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Auteur Author: eletricaleo
Type : Application
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Description 

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA




DISCIPLINA: ELETRÔNICA II




SÃO LUÍS – MA , 2019
Prof. Vilemar Gomes
1. AMPLIFICADORES DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS

 Várias configurações de circuitos eletrônicos são compostas por conexões
entre dois ou mais estágios que utilizam unidades do mesmo dispositivo
eletrônico. Essas configurações são amplamente utilizadas em circuitos
discretos ou em circuitos integrados. Algumas dessas configurações são:

• Amplificadores em cascata
• Conexão Cascode
• Par Darlington
• Amplificador Diferencial

1.1 Amplificadores em cascata
Uma configuração composta por amplificadores em cascata é caracteriza-
da pela conexão de dois ou mais estágios amplificadores, de modo que
a saída de cada estágio é usada como entrada para o estágio seguinte.
Na Figura 1.1 mostra-se uma ligação genérica de ‘n’ estágios em cascata

Ii1 Io1 Ii2 Io2 Iin Ion

Av1 Vo1
Av2 Avn
Vi1 Ai1 Ai2 Ain Von ZL
Vi2 Vo2 Vin


Zo1 Zi2 Zo2 Zin Zon
Zi1

Fig. 1.1

 Os parâmetros Av e Ai de cada estágio são determinados com todos os
estágios conectados como indicado na Figura 1.1. Em outras palavras, Av e
Ai não representam os ganhos de cada estágio isoladamente. Para determi-
ná-los, considera-se o efeito de carga de um estágio sobre o seu antecessor.

 Os ganhos, as tensões, as correntes e as impedâncias são grandezas
reais
Um modelo de um estágio genérico da ligação em cascata está mostrado na
Figura 1.2
Zo ’ Zo

Ii Io
Vi Zi AvVi Vo Zi’’



Fig. 1.2

 Para ‘n’ estágios ligados em cascata, como na Figura 1.1, os ganhos
totais de tensão e corrente são, respectivamente:
AVT  AV1AV2...AVn (1.1)

AiT  Ai1Ai2...Ain (1.2)

 Não há uma equação normalmente empregada para as impedâncias de
entrada e saída do sistema em termos das impedâncias individuais
 O ganho total do sistema da Figura 1.1 pode ser escrito também como
Von  I on Z L
AvT   (1.3)
Vi1 Ii1Zi1

ou, equivalentemente ZL
AvT  AiT  (1.4)
Zi1
 O produto dos ganhos de tensão e corrente é:

 I on Z L I on
AvT  AiT   
I i1 Z i1 I i1
 I on
2
ZL Po
AvT  AiT  2 
I i1 Zi1 Pi
ou, equivalentemente
(1.5)
ApT  AvT  AiT
onde APT é o ganho total de potência
 Amplificadores a BJT com Acoplamento RC

Na Figura 1.3 mostra-se um amplificador de dois estágios em cascata usando
transistor a emissor-comum(EC)

VCC


RC R1’ RC’
R1 Io
Ii Ci
Io1 Ii2
Ca Co

R2’ RL VL
Vi R2
RE CE RE’
CE’

Zi Zo


Fig. 1.3
 Note que são usados capacitores de acoplamento entre:
a) a fonte de tensão e o primeiro estágio
b) os estágios amplificadores
c) o último estágio e a carga
 Estes capacitores servem para bloquear a componente DC do sinal que
flui entre a entrada e a saída de cada estágio
 Estes capacitores em conjunto com os resistores de polarização dão o
nome de “acoplamento RC” a este tipo de ligação entre estágios.

 Calculo dos parâmetros Z, Ai e AV do circuito da Figura1.3
Aplica-se a análise AC, onde os capacitores e as fontes DC são
substituídos por curto-circuito. Para o circuito da Figura1.3, obtém-se o
circuito equivalente AC da Figura1.4
ic2 io=iL
ic1 io1=ii2 ib2
RC’ RL
ii ib1 RC Rb’
Vi Rb

Zi hie Zi2 hie Zo
Fig. 1.4
Consideram-se transistores idênticos

hfe (ganho de corrente do transistor)
hiere (impedância de entrada do transistor)
RbR1 // R2 (relativa ao 1o estágio)
Rb’R 1’// R2’ (relativa ao 2o estágio)

a) Impedância de entrada do circuito completo, Zi
Zi  Rb // hie
Zi  (R1 // R2 ) // hie (1.6)

b) Impedância de entrada do segundo estágio
Zi2= Rb’ // hie (1.7)
Zi2 = (R 1’// R2’ )//hie
c) Impedância de saída
Zo  (1/hoe)// RC’
Zo ≈ RC’ (1.8)
Ganho de corrente do primeiro estágio Ai1
Por definição,
io1
Ai1 
ii
Aplicando a técnica de diagrama de fluxo de sinal, juntamente com a regra de
divisor de corrente, ao circuito da Figura 1.4, segue:
Rb RC

Rb  hie h fe RC  Z i 2
ii ib1 ic1 io1
Aplicando a fórmula de Mason, tem-se

h fe Rb RC
Ai1   (1.9)
( Rb  hie )( RC  Z i 2 )
Ganho de corrente do segundo estágio Ai2
De maneira análoga ao cálculo anterior, encontra-se

io h fe Rb' RC'
Ai 2    '
ii 2 ( Rb  hie )( RC  RL )
' (1.10)

Ganho total AiT

Da Equação (1.2), o ganho total em corrente para este caso de 2 estágios é:


AiT  Ai1 Ai 2 (1.11)

Substituindo as Equações (1.9) e (1.10) na Equação (1.11), obtém-se
' '
R R R R
AiT   h 2fe b C b C (1.12)
( Rb  hie )( RC  Z i 2 ) ( Rb'  hie )( RC'  RL )
Ganho de tensão
De modo geral, o ganho de tensão de um estágio amplificador EC é

RC Z L
Av   (1.13)
re
onde ZL é a impedância de carga.

Particularmente para um estágio EC sem carga, que corresponde a ZL=∞,
o ganho de tensão dado por (1.13) simplifica-se para:
RC
Av   (1.14)
re
Ganho de tensão do primeiro estágio, AV1
Aplicando a Equação (1.13) ao primeiro estágio do circuito da Figura 1.4,
para o qual ZL= Zi2 , obtém-se o ganho de tensão:
RC Z i 2
Av1   (1.15)
re1
Ganho de tensão do segundo estágio, AV2

Analogamente, o ganho de tensão do segundo estágio é:

RC' RL
Av 2   (1.16)
re 2

Portanto, o ganho total de tensão do circuito amplificador de dois estágios da
Figura 1.3 é
AvT  Av1 Av 2 

 RC Z i 2   RC' RL 
AvT     
  
 re1   re2 
É importante lembrar que Zi2 é a impedância de entrada do 2o estágio:
Zi 2  Rb' // hie
Exemplo 1.1- Suponha-se que é dado o circuito amplificador de dois estágios
mostrado na Figura 1.5
20V


4K 10K 2K
20K Io
Ii 0,5F
...

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