amplificadores de pequeÑa seÑal · 2017-08-31 · para determinar el circuito equivalente en...
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AMPLIFICADORES DE
PEQUEÑA SEÑAL
Fuentes y Amplificadores 710199M Ing. Jorge Antonio Tenorio Melo 1Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Programa Académico Tecnología en Electrónica
INTRODUCCION
• El amplificador es uno de los bloques funcionales más importantes de lossistemas electrónicos.• Se diferencia entre gran señal y pequeña señal, en que esta última tienevalores de tensión de pocos volts a milivolts.• Estos amplificadores necesitan la polarización en continua del transistor,definiendo así un punto de trabajo Q, entorno al cual se moverá dependiendode la señal de entrada.• En el estudio de la relación de tensiones y corrientes para pequeñoscambios en torno al punto Q, se hace uso de los circuitos equivalentes enpequeña señal.• Sin entrar en el estudio en frecuencia, las características más importantesen un amplificador son su ganancia, impedancia de entrada e impedancia desalida.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Modelo de Ebers-Moll
Modelo Ebers-Moll para transistores PNP Modelo Ebers-Moll para transistores NPN
( ) ( )[ 1] [ 1]
CBEB qVqVKT KT
E ES R CSI I e I e
( ) ( )[ 1] [ 1]
CBEB qVqVKT KT
C F ES CSI I e I e
DCDEFC iii
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Modelo de Ebers-Moll
La ley de reciprocidad establece que:
Donde aF es la alfa directa y aR es la alfa inversa.
Sustituyendo en las ecs. anteriores
SCSRESF III
11 TBCTBE Vv
R
SVvSC eIeIi
11 TBCTBE VvS
Vv
F
SE eIeIi
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Modelo de Ebers-Moll (Estado activo )
En el amplificador de emisor común la fuente en el circuito de base polariza directamente a la unión base-emisor y una fuente de mayor tensión polariza inversamente la unión base-colector. El voltaje vBE deberá ser mayor que la tensión de codo y los términos que llevan vBE son mucho mayores que 1. La tensión vBC es mucho menor que la tensión de codo, las exponenciales que incluyen vBC son mucho menores que 1. Las ecuaciones de Ebers-Moll quedan como:
R
SVvSC
IeIi TBE
S
Vv
F
SE IeIi TBE
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Modelo de Ebers-Moll (Estado activo )
De la ley de Kirchhoff de corrientes se llega a: BF
FC ii
1
Definimos la beta directa del transistor como:F
FF
1
Entonces: BFC ii β y BFE ii 1β
Es fácil mostrar que la ecuación de entrada en emisor común es:
TBE Vv
FF
SB eIi
1
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL PARA BJT (R Pi)
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL PARA BJT
Donde k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura absoluta de la unión pn, y q es la magnitud de la carga de un electrón (la carga elemental).
El Voltaje térmico VT :Es aproximadamente 25.85mV a 300K
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL PARA BJT
Donde k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura absoluta de la unión pn, y q es la magnitud de la carga de un electrón (la carga elemental).
El Voltaje térmico VT :Es aproximadamente 25.85mV a 300K
Ejercicio:
A temperatura ambiente, un transistor tiene un valor de b=100. Calcular los valores de gm y de rp para ICQ=10 mA.Repetir el ejercicio para ICQ=1 mA.
Respuesta Para ICQ=10 mA, tenemos un valor de gm=385 mS, y rp=260Ω.L. Para ICQ=1 mA, tenemos un valor de gm=3,85 mS, y rp=2.600Ω.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL PARA BJT
Donde k es la constante de Boltzmann, T es la temperatura absoluta de la unión pn, y q es la magnitud de la carga de un electrón (la carga elemental).
El Voltaje térmico VT :Es aproximadamente 25.85mV a 300K
Ejercicio:
A temperatura ambiente, un transistor tiene un valor de b=100. Calcular los valores de gm y de rp para ICQ=10 mA.Repetir el ejercicio para ICQ=1 mA.
Respuesta Para ICQ=10 mA, tenemos un valor de gm=385 mS, y rp=260Ω.Para ICQ=1 mA, tenemos un valor de gm=3,85 mS, y rp=2.600Ω.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
RECTA DE CARGA DINAMICA
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN
Para determinar el circuito equivalente en pequeña señal, se realizan los siguientes pasos:
1. – Determinar el punto Q con la polarización en continua (se abren todos los condensadores).
2. – Cortocircuitar las fuentes de tensión de continua.3. – Cortocircuitar los condensadores.4. – Sustituir el BJT por sus equivalente.5. – El valor de rp se obtiene a partir del punto Q.6. – Se aplican las leyes de circuitos.
• El condensador CE se denomina condensador de desacoplo, proporcionando un camino de baja impedancia para la corriente alterna que va desde el emisor a masa.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Ejercicio:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Ejercicio:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Ejercicio:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Ejercicio:
La tensión de la fuente se divide entre la resistencia interna de la fuente y la impedancia deentrada del amplificador. Por tanto, podemos escribir
Ahora, con la carga conectada, tenemos
Pero tenemos que
por lo que se obtiene:
Observe que la fase de vo(t) está invertida con respecto a la de vs(t).
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Ejercicio:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Ejercicio:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
Efecto Early
BFVv
BCEc iiviA
CE 1,
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
La ganancia de tensión del seguidor de emisor es:
Sin embargo, la ganancia de tensión suele ser sólo ligeramente inferior a la unidadObserve que la ganancia de tensión de este circuito es positiva.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
La impedancia de entrada Zi
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑALEJERCICIO:Calcular la ganancia de tensión, la impedancia de entrada, la ganancia de corriente y la impedancia de salida, del amplificador seguidor de emisor mostrado en la Figura:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑALEJERCICIO:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑALEJERCICIO:
El transistor funciona en la región activa ? ¡Si!
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑALEJERCICIO:
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑALEJERCICIO:
Observe que, aunque la ganancia de tensión es inferior a uno, la gananciade corriente es grande (comparada con la unidad). Así, la potencia de salidaes mayor que la potencia de entrada y el circuito es efectivo comoamplificador.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN BASE COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN BASE COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
El amplificador en base común no esinversor y potencialmente tiene unaelevada ganancia de tensión.
La ganancia de corriente es menor que uno.
La impedancia de entrada es baja y laimpedancia de salida es moderada encomparación con las impedanciascorrespondientes de otros amplificadores.
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CONCEPTOS BASICOS SOBRE AMPLIFICADORES
AMPLIFICADOR EN BASE COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL
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Ejercicio: Demostrar las características del amplificador base común