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Diapositiva 1
El transistor como resistencia controlada por tensión
transistor bipolar NPN
colector
base
llave de control
corriente
de salida
emisor
2N2222
ebc
6.071 Transistores bipolares
corriente de entrada
1
Diapositiva 2
El diodo
I(A)
0.6V
V (voltios)
Como ya se ha descrito, pero se enciende a 0.6V (para un diodo Si).
6.071 Transistores bipolares
2
Diapositiva 3
toma
Propiedades del transistor
base
emisor
IC = βI B
I E = IC + I B = (1 + β )I B
VBE = VB − VE = +0.6V
Normalmente apagado (toma/emisor
β ~ 100, pero cambia con
polarizado en inverso), una corriente la temperatura y con V
CE
de salida pequeña y tensión relativa
al emisor lo activan, conmutando y
amplificando
6.071 Transistores bipolares
3
Diapositiva 4
VCC
R
on
off
10 kΩ
6.071 Transistores bipolares
Transistor conmutador
La corriente del colector depende
de la caída de tensión a través de
la bombilla.
IC ≅ βI B
Dado que el estado del transistor
depende de la corriente de la base,
V − V si se la deja en circuito abierto, el
IB = CC BE transistor podría acabar desconecR
tándose, pero esto sería un descuido.
4
Diapositiva 5
Transistor conmutador
IB
VCC
R
VCC = IR + VBE
IB =
VBE
VCC −VBE
R
IC = β

VCC − VBE 

R
VBE = 0.6V
6.071 Transistores bipolares
5
Diapositiva 6
Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 1
+10V
+10V
Vin
Vin
carga
1kΩ
-10V
1kΩ
-10V
¿Qué es Vout?
Vout = Vin - 0.6V
Si la polarización de la base/emisor es directa
6.071 Transistores bipolares
6
Diapositiva 7
Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 2
¿Qué es Vout con el transistor apagado?
+10V
+10V
alta
impedancia
⇒
Vin
1kΩ
-10V
6.071 Transistoresbipolares
1kΩ
-5V
⇒
1kΩ
-10V
1kΩ
1kΩ
1kΩ
-10V
7
Diapositiva 8
Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 3
¿A qué tensión de la base se desconecta?
+10V
VBE = 0.6V
∴Vin = −4.4V
Vin
1kΩ
-10V
6.071 Transistores bipolares
1kΩ
8
Diapositiva 9
Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 4
+10V
+10V
Vin
Vin
-10V
1kΩ
-10V
1kΩ
Vout
Vin
 V − 0.6V; Vin ≥ −4.4V
Vout =  in
−5V; Vin < −4.4V

6.071 Transistores bipolares
9
Diapositiva 10
Polarización 1
A menudo las señales se acoplan entre fases del amplificador como señ ales AC (o sin componente continua, utilizando un condensador). Nó tese que una tensiónn unipolar no puede amplificar las entradas negativas.
Vin
+VCC
Vin
R
Vout
VB
6.071 Transistores bipolares
Vout
10
Diapositiva 11
Polarización 2
Soluciónese añadiendo un CC a la base para desplazar la señal de
modo que no haya recorte ni CA acoplando la salida.
VCC
determinar VCC = 15V
R1
se quiere R1 || R2 << βRE
Vin
R2
RE
Vout R || R es la impedancia del generador
1
2
Regla: que la impedancia de
la fuente sea pequeña
en comparación con la
carga que conduce.
6.071 Transistores bipolares
de corriente utilizado para conducir
el transistor, βRE es la impedancia
efectiva de la base del transistor.
11
Diapositiva 12
Polarización 3
V CC=15V, R1|| R2<<βRE
• la salida debe oscilar ±7.5V
• determinar RE. RE = 7.5kΩ.
∴corriente de reposo a base = 1mA.
• V E @ (= 0) = 7.5V (permite Vout
±7.5V) por tanto VB = VE + 0.6V = 8.1V
VCC
R1
Vin
R2
RE
Vout
8.1V
R2
=
R1 + R2 15V
or
R1
1
=
R2 1.17
• R1|| R2<<βRE<<100 × 7.5kΩ.
R1 = 130kΩ, R2 = 150kΩ.
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 13
Demo: seguidor de emisor BJT n.º 1
generador para dos diferencias de potencial
oscilador
Amplitud de
frecuencia
12V
33kΩ
Vin
1kΩ
Entrada n.º 1
Vin
Vout
Entrada n.º 2
Vout
tiempo
disparador
6.071 Transistores bipolares
tiempo
visualización base de tiempo
del osciloscopio
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Diapositiva 14
Demo: seguidor de emisor BJT n.º 2
generador para dos diferencias de potencial
oscilador
Amplitud de
frecuencia
12V
Vin
33kΩ
1kΩ
Entrada n. 1
Vout
Entrada n. 2
Vout
Vin
visualización x, y
del osciloscopio
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 15
Seguidor de emisor
VCC
VB
La tensión de salida es casi igual a la
tensión de la base, con un corte de 0.6 V.
