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1 Amplificadores Diferenciais Aula 17 8

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Amplificadores DiferenciaisAula 17

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PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Segunda Prova

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17ª Aula: Amplificadores Diferenciais e Operacionais

Ganho e Rejeição de Modo Comum

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Determinar o ganho de modo comum em circuitos de entrada(amplificadores diferenciais) de AOs

- Analisar o desempenho de amplificadores diferenciais quando se aplicam sinais comuns e sinais diferenciais às suas entradas

- Determinar a influência de características não ideiais nos ganhosde modo diferencial e de modo comum (descasamentos entre transistores, entre resistores ou não idealidade da fonte de corrente)

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4

Io

Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)

ruído sobre VCM

22

Ao

O

VrI

ro

saturados!

Como calcular o ganho (de modo comum) de tensão nesse circuito?É similar a um circuito Amplificador Fonte Comum com Resistência de Fonte!

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5

Circuitos Amplificadores DiferenciaisO Amplificador FC com Resistência de Fonte

1

1 1m i

gs im s

sm

g vv vg RR

g

1 1i m i

dm s

sm

v g vi ig RR

g

1m D

o d D im s

g Rv i R vg R

11o m D D

i m ss

m

v g R Rv g R R

g

= aberto

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Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)

para a Saída entre Dreno Individual e Terra

1 2

1 2O O D

icm icmSS

m

v v Rv v R

g

meio circuito demodo comum!!

1 2

1

2

/SS m

O O D

icm icm SS

Geralmente R gv v Rv v R

12metade

id m DA g R

dm SS

cm

ACMRR g RA

id m Ddaaula passada A g R

1o D

is

m

v Rv R

g

2metade

Dcm

SS

RAR

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Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)

para a Saída entre os Dois Drenos

2 1 0O Ocm

icm

v vAv

2 1O Od m D

id

v vA g Rv

CMRR

1 2

2O O D

icm icm SS

v v Rv v R

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Circuitos Amplificadores Diferenciais

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Amplificadores DiferenciaisAula 17 – parte2

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PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Segunda Prova

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17ª Aula: Amplificadores Diferenciais e Operacionais

Ganho e Rejeição de Modo Comum

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Determinar o ganho de modo comum em circuitos de entrada(amplificadores diferenciais) de AOs

- Analisar o desempenho de amplificadores diferenciais quando se aplicam sinais comuns e sinais diferenciais às suas entradas

- Determinar a influência de características não ideiais nos ganhosde modo diferencial e de modo comum (descasamentos entre transistores, entre resistores ou não idealidade da fonte de corrente)

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Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)

para a Saída entre os Dois Drenos: Efeito do descasamento de RD

2 1

2O O D

cmicm SS

v v RAv R

2 1

:D

d

O Od m D

id

Considerando o efeito de Rdesprezível em A

v vA g Rv

2 0( )d m SSD

Dcm

D

A g RCMRR se RRAR

DR1

2

1

2

2

/SS m

DO icm

SS

D DO icm

SS

Se R gRv vRR Rv v

R

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Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)para a Saída entre os Dois Drenos: Efeito do descasamento de gm

1 1 1 1

2 2 2 2

d m gs d m

d m gs d m

i g v i gi g v i g

1 2 1 2( ) ss d d SS d d

SS

vComo v i i R i iR

1 2

1 2

1/SS m

icms icm d d

SS

Como Q e Q seguidores e R gvv v i iR

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Circuitos Amplificadores DiferenciaisGanho de Modo Comum e Relação de Rejeição de Modo Comum (CMRR)para a Saída entre os Dois Drenos: Efeito do descasamento de gm

2( )d m SS

mcm

m

A g RCMRR gAg

11

1 2 1 2

1 222

1 2

2( )

( )

m icmd

m m SS m m m

m m mm icmd

m m SS

g vig g R se g g g

e g g gg vig g R

1 21 22 2

m icm m icmd d

m SS m SS

g v g vi e ig R g R

1 2 2 1 2m icm

O O d D d D Dm SS

g vv v i R i R Rg R

2mD

cm d m DSS m

gRA e A g RR g

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Circuitos Amplificadores DiferenciaisResumo

Ganho de Modo Diferencial (Ad)

Ganho de Modo Comum (Acm)

CMRR (Ad /Acm)

entre (vO 2 – vO1) para circuito ideal om D rg R 0 ∞

entre (vO2 – vO1) c/ não-idealidade da fonte de corrente (RSS)

m Dg R

0

entre uma saída (vO1) e terra consid. não-idealidade da fonte de corrente (RSS)

