sinais Com essa aproximação a corrente total no coletor é dada pela Eq 583 e pode ser reescrita como C C C be T I i I V v 584 Obs Série de Taylor Função exponencial 2 3 0 1 1 2 3 n x n x x x x e n Onde n é o fatorial de n be T v V C C i I e 1 2 1 1 2 be T be T C C v V v V i I para vbe VT vbe 10mV onde VT 25 mV 582 583 VT tensão térmica 25 mV à temperatura ambiente 6 C C C be T I i I V v 584 Logo a corrente no coletor é composta pelo valor da corrente de polarização IC e de um componente de sinal ic C c be T I i V v ic sinal cc Essa equação 585 relaciona a corrente de sinal no coletor a um sinal de tensão emissorbase correspondente vbe Ela pode ser rescrita como c m be i g v 585 sinal 586 em que gm é chamada transcondutância e pela Eq 585 ela é dada por C m T I g V 587 pag 275 sinal 7 Observamos que a transcondutância do TBJ é diretamente proporcional à corrente de polarização do coletor IC Logo para obter um valor previsível e constante para gm necessitamos de um valor IC constante e previsível Notamos que os TBJs têm uma transcondutância relativamente alta quando comparada aos MOSFETs Uma interpretação gráfica para gm é dada na Figura 549 na qual é mostrado que gm é igual à inclinação da curva característica iC vBE para iC IC no ponto de polarização Q Logo C C C m BE i I i g v C m T I g V 587 588 A aproximação para pequenos sinais implica manter a amplitude do sinal suficientemente pequena de modo que a operação fique restrita ao segmento quase linear da curva exponencial de iC vBE Aumentar a amplitude do sinal resultará em uma corrente de coletor com componentes não lineares relacionados a vbe 8 A análise anterior sugere que para pequenos sinais vbe VT o transistor se comporta como uma fonte de corrente controlada por tensão A transcondutância da fonte controlada é gm Figura 549 Operação linear do transistor na condição de pequenos sinais um sinal pequeno de vbe é sobreposto à tensão cc VBE que dá origem ao sinal de corrente ic sobreposto à corrente cc IC estudar seções 562 e 563 pag 276 e 277 cc sinal Figura 548a 584 9 VT tensão térmica 25 mV à temperatura ambiente sinal cc be T v V C C i I e Agora se vbe VT podemos aproximar a Equação 582 como 1 be C C T v i I V para vbe VT vbe 10mV onde VT 25 mV 582 10 564 O ganho de tensão Na Figura 548a o transistor é excitado pelo sinal vbe e faz com que uma corrente proporcional gm vbe circule pelo terminal de coletor em alta impedância Desse modo o transistor age como uma fonte de corrente controlada por tensão Para obter um sinal de tensão na saída devemos forçar essa corrente a circular por um resistor conforme foi feito na Figura 548a Então a tensão total no coletor vC será C CC C C v V i R Figura 548a C CC C c C v V I i R C CC C C c C v V I R i R C C c C v V i R C CC C C V V I R Onde A grandeza VC é a tensão de polarização do coletor e o componente de sinal da tensão é dado por c c C m be C v i R g v R c m C be v g R v c m be i g v 586 vc Onde vC 11 Portanto o ganho de tensão Av desse amplificador é c v m C be v A g R v 5103 Aqui notamos que pelo fato de gm