Circuitos com Transistores Bipolares e MOS

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MANUEL DE MEDEIROS SILVA

CIRCUITOS COM TRANSISTORES BIPOLARES E MOS

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AGRADECIMENTO Agradeço a ajuda dos meus colegas e amigos, Profs. Luís Oliveira, João Goes, Jorge Fernandes e Nelson Esteves na preparação da versão pdf deste livro. Agradeço ao designer João Ramos,da empresa Direxis o cuidado com que preparou o meu website,onde este livro está disponível.

[Foto_ mms2022]

BIOGRAFIA DO AUTOR Manuel de Medeiros Silva nasceu em Ponta Delgada, S. Miguel, Açores, em 1943. Obteve a licenciatura em engenharia electrotécnica no Instituto Superior Técnico (IST) em 1967, o doutoramento (Ph.D.) no Imperial College (na altura integrado na Universidade de Londres) em 1976 e a Agregação pela Universidade Técnica de Lisboa em 1983. Tomou posse como professor catedrático do IST em 1986, lecionando disciplinas da Secção de Electrónica, da qual foi coordenador em 1992-1995 e 2003-2004. Foi presidente do Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC) de 1988 a 1990. Realizou actividade de investigação, entre1977 e 1990, no Centro de Electrónica Aplicada da Universidade Técnica de Lisboa (CEAUTL), onde foi responsável pelo grupo de investigação “Filtros Microelectrónicos e Processadores de Sinal”. Em 1990 ingressou no Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), onde, em1991, criou o grupo de investigação "Circuitos Analógicos e Mistos",no âmbito do qual foi responsável pela participação em diversos projectos de investigação, alguns dos quais financiados pela União Europeia. Foi um dos promotores da reestruturação do INESC que conduziu à criação do INESC-ID, tendo sido o primeiro presidente do Conselho Científico desta instituição, entre 1997 e 2004. Em 2019 foi nomeado Investigador Emérito do INESC-ID. Tem realizado investigação e orientado teses de mestrado e de doutoramento sobre filtros activos e processamento de sinal, electrónica de potência e, a partir de 1990, sobre circuitos integrados analógicos e mistos, incluindo conversores analógico-digitais, circuitos de rádio-frequência e condicionadores de sinal para detectores de radiação. Após a sua aposentação, em 2004, manteve a actividade de investigação no INESC-ID e lecionou na Universidade Lusíada de Lisboa entre 2006 e 2012. É life senior member do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). Promoveu a criação e foi o primeiro presidente da IEEE Portugal Section,,no âmbito da qual criou o primeiro student branch em Portugal e presidiu às comissões organizadoras do 1º Simpósio de Electrónica das Telecomunicações (1985) e da conferência internacional MELECON’89 Em 2015 foi designado Presidente Honorário da conferência ISCAS ’15 (IEEE International Symposium on Circuits and Systems). É autor de dois livros publicados pela Fundação C. Gulbenkian e amplamente utilizados nas Universidades e Institutos Politécnicos portugueses, Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos (1ª edição 1996, 6ªedição 2014) e Circuitos com Transistores Bipolares e MOS (1ª edição1999, 6ªedição 2016). A partir de 2022, estes dois livros em versão pdf estão disponíveis para download no website do autor, http://www.medeirossilva.eu/livros. É, ainda, co-autor do livro Analysis and Design of Quadrature Oscillators, Springer 2008.

NOTA PRÉVIA SOBRE A VERSÃO PDF DESTE LIVRO Com base na minha experiência no Instituto Superior Técnico como professor de várias disciplinas na área dos circuitos electrónicos, escrevi dois livros que foram publicados pela Fundação C. Gulbenkian: 1 - Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos (1ª edição 1996, 6ª edição 2014) 2 - Circuitos com Transistores Bipolares e MOS (1ª edição1999, 6ª edição 2016). No primeiro livro são apresentados os conhecimentos básicos da teoria dos circuitos lineares e não-lineares necessários para a compreensão da matéria tratada no segundo livro. Nele se incluem, além disso, os circuitos com amplificadores operacionais, os circuitos com díodos e ainda o estudo da realimentaçao e estabilidade. No segundo livro são estudados os circuitos básicos analógicos e digitais com transistores, que são elementos constituintes de todos os sistemas electrónicos, incluindo os circuitos integrados de elevada complexidade que a tecnologia microelectrónica actual permite realizar. O conjunto dos dois livros contém a matéria adequada para uma sequência de disciplinas básicas de circuitos electrónicos nos cursos de engenharia electrotécnica e afins das Universidades e Institutos Politécnicos. Depois de esgotada a 6ª edição de ambos os livros, a Fundação Gulbenkian decidiu terminar a publicação da colecção Manuais Universitários, na qual eles se inseriam e, por esse motivo, não foram feitas novas edições, permanecendo os livros esgotados durante algum tempo. Considerando a boa aceitação dos livros, comprovada pelas seis edições que tiveram, e tendo em conta as diversas perguntas que me chegaram quanto à disponibilidade dos livros durante o tempo em que estiveram esgotados, decidi disponibilizar os livros na Internet, em versão pdf,. A partir de 2022 os livros estão disponíveis para download no meu website, http://www.medeirossilva.eu/livros O texto da versão impressa publicada pela F. C. Gulbenkian é igual nas diferentes edições, tendo apenas sido corrigidas ”gralhas” e outras pequenas imperfeições. O conteúdo da presente versão pdf é idêntico ao da 6ª edição. É bem conhecida a muito rápida evolução da tecnologia microelectrónica (actualmente nanoelecrónica), evidenciada, por exemplo, nos dispositivos de comunicações móveis e de ligação à Internet. Esta evolução tecnológica não exige a revisão do conteúdo dos livros, pois este incide sobre os circuitos electrónicos básicos e os seus princípios de funcionamento, os quais se mantêm inalterados. A evolução da tecnologia tem consistido essencialmente na redução das dimensões dos transistores e outros componentes dos circuitos integrados, o que faz com que estes sejam cada vez mais complexos, contendo um número cada vez maior de transitores. Durante os últimos 50 anos tem sido confirmada a chamada “Lei de Moore”, que consiste na previsão efectuada por Gordon Moore, fundador da Intel, de que o número de transístores nos circuitos integrados mais avançados duplica em cada intervalo de tempo de 18 meses. No início de 2022 foi apresentado o circuito integrado de um processador com 2.6 1012 transistores