análisis de pequeña señal del transistor bipolar
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Análisis de pequeña señal del transistor bipolar. Electrónica I. Emisor común polarización fija. La corriente de entrada es I i y la de salida es I o . Circuito originalCircuito equivalente de ac. Modelo r e. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Análisis de pequeña señal del transistor bipolar
Electrónica I
Emisor común polarización fijaLa corriente de entrada es Ii y la de salida es Io.
Circuito original Circuito equivalente de ac
Modelo re
Los valores de re, ro y , se pueden obtener de las características del transistor. Con estos valores se determinan los parámetros importantes:
eBCo
oBi
e
oCvoCoeBi rRRr
rRA
rrR
ArRZrRZ
||||||
Lo anterior puede simplificarse si RB > 10re y ro > 10RC
ie
CvCoei A
r
RARZrZ
C
ivi R
ZAA Se puede llegar fácilmente a la siguiente expresión:
El signo negativo en Av indica que hay un cambio de fase de 180º.
Ejemplo
10.71
1,069
3k
-280.11
100
94.16
Polarización por divisor
Cantidades importantes
eCo
oi
e
oCvoCoeBi rRRr
rRA
rrR
ArRZrRZ
'
'||||||
e
ie
CvCi rR
RA
rR
ARZ'
'
21
21'RR
RRR
Lo anterior puede simplificarse si R’ > 10re y ro > 10RC
C
ivi R
ZAA
ejemplo
18.44
1.35 k
6.8k
-368.76
73.04
1.35
5.98
-324.3
64.3
Polarización de emisor sin desviación
Se ignora ro
Zb = re + ( +1)RE
Se puede simplificar a:
Zb = RE
bB
Bi
E
C
Ee
C
b
CvCobBi ZR
RA
RR
RrR
ZR
ARZZRZ
||
C
ivi R
ZAA
Las ganancias e impedancias quedan como:
Efecto de ro
E
oEC
oCeb R
rRRrR
rZ
/1/1
Zi:
RC/ro << +1, entonces
oEC
Eeb rRR
RrZ
/11
Lo anterior puede simplificarse si ro > 10(RC+ RE)
Eeb RrZ
Efecto de ro
E
e
eooCb
Rrrr
rRZ
1||
Zo:
ro >> re, entonces
E
eoCb
Rr
rRZ
1
11||
Normalmente puede simplificarse a:
Zo = RC
Efecto de ro
o
C
o
C
o
e
b
C
v
rR
rR
rr
ZR
A
1
1Av y Ai:
ro /re << 1, entonces
o
C
o
C
b
C
v
rR
rR
ZR
A
1
Para ro > 10RC
b
Cv Z
RA
C
ivi R
ZAA
Si se utiliza un capacitor de desvío en RE se utilizan las ecuaciones del acetato 3.
ejemplo
Con CE
5.99
717.7
2.2 k
-367.28
104.92
5.99
59.34 k
2.2 k
-3.89
104.92
ejemplo
19.64 Ohms
8.47 kOhms
2.2 k
-3.24
12.47
Con CE
19.64
4.12 k
2.83 k
-112.02
144.1
Otra configuración
Seguidor emisorEl seguidor emisor tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, la ganancia de voltaje es prácticamente 1.
Circuito equivalente re
EebbBi RrZZRZ 1||
eE
Ev rR
RA
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
eEo rRZ ||Zo:
E
iv
bB
Bi R
ZA
ZRR
A
Av:
Ai:
Efecto de ro
o
E
Eei
rR
RrZ
1
Zi:
eEe
Eoo rRr
RrZ ||1
||||
o
E
bEv
rR
ZRA
1
/1Av:
ro >>10RE, entonces Eei RrZ
Zo:
ro >>10RE, entoncesoE
Ev rR
RA
Ai:E
iv
bB
Bi R
ZA
ZRR
A
Ejemplo 8.7
re = 12.605Zi = 1.3272e+005Zo = 12.557Av = 0.99619Ai = -39.671Ai = -40.066Zi = 1.2615e+005Zo = 12.557Av = 0.99574
Variaciones del seguidor emisorSeguidor polarizados por divisor (a) y con resistencia de colector (b)
Las ecuaciones anteriores son válidas reelpazando RB por R’ = R1||R2
(a) (b)
Base común
eEi rRZ ||
e
Cv r
RA
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
Co RZ Zo:
iA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está en fase con el de entrada.
Ejemplo 8.8
re = 20Zi = 19.608Zo = 5000Av = 250Ai = -0.98000
Retroalimentación de colector
F
C
ei
RR
rZ
1
e
Cv r
RA
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
FCo RRZ ||Zo:
C
Fi R
RA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Efecto de ro
eF
C
eeF
oC
Fe
F
oC
i
rRR
rrRrR
Rr
RrR
Z
1
1||11
||1
Co RZ
e
C
F
C
e
C
F
oC
oCeF
v rR
RR
rR
RrR
rRrR
A
1
||1
||11
Ejemplo 8.9
re = 11.221Zi = 561.05Zo = 2660.1Av = -240.62Ai = -50ro = 20000Zi = 622.01Zo = 2347.8Av = -209.25Ai = 48.206
Retroalimentación con resistencia en emisor
Impedancias y ganancias
F
CE
Ei
RRR
RZ
1
FCo RRZ ||
E
Cv R
RA
F
CEv
RRR
A
1
1
Retroalimentación en dc en colector
El capacitor C3 cambia en ac parte de la resistencia de retroalimentación a la entrada y a la salida.
Circuito equivalente
eFi eRZ ||1
e
CF
e
CFov r
RR
r
RRrA
||||||22
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
22|||||| FCoFCo RRrRRZ
Zo:
2
2
2
1
1
||1
||
||
'
'
Fo
CCFo
Fo
CeF
Fi
Rr
RRRr
Rr
RRrR
RRA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Ejemplo 8.10
ro = 30000IB = 1.8586e-005IE = 0.0026206re = 9.9215Zi = 1373.1Zo = 2873.2Av = -289.60Ai = 122.37
Modelo híbrido aproximado
El modelo aproximado en emisor y base común se muestra en la figura.
Polarización fija
ieBi hRZ ||
ie
oeCfev h
hRhA
/1||
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
oeCo hRZ /1||Zo:
fei hA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Ejemplo 8.11
Zi = 1170.8ro = 5.0000e+004Zo = 2561.7Av = -261.62Ai = 120
Divisor de voltaje
21 ||'||' RRRhRZ iei
ie
oeCfev h
hRhA
/1||
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
Co RZ Zo:
ie
fei hR
RhA
'
'
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Polarización de emisor sin derivación
EfebbBi RfZZRZ ||
E
Cv R
RA
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
Co RZ Zo:
bB
Bfei ZR
RhA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Seguidor emisor
EfebbBi RfZZRZ ||
feieE
Ev hhR
RA
/
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
fe
ieEo h
hRZ
1||
Zo:
bB
Bfei ZR
RhA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Base común
ibEi hRZ ||
ib
Cfbv h
RhA
Las ganancias e impedancias quedan como sigue:
Zi:
co RZ Zo:
1 fbi hA
Av:
Ai:
El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.
Ejemplo 8.12
Modelo híbrido completo
Lrfoii
Lfv Rhhhhh
RhA
Lo
fi Rh
hA
1
Av:
Ai:Lo
Lrfii Rh
RhhhZ
1Zi:
Zo: sirfoi Rhhhh
Z
/
1