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Resumo• Amplificador realimentado Série-Paralelo
• Amplificador realimentado Série-Série
• Amplificador realimentado Paralelo-Paralelo
• Amplificador realimentado Paralelo-Série
– p. 1/29
Amplificador realimentado Série-ParaleloSituação IdealA estrutura
ideal Série-Paralelo é mostrada
na figura. Consiste num amplificador
unilateral de ganho em malha
abertaA e um circuito de realimentação
com mistura de tensão e amostragem
paralela. É assumido que a resistência
da fonte de sinal e a resistência
de carga estão incluídas no circuito
A e que o circuitoβ não faz carga
sobre o circuitoA. A figura (b) mostra
o equivalente do circuito realimentado.
Como o circuito da figura segue o modelo da realimentação negativa o ganho
em malha fechada é
A f = VoVs
= A1+Aβ
A e β têm unidades inversas. Resulta num ganho de malhaAβ adimensional.– p. 2/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
Situação IdealResistência de EntradaRi f = Vs
Ii= Vs
Vi/Ri= Ri
VsVi
= RiVi+AβVi
Vi= Ri (1+Aβ) (1)
A derivação não depende do método de amostragem. A relação entre Ri f e Ri
depende só do método de mistura. Atendendo a que a tensão de realimentação
Vf se subtrai deVs a tensão que aparece através deRi (Vi) ficará mais pequena
Vi = Vs/(1+Aβ). Por isso a corrente de entradaIi será pequena e a resistência
vista porVs será grande. A formula (1) pode ser generalizada para
Zi f (s) = Zi(s) [1+A(s)β(s)].
– p. 3/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
Situação IdealResistência de SaídaPara calcular a resistência
de saídaRo f do amplificador
realimentado reduzimos a tensão
de entradaVs a zero e aplicamos
uma tensão de testeVt à saída.
Ro f = VtI
ComoVs = 0 entãoVi = −Vf = −βVo = −βVt
I = Vt−AViRo
= Vt+AβVtRo
⇔ Ro f = Ro1+Aβ (1)
A relação deRo f por Ro não depende do método de mistura. O resultado
obtido não é surpreendente uma vez que a realimentação amostra a tensão de
saídaVo e actua para estabilizar o valor deVo isto é, reduzir a mudança no
valor deVo incluindo mudanças na corrente pedidas pela carga (o que é
equivalente a reduzir a resistência de saída).
(1) pode-se generalizar paraZo f (s) = Zo(s)1+A(s)β(s)
– p. 4/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
A situação prática
– p. 5/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
A situação práticaA dificuldade é representar o amplificador da figura (a) do acetato anterior
pela estrutura ideal do acetato 2. Como primeiro passo é possível adicionar as
resistências de fonte de sinal e de carga ao amplificador A. Além disso é
possível representar a malha de realimentação pelos parâmetrosh (ver figura
(b) do acetato anterior) em que
V1 = h11I1 +h12V2 I2 = h21I1 +h22V2
em que
h11 = V1I1
∣
∣
V2=0 h21 = I2I1
∣
∣
V2=0 h12 = β = V1V2
∣
∣
I1=0 h22 = I2V2
∣
∣
I1=0
Pela figura (b) do acetato anterior a fonte de correnteh21I1 representa a
transmissão para a frente da malha de realimentação. Atendendo que a malha
de realimentação é passiva a sua transmissão para a frente é desprezável em
relação à transmissão para a frente do amplificador básico, ou seja
|h21|malharealimentação
|h21|amplificadorbásico
omite-se a fonte dependenteh21I1.
Além disso é incluídoh11 e h22 no amplificador básico e obtém-se o circuito
do acetato 8 que é idêntico ao ideal.– p. 6/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
A situação práticaConsiderando o amplificador A unilateral então
|h12|amplificadorbásico
|h12|malha derealimentação
O efeito de carga da malha de realimentação no amplificador básico é
representado porh11 e h22. Do acetato anterior a impedânciah11 é a
impedância vista na entrada 1 da malha de realimentação com aporta 2
curto-circuitada.h22 é a admitância vista da porta 2 da malha de
realimentação com a porta 1 em aberto.β é igual ah12 que é obtido se for
aplicada uma tensão na porta 2 da malha de realimentação e medida a tensão
na porta 1 em aberto. (ver acetato 10)
– p. 7/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
A situação práticaConsiderando que|h21|malha
realimentação |h21|amplificador
básicoSe considerarmos que|h12|amplificador
básico |h12|malha de
realimentaçãoentão o amplificador é
idêntico ao amplificador realimentado ideal. – p. 8/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
Sumário
• Ri e Ro são as resistências de entrada e saída do circuito em malha
aberta (incluindo as resistências da fonte e de carga).