Nótese el cambio en la impedancia.
Vout = VB − 0.6V
Rin = βRcarga
6.071 Transistores bipolares
Rcarga
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Diapositiva 16
El seguidor de emisor tiene ganancia de tensión unitaria.
¿Tiene utilidad?
+VCC
∆Vin = ∆Vout
Vin
Nota: ∆ I E =
Vout
R
y ∆I B =
−VCC
P = IV
∴Pin =
∆Vout ∆Vin
=
R
R
∆I E
∆Vin
=
1 + β R(1 + β )
Vin2
V2
;Pout = in
R(1 + β )
R
Hay ganancia en Potencia de β.
La resistencia efectiva de la base es βR.
6.071 Transistores bipolares
16
Diapositiva 17
No diseñar con β
VCC
βRE
Vin
RE
6.071 Transistores bipolares
Vout
Aquí el punto de reposo se ha elegido
purgando una cantidad pequeña de
corriente a la base. Ahora, el punto
de funcionamiento depende de manera
crítica de β, que varía tremendamente
de un dispositivo a otro y con la
temperatura.
17
Diapositiva 18
Problema: observe como varía β de 100 a
200 en el último circuito.
6.071 Transistores bipolares
18
Diapositiva 19
Generador de corriente
VCC
Rcarga
VB
VE
R
6.071 Transistores bipolares
La tensión de la base controla la
corriente a través de la carga
hasta el límite de VCC.
VE = VB − 0.6V
V
IE = E
R
VB − 0.6V
R
IC ≅ I E , para β grande
Icarga = IC =
19
Diapositiva 20
Emisor común n.º 1
VCC
R1
RC
VC
Vin
La configuracióon del emisor comú n produce
una ganancia (negativa) de tensió n. (1)
Establezca una corriente estáatica tal que:
VC = VCC/2 → Necesite caí da de tensió n de
VC sobre RC.
∴ IC = Iq =
R2
RE
IB =
∴
6.071 Transistores bipolares
VC Vout
=
;
RC RC
Vin
I
= C
βRE β
Vout −RC
=
Vin
RE
20
Diapositiva 21
Emisor común
VCC
R1
So RC = VCC/(2 Iq).
RC
Ganancia = -RC/RE
VC RE es necesario para la estabilidad, de lo
contrario hay una pequeñ a resistencia
rtr ~ 0.026V/IE, pero es muy sensible a la
temperatura.
Vin
R2
6.071 Transistores bipolares
RE
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Diapositiva 22
Regla para el control robusto
generador
carga
Si la impedancia de salida del generador es mucho má s baj a que
la impedancia de entrada de la carga, el rendimiento del
circuito no dependerá de la variación de la carga.
Por lo tanto, en un dispositivo secuencial, si usamos un TEC
como bloques de construcció n de la carga, la impedancia de
entrada de la carga será alta y tendremos un circuito robusto.
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 23
Transferencia de diferencias de potencial
Rth
VL =
RL
Vth
RL
Vth
RL + Rth
so if VL~Vth
∴ Rth << RL
Para que la transferencia de voltaj e sea eficiente, la impedancia de la
carga se debe mantener por encima de la impedancia del generador.
Dos excepciones:
• Cicuitos de radiofrecuencia, Zfuente=Zcarga
(ofrece má xima transferencia de voltaj e)
• Corrientes acopladas, má s que voltaj es.
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 24
Transferencia de corriente
IL
IN
RN
RL
IL =
RN
I
RL + RN N
so if IL~IN
∴ RN >> RL
Para lograr una transferencia de corriente eficiente, la impedancia de la
carga debe mantenerse pequeñ a en relació n con la del generador.
6.071 Transistores bipolares
24
Diapositiva 25
Transferencia de potencia n.º 1
Rth
VL =
RL
Vth
∴ PL = VL I =
I=
RL
V
RL + Rth th
Vth
( RL + Rth )
RL Vth2
Vth
RL
=
Vth ⋅
(RL + Rth ) (RL + Rth ) (RL + Rth )2
PL
6.071 Transistores bipolares
Rth
RL
25
Diapositiva 26
Transferencia de potencia n. º2
IL
IN
RN
IL =
RL
RN
I
R L + RN N
PL = I L2 RL =
RN2 I N2 RL
(RL + RN )2
PL
RN
6.071 Transistores bipolares
RL
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Diapositiva 27
Divisor de fase de ganancia unitaria
Obj etivo: a partir de una señ al CA, generar una copia y su inversa.
