Baixe Problemas de Elétronica I (A) - Transistores de Efeito de Campo e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores CADERNO DE PROBLEMAS
3º ano
Electrónica I (A) TRANSÍSTORES DE EFEITO DE CAMPO
1M
+ 10 V
T 1
T 2
v (^) I v (^) O
1M
+ 10 V
T 3
T 4
v (^) I
v (^) O
fig. 1 fig. 2
1. Considere para os MOSFET de depleção das figs. 1 e 2, K = 0,5 mA/V^2 , Vt = 2 V e VA = 50 V. Considere a fig. 1: a) Calcule as correntes de polarização dos FETs, bem como a tensão contínua na porta e na fonte de T 1. Diga ainda, justificando, se cada um dos transístores se encontra a funcionar no modo tríodo ou saturado. ( Recorde: ID = K ( VGS - Vt )^2 ) b) Calcule, justificando, o ganho para pequenos sinais Av = vo / vi e resistência de saída Ro. c) Se o substrato de T 1 estivesse à massa, verificar-se-ia o chamado “efeito de corpo”. Diga, sucintamente, em que consiste esse efeito e comente, justificando, a sua influência sobre Av e Ro. d) Compare qualitativa (mas justificadamente) as configurações das figs. 1 e 2, do ponto de vista de ganho de tensão, resistência de entrada e de saída.
v (^) I
R A
v (^) O
1k
T 2
5k
+ 24 V
100k
100k
T 1
1M
2. Considere o seguinte circuito amplificador, onde:
T 1 : IDSS = 6 mA; VP = -3 V; VA = 90 V
T 2 : β = 200; VA = 150 V
a) Determine o valor de repouso das correntes e tensões dos transístores. ( Recorde: ID = IDSS (1- VGS / VP )^2 ) b) Determine o ganho para pequenos sinais Av = vo / vi. ( Nota: independentemente dos valores obtidos na alínea anterior, tome para as correntes dos transístores o valor de 1,5 mA_._ ) c) Determine a resistência RA indicada na figura. d) Identifique a montagem utilizada e compare as suas características com as que obteria usando apenas o FET, com o mesmo ponto de funcionamento e a mesma resistência de carga (5 kΩ).
3. Considere o seguinte circuito amplificador, onde: IDSS = 10 mA, VP = -2 V e λ = 0,01 V-1.
a) Calcule o valor de ID e de VDS de T 1 , fazendo as aproximações que achar necessárias, justificando.
T 2
v (^) O
+ 5 V
T 1
2M
- 5 V
1M
v (^) I
ATENÇÃO : Independentemente dos valores obtidos, tome para as alíneas seguintes, gm1 = gm2 = 10 mA/V_._ ) b) Obtenha a expressão algébrica do ganho de tensão do amplificador, para pequenos sinais, e calcule o seu valor. c) Calcule o valor da resistência de entrada do amplificador. d) Diga o que entende por efeito de corpo e indique, justificando, se este efeito pode manifestar-se em algum dos transístores do circuito.
( Recorde: K = IDSS / VP 2 ; ID = K ( VGS - VP )^2 ; gm = 2 K ( VGS - VP ) e ro = 1/ λ ID. )
4. Considere o circuito amplificador da fig. 1, cujos transístores têm: T 1 : IDSS = 4,5 mA, VP = -3 V e VA = 100 V; T 2 : K = 2 mA/V^2 , Vt = -1 V e VA = 50 V. a) Determine o ponto de funcio- namento estático: ID , VDS1 e VDS.
b) Tomando ID = 0,5 mA, determine a resistência para sinais Ro vista do dreno de T 2 e o ganho Av do amplificador. ( Se não conseguir determinar Ro, para efeito do cáculo de Av, tome Ro = 100 kΩ.) c) Considerando agora a fig. 2, identifique a tecnologia da porta lógica representada, diga qual a função booleana implementada e se algum dos transístores tem efeito de corpo. Justifique. ( Recorde: K = IDSS / VP 2 ; ID = K ( VGS - VP )^2 ; gm = 2 K ( VGS - VP ) e ro = VA / ID. )
fig. 1 fig. 2
T 2
VDD = 12 V
T 1
100k
1k
v (^) O
v (^) I
R O
1M
A
VDD
T 1 T 2 Y
T 4
T 3
B
5. Considere o amplificador da fig. 1, onde o JFET tem IDSS = 7,5 mA, VP = -4 V e VA = 120 V. a) Calcule os valores de ID e VGS em repouso. ( Recorde que, em saturação, ID = IDSS (1 - VGS / VP )^2 ) b) Tomando, independentemente dos valores atrás obtidos, ID = 1,875 mA e VGS = -2 V, determine o ganho para pequenos sinais vo / vi e as resistências de entrada e de saída, Ri e Ro , respectivamente. c) Considerando agora a fig. 2, que representa um amplificador NMOS com carga de enriquecimento e outro com carga de depleção, compare-os, salientando as vantagens que um, eventualmente, tenha relativamente ao outro.
fig. 1
22 V
2k
11M
v (^) I v (^) O
R (^) i
1k
91M
R (^) o
6. Considere o seguinte circuito, em que Vt1 = Vt2 = 1 V, K 1 = 1 mA/V^2 e K 2 = 0,45 mA/V^2. a) Calcule as polarizações, sabendo que o ponto P está ligado a uma tensão de 2 V, e demonstre que os dois transístores estão na região de saturação. Diga também em que consiste o efeito de corpo a que está sujeito T 2 , e diga qual a sua consequência.
fig. 2
T 2
VDD
T 1
v (^) O
v (^) I
T 2
VDD
T 1
v (^) O
v (^) I + 5 V
v (^) O
v (^) I
P
T 2
T 1
b) Calcule, nas condições da alínea a), o ganho vo / vi. c) Suponha agora que o ponto P está no ar e que utiliza o par T 1 - T 2 como um inversor lógico, com VIL = 0 V e VIH = 5 V; determine e justifique os valores de VOH e VOL.
T 1
v (^) I T 2 v (^) O
+2 V
20 A μ
40 A μ
P
7. Considere o seguinte circuito amplificador, cujos transístores têm:
VA = 30 V Vt = 1 V K = 100 μA/V^2 a) Admitindo que a tensão vi coloca os dois transístores na região de saturação, determine, em repouso, a corrente de T 1 , a tensão no ponto P e, ainda, os valores de gm e ro para cada transístor. b) Admitindo que a fonte de 40 μA é ideal e que a de 20 μA tem uma resistência de saída igual à resistência vista para dentro do dreno de T 2 , calcule o ganho de vo / vi e a resistência de saída do circuito.