ser diretamente proporcional à corrente de polarização do coletor ver Eq 587 o ganho será tão estável quanto a corrente de polarização do coletor IC C v C T I A V R C m T I g V 587 A substituição de gm pela equação 587 nos permite expressar o ganho na forma 5104 c m C be v g R v onde 12 565 Separando o sinal e as quantidades cc A análise da Figura 548a indica que cada corrente e cada tensão no circuito são compostos por dois componentes o componente cc e o componente do sinal Os componentes cc são determinados pelo circuito cc dado na Figura 548b e pelas relações impostas pelo transistor equações 578 a 581 A representação da operação com sinais do TBJ pode ser obtida eliminandose as fontes cc conforme mostrado na Figura 550 Substituímos VCC e VBE por curtocircuitos Se no circuito houver fontes de corrente cc ideais elas devem ser substituídas por circuitos abertos Figura 550 vbe 0 para fazer a análise cc fontes cc VCC e VBE eliminadas Figura 548b Figura 548a para fazer a análise de sinal BE T V V C S I I e 578 C E I I 579 C B I I C CE CC C C V V V I R 580 581 VBE 0 VCC 0 13 566 O modelo πhíbrido pag 278 C A o I V r m m b m b b g v g i r g r i i ib ie ic ie v ibr vbe v ic T C m V I g gm r β rπ gm A Figura 551a mostra um modelo de circuito equivalente para TBJ Esse modelo representa o TBJ como uma fonte de corrente controlada por tensão Um modelo ligeiramente diferente é mostrado na Figura 551b fonte de corrente controlada por tensão fonte de corrente controlada por corrente Figura 551a Figura 551b Os parâmetros gm r e ro dependem do valor da corrente de polarização IC dependem do ponto de polarização Parâmetros Onde VT 25 mV tensão térmica E C I I v v ib 14 567 Modelo T m E T e g I V r m m e m e g v g ir g r i i gm re i ib Parâmetros ib ic ie ic ie v i re m e g r T C m V I g i vbe v Onde VT 25 mV tensão térmica E C I I fonte de corrente controlada por tensão fonte de corrente controlada por corrente Os parâmetros gm re ro dependem do valor da corrente de polarização IC dependem do ponto de polarização C A o I V r v v T T e E C V V r I I 1 T m C V g I C E I I 15 B C i i ro re E ib r v gmv B E C ib ro ou Modelo T é mais apropriado para ser usado quando existe uma resistência RE ou Rsig ou RL ligada em série com o terminal de emissor do TBJ na análise de sinal Modelo é mais apropriado para ser usado quando não existe nenhuma resistência ligada em série com o terminal de emissor do TBJ na análise de sinal Parâmetros C A o I V r T C m V I g gm r Os parâmetros gm r re e ro dependem do valor da corrente de polarização IC dependem do ponto de polarização m E T e g I V r Onde VT 25 mV tensão térmica E C I I gm re β rπ gm ic ib ie E Amplificadores unilaterais o sinal é unidirecional isto é o sinal só circula da entrada para a saída Não existe dependência para o amplificador unilateral ou seja Rin não depende de RL e Rout não depende de Rsig desta forma temos que Rin Ri e Rout Ro Amplificadores não unilaterais são amplificadores que apresentam uma estrutura de realimentação interna que faz que Rin dependa de RL Por