Para o mesmo circuito do Exercício 9, mas com
:
Determine Zi, Zo e Vo se Vi
.
Determine Zi, Zo e Vo se Vi
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Determinar
(impedância de entrada) do circuito. - Determinar
(impedância de saída) do circuito. - Determinar
(tensão de saída) quando .
Informações dadas explicitamente:
-
. -
.
Informação que falta (importante): o enunciado refere-se ao “mesmo circuito do Exercício 9”, mas o diagrama/descrição desse circuito não foi enviado aqui. Sem o diagrama do Exercício 9 não sabemos:
- topologia do amplificador (por exemplo, emissor-seguidor / coletor comum / base comum / fonte comum / drain resistor etc.);
- se o dispositivo é BJT ou MOSFET (a notação
sugere um ramo de dreno/ro, possivelmente MOSFET, mas não é certo); - valores de resistores de polarização (
, , , , , etc.); - parâmetros do transistor (corrente de polarização
ou , ganho , , , se for BJT, etc.); - presença de capacitores de acoplamento, malhas de realimentação, fonte de sinal com resistência série, carga conectada, etc.
Portanto, com base nas regras do exercício original: não posso assumir ou inventar o circuito do Exercício 9. Preciso do diagrama ou de uma descrição completa do circuito para calcular numericamente
,
e
.
Passo 2
Explicação didática do que significa cada grandeza (para você entender o que vou pedir se você enviar o circuito):
-
(impedância de entrada): é a impedância vista pela fonte de sinal na entrada do circuito, com todas as fontes independentes internas do circuito cortocircuitadas conforme apropriado (fonte de tensão ideal = curto, fonte de corrente ideal = circuito aberto). Em circuitos com transistor, normalmente envolve resistores de polarização em paralelo com a resistência de entrada do transistor (por exemplo para BJT ou gate capacitância para MOSFET em AC). -
(impedância de saída): é a impedância vista pela carga conectada ao terminal de saída quando a fonte de entrada é zerada (fonte de tensão ideal = curto). Em pequenos-sinais, costuma ser uma combinação de resistores do coletor/dreno e a resistência interna do dispositivo ( ou ), possivelmente modificada por realimentação. -
: a tensão de saída em regime pequeno-sinal quando uma tensão é aplicada; em muitos casos , onde é o ganho em tensão do estágio (que depende de , resistores de carga, e de ou ).
Passo 3
Principais fórmulas e conceitos que vão aparecer na resolução (vou ensinar como usar quando tivermos o circuito):
- Transcondutância
:
onde
ou
é a corrente de polarização, e
é a tensão térmica (
).
- Resistência de entrada do BJT small-signal:
com
sendo o ganho de corrente do BJT.
- Ganho de tensão típico (exemplos):
- Common-source (MOSFET) / common-emitter (BJT) sem degeneração:
onde é a resistência de saída do transistor (às vezes chamada no enunciado) e é o resistor de dreno/coleitor. - Emissor seguidor (common-collector) / Source follower:
- Cálculo de
e em termos de pequenos sinais: - Para
: ver a combinação em paralelo de resistores do circuito de entrada com (ou com a resistência de gate para MOSFET, que em AC ideal é muito alta). - Para
: calcular a resistência vista no nó de saída com a fonte de entrada zerada; muitas vezes (common-source) ou muito baixo para seguidor devido à ação do ganho (por exemplo para emitter follower tipo de efeito que reduz Zo).
- Para
Eu expliquei cada símbolo acima:
,
(ou
),
,
,
,
,
,
,
,
.
Passo 4
Como eu procederia numericamente assim que você me enviar o circuito (passos práticos — isso te ensina a fazer na prova):
- Pegaria o diagrama e identificaria a topologia (common-source, source-follower, common-emitter, emitter-follower, etc.).
- Determinaria o ponto de polarização (valores de
ou ). Se não estiver dado, usaria as resistências de polarização e as fontes para calcular ou . - Calculava
via (ou equivalente) e se for BJT. - Montaria o circuito small-signal (substituir fontes DC por curtos, capacitores de acoplamento por curtos em AC quando apropriado, e fontes de sinal por curto para cálculo de
, etc.). - Calculava
como a resistência equivalente vista pela fonte na entrada (geralmente uma combinação em paralelo de resistores e da resistência de entrada do transistor). - Calculava
como a resistência equivalente vista da saída com a fonte de entrada zerada (muito frequentemente para etapas simples). - Calculava ganho
(por exemplo para um estágio comum) e então . Se houver divisão de tensão de entrada por uma resistência série, aplicaria o fator de atenuação primeiro.
Passo 5
Exemplo numérico hipotético (só para fixar o método — NÃO é solução do seu exercício porque estou inventando valores como demonstração):
- Suponha common-source com
, (o seu dado), . - Então
. - Ganho aproximado
. - Para
, . -
. -
dependeria de e resistores de entrada; por exemplo se e houver em paralelo, .
- Então
Esse exemplo mostra como usar
e
para obter ganho,
e
. Mas atenção: valores numéricos acima foram inventados só para ilustrar o método.
Passo 6
O que preciso que você me envie para eu resolver exatamente o seu exercício (lista mínima):
- diagrama do Exercício 9 ou descrição completa da topologia;
- indicar se o dispositivo é BJT ou MOSFET;
- valores dos resistores do circuito (
, , , , , resistores de polarização, etc.); - fonte de sinal e sua resistência série (se houver);
- load
conectado na saída (se houver); - parâmetros do transistor:
(se BJT), ou / de polarização (ou corrente de dreno/coleitor), e qualquer outro parâmetro dado; - confirmar que
refere-se ao (resistência de saída do transistor) ou se é outro resistor externo.
Se você enviar isso, eu farei a resolução passo a passo, com contas detalhadas, cálculo de
,
(se necessário), montagem do circuito small-signal, cálculo de
,
e
numericamente, e explicarei cada etapa como se estivéssemos lado a lado na prova.
Resposta
Não é possível determinar numericamente
,
e
porque o diagrama/descrição do circuito do Exercício 9 não foi fornecido; envie o circuito (ou a lista completa de componentes e polarização) para que eu resolva passo a passo.