5. Lista de Exercícios - Amplificadores e Modelos TBJ 1. Um TBJ tendo β = 100 está polarizado com uma corrente cc de coletor de 1 mA. Calcule os

valores de gm, re e rπ no ponto de polarização. Resposta: 40 mA/V; 25 Ω; 2,5 kΩ.

2. No circuito abaixo, VBE é ajustado para fornecer uma corrente de coletor cc de 1 mA. Suponha que VCC = 15 V, RC = 10 kΩ e β = 100. Calcule o ganho de tensão vc/vbe. Se vbe = 0,005 sen ωt volts, calcule vC(t) e iB(t). Resposta: -400 V/V; 5 – 2 sen ωt volts; 10 + 2 sen ωt µA.

3. Determine o ganho de tensão vc/vi para o circuito do problema anterior supondo β = 100, RC = 3 kΩ e RB = 100 kΩ. Resposta: -2,93 V/V.

4. No circuito abaixo, determinar o ganho de tensão e a máxima excursão de sinal de saída do circuito. Suponha que o capacitor C tem valor infinito, ou seja, age como curto-circuito para as freqüências de interesse e circuito aberto para sinais cc. Suponha β = 100.

RC

RB

vi

VI

iB

iC

iE

vC

VCC

RE = 10 kΩ

RC = 5 kΩ

V+ = +10 V

V- = -10 V

vI

vO

Resposta: 184 V/V, 84,1Vc = V.

5. O transistor da figura abaixo está polarizado com uma fonte de corrente constante I = 1 mA, tendo β = 100 e VA = 100 V. (a) Calcule as tensões cc na base, emissor e coletor. (b) Determine gm, rπ e r0. (c) Se o terminal Z for conectado ao terra, X à fonte de sinal vs com uma resistência Rs = 2 kΩ e Y a uma resistência de carga de 8 kΩ, use o modelo π-híbrido para desenhar o circuito equivalente para pequenos sinais do amplificador (Observe que a fonte I deve ser substituída por um circuito aberto). Calcule o ganho de tensão vy/vs. Se r0 for desprezada, qual o erro na estimativa do valor do ganho? Os capacitores devem ser considerados como curto-circuito para ca e circuito aberto para cc.

6. Ache o modelo equivalente π-híbrido do circuito a seguir, também conhecido como

configuração Darlington. Calcule o valor equivalente ,rπ e ,mg do modelo em função de 1rπ e 1mg ,

do primeiro transistor.

Resposta: 1, r)1(2r ππ +β= ,

2g

g 1m,m =

8 kΩ

I = 1 mA

10 kΩ

X

Y

Z

+10 V

C’

E’

B’

Q1

Q2

C’

Resposta: (a) –0,1 V; –0,8 V; 2 V; (b) 40mA/V; 2,5 kΩ; 100 kΩ; (c) –77 V/V; +3,9 %.

7. (Concurso Perito Criminal 2002) – Julgue Verdadeiro ou Falso para cada item apresentado.

Responda os itens 1 e 2 para esta lista. O circuito mostra um amplificador a Transistor. Considere que, para este transistor, β = hFE = hfe = 100 e que VCC = 12 V, R1 = 30 kΩ, R2 = 15 kΩ, RC = RL = 4 kΩ e RE = 3,3 kΩ. Considere também que todos os capacitores do circuito têm capacitância tão alta que podem ser considerados em curto-circuito para as componentes de frequência dos sinais que são amplificados. Com relação a este circuito, julgue os itens que se seguem: 8. (Concurso EAOEAR 2009) - calcule as tensões CC na base, coletor e emissor do

transistor.

1. Caso o resistor de carga RL seja substituido por um alto-falante, e um sinal de entrada senoidal com frequência de 100 kHz seja injetado na entrada ve, então será gerado um som senoidal audível no alto-falante.

2. A componente de polarização (DC) do potencial em relação ao terra no nó A é maior que 6V.

3. A impedância de entrada do circuito é igual a 45 kΩ. 4. O ganho de tensão do amplificador é igual a 1. 5. Caso o resistor RE seja substituido por um fio (curto-circuito),

o circuito resultante estará corretamente polarizado na região ativa e apresentará maior estabilidade de sua corrente de polarização em relação a variações do valor de β.

