Tema 10: Amplificación en frecuencia. Contenidos

Tema 10: Amplificación en
frecuencia.
Contenidos
10.1 Objetivos
10.2 Introducción
10.3 Ejemplo de análisis en baja frecuencia SCRS.
10.4 Método de las Constantes de Tiempo en
Cortocircuito
10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia
10.6 Método de las constantes de tiempo en circuito
abierto
1
10.1 Objetivos
Analizaremos la respuesta en frecuencia de distintos tipos de amplificadores.
Identificando las causas de las diferentes respuestas
•Saber analizar amplificadores que operen en cualquier rango
de frecuencias
•Saber diseñar amplificadores que operen en cualquier rango
de frecuencias
2
10.2 Introducción
•En general, cualquier amplificador tiene una respuesta en frecuencia que viene
determinada fundamentalmente por la existencia de condensadores en el circuito.
•Condensadores internos
de los transistores, C ↓
•Condensadores Externos
de Acoplo, Desacoplo y
Polarización C ↑
•Zona Central de Ganancia Máxima
1
ZC 
wC
w↓
w↔
w↑
C. Internos
(↓ ↓)
C. Externos
(↑ ↑)
3
10.3 Ejemplo de análisis en baja
frecuencia SCRS.
Pequeña señal a w ↓
C. Externos
(↑ ↑)
ZL
ZS
 1

Z L  RD 
 RL  
 CL  s

RD RL C L  s  1

RD  RL CL  s  1
RS
1
Z S  RS

CS  s RS CS  s  1
4
10.3 Ejemplo de análisis en baja
frecuencia SCRS.
Ri=∞
•Configuración SCRS
entre vo’ y vg
Av 
vg
RP

vi R  R 
P
e
1
C1  s

vo vo vo' vg vo




 Av SC, RS
vi vo' vg vi vg
RP C1  s
RP  Re C1  s  1
 gm Z L
vo'
   ZL

 Av SC, RS 
ro


vg
(1   ) Z S  Z L  rO
1  gmZ S
vo
RL
RL CL s


vo' R  1
RL CL s  1
L
CL s
5
10.3 Ejemplo de análisis en baja
frecuencia SCRS.
Ri=∞
•Configuración SCRS
entre vo’ y vg
Av  
g m RD
R C s 1
RP C1s
RLCL s


 S S
1  g m RS RP  Re C1s  1 RD  RL CL s  1 RS CS s  1
1  g m RS
 s

K  s 
 1
g R
 wZ

Av   m D 
1  g m RS  s

 s
 s





 1
 1
 1
 wP1
 wP 2
 wP 3

2
Coincide con la ganancia
a frecuencias medias
Av ( w  )   g m RD RL 
RP
RP  Re
6
10.4 Método de las Constantes de
Tiempo en Cortocircuito
En w
↓ realmente sólo queremos conocer wL
Método de las constantes de tiempo en cortocircuito
Si Ǝ un polo dominante con frecuencia mucho
mayor que el resto (esto es lo habitual):
polos
polos
1
wL   wi  
i 1
i 1 Ri Ci
Ci ≡ capacidad del condensador
Ri ≡ Resistencia Thevenin que se ve
entre los bornes del condensador con
el resto de condensadores como
cortocircuito
7
10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Ganancia de un transistor en función de la frecuencia
Vamos a estudiar que sucede con la relación entre
ic y la ib en alta frecuencia
v
r C C s
ic  g m v  i  g m v  v C s
ib 
ic
( g m  C s)r

ib 1  (C  C )r s
En un rango amplio de frec.
ic


ib 1  (C  C )r s
g m  C s
8
10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Ganancia de un transistor en función de la frecuencia
ic


ib 1  (C  C )r s
w 
1
(C  C )r s
•wβ ≡ Frecuencia de Corte
w 
ic
( w )  1
ib
•wζ ≡ Frecuencia de
de β
ganancia unidad
ic


( w )  1 
 w 
   w
ib
1  (C  C )r  jw
(C  C )r
9
10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Ganancia de un transistor en GC
10
10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Ganancia de un transistor en GC
1 1
RS
g m C gs s
RS
vS
RS
RS  Re(1  g m RS )



Re RS C gs s
vi
Re RS C gs s  RS  Re(1  g m RS )
1 1
1
Re RS
RS  Re(1  g m RS )
g m C gs s
g m RL
1
vo  g m vs  RL

 vs
C gd s RLC gd s  1
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10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Ganancia de un transistor en GC
vo
g m RL RS
1

Re RS C gs s
vi RS  Re(1  g m RS ) 


 1RLC gd s  1
 RS  Re(1  g m RS ) 
vo g m RL
1
1

(Re RS
)
vi
Re
gm 

1
 (Re RS
)C gs s  1RLC gd s  1
gm


vo
1
 Av ( w  0) 
vi
 s
 s


 1  1
 wa  wb 
g m RL
1
Av ( w  0) 
(Re RS
)
Coincide con la ganancia
Re
gm
a frecuencias medias
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10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller
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10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller
Aplicamos el T. Miller a Cμ
K es la ganancia
de un EC (↑↑)
Sin Condensadores
Aproximación 2
Cμ Aproximación 1
K  Av, EC   g m  R' 'L
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10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller
Equiv. Thevenin
RP || (rbb'  r )
r
VTh 
   vi
Re  RP || (rbb'  r ) rbb'  r
AT
VTest
RTh 
 (( Re || RP )  rbb' ) || r
I Test
1
v  AT
vi
RTh (C  C (1  g m R' 'L ) s  1


1
v
vo   g m  R' 'L ||

C
s



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10.5 Ejemplos de análisis en alta
frecuencia
Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller
vo
1
1
  g m R' 'L AT 

vi
R' 'L C s  1 RTh (C  C (1  g m R' 'L ) s  1
vo
1
1
  g m R' 'L AT 

s
s
vi
1
1
wa
wb
w 
K   b
wb  wa
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10.6 Método de las constantes de tiempo
en circuito abierto
En w
↑ realmente sólo queremos conocer wH
Método de las constantes de tiempo en circuito abierto
Si Ǝ un polo dominante con frecuencia mucho
menor que el resto (esto es lo habitual):
1

wH
polos
1


i 1 wi
polos
RC
i 1
i
i
Ci ≡ capacidad del condensador
Ri ≡ Resistencia Thevenin que se ve
entre los bornes del condensador con
el resto de condensadores como
circuitos abiertos
Hidalgo López, José A.; Fernández Ramos Raquel; Romero Sánchez,
Jorge (2014). Electrónica. OCW-Universidad de Málaga.
http://ocw.uma.es. Bajo licencia Creative Commons AttributionNonCommercial-Share-Alike 3.0 Spain
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