outro lado a realimentação interna também faz que a Rout dependa de Rsig desta forma temos que Rin Ri e Rout Ro Os parâmetros Ri Ro Avo Ais e Gm são inerentes pertinentes próprio ao amplificador isto é eles não dependem de Rsig e RL Em contraste Rin Rout Av Ai Gvo e Gv podem depender tanto de Rsig como de RL Se RL Rin Ri e Rsig 0 Rout Ro Apresentaremos um conjunto de parâmetros e circuitos equivalentes que empregaremos na caracterização e comparação de amplificadores transistorizados Algumas considerações 16 572 Caracterizando amplificadores TBJ pag 287 17 RL i i i i v R i i in i v R 0 vsig x x out i v R vsig 0 vi 0 e 0 iv x x o i v R Resistência de saída Resistência de entrada Rin Rout Ro vi vsig ii Tabela 55 Parâmetros característicos dos amplificadores 18 RL i i i i v R i i in i v R e Resistência de entrada com carga sem carga Tabela 43 Parâmetros característicos dos amplificadores 19 Resistência de saída 0 vsig x x out i v R 0 iv x x o i v R Tabela 43 Parâmetros característicos dos amplificadores 20 RL i o vo v v A i o v v v A 0 RL i o is i i A i o i i i A 0 RL i o m v i G RL sig o vo v v G sig o v v v G Ganho de tensão Ganho total global de tensão Ganho de corrente Transcondutância de curto circuito e e e 572 Caracterizando amplificadores TBJ cont Tabela 55 Parâmetros característicos dos amplificadores 571 A estrutura básica 57 AMPLIFICADORES TBJ DE ESTÁGIO SIMPLES pag 284 21 A Fig 559 mostra o circuito básico que será utilizado nos próximos exercícios para implementar as diversas configurações de amplificadores TBJ 573 O amplificador emissor comum EC pag 290 574 O amplificador emissor comum com uma resistência no emissor 575 O amplificador base comum BC 576 O amplificador coletor comum CC ou seguidor de emissor Fig 559 I 22 Fig 559 541 a Encontre todas as correntes e tensões cc Solução 1 E B I I I IE 1mA 100 B C I I 0 C C C CC V I R V C C CC C I R V V B B B I R V 0 E BE B V V V BE B E V V V Considere o circuito da Figura 559 para o caso VCC VEE 10 V I 1 mA RB 100 K RC 8 K e 100 I IE Exercício 541 pag 286 circuito básico RC VCC VC VEE I RB VE VB IB IC VBE 1 E C I I 23 Figura E541 541 b Encontre os valores dos parâmetros para pequenos sinais do TBJ no ponto de polarização Solução T C m V I g Onde VT tensão térmica aproximadamente 25 mV à temperatura ambiente E T e I V r gm r C A o I V r r v gmv B C ro VA 100 V gm 40 mAV r 25 k ro 100 k re 25 B C i i ro re E ib r v B E C ib ro 100 VA 100 V Fig 559 RC VCC VC VEE I RB VE VB IB IC VBE 24 591 As três faixas de frequência Frequências altas Frequências médias ou de interesse Frequências baixas Despreza os efeitos capacitivos em freq médias BW fL fH BW fH fL faixa de passagem de 3dB fL frequência de corte de 3 dB inferior fH frequência de corte de 3 dB superior o v sig V G V Observe que o ganho é quase constante em uma ampla faixa de frequências conhecida como faixa de frequências médias ou de interesse C e Cµ capacitores internos do modelo tem efeito em freq altas Frequências altas CC1 CC2 e CE capacitores externos tem efeito em freq baixas Frequências