A) Análise CA do transistor TBJ
- Para o amplificador emissor-comum com polarização fixa dado:
a) Determine
e
.
b) Determine
.
c) Repita os itens (a) e (b)
.
a) Determine
b) Determine
c) Repita os itens (a) e (b)
Passo 1
O enunciado dá um amplificador coletor (emissor comum) com polarização fixa e pede: (a) determinar
e
; (b) determinar
; (c) repetir (a) e (b) com
. Dados visíveis na figura (peguei os valores da imagem):
, resistor de polarização para a base
, resistor de coletor
,
e inicialmente
. Assumo que os capacitores de acoplamento são curto em regime AC (banda média).
Passo 2
Encontrar a polarização DC (correntes) para calcular os parâmetros small-signal.
- A base é alimentada por
a partir de e a junção base-emissor conduz para o emissor aterrado; aproximamos . - A corrente de base é
- A corrente de coletor (aproximação
) é
Expliquei cada passo para que você veja de onde vêm os números.
Passo 3
Calcular parâmetros small-signal do transistor (modelo híbrido-pi):
- tensão térmica aproximada
. - transcondutância
(isso significa que uma pequena variação de tensão entre base e emissor gera uma corrente de coletor vezes essa tensão) - resistência de entrada base–emissor (modelo
):
Observação didática:
é a resistência vista entre base e emissor no modelo small-signal e relaciona-se a
por
. Usei
obtido no passo anterior.
Passo 4
Determinar
(impedância de entrada vista pelo sinal):
- Em AC o ponto
é terra AC, logo o resistor ligando a base ao fica ligado ao terra AC; o capacitor de entrada é curto em banda média, então o sinal vê a base diretamente. - A impedância vista na base é a associação em paralelo de
com :
- Substituindo os números:
Interpretação: como
é muito maior que
, o
domina e
fica cerca de
.
Passo 5
Determinar
(impedância de saída) para
:
- Para achar
colocamos a fonte de entrada em zero (Vi=0). Com Vi=0 a base fica em terra AC (através da fonte e ), logo e a fonte dependente não contribui. Assim a impedância vista no coletor é simplesmente em paralelo com :
- Para
:
Explicação: como a base está em terra AC, o transistor não gera corrente dependente e a saída vê apenas
em paralelo com
.
Passo 6
Determinar
(ganho de tensão) para
:
- No modelo small-signal, com o sinal aplicado à base (fonte ideal, resistência interna zero), temos
porque o emissor é terra. A corrente de coletor pequena-sinal é (direção do sinal definida pelo modelo). A tensão de saída (no coletor) é a queda nessa corrente sobre a resistência equivalente , com sinal invertido:
- Como
(fonte ideal), o ganho é
- Substituindo
e :
Observação alternativa: usando
obtemos
, mesmo resultado.
Passo 7
Repetir (a) e (b) com
:
-
não depende de , portanto permanece . - Calcular
com :
- Ganho com novo
:
Conclusão física: reduzir
diminui um pouco a resistência vista no coletor e, portanto, reduz um pouco o ganho em magnitude.
Resposta
(a)
(para
).
(b) (para
).
(c) Para :
.
(b)
(c) Para