AMPLIFICADOR CON BJTANÁLISIS Y DISEÑO

2015-1

Prof. Gustavo Patiño. M.Sc. Ph.DMJ 12- 1419-05-2015

THE TRANSISTOR AS A SWITCH

While there are limitations as to what we can switch on and off, transistor switches offer lower cost and substantial reliability over conventional mechanical relays. 

The secret to making a transistor switch work properly is to get the transistor in a saturation state.

THE TRANSISTOR AS A AMPLIFIER

THE TRANSISTOR AS AN AMPLIFIER

Parameter Common EmitterCommon Collector

Common Base

Voltage gain Av High (about 100) Unity (1) Medium (10-50)

Current Gain High (50 - 800) High (50 -800)Less than unity (<1)

Input ImpedanceMedium (about 3 to 5k)

High (several k) Low (about 50R)

Output Impedance

Medium, Approx = Load resistor value

Low (a few ohms) High (about 1M)

Summary of the three types transistor connection

CONFIGURACIONES DE AMPLIFICACIÓN BASADAS EN BJT

Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

DC OPERATION OF THE COMMON-EMMITER AMPLIFIER

GRAPHICAL CONSTRUCTION FOR THE DETERMINATION OF THE DC BASE CURRENT

IN THE CIRCUIT

GRAPHICAL CONSTRUCTION FOR DETERMINING THE DC COLLECTOR CURRENT IC AND THE

COLLECTOR-TO-EMMITER VOLTAGE VCE

CURVAS CARACTERÍSTICAS

Las curvas características son curvas paramétricas de iC contra vCE, con iB como parámetro. Cada tipo de transistor tiene su propio conjunto único de curvas características.

EL AMPLIFICADOR EMISOR COMÚN (EC)

Si se supone una entrada de ca, la onda de salida se puede encontrar de manera gráfica.

Moviendo el punto de operación hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la línea de carga conforme cambia iB, se pueden graficar iC ; iB y vCE.

EL AMPLIFICADOR EMISOR COMÚN (EC) (…CONT)

EB

BEBBs

EBEB

sBEBBB RR

VVv

RRRR

vVVi

)1()1(

1

)1(

EB

BEBBB

sEB

b

RR

VVI

vRR

i

1

BEEBBsBB

EBBEBBsBB

EEBEBBsBB

VRRivV

RiVRivV

RiVRivV

))1((

)1(

EB

BEBBC

RR

VVI

1

Ecuación

EL AMPLIFICADOR EC CON RESISTOR EN EL EMISOR

Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

EL AMPLIFICADOR EC CON RESISTOR EN EL EMISOR (…CONT)

La línea de carga en cd es la gráfica de esta línea recta, que se encuentra resolviendo los dos interceptos con los ejes. Si iC=0,

EC

CCCE

ECEC

CECCC

CEECCCC

EECECCCC

RR

Vv

RRRR

vVi

vRRiV

RivRiV

1

)(

EC

CCC RR

Vi

Si vCE=0, entonces,

CCCE Vv

LÍNEA DE CARGA DC

Gráfica de la línea de carga dc descrita por:

Con interceptos:

EC

CCCE

ECC RR

Vv

RRi

1

EC

CCC RR

Vi

CCCE Vv

CCCEEC

C VvRR

i

1

Ecuación

LÍNEA DE CARGA DC (…CONT)

EC

CCCQ RR

VI

0

CCCEQ VV 0

Por tanto, el punto de operación Q(VCEQ, ICQ) hace parte de dicha línea de carga, y se encuentra ubicado en el siguiente intervalo:

EL AMPLIFICADOR EC CON RESISTOR EN EL EMISOR (…CONT)

2CC

CEQ

VV EC

CCCQ RR

VI

2

A menudo, al diseñar un amplificador con transistores se desea una salida con máxima excursión no distorsionada. Si la señal de entrada en ca es simétrica alrededor de cero, se puede obtener una excursión máxima colocando el punto Q en el centro de la línea de carga.

AMPLIFICADOR EC INDEPENDIENTE DE

)(//

21

2121 RR

RRRRRR BTH

)( 21

1

RR

VRVV CC

BBTH

CCBB

B

BBCC

CCB

VVR

VVVR

R

11

BB

CCB

V

VRR 2

EB RR 1.0

2CC

CEQ

VV

E

BEBBCQ R

VVI

1.1

De ecuación

CAPACITORES DE PASO Y DE ACOPLAMIENTO

Los capacitores se aproximan a cortocircuitos para señales de ca y circuitos abiertos para señales de cd.

CAPACITORES DE PASO Y DE ACOPLAMIENTO (2)

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Capacitor de paso: Se pueden utilizar para poner en corto el resistor de emisor,

incrementando así la ganancia del amplificador. Para lograr esto se selecciona un capacitor cuya impedancia en frecuencias de operación sea mucho menor que la resistencia del emisor.

Capacitores de acoplamiento: El capacitor de acoplamiento es necesario para prevenir

interacciones de cd entre etapas adyacentes. Cada par de etapas de un amplificador multietapa se puede

acoplar por medio de un capacitor. La impedancia de entrada de la siguiente etapa es la carga de la etapa anterior.