baixas 573 O amplificador emissor comum EC pag 290 Figura 560 25 A configuração EC é a mais amplamente empregada de todos os circuitos amplificadores com TBJ Para determinar as características terminais do amplificador EC isto é sua resistência de entrada ganho de tensão e resistência de saída vamos substituir o TBJ pelo modelo mais conveniente para pequenos sinais CC2 atua como um curto circuito para sinal em todas as frequências de interesse ao mesmo tempo que bloqueia cc Capacitor de acoplamento Capacitor de passagem CE atua como um curto circuito para sinal em todas as frequências de interesse estabelece um terra para sinal CC1 atua como um curto circuito para sinal em todas as frequências de interesse ao mesmo tempo que bloqueia cc Capacitor de acoplamento frequências de interesse ou frequências médias 26 Análise de sinal de um circuito amplificador com TBJ na faixa de frequências médias o transistor é substituído por seu modelo de circuito equivalente mais apropriado ou T as fontes de tensão cc VCC e VEE são substituídas por curtoscircuitos a fonte de corrente cc constante I é substituída por um circuito aberto os capacitores são substituídos por curtoscircuitos Fig 560 As correntes de polarização e os valores dos parâmetros do modelo do TBJ no ponto de polarização estão na Figura E541 VA 100 V gm 40 mAV r 25 k ro 100 k re 25 Rsig 5 k RB 100 k RC 8 k RL 5 k Exercício 543 pag 293 27 ib 543 a Desenhe o circuito equivalente para pequenos sinais mais apropriado ii Modelo é o mais apropriado para este caso porque não existe nenhuma resistência ligada em série com o terminal de emissor do TBJ Rib Rin vi v b i ib i v R ib B i i in R R i v R vo io ic vi Exercício 543 pag 293 r v gmv B C ro Fig 560 B C i i ro re E ib r v B E C ib ro gm v v 28 543 b Determine as expressões de Rin com e sem RB Avo com e sem ro Rout com e sem ro e Ais com e sem RB Para calcular Rout aplique a definição e desenhe o circuito resultante completo para demonstrar o método ib ii r i v R b i ib 100 25 2439 in B R R r k k Rib Rin 0 i r v b i Com RB 25 i in ib i v R R r k i Sem RB RB vo ic vi b i ib i v R ib B i i in R R i v R vi v Cálculo de Rib Cálculo de Ri RB 100 k r 25 k gm v v 29 RL i o vo v v A g v r R v C o m o Com ro v vi Sem ro ro Sem carga 40 7407 29628 o vo m o C i v A g r R x V V v ib ii Rib Rin vi vi v Onde 320 o vo m C i v A g R V V v Cálculo de Avo Faz RL v vi gm 40 mAV r 25 k ro 100 k re 25 Rsig 5 k RB 100 k RC 8 k RL 5 k 100 8 7407 o C r R k k gm v v vo o C r R 30 Cálculo de Rout 0 vsig x x out i v R iv v C o x x out R r i v R Com ro circuito completo para demonstrar o método 0 r R R i B sig b bi 0 v ibr 0 C o R r B sig R R ib vπ gmvπ RB Rsig E RC vsig 0 ii 0 vx ix rπ ro Sem ro ro C x x out R i v R Tira RL Aplica vx Faz vsig 0 Determina ix ib ib r v B E C ib ro 100 8 7407 o C r R k k Cálculo de ib fonte de corrente aberta RC 8 k RL 5 k 8 k 7407 k 31 0 RL i o is i i A Cálculo de Ais iv v Sem RB RB R r R B in Com RB 0 o is m i RL i A g r i vsig RL 0 B vπ gmvπ C RB Rsig E RC ii io rπ ro vi 0V 0 0 io ib o b i i Cálculo de