Amplificador de tensão  Objetivo: amplificar a tensão ac v in

1. Modelo básico de um amplificadorFONTE: http://www.deas.harvard.edu/courses/es154/pdf/lect_03_amp_fresp.pdf • Amplificador de tensão  Objetivo: amplificar a tensão acvin

2. Bloquear sinais dc • O ponto de operação DC do sinal de entrada pode não ser a mesma tensão de entrada DC desejada para o amplificador; o mesmo pode ser dito em relação à saída.  Deseja-se determinar o ponto de operação DC para o amplificador de modo independente. • Utiliza-se os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 para bloquear a componente DC dos sinais de entrada e de saída. • Os pontos de operação DC de entrada e de saída são determinados pelo amplificador. • Observe que a adição destes capacitores altera a resposta em freqüência (i.e, os diagramas de Bode de magnitude e fase) do amplificador.

3. Exemplo • Exemplo de um amplificador (um único estágio) usando um MOSFET. • O capacitor C bloqueia componentes DC que poderiam interferir em vin; • O ponto de operação DC do amplificador é determinado pelos resistores R1 e R2. • Circuito equivalente do amplificador para pequenos sinais (modelo de pequenos sinais) para freqüências médias (midband frequencies): • O capacitor C comporta-se como um curto-circuito; • O MOSFET é modelado como uma fonte de corrente controlada por corrente.

4. Amplificador de tensão ideal • R in ∞ • R out 0. • FTCT: Ao×vin • Ao : ganho em malha aberta.

5. Amplificador de tensão não ideal com capacitores de acomplamento • Características não-ideais: • Impedância de entrada finita: R ine C in • Impedância de saída finita: R oute C out • Capacitores de acoplamento CC1 e CC2: valores elevados (da ordem de mF). • Capacitores parasitas C in e C out : valores pequenos (da ordem de pF). • O modelo equivalente pode ser simplificado, dependendo da freqüência dos sinais envolvidos.

6. Modelo de faixa média (média freqüência) • Para freqüências médias, pode-se modelar : • Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 como curto-circuito (por que?). • Os capacitores parasitas C in e C out como circuito aberto (por que?). • Normalmente, Rin >> RS e Rout << RL. • Como os capacitores parasitas afetam o ganho?  diagrama de Bode de magnitude?

7. Modelo de baixas freqüências • A baixas freqüências : • Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 não podem ser ignorados (por que?). • Os capacitores parasitas C in e C out podem ser desprezados (por que?). • Como os capacitores de acoplamento afetam o ganho?  diagrama de Bode de magnitude?

8. Modelo de altas freqüências • A altas freqüências : • Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 podem ser considerados curtos (por que?). • Os capacitores parasitas C in e C out não podem ser desprezados (por que?). • Qual a conseqüência disto no ganho?  diagrama de Bode de magnitude?

9. Diagrama de Bode • De magnitude :

10. Diagrama de Bode (2) • Somando as contribuições individuais :

11. Diagrama de Bode (3) • E o diagrama de Bode de fase?

12. Exemplo: resposta em baixas freqüências C C1 R g R out vin R in • Como o capacitor de acoplamento CC1 na entrada afeta a resposta em baixas freqüências do amplificador? onde:  determina a freqüência de corte inferior

13. Exemplo: resposta em altas freqüências I R g R out vin C in R L C out R in • Considere o efeito do capacitor parasita C in(assuma Cout= 0): • O circuito é de constante de tempo única (CTU): possui um único pólo e uma freqüência de corte superior wp rd/s.

14. Exemplo: resposta em altas freqüências II • Considerando-se também o efeito de Cout , o ganho tem a forma: • Se w p1w p2 , a largura de banda 3dB é determinada por w p1 (pólo dominante); • Se w p2w p1 , a largura de banda 3dB é determinada por w p2 (pólo dominante); • Se w p1≈w p2 , a freqüência de corte é determinada igualando-se o denominador a 2:

15. Impedância de realimentação • Uma impedância que faz uma ligação entre os nós de entrada e saída em um amplificador inversor afeta significativamente a impedância de entrada de um amplificador. (E a impedância de saída?)