12

( )om Dg R r 2

D

SS

RR

m SSg R

entre (vO2 – vO1) c/ desbalanceamento em RD .

m D

D d

g REfeito de R desp em A

2

D

SS

RR

02

( )m SS se RD

D

D

g RRR

entre (vO2 – vO1) c/ desbalanceamento nos transistores (gm) .

m D

m d

g REfeito de g desp em A

2

mD

SS m

gRR g

2( )m SS

m

m

g Rgg

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Amplificadores DiferenciaisAula 19

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PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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19ª Aula: Amplificadores Diferenciais com Transitores BJT

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Comparar o desempenho do amplificador diferencial quandoimplementado com transistores FET ou TBJ

- Analisar o comportamento do amplificador diferencial com TBJ quando se aplicam:

- sinais diferenciais- sinais de modo comum

- Determinar o ganho diferencial para pequenos sinais

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

/

/

0,7

( 1)

1BE T

BE T

BE

C B E

E B

v VC S

v VSE

v Vi i ii i

i I eIi e

Na região Ativa(equiv. Reg. Saturação do FET)

Limites da região ativa: -Indo à saturação, vCE 0,3V -Indo ao corte, , vBE0,3V

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

Em modo comum Com desbalanceamento +1V

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

Com desbalanceamento 1V Para pequenos desbalanceamentos

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

11

( )/B E Tv v VSE

Ii e

Para pequenos desbalanceamentos

22

( )/B E Tv v VSE

Ii e

2 12

1

( )/B B Tv v VE

E

i ei

2 1E Ei i I

2 1

1

1 2

11 ( )/B B T

Ev v V

E E

ii i e

1 2

2

1 2

11 ( )/B B T

Ev v V

E E

ii i e

1 21 1/ /id T id TE Ev V v VI Ii e ie e

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

1 21 11 1/ /id T id T

E Ev V v V

i ieI e I e

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

Técnica para suavizar a inclinação na região linear

e OVR V

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ: Operação com Pequenos Sinais

1 21 1/ /id T id TC Cv V v VI Ii e i

e e

2

2 21

2

2 2

1 /

/

/ /

/

/ /

id T

id T iid T

id T

id id

d

T

T

T

C v V

v V

v

v V

v V v V

V v V

ee e

Iie

Iee e

11 22

1 2 1 2( / )

/ /id T

id T Cid T id T

I v VSe v V iv V v V

1 22 2 2 2 2 2id id

C CT T

v vI I I Ii e iV V

12id

T

vV

cI i

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ: Operação com Pequenos Sinais

1 22 2Q Q

id idBE BE BE BE

v vv V e v V

22 2

2

/id Cc m

T T T

idc m

v II Ii gV V Vvi g

2 1

2 1

O O O m C id

O O Ov m C

id id

v v v g R vv v vA g Rv v

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

Um Ponto de Vista Alternativo

c ei i

2id

c mvi g

O m C idv g R v

2 1O O Od m C

id id

v v vA g Rv v

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJCalculando a Resistência de Entrada

c ei i

2id

c mvi g

1( )e bi i

12 2

2

1

/( )

( )

id id

id ei

bd

e

v vv rR

i

r r

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Amplificadores DiferenciaisO Par Diferencial com TBJ

Com resistência no Emissor

1 2 2/

( )s Re

idid e

b

vR r ri

1 2 2/

( )( )c Reid e eR r R

1 2/s Re

O Od m C

id

v vA g Rv

1 2 22 2/

( )c Re

O O C

id e ed

C

e e

v v Rv r

A

Rr R

R

/s Red m C Ce

A g R Rr

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30

1 2 2/

( )( )c Reid e eR r R

re1 re2 VTIE

25 mV0, 5 mA 50

Rid 2 1 re RE 2 101 (50 150) 40 k

40 0 810 40

, V/Vid id

s s id

RR R

vv

3

2 2 10 502 2 50 150 10

Resistência total nos coletoresResistência total nos emissores

V/V( ) ( )

o

id

C

e E

Rr R

vv

0 8 50 40, V/Vo id od

s s id

A v v vv v v

(a)

(b) o id od

s s id

A v v vv v v

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A Realimentação em Circuitos EletrônicosAula 20

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PSI2306: Eletrônica

Ao final deste curso você deverá estar apto a:

