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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
