Subido por BAM Theheart

Tema I 2

Anuncio
ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON TRANSISTORES
• Polarización
– Anular los generadores de señal, manteniendo los de continua.
– Sustituir los condensadores de acoplo y desacoplo por un
circuito abierto.
– Sustituir cada transistor por su modelo de continua.
– Determinar el punto de trabajo del BJT y en particular la
corriente de colector IC.
– Calcular los valores de los parámetros del modelo a pequeña
señal: gm=(IC/VT), rπ=(β/gm) y re=(IB/VT)≅(1/gm)
tecnun
ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON TRANSISTORES
• Pequeña señal
– Sustituir cada fuente de voltaje de continua por un cortocircuito
y cada fuente de corriente de continua por un circuito abierto.
– Sustituir los condensadores de acoplo y desacoplo por un
cortocircuito.
– Sustituir cada transistor por su modelo de pequeña señal, cuyos
parámetros se calculan a partir del punto de trabajo.
– Analizar el circuito resultante.
tecnun
1
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de emisor común
vDD
Rs
Rc
Rs B
+-
vs
C
E
Ri
vs
vo
B
+
-
i
ib
+
vπ
-
rπ
Ro
gmvbe
ie
CE
I
C
io
r0
Rc
E
Ri
Ro
-vDD
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de emisor común
Rs
vs
+
-
i
ib
B
+
vπ
-
rπ
gmvbe
ie
Ri
tecnun
C
io
E
r0
Rc
Ro
Ri = vb/ib=(ib·rπ)/(ib)=rπ
Av = vo/vs=-β(RC//ro)/(Rs+rπ)
Ro = RC//ro
Ai = io/ib=-β(ro)/(RC+ro)
2
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de emisor común
• Propiedades
– Puede diseñarse para obtener ganancias considerables de
voltaje y corriente.
– Presenta una resistencia de entrada de valor moderado y una
elevada resistencia de salida.
– Tiene una respuesta en alta frecuencia más bien deficiente,
como se verá más adelante.
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de emisor común con una resistencia
en el emisor
vDD
C
Rc
Rs B
+-
vs
C
Ri
i
vo
+-
vs B
+
Re
I
-vDD
vb
CE
Ri
αie
ib
Rs
Ro
E
vo
io
+
vπ
-
r0
Ro
re
E
Re
-
Rc
Al ser r0 de valor elevado, el
incluirla en el análisis tiene
poco efecto en la operación
del amplificador. Por tanto
podrá eliminarse.
tecnun
3
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de emisor común con una resistencia
en el emisor
C
io
i
+-
vs B
+
vb
Ri
αie
ib
Rs
+
vπ
-
vo
Rc
Ro
Ri = vb/ib=(β+1)·(re+Re)
Ro = RC
re
E
Re
-
Av = vo/vs=-β(RC)/(Rs+(β+1)· (re+Re))
Ai = io/ib=-β
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de emisor común con una resistencia
en el emisor
• Propiedades
– La resistencia de entrada Ri aumenta en un factor (1+gmRe).
– La ganancia de voltaje se reduce.
– La ganancia de voltaje es menos dependiente del valor de β
(especialmente cuando Rs es pequeña).
– La respuesta a alta frecuencia mejora considerablemente como
se verá más adelante.
– La resistencia Re recibe el nombre de resistencia de
degeneración de emisor.
tecnun
4
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de base común
vDD
Rc
C
B
Rs
+-
C
vs
CC
Ri
io
vo
αie
Ro
E
vo
r0
B
I
Rs
-vDD
vs
+-
ii
re
ie
Ro
+ E Al ser r de valor elevado, el
0
ve
incluirla en el análisis tiene
poco efecto en la operación
-
Ri
tecnun
Rc
del amplificador. Por tanto
podrá eliminarse.
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de base común
C
vo
io
αie
B
Rs
+-
ii
re
ie
+E
ve
-
vs
Ri
Rc
Ro
Ri = re
Ro = RC
Av = vo/vs=β(RC)/((β+1)· (re+Rs))
Ai = io/ii=β/(β+1)
tecnun
5
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de base común
• Propiedades
– Presenta una resistencia de entrada Ri muy baja.
– La ganancia de corriente es casi la unidad.
– La ganancia de voltaje depende de manera crítica de la
resistencia Rs.
– La resistencia de salida Ro está determinada por Rc.
– Presenta una respuesta excelente a alta frecuencia como se verá
más adelante.
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de colector común o seguidor de emisor
C
vDD
Rs B
+-
vs
C
CC
E
Ri
-vDD
vo
RL
I
Ro
αie
Rs B
+-
vs
r0
ib
re
Ri
ie
vo
E
io
RL
Ro
tecnun
6
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de colector común o seguidor de emisor
C
Ri = (β+1)[re+( ro//RL)]
αie
Rs B
+-
vs
re
Ri
Ro = ro//[re+(Rs/(β+1))]
r0
ib
ie
E
vo
io
Ro
RL
Av =(RL//ro)/[Rs/(β+1)+re+(RL//ro)]
Ai = io/ib=β+1
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de colector común o seguidor de emisor
• Propiedades
– Presenta una resistencia de entrada Ri elevada.