Estos capacitores también tienen un papel importante en la determinación de la respuesta en frecuencia del amplificador.

LÍNEA DE CARGA DE CA PARA LA CONFIGURACIÓN EN EC

Por motivo de la presencia de los condensadores de acople y de paso puede ocurrir que hayan dos líneas de cargas en el circuito:Una línea de carga DC y una línea de carga CA.

LÍNEA DE CARGA DE CA PARA LA CONFIGURACIÓN EN EC (2)

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La resistencia en el circuito colector emisor para polarización en cd es RC+RE, la cual se define como Rcd. Cuando la carga se acopla al transistor a través de un capacitor, la resistencia en ca es diferente. En condiciones de ca la resistencia en el circuito colector-emisor es Rca=(RL//RC)+RE.

Si el resistor de emisor se pone en corto, entonces la resistencia de ca es sólo: Rca=RL//RC.

LA LÍNEA DE CARGA DE CA A TRAVÉS DE CUALQUIER PUNTO Q

Rcd : Resistencia total alrededor del lazo colector-emisor bajo condiciones de cd. (los capacitores se consideran circuitos abiertos.)

Rca :Resistencia total alrededor del lazo colector-emisor bajo condiciones de ca. (Las fuentes de cd se hacen cero y los capacitores se consideran cortocircuitos.)

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LA LÍNEA DE CARGA DE CA A TRAVÉS DE CUALQUIER PUNTO Q (2)

Como una entrada en ca igual a cero coloca el punto de operación en el punto Q, la línea de carga intercepta la línea de carga de cd en el punto Q.

cdca RR

cdmm ca

ECLca

CEcd

R)//R(RR

RRR

LA LÍNEA DE CARGA DE CA A TRAVÉS DE CUALQUIER PUNTO Q (3)

CCCEcdcd

CE

cd

CCC Vv

RR

v

R

Vi 1

Linea de carga DC

CQ

ca

CEQ

ca

CECCEQCE

caCQC I

R

V

R

viVv

RIi )(

1)(

0 . en Intercepto CECCQca

CEQC viI

R

VI '

0 . en Intercepto CCEcaCQCEQCC ivRIVV '

Linea de carga AC

De ecuación

LA LÍNEA DE CARGA DE CA A TRAVÉS DE CUALQUIER PUNTO Q (4)

ELECCIÓN DE LA LÍNEA DE CARGA CA PARA MÁXIMA EXCURSIÓN EN LA SALIDA

Para diseñar el amplificador para máxima excursión en el voltaje de salida, se debe colocar el punto Q en el centro de la línea de carga de ca.

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0 .en Intercepto '

excursión. máxima

paraCondición

2

'

0 .en Intercepto '

ca carga de Linea (2) )(1

)(

cd carga de Linea (1)

CECEcaCQCEQCC

CCCEQ

CECCQca

CEQC

CEQCEca

CQC

cdCCECC

ivRIVV

VV

viIR

VI

VvR

Ii

RivV

(3) caCQCEQ RIV

ELECCIÓN DE LA LÍNEA DE CARGA CA PARA MÁXIMA EXCURSIÓN EN LA SALIDA (2)

(1)en (3) ca

cdCEQCEQCC R

RVVV

cacd

CCCEQ RR

VV

1

cdca

CCCQ RR

VI

y

ELECCIÓN DE LA LÍNEA DE CARGA CA PARA MÁXIMA EXCURSIÓN EN LA SALIDA (3)

RESUMEN DE ECUACIONES DE DISEÑO PARA CUALQUIER PUNTO DE OPERACIÓN

Q

) V(vR

)I(i

RivV

CEQCEca

CQC

cdCCECC

1

Ecuaciones de diseño, y todas sus formas de escribirse y representarse, para el circuito de la figura!

CCBB

B

BBCC

CCB

VVR

VVVR

R

11

BB

CCB

VVR

R 2

EB RR 1.0

EB

BEBBB RR

VVI

ECLca

CEcd

R)//R(RR

RRR

RESUMEN DE ECUACIONES DE DISEÑO PARA EL PUNTO Q DE MÁXIMA

EXCURSIÓN

CCBB

B

BBCC

CCB

VVR

VVVR

R

11

BB

CCB

VVR

R 2

EB RR 1.0

ECLca

CEcd

R)//R(RR

RRR

EB

BEBBB RR

VVI

cacd

CCCEQ RR

VV

1

cdca

CCCQ RR

VI

y

Ecuaciones de diseño,y todas sus formas de escribirse y representarse, para máxima excursión en el circuito de la figura!

APORTE DEL ESTUDIANTE

Para el estudiante: En tu tiempo extra-clase, de qué manera puedes

complementar el contenido dado en esta clase ? Qué información adicional complementa y ayuda a

comprender mejor el contenido de estas diapositivas ?

Qué preguntas te surgen de esta clase? Qué respuestas le das a dichas preguntas?

Busca más bibliografía e información adicional que complemente tus respuestas y el contenido de esta clase. Consulta oportunamente al profesor del curso para

complementar tus respuestas y resolver tus dudas restantes.

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