- Analisar e Projetar amplificadores com transistores bipolares e FET! considerando os requisitos de ganho (de tensão, corrente), impedância (de entrada/de saída) e a resposta em frequência

- Analisar e projetar circuitos com Amplificadores Operacionais(AOs) considerando as limitações de desempenho reais dos AOs

- Explicar e empregar conceitos de realimentação negativa paraajustar valores de ganho, impedância e resposta em frequência de amplificadores de um modo geral

- Identificar as principais configurações de amplificadores de potência e explicar suas características fundamentais

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PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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19ª Aula: A Realimentação em Circuitos Eletrônicos

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Explicar o que é a realimentação

- Explicar a importância da realimentação negativa

- Construir modelos para pequenos sinais para o transistor TBJ

- Analisar e projetar circuitos de polarização empregando modelospara pequenos sinais para o TBJ

- Esboçar as formas de onda em circuitos amplificadores básicos com TBJ

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O Princípio da Realimentação

o ix Ax

f ox x

i s fx x x

1o i i

fs i f i i

x Ax Ax AAx x x x A x A

ganho de malha (+ ou )

quant. de realimentação

fA

o f sx A x

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O Princípio da Realimentação

Realimentação:

• Negativa Fechar a torneira quando a jarra está cheia(saída aumenta, entrada diminui)

• Positiva Desmoronamento de uma encosta(saída aumenta, entrada aumenta)

•A Realimentação negativa também é chamada de degenerativa

A Realimentação positiva também é chamada de regenerativa

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O Princípio da RealimentaçãoAplicações:

• R. Positiva Não leva sempre à instabilidade, como em osciladores e filtros ativos

• R. Negativa Já vimos muitas!!!

sem realimentação!

com realimentação!

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O Princípio da Realimentação

1o

fs

x AAx A

1f sAx xA

1 1, / !!!fSe A A

11i sx xA

1o s

Ax xA

o ix Ax

Sistemas (circuitos) unilaterais

1o f s sx A x x

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A Realimentação Negativa

Propriedades da Realimentação Negativa:1. Dessensibilidade do ganho: o valor do ganho torna-se menos sensível às variações no

valor dos componentes do circuito, assim como variações causadas pela mudança de temperatura.

2. Redução da distorção não-linear: a saída torna-se mais proporcional à entrada (emoutras palavras, fazer o ganho constante independente do nível do sinal).

3. Redução do efeito do ruído: minimiza-se a contribuição na saída de sinais elétricosindesejáveis gerados pelos componentes do circuito e por interferências externas.

4. Controle das impedâncias de entrada e saída: pode-se ajustar as impedâncias de entradae de saída pela seleção apropriada da topologia da realimentação.

5. Extensão da faixa de passagem do amplificador.

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A Realimentação NegativaDessensibilidade do Ganho A

Dessensibilidade do ganho não é redução do ganho, é tornar o ganho mais estável!

1o

fs

x AAx A

2

11 1( )

fA AA A A A

11 1( )

f ff

A AAComo AA A A A

11( )

f

f

A AA A A

fA

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A Realimentação Negativa2. Extensão da Faixa de Passagem

1o

fs

x AAx A

1 1 11 1 11 1

1 1

/ / /( )( )/ / ( )

/ /

M M

H H M M Mf

M M H M H M

H H

A As s A A AA s A A s A s As s

1( )

/M

H

AA ss

1 1/( ) ( )Hf H M Lf L MA A

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A Realimentação NegativaRedução do Efeito do Ruído

S/R Vs /Vn

Vo VsA1A2

1 A1 A2 Vn

A11 A1A2

SR

VsVn

A2

“A”

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44

A Realimentação NegativaRedução da Distorção Não-linear

1000

1000 “A” “Af”

90,9

50

0

11000 90 9

1 1000 0 01,

,fA

2100 50

1 100 0 01,fA

1o

fs

x AAx A

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45

As Quatro Topologias da Realimentação

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46

A Realimentação Negativa

Propriedades da Realimentação Negativa:1. Dessensibilidade do ganho: o valor do ganho torna-se menos sensível às variações no

valor dos componentes do circuito, assim como variações causadas pela mudança de temperatura.

2. Extensão da faixa de passagem do amplificador.

3. Redução do efeito do ruído: minimiza-se a contribuição na saída de sinais elétricosindesejáveis gerados pelos componentes do circuito e por interferências externas.

4. Redução da distorção não-linear: a saída torna-se mais proporcional à entrada (emoutras palavras, fazer o ganho constante independente do nível do sinal).