ii i in i v R i ii i i in v i R i o is i i in v i r A v i R is in m in A R g R r ib ib ib m π β g r C i b v i r i o v i r 0 o is m B i RL i A g R r i gm 40 mAV r 25 k ro 100 k re 25 Rsig 5 k RB 100 k RC 8 k RL 5 k onde Rin Cálculo de io io e 2439 Rin k 32 0 RL i o is i i A iv v Sem RB RB R r R B in Com RB vsig RL 0 B vπ gmvπ C RB Rsig E RC ii io rπ ro vi 0V 0 0 io gm v io o m m i i g v g v Cálculo de ii i in i v R i ii i i in v i R o m i is i i in i g v A v i R o is m in i i A g R i ib gm v Cálculo de io Outra forma de calcular Ais 0 o is m B i RL i A g R r i 0 o is m i RL i A g r i 33 543 c Determine as expressões de Av e Gv vsig B vπ gmvπ C RB Rsig E RC ii vo rπ ro vi RL ib i o v v v A g v r R R v L C o m o iv v L C o m i o v R R r g v v A iv v gmv L C o R R r gm 40 mAV r 25 k ro 100 k Rsig 5 k RB 100 k RC 8 k RL 5 k Substitui os valores para determinar Av 1194 o v m o C L i v A g r R R V V v k k R R r L C o 2 985 10085 34 sig o v v v G sig sig in in i v R R R v v L C o m sig in in sig o v R R r g R R R v v G g v r R R v L C o m o L C o m sig sig in in o R R r g v R R R v V V Gv 38 9 Com RB k k r R R B in 2 439 52 100 RB 100 kΩ Rsig 5 kΩ RC 8 kΩ RL 5 kΩ vsig Rin Rsig ii vi 25 Rin r k V V Gv 39 9 Sem RB RB vsig B vπ gmvπ C RB Rsig E RC ii vo rπ ro vi RL ib iv v gmv L C o R R r div tensão gm 40 mAV r 25 k ro 100 k 100 8 5 2985 o C L r R R k k ˆ Vo mV V ˆ 5 543d Se a onda senoidal v estiver limitada a 5 mV de pico qual é a amplitude de pico máxima permitida para vsig e a amplitude de pico correspondente para vo sem RB sig sig in in i Vˆ R R R Vˆ Vˆ V R R R V in sig in sig ˆ ˆ A amplitude pico máxima permitida de vsig sem RB 25 Rin r k ˆ sig V mV Vsig 15 ˆ Solução vsig Rin Rsig ii vi mV V V i 5 ˆ ˆ Sem RB div tensão ˆ ˆ sig sig r R V V r 35 Rsig 5 kΩ r 25 kΩ vsig B vπ gmvπ C RB Rsig E RC ii vo rπ ro vi RL ib iv v r Rin iv v k k r R R B in 2 439 52 100 ˆ Vsig Sem RB 36 v i o Vˆ A Vˆ 3 ˆ 1194 5 10 0597 Vo x x V i o v Vˆ Vˆ A 1194 o v m o C L i v A g r R R V V v Usando Av para calcular Vo de pico Como Av não depende de Rin Av não depende de RB mV V V i 5 ˆ ˆ v sig o G V V ˆ ˆ ou sig o v V V G ˆ ˆ Calculando a amplitude de pico correspondente de vo r Rin Sem RB Gv 399 VV 3 ˆ 399 15 10 05985 Vo x x V v sig o G V V ˆ ˆ mV Vsig 15 ˆ Usando Gv para calcular Vo de pico Como Gv depende de Rin deve usar Rin sem RB k k R R r L C o 2 985 10085 gm 40 mAV vsig B vπ gmvπ C RB Rsig E RC ii vo rπ ro vi RL ib iv v sem RB sem RB Faz RB sem RB 1194 Av V V 574 O amplificador emissor comum com uma resistência no emissor Exercício 544 pag 295 Fig 561 Uma das características importante de incluir a resistência RE no emissor é para controlar sinais de entrada maiores sem cometer distorção não linear Isso se justifica porque apenas uma fração do sinal de entrada vi aparece entre a base e o emissor v vbe vi v B vbe VT vbe 10mV onde VT 25 mV 37 RE aproximação para pequenos sinais vbe v E C 38 a Desenhe o circuito equivalente para pequenos sinais mais apropriado Exercício 544 pag 295 Fig 561 vi RE B Modelo T é o mais apropriado para