• Ri f e Ro f são as resistências de entrada e saída do amplificador
realimentado (incluindo as resistências da fonte e de carga).
• No entanto a resistência de entrada e saída usualmente exclui Rs e RL.
Chamando-lhesRin e Rout (ver acetato 5, figura (a)) podem ser
determinados por:
Rin = Ri f −Rs
Rout = 1/(
1Ro f
− 1RL
)
– p. 9/29
Amplificador realimentado Série-Paralelo
– p. 10/29
Amplificador realimentado Série-Série
Situação IdealA = Io
Vi
A é uma transcondutância e
β é uma transresistência. O ganho
da malhaAβ é uma grandeza
adimensional. Na estrutura ideal
da figura (a) a resistência da fonte
de tensão e a resistência de carga
estão incluídas no circuito A e
β não faz carga sobre o circuito A.
A f = IoVs
= A1+Aβ
Usando a mesma análise
do Amplificador realimentado
Série-Paralelo a resistência de entrada é
Ri f = Ri (1+Aβ)
– p. 11/29
Amplificador realimentado Série-Série
Resistência de SaídaRo f = V
ItVi = −Vf = −βIo = −βItA tensão na resistênciaRo é
V = (It −AVi)Ro =
(It +AβIt)Ro ⇔ Ro f = (1+Aβ)Ro
A relação entreRo f e Ro é função só
do método da amostragem. Enquanto a amostragem de tensão reduz a
resistência de saída a amostragem de corrente aumenta.
– p. 12/29
Amplificador realimentado Série-Série
A situação prática
– p. 13/29
Amplificador realimentado Série-Série
A situação práticaA dificuldade, novamente, é representar o amplificador da figura (a) do
acetato anterior pela estrutura ideal do acetato 11. Como primeiro passo
podemos adicionar as resistências de fonte de sinal e de carga ao amplificador
A. A malha de realimentação é representada pelos parâmetrosz (ver figura (b)
do acetato anterior) em que
V1 = z11I1 + z12I2 V2 = z21I1 + z22I2z11 = V1
I1
∣
∣
I2=0 z21 = V2I1
∣
∣
I2=0 z12 = β = V1I2
∣
∣
I1=0 z22 = V2I2
∣
∣
I1=0Pela figura (b) do acetato anterior a fonte de tensão dependente z21I1representa a transmissão para a frente da malha de realimentação. Atendendo
que a malha de realimentação é passiva a sua transmissão paraa frente é
desprezável em relação à transmissão para a frente do amplificador básico.
Considerando|z21|malharealimentação
|z21|amplificadorbásico
omite-se a fonte dependente
z21I1.
Alem disso é incluídoz11 e z22 no amplificador básico e obtemos o circuito do
acetato 16 que é idêntico ao ideal.– p. 14/29
Amplificador realimentado Série-Série
A situação práticaConsiderando o amplificador A unilateral então
|z12|amplificadorbásico
|z12|malha derealimentação
Os efeitos de carga da malha de realimentação no amplificadorbásico é
representado porz11 e z22. Do acetato anterior a impedânciaz11 é a
impedância vista na entrada 1 da malha de realimentação com aporta 2 em
aberto.z22 é a impedância vista da porta 2 da malha de realimentação com a
porta 1 em aberto.β é igual az12 que é obtida se for aplicada uma corrente na
porta 2 da malha de realimentação e medir a tensão na porta 1 emaberto. (ver
acetato 18)
– p. 15/29
Amplificador realimentado Série-Série
A situação práticaConsiderando que|z21|malha
realimentação |z21|amplificador
básicoSe considerarmos que|z12|amplificador
básico |z12|malha de
realimentaçãoentão o amplificador é
idêntico ao amplificador realimentado ideal.– p. 16/29
Amplificador realimentado Série-Série
Sumário
• Ri e Ro (vista entreY eY′, ver próximo acetato) são as resistências de
entrada e saída do circuito em malha aberta (incluindo as resistências
da fonte e de carga).
• Ri f e Ro f são as resistências de entrada e saída do amplificador
realimentado (incluindo as resistências da fonte e de carga).
• No entanto a resistência de entrada e saída usualmente exclui Rs e RL.
Chamando-lhesRin e Rout (ver acetato 11) podem ser determinados por:
Rin = Ri f −Rs
Rout = R′
o f −RL
– p. 17/29
Amplificador realimentado Série-Série
– p. 18/29
Amplificador realimentado Série-Série
ExemploO circuito mostrado é
composto por andares de
ganho com realimentação
Série-Série formada
pelas resistências
RE1, RF e RE2.
Assumir que
o circuito de polarização
causa queIC1 = 0.6mA,
IC2 = 1mA e IC3 = 4mA.
