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CAP. 1 AMPLIFICADORES DIFERENCIAIS E DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS

CAP. 1 AMPLIFICADORES DIFERENCIAIS E DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS. Analisar a operação do amplificador diferencial Entender o significado de tensão de modo diferencial e de modo comum Determinar as características de pequenos sinais do amplificador diferencial

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CAP. 1 AMPLIFICADORES DIFERENCIAIS E DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS

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Presentation Transcript

  1. CAP. 1AMPLIFICADORES DIFERENCIAIS E DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  2. Analisar a operação do amplificador diferencial Entender o significado de tensão de modo diferencial e de modo comum Determinar as características de pequenos sinais do amplificador diferencial Analisar e projetar amplificadores diferenciais com cargas ativas Analisar e projetar amplificadores com múltiplos estágios OBJETIVOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  3. INTRODUÇÃO DIAGRAMA EM BLOCOS CIRCUITO DE POLARIZAÇÃO 1O ESTÁGIO (DIFERENCIAL) ESTÁGIO DE SAÍDA VI 2O ESTÁGIO VO TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  4. M1 sempre saturado M2 saturado 1.1CIRCUITOS DE POLARIZAÇÃO ESPELHO DE CORRENTE MOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  5. Efeito de VOsobre IO TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  6. Circuito guia de corrente CMOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  7. IC1 VCB=0 IREF VO IREF  IC1 IC1 IC2=IO Q1 Q2 IB1 IB2 IE1 IE2 VBE1 VBE1Q -VEE Q1Q2 Q2 na região ativa Efeito Early desprezível IC1 = IC2=IC IB1 = IB2=IB ESPELHO DE CORRENTECOM TBJ Para >>1 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  8. IREF VO IC1 IC2=IO Q1 Q2 IB1 IB2 IE1 IE2 -VEE iC 1/r0 -VA vCE VCEsat Considerando o efeito Early TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  9. R VO IREF IO Q1 Q2 + VBE - IO Uma fonte de corrente simples VCC Modelo equivalente CC, válido para Q2 na região ativa TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  10. Circuitos guias de corrente Considerando todos os transistores idênticos e  muito alto: TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  11. 1.2 AMPLIFICADOR CASCODE AMPLIFICADOR CASCODE MOS Modelo de pequenos sinais TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  12. Modelo de pequenos sinais para determinação de Ro TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  13. AMPLIFICADOR CASCODE TBJ Ex.: Determinar a resistência de saída TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  14. AMPLIFICADOR “FOLDED” CASCODE TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  15. 1.3 CONFIGURAÇÃO DARLINGTON Mostre que D = 1 2 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  16. Seguidor de tensão usando a Configuração Darlington Fonte I para garantir 1 elevado TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  17. 1.4 CONFIGURAÇÃO CC-BC e DC-GC Coletor comum – base comum Análise TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  18. Dreno comum – porta comum Análise TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  19. 1.5 Circuitos Melhorados de Espelhos de Corrente Espelho cascode MOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  20. Espelho de corrente com compensação da corrente de base TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  21. IREF IO Q3 Q2 Q1 Espelho de corrente de Wilson A vantagem deste espelho de corrente é sua maior resistência de saída RO Problema: erro devido ao efeito Early TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  22. IO IREF Q4 Q3 Q2 Q1 + + VBE VBE - - + VBE - Espelho de corrente de Wilson melhorado TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  23. Fonte de corrente de Widlar TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  24. VCC R1 I1 IO R IREF VO IO Q1 Q2 + VBE2 R2 + - Q1 Q2 VBE1 Q1 Q2 - + VBE - Exemplo:VCC=10V;IO=10A a) Fonte de corrente simples Assumindo VBE=0.6V b)Fonte de corrente de Widlar Escolhendo IREF=1mA TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  25. + v r ro vx - gmv - RE Resistência de saída da fonte de corrente de Widlar TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  26. 1.6 PAR DIFERENCIAL • CONSIDERAÇÕES • Fonte de corrente ideal • Transistores e resistores casados • Transistores na região ativa • Resistência de saída do TBJ infinita TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  27. TENSÃO DE MODO COMUM TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  28. OPERAÇÃO COM GRANDES SINAIS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  29. Análise de grandes sinais vE TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  30. CARACTERÍSTICA DE TRANSFERÊNCIA   1 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  31. 1.6.2 PAR DIFERENCIAL COM TRANSISTOR MOS Q1 Q2 Q1 e Q2 saturados Fonte de corrente ideal VA   TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  32. Combinando as equações 1, 2 e 3 e considerando que no ponto quiescente tem-se TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  33. Característica de transferência normalizada do par diferencial MOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  34. 1.6.3 OPERAÇÃO COM PEQUENOS SINAIS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  35. TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  36. SEPARAÇÃO DO AMPLIFICADOR DIFERENCIAL EM DUAS METADES TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  37. RC RC + + - vO1 - vO2 + + r iR=0 r p p - - R CIRCUITO EQUIVALENTE DE PEQUENOS SINAIS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  38. + + r RC p - - Análise de pequenos sinais Ganho de modo diferencial Obs.: Se a saída tomada for simples o ganho diferencial será: TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  39. VCC VCC RC RC RC RC vc2 vc1 Q1 Q2 2R 2R vicm vicm -VEE -VEE R I/2 I/2 I -VEE Ganho de modo comum vc1=vc2=vocm TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  40. + + r vocm v vicm RC - gmv - - 2R Meio circuito equivalente AC para análise de modo-comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  41. CMRR: razão de rejeição de modo comum Os sinais de entrada contêm usualmente uma componente de modo diferencial e uma de modo comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  42. Resistência de entrada de modo diferencial Resistência de entrada de modo comum As correntes de pequenos sinais que fluem quando tensões diferenciais e de modo comum são aplicadas são TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  43. ~ Rid/2= r ~ Rid/2 Rid Ricm/2  R(O+1) Ricm Ricm 1 2 1 2 Circuito equivalente de pequenos sinais para entrada de um amplificador diferencial diferencial Modelo  Modelo T TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  44. +V CC R R C C + vo - RS Q Q 1 2 vs RE RE I R Exemplo VCC = 15 V RC = 10 k RE = 150  R = 200k I = 1 mA TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  45. +VDD RD RD vo1 vo2 - vod + Q Q 1 2 v2 v1 I -VSS 1.6.4 OPERAÇÃO COM PEQUENOS SINAIS DO AMP. DIF. MOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  46. Operação em pequenos sinais do amp. dif. MOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  47. + + Vid/2 R gmvid/2 Vod/2 RD D - - Vod/2 Q1 v id 2 Ganho de modo diferencial Considerando saída simples: TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  48. + + gmvgs Vocm RD Vicm R - D - 2R vic 2 R Ganho de modo comum (considerando saída simples) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  49. CMRR (considerando saída simples) Resistência de entrada de modo diferencial Resistência de entrada de modo comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

  50. VOD - + VCC + VOS RC1 RC2 - Q1 Q2 I -VEE 1.6.5 CARACTERÍSTICAS NÃO IDEAIS DO AMPLIFICADOR DIFERENCIAL Tensão de offset (VOS) VCC RC1 RC2 0V Q1 Q2 I -VEE VOS é a tensão que deve ser aplicada à entrada de modo que a tensão na saída seja igual a zero TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES

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