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Electrónica Analógica: Amplificadores Operacionais – Fontes CC

03-05-2023 Por : Luís Timóteo 1

Amplificadores

Não concordo com o acordo ortográfico

OperacionaisI



O que é uma fonte de Corrente?

Uma fonte de corrente ideal, tem uma impedância interna elevada, e mantém constante a corrente, seja qual for a carga.

a1MΩ

b

a

b

Circuito equivalente



Fonte de corrente Ideal

O valor da corrente é constante e o valor da tensão varia consoante a resistência de carga.



Fonte de corrente Ideal

Se o valor de R for pequeno comparado com a resistência de 1MΩ , a corrente I, será praticamente a mesma. O mesmo não acontece se R se aproximar de valores próximos de 1MΩ.

I = V/R = 10/(1MΩ+R)= 10µA

Se a resistência de carga é nula a tensão é nula; se a resistência for elevada o valor de tensão é elevado.

Ia

1MΩ

b

R

I10V



Fonte de Corrente com Transistores EX.

.001A

-O Valor desta Fonte de corrente é 1 mA.

-Calcular o valor dos parâmetros…

Para:VCC = 10V DCVEE = - 5,6V DC

V2 V

OutQ1 Q2

V1

+VCC

-VEE

RC1 ?

RE ?

RC2 ?

VBE = 0,6V




→ RE= VRE/I ⇒VRE=VEE-VBE→RE= 5V/0,001A= 5KΩ

RL 210KΩ

RL 110KΩ

RE5KΩ

-0,6V

→ Q1 e Q2 darão 0,5mA.

→ A Corrente IE não é completamente independente das entradas…

V2Q1 Q2

V 1

+VCC

-VEE

+10V

-5,6V

→ VE=VB-VBE=-0,6V (VBE=0,6V).

Com a base á massa, qual a queda de tensão máxima admissível em RL?

→ =+VCC-VB VC=VB=0V VRL=10V.

Qual a RL máxima?

→ RLmax= VRLmax/I=10/0,0005= 20 KΩ...Para ponto quiescente, digamos metade! Visto que em funcionamento um

transistor pode estar em plena condução (1mA), e o outro ficar no corte...10 KΩ.

0,5mA 0,5mA

1 mA



Fonte de Corrente com Transistores

Tensão em RE= 5,6V-0,6V=5,0V

→ Se RE= 1KΩ.

→ IE= V/RE= 5/1000= 5mA.

→ Se ib é ínfimo.

→ RL não afecta o valor de 5mA.

O Diodo de Zéner, é uma fonte de tensão constante.

RL

0,6V VBE

RE1KΩ

IE

IC

ibQ1

+20V

R1ID

→ IC IE

A queda de tensão na junção BE de um transistor de silício é de ≡≈ 0,6v.

5,6V

D1

5mA




Q1 só funciona se VCB for inversamente polarizada logo a tensão no Colector não pode baixar além dos 5,6 V.

Então a queda de tensão máxima em RL será: 20-5,6=14,4V

→ RL? = V/I = 14,4V/0,005A= 2880Ω

2880Ω este será o valor máximo de RL.

A Base tem a polarização fornecida pelo Zener que é de 5,6V. A junção B/E do Tr funciona como fonte de tensão constante

(0,6V),o que significa que em RE caiem 5V, logo:→ IE= 5/1000=5mA.

5,6V

Q1

RL

+20V

R1

D1

RE1K

VBE=0,6V




→ Q3 mantém a corrente de 1mA.

→ Independente do sinal de entrada.

+VCC

V2Q1 Q2

V 1

-VEE

RE5KΩ

-5,6V

1 mA

VBE 0,6v

Q3

0,5mA0,5mA




→ IC IE= 1mA.

→ IC será constante até valores de RL de 15 KΩ.

VBE=0,6VQ1

RL

+15V

10KΩ

-10,6V

→ RL = E/I = 15/0,001= 15KΩ

A junção B/E do Tr funciona como fonte de tensão constante (0,6V).

→ Sendo portanto a carga máxima de colector de Q1, não podendo o colector ficar mais negativo que a base.

-0,6V

RE10V1mA

15V

0V

15KΩ




Neste circuito a fonte de corrente é independente dos sinais de entrada.