5. Controle das impedâncias de entrada e saída: pode-se ajustar as impedâncias de entradae de saída pela seleção apropriada da topologia da realimentação.

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47

A Realimentação Negativa1. Dessensibilidade do Ganho

Dessensibilidade do ganho não é redução do ganho, é tornar o ganho mais estável!

1o

fs

x AAx A

2

11 1( )

fA AA A A A

11 1( )

f ff

A AAComo AA A A A

11( )

f

f

A AA A A

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48

A Realimentação Negativa3. Redução do Efeito do Ruído

S/R Vs /Vn

Vo VsA1A2

1 A1 A2 Vn

A11 A1A2

SR

VsVn

A2

“A”

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49

A Realimentação Negativa4. Redução da Distorção Não-linear

1000

1000 “A” “Af”

90,9

50

0

11000 90 9

1 1000 0 01,

,fA

2100 50

1 100 0 01,fA

1o

fs

x AAx A

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50

As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Realimentação SÉRIE-PARALELORealimentação da Corrente de saída Corrente na entrada

Realimentação PARALELO-SÉRIE

Realimentação da Corrente de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-SÉRIE

Realimentação da Tensão de saída Corrente na entradaRealimentação PARALELO-PARALELO

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51

As Quatro Topologias da Realimentação

Em inglês:• série series• paralelo shunt

Portanto:

• série-série = series-series• série- paralelo = series-shunt• paralelo-série = shunt-series• paralelo-paralelo = shunt-shunt

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52

Qual a topologia?

Realimentação da Tensão de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-PARALELO

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53

As Quatro Topologias da Realimentação

Qual a topologia?(não está mostrando a polarização)

Realimentação da Corrente de saída Corrente na entradaRealimentação PARALELO-SÉRIE

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54

As Quatro Topologias da Realimentação

Qual a topologia?(não está mostrando a polarização)

Realimentação da Corrente de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-SÉRIE

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55

As Quatro Topologias da Realimentação

Qual a topologia?

Realimentação da Tensão de saída Corrente na entradaRealimentação PARALELO-PARALELO

Configuração Inversora

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56

As Quatro Topologias da Realimentação

Qual a topologia?

Realimentação da Tensão de saída Tensão na entradaRealimentação SÉRIE-PARALELO

Configuração Não-inversora

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57

A Realimentação Série-ParaleloAula 21

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58

PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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60

As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Realimentação SÉRIE-PARALELO

•Circuitos A e B são unilaterais (B não carrega o circuito A)

•Circuito A tem uma resistência de entrada Ri,ganho A e resistência de saída Ro

•Incorporou-se as resistências de fonte e carga no circuito A

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61

As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Realimentação SÉRIE-PARALELO

Af VoVs

A1 A

Rif VsIi

VsVi /Ri

RiVsVi

RiVi AVi

Vi

Rif Ri (1 A)

Zif (s) Zi (s) 1 A(s) (s)

1

( ) ( )O i s f s O

O s O s

V AV AV V AV VAV AV A V VA

f

if

of

ARR

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62

As Quatro Topologias da RealimentaçãoRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Realimentação SÉRIE-PARALELO

Rof VtI

I Vt AVi

RoVi Vf Vo Vt

I Vt AVt

Ro

Rof Ro

1 AZof (s)

Zo (s )1 A(s)(s)

0sV tVI

0fI

tV

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63

A Realimentação Série-Paralelo (cont.)Aula 22

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64

PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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66

A Realimentação Série-Paralelo RevisitadaRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Não é ideal

Não é ideal

Como Modelar Sistemas REAIS?

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67

A Realimentação Série-Paralelo RevisitadaRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Como Modelar Sistemas REAIS?

Não é ideal: OK!

Não é ideal: Melhorar

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68

A Realimentação Série-Paralelo RevisitadaRealimentação da Tensão de saída Tensão na entrada

Como Modelar Sistemas REAIS?

• Como criar um modelo para a malha ?• Precisamos pensar primeiro como são construídos os modelos

para quadripolos e escolher um modelo adequado

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69

Relembrando os Parâmetros de Quadripolos(Redes de Dois Acessos)

• Quatro variáveis de acesso (V1, I1, V2, I2)• Se for uma rede linear, podemos usar duas variáveis como independentes

e duas dependentes. Explo:

1 1 2

2 1 2

V aI bIV cI dI

ou na forma matricial:1 11 1 12 2

2 21 1 22 2

V z I z IV z I z I

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70

Representação por Parâmetros de Impedância (z)

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71

Transmissão direta!