O valor aproximado do ganho de tensão Av = Vi/Vo do amplificador da figura abaixo é igual a:

A) 3900 B) 140 C) 39 D) 14

+19V

Vo

V i

39 kΩ

3,9 kΩ

4,7 kΩ

330 Ω

1,1 kΩ

VCC

C1

C2

C3

A

R1

R2

RC

RE

ve RL vs

+

9. (Concurso ELETROBRÁS 2007) 10. (Provão 2005)

Devem ser feitas medidas em um transistor, de modo que se obtenham os parâmetros do circuito equivalente híbrido incremental, caracterizado pelas funções: Vbe = f(Ib, Vce) e Ic = f(Ib, Vce) Os respectivos valores incrementais são: vbe = tensão entre base e emissor; ib = corrente de base; ic = corrente de coletor; vce = tensão entre coletor e emissor É dado o circuito equivalente híbrido “h”: A alternativa certa será medir o parâmetro:

(A) hie = vbe/ib, com o coletor em curto para a terra; (B) hfe = vbe/vce, com a base em aberto; (C) hie = vbe/ib, com o coletor em aberto; (D) hre = vce/vbe, com a base em curto para a terra; (E) hoe = vce/ic, com o coletor em curto para a terra.

hie vbe vce

1/hoe

hfe.ib

hre.vce

A figura apresenta o circuito de um amplificador transistorizado na configuração emissor comum. O modelo para pequenos sinais em baixa frequência deste circuito está representado abaixo, onde os parâmetros têm os seguintes valores: RS = 1 kΩ, RB = 2 kΩ, rπ = 2 kΩ, ro = 10 kΩ, RC = 5 kΩ, RL = 5 kΩ e gm = 100 mA/V

Calcule: a) A resistência de entrada da

base: Rib = vb/ib; b) A resistência de entrada do

amplificador: Ri = vs/is; c) A resistência de saída do

coletor: Roc = vc/ic; d) A resistência de saída do

amplificador: Ro = vo/io; e) O ganho de tensão a circuito

aberto: ∞=

=RLs

ova v

vA

f) O ganho de corrente em curto-circuito:

0RLs

oic i

iA

==

g) O ganho de tensão global:

f

ova v

vA =

RC

VCC

RB1

RB2 RE

Q1

NPN

C3

C2

C1

VS

RL

VS

RS

RB rπ RL RC rο gm.vπ

vπ

vs vb vc vo

ve

+

ib is ic io

RS

11. Um transistor NMOS tipo enriquecimento com Vt = 2 V tem sua fonte aterrada e uma fonte cc de 3 V conectada na porta. Em que região de operação o dispositivo se encontra para (a) VD = + 0,5 V? (b) VD = 1 V? (c) VD = 5 V. Resposta: (a) triodo; (b) saturação; (c) saturação. 12. Se o dispositivo NMOS do exercício anterior tiver um µnCox = 20 µA/V2, W = 100 µm e L = 10 µm, encontre o valor da corrente de dreno que resulta em cada um dos três casos (a), (b) e (c) especificados no exercício anterior. Despreze a dependência de iD com vDS na saturação. Resposta: (a) 75 µA, (b) 100 µA, (c) 100 µA. 13. Um transistor NMOS tipo enriquecimento com Vt = 2 V conduz uma corrente iD = 1 mA quando vGS = vDS = 3 V. Desprezando a dependência de iD com vDS na saturação, encontre o valor de iD para vGS = 4 V e vDS = 5 V. Calcule também o valor da resistência dreno-fonte rDS para pequenos valores de vDS e vGS = 4 V. Resposta: 4 mA, 250 Ω. 14. (Provão 2002) Para ser empregado como amplificador, o Transistor de Efeito de Campo (FET) tipo enriquecimento, construído com tecnologia MOS, deve operar na região de saturação. O circuito da figura apresenta um amplificador com MOSFET de canal N operando na região de saturação. Calcule: (a) a corrente de dreno ID; (b) a tensão entre a porta e a fonte (VGS); (c) o valor máximo Rd para que o transistor se mantenha operando na região de saturação.

Dados: Vt = 1V; VA

40k 'n

µ= ; W = 250µm; L = 10µm e ( )2tGS

'nD VV

LW

k21

I −=

Sergio Shimura outubro/2014

+12V +12V

4M

6M 5k

MOSFET

ID Rd = 5k

VGS +

-