I

IC2

IE1 IE2

I = IE1 + IE2

Thevenin

R1R1 + R2

VEE

I= VEER2R1 + R2

1R3

x

IC1

V 1V2

Q1 Q2

+VCC

-VEE

Q3

RC2

Vo1 Vo2Rs

R1

R2

R3

RC1

I

Q3R1//R2

R3

-VEE



Espelho de Corrente (Current Mirror)

IC1 =

IC1 = IC + I1

I1 = IB1 + IB2 IC1 = IC + IB1 + IB2

Como: IB1 = IB2 IC = IC2

A sua finalidade é criar uma fonte de corrente constante e independente da carga:

VCC -RC

VBE

Significa que em caso de tendência para alguma variação ou instabilidade em IC2, IC variará no sentido contrário para contrabalançar essa variação de modo a que seja constante. Ademais a VBE igual para transístores iguais corresponde IC igual.

Q1Q2 Q1= Q1 Como VBE1=VBE2 IC2=ICQ1



Trata-se de uma variante do espelho de Corrente adicionando uma resistência ao Emissor de Q2.

VBE1 = VB2 + IE2.RE VBE2 VBE1

Como:

IC2 «IR

IC2 definido por VBE2

Neste caso a corrente IC2 é mais pequena que IR, em que Q1 e Q2 estão perfeitamente pareados e têm o mesmo VBE :

Logo:

Pelo que:

VT »Parâmetro do Tr

Fonte de Corrente Widlar



Análise do circuito

Como:

Podemos escrever :

E como IC1 IREF e IC2 = IO , temos finalmente:




Exemplo

Determinar os valores das resistências requeridas, assumindo que o VCC = 10V, VBE = 0,7V e IR = 1mA. (Desprezar os efeitos de ).

Considerar um espelho de corrente e uma fonte Widlar para gerar uma corrente constante IC2=10A em espelho e IR=1mA em Widlar.

Para o espelho de corrente, calcula-se o valor de RC tal que IC1 = 10µA

Para a fonte Widlar tem-se IR=1mA e IC2 = 10µA




Exemplo de Montagem de Espelho de Corrente (Mirror)

→ A corrente em Q4 é constante e independente das entradas V1 e V2.

→ A Corrente é determinada por Rx e Q3.

V2Q1 Q2

V1

+VCC

-VEE

Q3

VO1 VO2Rx

Q4IE



,121

EER1 R

RRVVccV

BER1RE VVV

0Vccse

VRRRVVccV BE1

21

EERE

,

: , já queVRRR

VV BE121

EERE

E

REE R

VI

E

BE121

EE

E R

VRRR

V

I

2RDREBE VVVV

,22RIVRIV RDEEBE

IIdoConsideran B

21

DEER2 RR

VVII

221

DEEDEEBE R

RRVVVRIV

BE

21

2EE

21

1D

EE V

RRRV

RRRV

R1I

,C

BEC1 R

VVccI

,1CC1 III B2B11 III

,B2B1CC1 IIII CB2B1 IIIComo

,CC1 II B2C2 II

B11C2 III ,B1CC1C2 IIII

CC1 IIComo CC1B1B1C2 IIIeII ,

,CC2 II

RVVcc

I

IR

VVII

VVRIV

ZZ

B

E

BEZE

BEZEEE

,

,

dodesprecian

Resumo

S

EBE I

IVTV ln

EEBEBE RIVV 221

EES

E2

S

E1

RIIIlnVT

IIlnVT

2

,

E2

E1EE2 I

IlnVTRI

RE1C2E2 IIeIISe

,

C2

REC2 I

IlnVTRI

,

C2

R

C2E I

IlnIVTR



Dúvidas?



Bibliografias

http://ece.ut.ac.ir/classpages/S85/ElectronicII/lecture/Chap%206-P2.pdf

http://paginas.fe.up.pt/~fff/eBook/MDA/MDA.html

http://ieee.udistrital.edu.co/concurso/electronica2/diferencial.htm

http://www.ehow.co.uk/how_8735580_design-current-source.html

http://www.ask.com/wiki/Constant_current_regulator#Passive_current_source

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