Uma Aplicação da Representação por Parâmetros de Impedância (z)

E a malha ?

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72

Representação por Parâmetros de Admitância (y)

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73

Representação por Parâmetros Híbridos(Parâmetros h)

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74

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)

Parâmetros h

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75

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)

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76

Transmissão direta!

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)

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77

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real)

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78

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real: Determinação de )

1

112

2 0I

VhV

f

if

of

ARR

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79

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real: Determinação da Impedâncias)

• Ri e Ro são as resistências de entrada/saída de A• Rif e Rof são as resistências de E/S do amp. realimentado• Se excluirmos de Rif e Rof as resistências Rs e RL teremos Rin e Rout:

1 11

in if s

outof L

R R R

RR R

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80

A Realimentação Série-Paralelo Revisitada(Sistema Real: Resumo)

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81

A Realimentação Série-Paralelo

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82

Exemplo 8.1

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83

Estágios de Saída e Amplificadores de Potência:

Aula 23: Estágios Classe A

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84

PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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86

Amplificadores Operacionais e Circuitos Diferenciais(A 709)

Estágio de Potência

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87

Estágios de Saída e Amplificadores de Potência(Recordando um Amplificador Realimentado de 2 Estágios)

Amplificador

Pré-Amplificador Amplificador de Potência

• Fornecer sinal para a carga sem perda no ganho• Lida com sinais de amplitudes elevadas• Linearidade é importante• Medida de distorção harmônica total (THD)• Deve ser eficiente

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88

Estágios de Saída e Amplificadores de Potência

• Distorção Harmônica Total (THD)

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89

Estágios de Saída e Amplificadores de Potência

• Eficiência

Is

Pdiss-circuito Pdiss-carga (PL)

(Ps)

potência disponibilizada à carga( )potência fornecida pela fonte de alimentação( )

L

S

PP

T

Fonte de Alimentação

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90

Amplificadores de Potência(Tipos de Amplificadores)

•Amplificador Classe A: (linear)

•Amplificador Classe AB : (linear)

•Amplificador Classe B: (linear)

•Ampliciador Classe C: (linear, com filtro de saída)

•Amplificador Classe D: (não-linear, com filtro de saída)

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91

Amplificadores de Potência

• Classe A • Classe B

?THD?

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92

Amplificadores de Potência

• Classe AB • Classe C

?THD?

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93

Amplificadores de Potência

• Classe D (chaveado, com filtro)

• Classe E, F, G, H...

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94

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe D)

Vantagens (apesar da complexidade):- Redução de tamanho e peso- Maior eficiência- Redução em custo

Usos:-Home theaters-Celulares: Viva-voz-Amplificadores de instrumentos

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95

Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)

=cte

LI I 1O I BEv v v

Seguidor de emissor

Fonte deCorrente

1 1(satde )MAX satO CC CEv V v Q

1 1min(cortede )E L O LI I I v IR Q

22 2min

(satde ) sat

sat

CC CEO CC CE

L

V Vv V v Q I

R

Limite positivo:

Limite negativo:

0ou

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96

Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)

se desprezarmos VCEsat

1CE CC Ov V v

CC

L

VR

LI I

1 1 1QD CE CP v i

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97

Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)

CC

L

VR

LI I

1 1 1QD CE CP v i

sem sinal!!!•se RL=∞, Q1 deve suportar Pmédio= VCCI •se RL=0, I tende a infinito, deve-se providenciar um circuito de proteção!

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98

Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)

• O rendimento na conversão

potência na carga( )potência na fonte de alim.( )

L

S

PP

2 22 12

ˆ ˆ( / )O OL

L L

V VPR R

CC

L

VR

LI I

2S CCP V I

21 14 4

ˆ ˆ ˆO O O

L CC L CC

V V VIR V IR V

ˆ. O CCrend máximo quandoV V

25%MAX

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99

Amplificadores de Potência(Amplificador Classe A)

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100

Estágios de Saída e Amplificadores de Potência:

Aula 24: Estágios Classe B

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101

PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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108

Amplificadores de Potência

• Classe A • Classe B

25%MAX

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104

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

nunca conduzemsimultaneamente! QN conduz, QP corta

QN corta, QP conduz

• Também conhecida como configuração push-pull

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105

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

tensão na entrada

• Note a região de faixa morta que resulta em uma distorção de cruzamento (por zero) ou distorção de crossover

