Calcule o ganho total de tensão de um amplificador FC para o qual
,
e
. O amplificador é alimentado com uma fonte de sinal com resistência de Thévenin de 0,5
e a saída do amplificador é acoplada a uma resistência de carga de
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que a questão quer é que a gente calcule o ganho total de tensão de um amplificador FC (amplificador fonte comum). Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos de eletrônica, como transcondutância, resistências no circuito e como elas influenciam no ganho do amplificador. As informações que a gente tem são:
- Transcondutância (
) = 2 mA/V² - Resistência de saída (
) = 50 kΩ - Resistência de drenagem (
) = 10 kΩ - Resistência de gate (
) = 10 MΩ - Resistência de Thévenin da fonte de sinal (
) = 0,5 MΩ - Resistência de carga (
) = 20 kΩ
Vamos precisar usar a teoria de circuitos de pequeno sinal para encontrar o ganho total de tensão.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como a fonte de sinal se conecta ao amplificador. A fonte de sinal tem uma resistência de Thévenin (
) de 0,5 MΩ e está conectada ao gate do transistor, que tem uma resistência de gate (
) de 10 MΩ. Essas duas resistências formam um divisor de tensão, que vai reduzir a tensão da fonte que efetivamente chega ao gate.
Para encontrar a tensão de entrada real (
) que o transistor vê, usamos a fórmula do divisor de tensão:
Passo 3
Vamos calcular o divisor de tensão mencionado. Substituindo os valores:
Isso significa que aproximadamente 95,2% da tensão da fonte chega ao gate do transistor.
Passo 4
Agora, vamos calcular a resistência de saída total do amplificador. A resistência de saída (
) é a combinação da resistência de drenagem (
), da resistência de saída do transistor (
) e da resistência de carga (
). Essas resistências estão em paralelo, então usamos a fórmula de resistências em paralelo:
Substituindo os valores:
Calculando cada termo:
Somando:
Portanto:
Passo 5
Com a resistência de saída total (
) calculada, podemos determinar o ganho de tensão do amplificador. O ganho de tensão (
) de um amplificador fonte comum é dado pela fórmula:
O sinal negativo indica que há uma inversão de fase entre a entrada e a saída, mas para o ganho total estamos interessados no valor absoluto.
Substituindo os valores:
Primeiro, convertendo
para A/V²:
Então:
Pegando o valor absoluto, o ganho total de tensão é aproximadamente 11,76.
Resposta
O ganho total de tensão do amplificador é aproximadamente 11,76.
Exercícios relacionados
De acordo com a equação abaixo responda:
Supondo que para o amplificador projetado no item anterior apresente e
, qual será o intervalo de
para que este opere na região linear?
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a) As potências ativa (se existir), reativa (se existir) e aparente, em cada componente;
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(6,0 pontos) Para o circuito dado,
, calcule:
a) A corrente no resistor de ;
a) A corrente no resistor de