UNIVESP - 2020 - Exercícios de apoio 1 - Semana 3 - ELETRONICA APLICADA

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ELETRÔNICA APLICADA
Amplificadores3
 
EXERCÍCIOS DE APOIO
Apenas para praticar. Não vale nota.
Embora tenhamos estudado um transistor FET, podemos aplicar os mesmos conceitos para
transistores bipolares. Neste exercício, desejamos analisar o circuito abaixo para determinar
seu ganho de tensão. Suponha e 
 
 
 
 
Estratégia de análise: 
 
1.
Determine o ponto de operação cc do TBJ e, em par ticular, o valor da corrente cc de
coletor, 
RESPOSTA:
 
 
 
Na ativa? 
 
 
 
a.
Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: 
RESPOSTA:
b.
Elimine as fontes cc substituindo cada fonte cc de tensão por um curto-circuito e
cada fonte cc de corrente por um circuito aberto. Isto significa que na entrada 
RESPOSTA:
c.
Substitua o TBJ por um dos seus modelos equivalentes. Utilize o modelo a seguir: d.
 
RESPOSTA:
Embora qualquer um dos modelos possa ser utilizado, um deles deve ser mais
conveniente dependendo do circuito a ser analisado. 
Analise o circuito resultante para determinar o ganho de tensão.
RESPOSTA:
e.
 
 
A tensão de saída em que B é uma constante cujo valor depende dos . Para 
, , , e . Determine o valor de B. 
 
RESPOSTA:
Um possível caminho de análise: 
 
→ Usando as propriedades do 
 
 
→ Relação entre v e v ? 
 
Divisor restritivo pois 
 
 
 
Primeira LK em 
 
2.
0 2
 
 
 
 
Inspecionando, v = v 
 
 
 
 
 
 
 
Logo, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 2
Vamos utilizar agora o PSpice para visualizar formas de onda. Abra no PSpice o arquivo
Portifolio3-Ex3.sch. Você vai ter que preencher alguns itens faltantes nesse arquivo antes de
simulá-lo:
3.
Coloque o valor da fonte V1 (V+) em 15 V, sem o V, clicando 2 vezes sobre a fonte.
Note que o “0” ao lado da fonte deve mudar para 15. Se precisar, dê Ctrl + L para
limpar a tela.
•
Coloque o valor da fonte V2 (V-) em -15 V, sem o V, clicando 2 vezes sobre a fonte.
Note que o “0” ao lado da fonte deve mudar para -15. Se precisar, dê Ctrl + L para
limpar a tela.
•
Clique na fonte de sinal Vi- e ajuste os valores de VOFF, VAMPL, FREQ como
recomendado no esquema abaixo (ou no arquivo .sch que você abriu).
•
Clique na fonte de sinal Vi+ e ajuste os valores de VOFF, VAMPL, FREQ como
recomendado no esquema abaixo (ou no arquivo .sch que você abriu).
•
Ajuste Menu > Analysis > Setup... > Transient... tal que:•
Print Step: 0ns.•
Final Time: 5ms (isto quer dizer que o tempo de simulação é de 0 a 5ms)•
Step Ceiling: 0.01ms (isto quer dizer que o máximo passo de simulação é
0.01ms).
•
Ok•
Close•
Simule o circuito (F11).•
Veja que aparecem as formas de onda nas quais temos uma seta V no circuito
abaixo. Essa seta pode ser colocada onde você quiser, clicando nesse ícone na barra
de ferramentas respectiva.
•
 
 
 
 
Pede-se:
Qual o valor do módulo do ganho de tensão deste circuito? Anexe a forma de onda
de saída gerada pela simulação.
RESPOSTA:
a.
. Por outro lado, o circuito é um amplificador de
diferenças, logo : .
Logo o módulo de Av será: 
Qual a frequência e a fase da forma de onda de tensão na saída? A fase de saída é
comparada com as fases de entrada.
RESPOSTA:
Da mesma figura do item (a), observa-se que o período da forma de onda de
saída é 1 ms e, portanto, sua frequência é 1kHz. Também observa -se que ela
está defasada de 180° em relação aos sinais de entrada. Isto é coerente com o
“-” dos 20mV resposta do item (a).
b.
Altere a frequência dos dois sinais de entrada para 100 kHz. Qual o novo valor do
módulo do ganho? Qual a fase da forma de onda de tensão na saída? Para medir a
amplitude (e a fase) das formas de onda com precisão, acione os cursores do Pspice
c.
 
 
ESCONDER
GABARITO
 
 
(). Com o mouse normal, você movimenta o primeiro cursor, clicando o botão da
direta e o mouse, você movimenta o segundo cursor.
RESPOSTA:
Na figura a seguir, o cursor BB1 está posicionado nas formas de onda de
entrada (1,0007V de pico) e o cursor BB2 está na forma de onda de saída
(80,007mV de pico). 
Como sempre é igual a 
 e em 100kHz, temos 
, neste caso, o modulo de Av será
aproximadamente . Já a fase, podemos medir
visualmen te (diferença nos tempos dos picos da saída em relação às entradas)
como sendo aproximadamente . Note que,
no item (b), era 180°. Formalmente, a fase da saída está atra sada de 270° em
relação à entrada (ou seja = -90° em relação à fre quência de 1kHz.)
Por que os ganhos no item a e c são diferentes?
RESPOSTA:
O efeito observado no item (c) ocorre porque estamos utilizando um
amplificador operacional real (uA741) que possui uma resposta em frequência
muito similar à de um filtro RC do tipo passa-baixas de primeira ordem.
d.