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?
De acordo com a equação abaixo responda:

Projete um amplificador inversor somador, com resistor de retroalimentação igual a e alimentado por uma tensão simétrica de +12 V e -12 V .
( 4,0 pontos) Para o circuito dado, calcule:
a) As potências ativa (se existir), reativa (se existir) e aparente, em cada componente;
(6,0 pontos) Para o circuito dado, , calcule:
a) A corrente no resistor de ;