20V
150kΩ
4.7kΩ
Vin (+)
56kΩ
−
Vout
= −Vin (+)
+
= Vin (+)
Vout
4.7kΩ
+
Vout
≡ seguidor de emisor
∴ganancia unitaria
−
Vout
≡ emisor comú n
∴con R C=RE, ganancia=-1
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 28
Polarización de divisor de fase de ganancia unitaria
20V
150kΩ
56kΩ 5.6V
6.071 Transistores bipolares
4.7kΩ
15V
5V
4.7kΩ
• determinar VE = 5V
∴VB = 5.6V
como I C ? IE, hay una caí da
de 5V en las dos resistencias
de 4.7k ?XX
28
Diapositiva 29
Circuito Darlington
β 1 β2
β1
β2
Es ú til para aplicaciones de alta corriente
y elevada impedancia de entrada, pero es
lento. La caíida de tensió n base-emisor es
1.2 V.
6.071 Transistores bipolares
29
Diapositiva 30
Transistor puerta Y
6V
Transistores de la base
de puertas ló gicas, y
circuitos integrados.
Ain
Bin
salida
6.071 Transistores bipolares
Ain
baj a
baj a
alta
alta
Bin
baj a
alta
baj a
alta
salida
baj a
baja
baj a
alta
30
Diapositiva 31
Transistor puerta O
6V
Ain
Bin
Ain
baj a
baj a
alta
alta
Bin
baj a
alta
baj a
alta
salida
baj a
alta
alta
alta
salida
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 32
Propiedades de los transistores bipolares
β (ganancia de corriente) no es un pará metro, varí a por
cualquier cosa.
IC,max - má ximo tensió n colector
BVCBO - má xima tensió n colector-emisor.
BVCEO - má xima tensió n colector-generador.
VEBO - tensió n ruptura emiso-base.
PD - má xima disipación de potencia.
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 33
Ficha técnica de 2N2222 (1 de 3)
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 34
Ficha técnica de 2N2222 (2 de 3)
6.071 Transistores bipolares
34
Diapositiva 35
Ficha técnica de 2N2222 (3 de 3)
6.071 Transistores bipolares
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Diapositiva 36
Zener
real
Zener
ideal
Regulador de tensión
Los diodos Zener tienen resistencia
I
variable. Concretamente, tienen
una salida de corriente constante
en todo un rango de voltaj es
V de entrada. Así , al proporcionar
corriente constante a un circuito,
se pueden usar como reguladores
de tensió n.
Un regulador de tensió n sencillo.
RE
Vout = Vzener
Por su probre supresió n de
Vin
fluctuaciones, necesita un zener
con una gran potencia de salida,
y variaciones con impedancia de carga.
6.071 Transistores bipolares
36
Diapositiva 37
Regulador de tensión
Vin
Vout = Vzener-0.6 V
R
C
Rcarga
Vzener
Configuració n de seguidor de emisor.
La corriente de la base es só lo 1/β
de la corriente de alimentació n.
El filtro RC reduce las fluctuaciones.
6.071 Transistores bipolares
37
Diapositiva 38
Conmutación de cargas inductivas
La punta repentina de tensió n producida
al interrumpir el fluj o de corriente en
una bobina de inductancia produce una
descarga disruptiva en el transistor.
El problema se soluciona con un diodo
inverso en la carga inductiva.
6.071 Transistores bipolares
38
Diapositiva 39
VCC
R1
Amplificador colector común
Un amplificador con una ganancia de corriente
(sin ganancia de tensió n) y offset para evitar
el recorte de entradas negativas.
VB
C2
C1
R2
6.071 Transistores bipolares
RE
Rcarga
R1 y R2 proporcionan el
offset CC y C 1 actú a como
filtro de modo que las
entradas no perturben el
punto de reposo).
39
Diapositiva 40
VCC
R1
VB
Amplificador colector común
1. determinar una corriente de reposo, 1 mA
2. VE = Vcc/2
(permite la mayor entrada simé trica posible)
C2
C1
R2
6.071 Transistores bipolares
RE
RE =
VCC 2 VCC 2
=
IQ
1mA
Rcarga
40
Diapositiva 41
VCC
Amplificador colector común
3. Establecer corriente de reposo ví a R1 & R2.
R1
R1 VCC − VB VCC − VE − 0.6V
=
=
VE + 0.6V
R2
VB
C2
C1
R2
RE
Recuerde:
VE = VCC 2
Luego, olvidar 0.6V y R1 = R2
Rcarga Nó tese que R = β R ,
base
E
luego R 1||R2<< β RE
Evita que el punto de reposo se desplace con la carga.
6.071 Transistores bipolares
41
Diapositiva 42
VCC
R1
Amplificador colector común
4. Elegir condensadores de acoplamiento
La resistencia de entrada CA efectiva
Rin = R1 R2 β (RE Rcarga)
VB
C2
C1
C1 y Rin forman un filtro de paso alto
C1 =
R2
RE
carga
RRcarga
1
ω 3dB Rin
C 2 y Rcarga tambié n forman un filtro de paso alto C2 =
6.071 Transistores bipolares
1
ω 3 dB Rload
42
Diapositiva 43
Amplificador colector común
VCC
voltaj e de la base
R1
VB
C2
C1
R2
6.071 Transistores bipolares
RE
Rcarga
salida
respuesta en
frecuencia
43
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