– La ganancia de corriente es relativamente grande.
– La ganancia de voltaje es menor a la unidad pero cercana a
ésta.
– Presenta una baja resistencia de salida Ro.
– Presenta una buena respuesta a altas frecuencias como se verá
más adelante.
tecnun
7
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de fuente común
vDD
RD
Rs G
+-
vs
Ri
vs
vo
D
Rs G
iio
0
+
vgs
-
+
Ro
S
ic
ig
gmvgs
is
Ri
S
r0
D
RD
Ro
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de fuente común
Rs G
vs
idc
ig
iio
0
+
vgs
-
+
Ri
gmvgs
is
S
r0
D
RD
Ro
Ri = ∞
Av = vo/vs=-gm(RD//ro)
tecnun
Ro = RD//ro
8
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de fuente común
• Propiedades
– Puede diseñarse para obtener ganancias considerables de
voltaje.
– Presenta una resistencia de entrada muy elevada.
– Tiene una respuesta en alta frecuencia más bien deficiente,
como se verá más adelante.
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de fuente común con una resistencia
en la fuente
vDD
RD
Rs G
+-
D
vs
Ri
S
RF
Rs G
vs
vo
i
i0o
+
vgs
-
+
Ro
idc
ig
Ri
gmvgs
is
S
RF
r0
D
RD
Ro
tecnun
9
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de fuente común con una resistencia
en la fuente
Rs G
vs
Ri
tecnun
D
i0o
+
vgs
-
+
-
Ri = ∞
idc
ig
gmvgs
is
S
RF
r0
RD
Ro
Ro = RD[RF+ro(1+gmRF)]/(RD+[RF+ro(1+gmRF)])
Av = vo/vs=-RDgm/(1+gmRF) para r0 >>
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de fuente común con una resistencia
en la fuente
• Propiedades
– La ganancia de voltaje se reduce respecto al amplificador de
fuente común.
– Presenta una resistencia de entrada muy elevada.
– La respuesta a alta frecuencia mejora considerablemente como
se verá más adelante.
tecnun
10
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de puerta común
vDD
RD
G
Rs
+-
vs
CC
+
vgs
-
vo
D
+-
r0
gmvgs
Rs
Ro
S
id
ig
G
is
vs
Ri
Ri
+
vs
-
D
io
vo
RD
Ro
S
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de puerta común
id
ig
G
+
vgs
-
Rs
+-
gmvgs
is
vs
Ri
+
vs
-
S
Ai = io/is= 1
tecnun
Av = RD(1+gmro)/(RD+ RS+ ro(1+gm RS))
r0
D
io
vo
RD
Ro
Ri = (ro+RD)/(1+gmro)
Ro = RD//[RS(1+gmro)+ro]
11
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de puerta común
• Propiedades
– Presenta una resistencia de entrada Ri baja e inversamente
proporcional a la transconductancia gm.
– La ganancia de corriente es la unidad.
– La ganancia de voltaje depende de manera crítica del producto
RDgm.
– La resistencia de salida Ro está determinada por RD.
– Presenta una respuesta excelente a alta frecuencia como se verá
más adelante.
tecnun
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de drenador común o seguidor de fuente
Rs G
+-
vs
D
+-
S vo
Ri
RL
Ro
id
Rs G ig
vDD
vs
Ri
+
vgs
-
io
r0
gmvgs
is
D
S v
o
RL
Ro
tecnun
12
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de drenador
colector común
comúno oseguidor
seguidordedeemisor
fuente
id
Rs G ig
+-
vs
Ri
+
vgs
-
io
r0
gmvgs
is
D
S v
o
RL
Ro
Av = vo/vs=(gmro)/(1+gmro+(ro/RL))
tecnun
Ro = 1/(gm+(1/ro)+(1/RL))
Ri = ∞
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Amplificador de drenador
colector común
comúno oseguidor
seguidordedeemisor
fuente
• Propiedades
– Presenta una resistencia de entrada Ri elevada.
– La ganancia de voltaje es menor a la unidad pero cercana a
ésta.
– Presenta una baja resistencia de salida Ro.
– Presenta una buena respuesta a altas frecuencias como se verá
más adelante.
tecnun
13
ETAPAS AMPLIFICADORAS BÁSICAS CON UN SOLO TRANSISTOR
Resumen
Av
Ai
Ri
Emisor común Elevada Elevada Moderada
RS
Pequeña
Base común
≈1
Elevada Elevada
Colector común
≈1
∞
∞
Fuente común Elevada
Pequeña
RDgm
Puerta común
≈1
≈1
Drenador común
∞
∞
Ro
Elevada
RC
Pequeña
Elevada
RD
Pequeña
tecnun
14
Descargar