este caso porque existe uma resistência RE ligada em série com o terminal emissor do TBJ b i ib i v R ib B i i in R R i v R Não inclua ro para não complicar a análise v or E C ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib c e i i e i i 39 ib B i i in R R i v R b i ib i v R 1 i i e b 0 R i r v E e e i R i r v E e e i 1 i R r i i v R e E e e b i ib R 1r R E e ib R 1r R R E e B in X B in R 1 R 1 R 1 R 1r R R E e B in 100KΩ 1 20kΩ 1 1 RX 25KΩ RX RX Rin 20kΩ RB 100kΩ 25kΩ 1 E e X R r R 52 RE 222 Ω 544 b Determine o valor de RE que resulta Rin 4 x Rsig 4 x 5K 20 K Cálculo de Rib B in X R 1 R 1 R 1 re 25 100 ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib 40 Cálculo de Rout 0 vsig x x out i v R 0 1 1 2 1 R R ie 0 ei 1 e b i i ie 0 fonte de corrente aberta 8 x out C x v R R k i R1 Rsig RB R2 re RE R1 R2 544 c Para esse valor de RE encontre Rout Av Avo Gv e Ais Tire RL Aplique vx Encontre ix Cálculo ie ie 0 1 2 1 i R R i e e circuito completo para demonstrar o método R1 Rsig RB E R2 re RE 1 2 0 b e i R i R E 41 Cálculo de Av i o v v v A L C e o R R i v E e e i R i r v E e L C i o v R r R R v v A E e C i o vo R r R v v A 1231 Av V V 32 Avo V V RL i o vo v v A 0 E e e i R i r v ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib e Avo Rsig 5 k RB 100 k RC 8 k RL 5 k RCRL 85k RCRL 3077k 1 09901 re 25 252 RE 22 Ω 42 sig i v sig i i o sig o v v v A v v v v v v G Cálculo de Gv sig in in v v R R R A G Rin 20kΩ Rsig 5K Com RE Com RE 100 1 sig in in sig i R R R v v div tensão vsig Rin Rsig ii vi ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib 9848 Gv V V 20 123120 5 v G 43 Cálculo de Ais 0 RL i o is i i A e o i i in i i R v i ib vbe B E C ie ie RC re vsig RB Rsig Re RL0 vi ii 0V 0V vi ios vπ vbe 1 E e B in R r R R Rin 20kΩ A A Ais 79 2 ie i i in i v R 0 E e e i R i r v Cálculo vi E e e i R i r v in E e e in i i R R r i R v i 0 E e in in E e e e R i o is R r R R R r i i i i A L re 25Ω 1 1 2 2 em 1 io io ii E 100 RE 22252Ω 544 d Se v for limitado a 5 mV qual é o valor máximo que vsig pode ter com e sem RE presente Encontre o valor correspondente de vo ˆ Vsig ˆ Vo Vˆ 5mV 44 Rsig 5 k RB 100 k RC 8 k RL 5 k VA 100 V gm 40 mAV r 25 k ro 100 k re 25 Rin 20kΩ com RE 1 E e B in R r R R ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib in B ib B e R R R R β1r Cálculo de Rin sem RE Rin 246 kΩ sem RE 100 100 1 25 2 46 Rin k k 100 RE 22252Ω 45 ˆ Vsig ˆ Vo Vˆ 5mV Cálculo de com RE sig Vˆ vsig Rin Rsig ii vi 544 d sig sig in in i V R R R V ˆ ˆ i in sig in sig Vˆ R R R Vˆ Div Tensão Determinar iVˆ re 25Ω Vi V com RE ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib ˆ iV Vˆ 5mV RE 22252Ω 46 mV Vsig 62 5 ˆ i in sig in sig Vˆ R R R Vˆ Portanto com RE Rin 20kΩ com RE Rsig 5K Determinando iVˆ i E e e R V r r V ˆ ˆ Vˆi 50mV com RE V r R r V e E e i ˆ ˆ Div Tensão Vi V com RE Vˆ 5mV ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig RE ii vi io vπ RL ic vo Rin Rout Rib 47 sig sig in in i V R R R V ˆ ˆ i in sig in sig Vˆ R R R Vˆ vsig Rin Rsig ii vi Div Tensão Cálculo de sem RE sig Vˆ Vi V sem RE ˆ Vsig ˆ Vo Vˆ 5mV ib B E C ie ie RC re vsig RB Rsig ii vi vπ RL vo Rin Rout Rib ic io Vˆ 5mV mV Vsig 15 2 ˆ sem RE Portanto i in sig in sig Vˆ R R R Vˆ sem RE Rsig 5K Rin 246kΩ Onde i Vˆ mV V Vi 5 ˆ ˆ sem RE 48 sig o v V V G ˆ ˆ v sig o G Vˆ Vˆ ˆ 984 625 Vo x mV Gv 984 VV com RE Cálculo de o Vˆ mV Vsig 62 5 ˆ com RE Onde ˆ 0615 Vo V Como temos o ganho Gv com RE vamos usálo portanto temos que usar o com RE com RE ˆsig V v sig o G Vˆ Vˆ Portanto 575 O amplificador base comum BC Exercício 545 pag 297 49 Ex 545 a Desenhe o circuito equivalente para pequenos sinais mais apropriado ii ie i i in i v R Modelo T é o mais apropriado para este caso porque existe uma resistência Rsig ligada em série com o terminal emissor do TBJ ii ie vi Não inclua ro para não complicar a análise ib 0 i e i i r v e i i in r i v R B C i i ro re E Faz ro Figura 562 50 Rout re ie ie ii 0 vx ix RC vi 0 Rsig vsig 0 Cálculo de Rout 0 vsig x x out i v R ie 0 fonte de corrente aberta C R x x out R i v R L ii 0 ie 0 Cálculo de ie ii ie Tire RL Aplique vx Encontre ix Exercício 545 Calcular Rin Avo Ro Rout Av vi vs onde vs vsig e Gv circuito completo para demonstrar o método 0 00 e sig e r R i ie 0 i R v C x x Para calcular Rout desenhe o circuito completo para demonstrar o método Exercício 546 pag 297 fazer Exercício 545 cont ou 576 O amplificador coletor comum CC ou seguidor de emissor Exercício 547 pag 301 51 ro RL a Desenhe o circuito equivalente para pequenos sinais mais apropriado Modelo T é o mais apropriado para este caso porque existe uma resistência RL ligada em série com o terminal de emissor do TBJ vi vb B C i i ro re E ro está em paralelo com RL vsig RB Rsig ii re ro RL vo ib ie ie Rin Rout vi Rib Figura 563 52 b i ib i v R ib B i i in R R i v R Cálculo de Rin i b v v Exercício 547b Determine Rib Rin Gv Gvo e Rout Para calcular Rout desenhe o circuito completo para demonstrar o método Solução 0 L o e e i R r i r v L o e e i R r i r v 1 e b i i 1 e L o e e b i ib i R r r i i v R 1 L o e b i ib R r r i v R ib B i i in R R i v R O circuito seguidor de emissor é não unilateral porque Rin dependa de RL ro RL vsig RB Rsig ii re ro RL vo ib ie ie Rin Rout vi Rib Rib 967 k Rin 283 k 53 ro RL o o i o i v sig sig i i sig v v v v v G v v v v v Cálculo de Gv i e L o L o o r v R r R r v e L o L o i o r R r R r v v Div Tensão para calcular vo vsig RB Rsig ii vi re ro RL vo ib ie ie Exercício 547 cont i o v v A v 54 sig sig in in i v R R R v Div Tensão para calcular vi vsig Rin Rsig ii vi i in sig in sig v R v R R vsig RB Rsig ii re ro RL vo ib ie ie Rin Rout vi Rib Exercício 547 cont 55 i o in o L v sig i in sig o L e v v R r R G v v R R r R r Portanto e L o L o i o r R r R r v v o o i v sig i sig v v v G v v v i in sig in sig v R v R R onde Exercício 547 cont Rib 967 k Rin 283 k Gv 0735 VV i o v v A v 56 sig i i o RL sig o vo v v v v v v G e o o RL i o r r r v v sig in in RL sig i R R R v v Onde Cálculo de Gvo e L o L o i o r R r R r v v Exercício 547 cont 57 1 o e b i L ib r r i v R R ib B i i in R R i v R 1 L o e b i ib R r r i v R 1 i in B e