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106

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

O rendimento da conversão de potência

2 212

ˆRMS O

LL L

V VPR R

1 OS S CC CC

L

VP P I V VR

21 12

2 4

ˆˆ ˆOO O

CCL L CC

VV V VR R V

78 5 254 4max , % ( %)CC

CC

VV

212max

CCL

L

VPR

2

0

12

ˆˆ senT O

RMS OVV V t dt

T

2( )RMSmédia

L

VPR

I

0

1 ˆ( ) /

T

médiaII f t dt p meia senóide

T

PL

PS

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107

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

A dissipação de potência

D S LP P P 22 1

2

ˆ ˆO O

D CCL L

V VP VR R

• Dissipação quiescente é zero!• Quando se aplica um sinal:

PLmax

2

2

2max

CCD

L

VPR

2

2max, max,CC

D N D PL

VP PR

derivando PD e igualando a zero:

2max`

ˆD

CCO P

VV

e

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108

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

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115

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

A redução da distorção no cruzamento por zero:

00,7/A

• Limitação da resp em freq• Limitação por Slew-rate

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110

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe B)

Utilizando uma fonte de alimentação única:

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111

Estágios de Saída e Amplificadores de Potência:

Aula 25: Estágios Classe AB

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112

PSI 2306 –EletrônicaProgramação para a Terceira Prova

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121

Amplificadores de Potência

• Classe A • Classe B

25%MAX 78 5, %MAX

• Classe AB

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122

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)

Reduzindo a distorção no cruzamento por zero

2/BB TV VN P Q Si i I I e

vO v I

VBB2 vBEN

iN iP iL

vBEN vEBP VBB

VT lniNIS

VT ln

iPIS

2VT ln

IQIS

iN iP IQ2

iN2 iLiN IQ

2 0

• Relações de potência do classe AB pratica// idênticas ao classe B• Notar apenas que em condições quiescentes o circuito classe AB

dissipa VCCIQ

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114

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)

Reduzindo a distorção no cruzamento por zero

2/BB TV VN P Q Si i I I e

vO v I

VBB2 vBEN

iN iP iL

vBEN vEBP VBB

VT lniNIS

VT ln

iPIS

2VT ln

IQ

IS

iN iP IQ2

iN2 iLiN IQ

2 0

• Relações de potência do classe AB pratica// idênticas ao classe B• Notar apenas que em condições quiescentes o circuito classe AB

dissipa VCCIQ

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115

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)

A Resistência de Saída:

Rout reN //reP

reN VTiN

reP VTiP

Rout VTiN

VTiP

VT

iP iN

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116

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)

Polarização usando diodos

IPOLARIZ. IQN.

IQP.

IBN.

/BE T

Q

V nVC Q SI I I e

( )/D BE T

D

V V nVD SI I e

Q

D

SC

D S

II nI I

IDQ = baixo.

IL.

Com corrente para a carga:Q L

BN N

I II vai de para

nIPOLARIZ.

Estabilização térmica...

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117

Amplificadores de Potência (Amplificadores Classe AB)

A corrente máxima através de QN é aproximadamente igual a iLmax = 10 V/0,1 k = 100 mA

Portanto, a corrente de base máxima em QN é aproximadamente 2 mA.

Para manter uma corrente mínima de 1 mA nos diodos, escolhemos IPOLARIZAÇÃO = 3 mA

A razão de área 3 produz uma corrente quiescente de 9 mA através de QN e QP.

A dissipação de potência quiescente é PDQ 2 15 9 270 mWPara vO = 0, a corrente da base de QN é 9/51 ≈ 0,18 mA,que faz circular uma corrente de 3 – 0,18 = 2,82 mA através dos diodos

Como os diodos têm IS = 13 10-13 A, a tensão VBB será VBB 2VT ln 2, 82 mA

IS 1, 26 V

Com vO = +10 V, a corrente através dos diodos aumentará para 1 mA, resultando em VBB ≈ 1,21 V

No outro extremo, com vO = –10 V, QN conduzirá uma corrente muito pequena; logo, sua corrente de base serádesprezivelmente pequena e a corrente IPOLARIZAÇÃO total (3 mA) circulará pelos diodos, resultando em VBB ≈ 1,26 V.

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118

Amplificadores de Potência(Amplificadores Classe AB)

Polarização usando o multiplicador de VBE

1

1

BEVR

1 2

21

1

1

( )

( )

BB R

BE

V I R RRVR

11

1

.

ln

POLARIZ R

CBE T

S

I IIV VI