Assumir também queh f e = 100 (β do transístor) ero = ∞. Calcular o ganho
em malha aberta A, o factor de realimentaçãoβ e o ganho em malha fechada
A f = Io/Vs, o ganho de tensãoVo/Vs, a resistência de entradaRin = Ri f e a
resistência de saídaRo f (entre os nósY eY′). Sero deQ3 for 25KΩ estimar o
valor aproximado deRout– p. 19/29
Amplificador realimentado Série-Série
ExemploA figura mostra
o efeito de carga da
malha de realimentação
sobre o circuito.
O ganho do
primeiro andar é dado porVc1Vi
= −α(RC1‖rπ2)re1+[RE1‖(RF +RE2)]
=
−14.92V/V
atendendo queQ1 está
polarizado com 0.6mA,
re1 = 41.7Ω e atendendo queQ2 está polarizado com 1mA então
rπ2 = h f e/gm2 = 100/40= 2.5KΩ.
O ganho do segundo andar éVc2Vc1
= −gm2 [RC2 ‖ (h f e +1) [re3 +(RE2 ‖ (RF +RE1))]] = −131.2V/V
atendendo quegm2 = 40mA/V , re3 = 25/4 = 6.25Ω.– p. 20/29
Amplificador realimentado Série-Série
ExemploO ganho do terceiro andar éIo
Vc2=
Ie3Vb3
= 1re3+(RE2‖(RF+RE1))
= 10.6mA/V
O ganho dos três andares é
A = IoVi
= −14.92x−
131.2x10.6x10−3 = 20.7A/V
O factor de realimentaçãoβ é (ver figura)
β =V fIo
= RE2RE2+RF+RE1
xRE1 = 11.9ΩO ganho em malha fechada é
A f = IoVs
= A1+Aβ = 83.7mA/V
O ganho de tensão éVoVs
= −IcRC3Vs
' −IoRC3Vs
= −A f RC3 = −50.2V/V
– p. 21/29
Amplificador realimentado Série-Série
ExemploA resistência de entrada
Ri f = Ri (1+Aβ) = 13.65(1+20.5x11.9) = 3.34MΩsendo
Ri = (h f e +1) [re1 +(RE1 ‖ (RF +RE2))] = 13.65KΩA resistênciaRo vista entre os nósY eY
′é
Ro = [RE2 ‖ (RF +RE1)]+ re3 + RC2h f e+1 = 143.9Ω
Ro f = Ro (1+Aβ) = 143.9(1+20.7x11.9) = 35.6KΩ
– p. 22/29
Amplificador realimentado Série-Série
ExemploObtemos
um valor aproximado deRout pondo a resistência
Ro f como resistência de emissor deQ3 (ver figura)
Rout = ro +(1+gm3ro)(Ro f ‖ rπ3) =
25+(1+160x25)(35.6 ‖ 0.625) = 2.5MΩ
– p. 23/29
Amplificador realimentado Paralelo-Paralelo
– p. 24/29
Amplificador realimentado Paralelo-Paralelo
A f = VoIs
A f = A1+Aβ
A é uma transresistência eβ é uma transcondutância.
Com análise idênticas às configurações de realimentação anteriores
Ri f = Ri1+Aβ Ro f = Ro
1+AβOs parâmetrosy são dados por
I1 = y11V1 + y12V2 I2 = y21V1 + y22V2
y11 = I1V1
∣
∣
V2=0 y21 = I2V1
∣
∣
V2=0 y12 = β = I1V2
∣
∣
V1=0 y22 = I2V2
∣
∣
V1=0Assume-se que
|y21|malharealimentação
|y21|amplificadorbásico
|y12|amplificadorbásico
|y12|malha derealimentação
Ver a segunda figura do acetato 24.
Rin = 1/(
1Ri f
− 1Rs
)
Rout = 1/(
1Ro f
− 1RL
)
– p. 25/29
Amplificador realimentado Paralelo-Paralelo
– p. 26/29
Amplificador realimentado Paralelo-Série
– p. 27/29
Amplificador realimentado Paralelo-Série
A f = IoIs
A f = A1+Aβ
A e β são adimensionais.
Com análise idênticas às configurações de realimentação anteriores
Ri f = Ri1+Aβ Ro f = Ro (1+Aβ)
Os parâmetrosg são dados por
I1 = g11V1 +g12I2 V2 = g21V1 +g22I2g11 = I1
V1
∣
∣
I2=0 y21 = V2V1
∣
∣
I2=0 g12 = β = I1I2
∣
∣
V1=0 g22 = V2I2
∣
∣
V1=0Assume-se que
|g21|malharealimentação
|g21|amplificadorbásico
|g12|amplificadorbásico
|g12|malha derealimentação
Ver a segunda figura do acetato 27.
Rin = 1/(
1Ri f
− 1Rs
)
Rout = Ro f −RL
– p. 28/29
Amplificador realimentado Paralelo-Série
– p. 29/29