tema 1 e.t.s. de ingenieros de telecomunicación univ. de las palmas de gran canaria circuitos...

TEMA 1

E.T.S. de Ingenieros de TelecomunicaciónUniv. de Las Palmas de Gran Canaria

CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

REPASO DE AMPLIFICACIÓN

José Fco. López Feliciano – Sebastián López SuárezInstituto Universitario de Microelectrónica Aplicada

Campus Universitario de TafiraTfno.: 928.451247 e-mail: [email protected]

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Temario

• Estructura física y modos de operación

• Modelos en DC

• Modelos en AC

• Aplicaciones

• Polarización del transistor

• Configuraciones amplificadoras

• Amplificadores diferenciales

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Estructura física y modos de operación

• El transistor consiste en dos uniones pn:– Unión emisor-base (EBJ)– Unión colector-base (CBJ)

N NPEMISOR COLECTOR

BASE

MODO EBJ CBJ

Corte Inversa Inversa

Activa Directa Inversa

Saturación Directa Directa

CO

LEC

TO

RE

MIS

OR

B A S E

CO

LEC

TO

RE

MIS

OR

B A S E

N PN PN P

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Característica iC-vCE para un npn

saturación

activa

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• El transistor en modo activo es el que se utiliza en las etapas de amplificación.

E CB

- V BE + - V C B +

)exp( TBESC VvIi CB ii CE ii

ganancia de corriente en base común ( 1) ganancia de corriente en emisor común ( 100 – 200)

Con: = /(1+) = /(1- ) VT=25 mV

iC

iB

iE

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Polaridad de tensiones y corrientes en BJT en zona activa.

C

B

E

V CB

V BEC

B

E

V EB

V BC

npn pnp

0.7 V

0.7 V

IB

IC

IE

IB

IE

IC

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Modelos en DC

• Modelos en DC para zona activa

Modelo basado en fuente de corriente controlada por tensión

Modelo basado en fuente de corriente controlada por corriente

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 1

Sea el siguiente circuito. Analizarlo para determinar las tensiones en Todos los nodos y las corrientes en todas las ramas. ¿Qué ocurre si VB=6 V?. Suponer =100?

RC=

4.7

KR

E=

3.3

K

V B=4 V

V CC=10 V

IB

IE

IC

VC

VE

VB

VCB = 1.3 VVBE = 0.7 V

Modo activo

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 2

Sea el siguiente circuito. Analizarlo para determinar las tensiones en Todos los nodos y las corrientes en todas las ramas. Suponer =100?

IB

IC

IE

VE

VC

VB

RC=

2 K

RE=

1 K

V CC=10 V

V DD=-10 V

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Modelos en AC

• Modelos en AC – modelo en – modelo en T

roro

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Modelos en AC

• Modelos en AC – modelo en – modelo en T

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 3

Sea el siguiente circuito. Analizarlo para determinar las tensiones en todos los nodos y las corrientes en todas las ramas. Suponer =100?

RC=

3 K

V CC=10 V

R BB=100 K

v i

V BB=3 V

RC=

3 K

V CC=10 V

R BB=100 K

3 V

IB

IC

VC

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 3

Sea el siguiente circuito. Analizarlo para determinar las tensiones en Todos los nodos y las corrientes en todas las ramas. Suponer =100?

RC=

3 K

V CC=10 V

R BB=100 K

v i

V BB=3 V

R BB=100 K

v i rv

gmv

R C

vo

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Modelos en AC

• Relaciones entre parámetros en pequeña señal

En función de las corrientes de polarización

En función de gm

En función de re

Relaciones entre y

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Polarización del transistor

• Polarización mediante una fuente de tensión

• Polarización mediante dos fuentes de tensiónV C C

R 1

R 2

R C

R E

T )1(

BE

BECCE RR

VVi

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Polarización del transistor

• Polarización mediante una fuente de tensión

• Polarización mediante dos fuentes de tensiónV C C

R B

R C

R E

T

-V E E

)1(

BE

BEEEE RR

VVi

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 4

Analizar el circuito de la siguiente figura para determinar la tensión en los nodos y las corrientes en todas las ramas.

RC=

5 K

RE=

3 K

V CC=15 VR

B1=

100

KR

B2=

50 K

RC=

5 K

RE=

3 K

V CC=15 V

V BB

R BB

CCBB

BBB V

RR

RV

21

2

21 BBBB RRR

IE

IB

IC

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 5


RC=

5 K

RE=

3 K

V CC=15 V

RB

1=10

0 K

RB

2=50

K

V CC=15 V

RE

2=2

KR

C2=

2.7

K

Q1

Q2

IB2=0

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Ejempl

o 5


RC=

5 K

RE=

3 K

V CC=15 V

RB

1=10

0 K

RB

2=50

K

V CC=15 V

RE

2=2

KR

C2=

2.7

K

Q1

Q2

VB1=4.57 VIB1=0.0128 mAIE1=1.29 mAIC1=1.28 mA

IRC1

IC1

IE1

IE2

IC2

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Configuraciones amplificadoras

• Amplificador

universal

V CC

X

Y

Z

C 3

C 2

C 1

R CC

R B

R E

-V EE

B

C

E

C1, C2 y C3 tienen valores muy altos y permiten conectar las ter-minales del BJT a una fuente de señal, resistencia de carga o tierra

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Emisor común

B

E

C

C E

I

R C

R S

vS

V C C

vo

-V E E

vgmv

ro

R C

R S

r

vS

B

E

C

vo

Ri

Ri

Ro Ro

ib

ib

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Emisor común con resistencia de emisor

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Colector común (seguidor de emisor)

Ro y RL están en paralelo

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Tabla resumenEMISOR COMÚN

EMISOR COMÚN CON

RE

BASE COMÚN

SEGUIDOR DE EMISOR

Ri

Ro

AV=Vo/Vs

Ai=io/iS

rrRB LoEeB RrRrR 1

1BS

eE

RRrR

SL

L

RrR

R

1

1

L

LE

R

RR 1

emB RgrR 1

CR

ee

LC

Rr

RR

L

LC

R

RR

CR

er

Se

LC

Rr

RR

L

LC

R

RR

CoC RrR

S

oLC

Rr

rRR

L

oLC

R

rRR

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Valores típicosEMISOR COMÚN

EMISOR COMÚN CON

RE=170

BASE COMÚN

SEGUIDOR DE EMISOR

Ri (K) 2.6 16.7 0.03 83

Ro (K) 9.2 9.7 10 0.118

AV=Vo/Vs -36.2 -15.6 0.5 0.89

Ai=io/iS -46.7 -41.7 0.5 8.3

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López

Amplificadores diferenciales

R C 1 R C 2

V C 1V C 2

V B 1V B 2

V E

I

V C C

T

BB

E

Vvv

Ii

12

1

exp1

T

BB

E

Vvv

Ii

21

2

exp1

21 iiI

Cor

rient

e de

col

ecto

r no

rmal

izad

a, i C

/I

Tensión diferencial de entrada normalizada, (vB1-vB2)/VT

región lineal

=1

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Modos de operación– Modo I: señal de entrada en modo común

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Modos de operación– Modo II: señal diferencial de entrada grande

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Modos de operación– Modo III: señal diferencial de entrada grande

TEMA 1


CIR

CU

ITO

S A

NA

LÓ

GI C

OS

(2º

Cu

r so)

© López


• Modos de operación– Modo IV: señal diferencial de entrada pequeña

(pequeña)

tema 1 e.t.s. de ingenieros de telecomunicación univ. de las palmas de gran canaria circuitos...

Documents