o i v R R r r i sem RL L o i o in vo i sig o e in sig R v v r R G v v r r R R Gvo 08 VV sig in in RL sig i R R R v v RL Onde 58 vsig 0 Tire RL Aplique vx Encontre ix 0 x out x vsig v R i Cálculo de Rout 0 vsig x x out i v R vsig0 RB Rsig re ro vx ib ie ie Rout ix E Rsig RB vsig RB Rsig ii re ro RL vo ib ie ie Rin Rout vi Rib 59 ix corrente ix divide no nó E Pelo circuito percebemos que ro está em paralelo com o circuito no terminal E vsig0 RB Rsig re ro vx ib ie ie Rout ix E Rsig RB 60 Como ro está em paralelo com o circuito no terminal E para facilitar o cálculo de Rout tiramos ro e calculamos Rout e depois determinamos Rout Onde Rout ro Rout Para facilitar o cálculo de Rout 1º Tira ro e calcula Rout 2º Depois calcula Rout o out out r R R 0 x out x vsig v R i 61 vx Rout re ie ie ib RB Rsig vsig 0 ix Rsig RB ie ix ix E sem ro 0 x out x vsig v R i Primeiro determine Rout Tira rO 62 1 e b i i 0 B sig b x e x R R i i r v 1 x x x e sig B i v i r R R 0 1 sig sig B x out e x v R R v R r i Onde ib ie ix vx Rout re ie ie ib RB Rsig vsig 0 ix Rsig RB ie ix ix E sem ro Cálculo de Rout 1 sig B x x e R R v i r 1 x b i i x x e b sig B v i r i R R Portanto 63 Rout depende de Rsig amplificador não unilateral Cálculo de Rout o B sig e o out out r R R r r R R 1 Portanto o out out r R R vsig0 RB Rsig re ro vx ib ie ie Rout ix E Rsig RB Exercício 547 cont Rout 84 64 Esses são os exercícios mínimos recomendados do Capítulo 5 Lista de Exercícios das seções do Capítulo 5sinal SEÇÃO EXEMPLOS EXERCÍCIOS PROBLEMAS 56 a 567 568 514 515 516 539 556 557 5610 e 5611 540 558 559 560 562 57 e 571 541 572 517 573 543 565 567 574 544 566 570 575 545 546 571 572 576 547 573 574 Livro SedraSmith Microeletrônica 5ª ed seções 56 a 57 Parte II Problema 556 Figura P556 5 V 75 kΩ Vc vc I 05 mA vi Problema 557 Figura 550 ib vbe rπ ic gm vbe uce ie vpe re vbe Problema 558 Figura P558 9 V 10 kΩ Rsig 50 Ω Rin 05 mA Q1 RL 10 kΩ vsig C1 C2 vo Problema 559 Figura P559 5 V 10 mA 1 kΩ Rsig 10 kΩ vb Rin Rib vo RC 100 Ω 15 V vsig 69 Problema 560 Figura 555a Veja Exemplo 516 pag 281 e 282 B C i i ro re E Onde 100 IE 093 mA E T e I V r 1 Rsig 100 Desconsidera ro vBC 04 V VC 54 V Problema 562 Figura P562 15 V 100 kΩ 100 kΩ RC 43 kΩ RE 68 kΩ vo2 vo1 vi Problema 565 Figura 560 vcc RC CC2 RL vo CE VEE I 0 V vπ vi RB vi ii CC1 Rsig vsig Rin vc Problema 567 Figura P567 Problema 570 Figura P570 Problema 571 Figura 562a Problema 572 Figura P572 033 mA 100 kΩ 15 kΩ Rsig 75 Ω vsig Rin vo Problema 573 Figura P573 9 V 100 kΩ 10 kΩ vsig Rin 1 kΩ 1 kΩ vo 77 Problema 574 Figura 563 78 T C m V I g E T e I V r gm r C A o I V r B C i i ro re E E C I I 1 1 E B I I B C I I 1 1 1 e b i i 1 c i αie c b i i ib r v gmv B E C ib ro ou Modelos e fórmulas Modelo T Modelo Modelo é mais apropriado para ser usado quando não existe nenhuma resistência ligada em série com o terminal de emissor do TBJ na análise de sinal Modelo T é mais apropriado para ser usado quando existe uma resistência RE ou Rsig ou RL ligada em série com o terminal de emissor do TBJ na análise de sinal Parâmetros 1