CAP. 2 RESPOSTA EM FREQÜÊNCIA TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 1 MODELOS PARA ALTA FREQÜÊNCIA DE TRANSISTORES Transistor Bipolar C rx B C + r v - C gmv ro E TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 2 Freqüência de corte intrínseca B ib C rx ic C + r v - E TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES C gmv ro E 3 Transistor MOS TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 4 Transistor MOS – Circuito equivalente simplificado TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 5 Freqüência de corte intrínseca TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 6 2.1 PÓLOS, ZEROS E CURVAS DE BODE Função de transferência am s m am1s m1 a0 T ( s) bn s n bn1s n1 b0 Coeficientes a, b são reais mn Raízes do denominador têm a parte real negativa (circuito estável) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 7 Pólos e zeros s Z1 s Z 2 s Z m T ( s ) am s P1 s P2 s Pn Zi são os zeros de T(s) Pi são os pólos de T(s) Pólos e zeros reais as funções de transferência podem ser escritas como produto de funções de primeira ordem a1s a0 T ( s) s 0 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES -0 é a localização do pólo 0 é a freqüência do pólo 8 Passa-baixas T ( s) a0 s 0 Zero no infinito a0 0 Ganho CC 0 Freqüência de –3dB Passa-altas a1s T ( s) s 0 Zero na origem TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 9 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 10 Exemplo 7.1 (Sedra) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 11 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 12 Exemplo 7.2 (Sedra) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 13 7.2 Função de Transferência do Amplificador A dB AM FL(j) F (j) H Mid-band Region BW H L L H BW H (log scale) se L H PGB AM H TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 14 Função ganho A(s) A( s) AM FL ( s)FH ( s) FL (s) e FH (s) consideram a variação do ganho com a freqüência para as baixas e altas freqüências respectivamente. AL ( s) AM FL ( s) Ganho em baixas freqüências AH ( s) AM FH ( s) Ganho em altas freqüências TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 15 Resposta em baixas freqüências s Z1 s Z 2 s Zn FL ( s ) s P1 s P 2 s Pn L L Pi positivos Zi positivos, negativos ou nulos Pólo dominante Se não houver pólo dominante s s P 1 L 2P1 2P 2 2Z 1 2Z 2 FL ( s) L P1 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 16 Exemplo 7.3 (Sedra) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES s( s 10) FL ( s) ( s 100)(s 25) 17 Resposta em altas freqüências 1 s Z1 1 s Z 2 1 s Zn FH ( s ) 1 s P1 1 s P1 1 s Pn L L Pi positivos Zi positivos, negativos ou inf initos Pólo dominante 1 FH ( s) 1 s / P1 Se não houver pólo dominante H 1 1 / 2P1 1 / 2P 2 2 / 2Z1 2 / 2Z 2 H P1 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 18 Exemplo 7.4 (Sedra) FL ( s ) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 1 s / 105 ( 1 s / 104 )( 1 s / 4 104 ) 19 Método das constantes de tempo em circuito aberto para determinar H FH ( s ) b1 1 a1 s a 2 s 2 a nH s nH 1 b1 s b2 s 2 bnH s nH 1 1 1 P1 P 2 PnH nH Mostra-se que: b1 C i Rio i 1 Ci são as capacitâncias do circuito equivalente e Rio são as resistências vistas por cada capacitância com todas as outras em circuito aberto TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 20 Pólo dominante 1 b1 P1 e H 1 nH C R i 1 i io O método apresenta bons resultados mesmo se não há um pólo dominante. Porém todos os pólos devem ser reais TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 21 Método das constantes de tempo em curto circuito para determinar L s nL d1s nL 1 FL ( s) nL s e1s nL 1 e1 P1 P 2 PnL Ci são as capacitâncias do circuito equivalente e nL Mostra-se que: 1 e1 i 1 C i Ris Ris são as resistências vistas por cada capacitância com todas as outras em curto circuito Pólo dominante e1 P1 nH então 1 H i 1 C i Ris TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 22 2.3 Resposta em Baixas Freqüências dos Amplificadores Fonte Comum e Emissor Comum Amplificador fonte comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 23 Circuito equivalente de pequenos sinais TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 24 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 25 Amplificador emissor comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 26 Circuito equivalente de pequenos sinais TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 27 2.4 Resposta em Altas Freqüências dos Amplificadores Fonte Comum e Emissor Comum Amplificador fonte comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Modelo de pequenos sinais 28 Teorema de Miller I1 1 I1 + V1 - Y I2 2 I2 + + V2=K V1 V1 + Y1 Y2 V2=K V1 - - Nó 1 - Y1V1 I1 I1 Y V1 V2 YV1 1 K Y1 Y 1 K Nó 2 I 2 Y V2 V1 YV2 1 1 K TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Y2V2 I 2 Y2 Y 1 1 K 29 Aplicação do Teorema de Miller sobre Cgd (1+gmR´L) TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 30 Circuito para determinação direta da função de transferência TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 31 Amplificador emissor comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Modelo de pequenos sinais 32 2.5 Resposta em Freqüência dos Amplificadores Base Comum, Porta Comum e Cascode Amplificador base comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 33 Modelo de pequenos sinais Redesenhando TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 34 Configuração Cascode TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 35 Modelo de pequenos sinais TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 36 2.6 Resposta Freqüência do Seguidor de Emissor e do Seguidor de Fonte Seguidor de emissor TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Modelo de pequenos sinais 37 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 38 2.7 Cascata Coletor Comum Emissor Comum TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 39 Modelo de pequenos sinais TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 40 7.8 Resposta Freqüência do Amplificador Diferencial Ganho diferencial TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Meio circuito diferencial 41 Efeito de RE TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES Modelo de pequenos sinais 42 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 43 Variação da CMRR com a freqüência TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 44 TE 054 CIRCUITOS ELETRÔNICOS LINEARES 45