sesión 15 configuraciones del transistor

Sesión 15

Configuraciones del transistor

como dispositivo amplificador.

Componentes y Circuitos Electrónicos

José A. Garcia Souto / Pablo Acedo

www.uc3m.es/portal/page/portal/dpto_tecnologia_electronica/Personal/JoseAntonioGarcia

Configuraciones del Transistor como

Dispositivo Amplificador

OBJETIVOSOBJETIVOS• Entender el procedimiento de análisis de los parámetros

característicos de amplificadores.

• Analizar los circuitos de pequeña señal correspondientes a amplificadores BJT de una etapa:

– Emisor común.

– Emisor común con resistencia de emisor.– Emisor común con resistencia de emisor.

– Colector común.

– Base común.

• Comparar las características de estas configuraciones.

2UC3M 2009 CCE - Sesión 15

Parámetros característicos de amplificadores

Ganancia de Tensión, Av y Gv

Ganancia de corriente, Ai i

ov

V

VA =

i

oi

i

iA =

g

ov

V

VG =

Ganancia de corriente, Ai

Resistencia de entrada, Rin

Resistencia de salida, Rout

3

iV

i

iin

i

VR =

o

oout

i

VR =

g

UC3M 2009 CCE - Sesión 15

Parámetros característicos en circuito abierto

= oVA

∞→LR

4

Ganancia de Tensión sin carga, Avo

Resistencia de entrada sin carga, Ri

∞→

=

LRi

ovo

VA

∞→

=

LRi

ii

i

VR


Parámetros característicos en cortocircuito

0=LR

Ganancia de Corriente de cortocircuito, Ai(sc))( = o

scii

iA

5

Ganancia de Corriente de cortocircuito, Ai(sc)

Transconductancia de cortocircuito, Gm

0

)(

=LRi

scii

0=

=

LRi

om

V

iG


Cálculo de Impedancias de entrada

t

tin

i

VR =

6

∞→

=

LRt

ti

i

VR


Cálculo de Impedancias de salida

= tVR

0=

=

gVt

tout

i

VR

V

7

0=

=

iVt

to

i

VR


Equivalente de pequeña señal

)(·

Ω== Too Vr

ββ

)( 1−Ω=T

CQ

mV

Ig mVV

KTTamb

25º300

≈=

8

)(·

Ω==CQ

To

m

o

I

V

gr

ββπ

)(0 Ω=CQ

A

I

Vr

πβ rgmo ·=


Ejemplo de pequeña señal

RC = 3 kΩ

RB = 15 kΩ

VBE-on = 0,6 V

βF = 100 RB = 15 kΩ

VCC = 18 V

VBB = 1,2 V

Vg = 0,2 V (pico)

VVQBE 6,0≈

βF = 100

9

AIQB

µ40≈

mAIQC 4≈

VVQCE 6≈

VVg 0=(1) ANÁLISIS DE

POLARIZACIÓN


Ejemplo de pequeña señal

βo = 100

VA = 100 V

VVBB 0=(2) PARÁMETROS DE

PEQUEÑA SEÑAL

VmAmV

mAgm /160

25

4==

(3) ANÁLISIS DE

PEQUEÑA SEÑAL VVCC 0=

)//( RrVgV −= VVr

RrgV

Cm 17)//( 00 −≈

+−= π

10

mV25

Ω== 6254

25·100

mA

mVrπ

Ω== kmA

Vr 25

4

1000

)//( 00 Cm RrVgV π−=

π

ππ

rR

rVV

B

g+

=

VV

rRRrg

V B

Cm

g

17)//( 0 −≈+

−=π

AA

i

io

b

c 100== β

VVRrg

V

VCm 428)//( 0

0 −≈−=π


Amplificadores de una etapa

• Amplificador en emisor común (EC)

• Amplificador en emisor común con RE y degeneración de emisor• Amplificador en emisor común con RE y degeneración de emisor

• Amplificador en colector común (CC) o seguidor de emisor

• Amplificador en base común (BC)

EC

EC-RECC BC


Amplificador en emisor común (EC)

EJEMPLO

βo = 100

VA = 100 V

Ω Rb = 100 kΩ

Rc = 8 kΩ

RL = 100 kΩ

Vcc = Vee = 10V

Iee = 1mA

mAICQ 1≈

12

(1) ANÁLISIS DE

POLARIZACIÓN

∞→eoi CCC ,,

(Circuito Abierto)

eeE II =

eeCQ II ≈

CQ

VmAgm /40=

Ω= kr 5,2π

Ω= kr 1000


Emisor Común (Impedancias)

ii oi

(2) ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL

rR ≈


πrRR bin //= ππ

rRrRin

b

≈>>

ocout rRR //= cRrout RRco

≈>>

πrRib =

ooc rR =

Emisor Común (Pequeña señal)

ii oi

(2) ANÁLISIS DE g

iRR

Vi

+= in

g

RVV =π

14

(2) ANÁLISIS DE

PEQUEÑA SEÑAL ing

iRR

i+

=ing

gRR

VV+

=π

)////( Lcomo RRrVgV π−=outL

outmo

RR

RVgi

+−= π


Emisor Común (Ganancia)

ii oi

ino RRRrg

VG −== )////(

)////( Lcomo

v RRrgV

VA −==

π

oβ−≈

cmRrvo RgAco

−≈>>

15

ing

inLcom

g

ov

RRRRrg

VG

+−== )////(

in

outL

outm

i

oi R

RR

Rg

i

iA

+−==

)////( Lco

g

o

rRv RRrrR

Gb

π

βπ +

−≈>>

orRscib

A βπ

−=>>)(


Amplificador en emisor común con RE

16

21 // bbb RRR =

EJEMPLO

…

Re = 1 kΩmAICQ 1≈


ii oi

Emisor Común con RE (Impedancia)

V eoe

ib RrrV

VVR )1( βπ

π ++=+

=

17

eme RVgr

VV ⋅

+= π

π

π

ei VVV += π


eoib RrrV

R )1( βπ

ππ

++==

cRrout RRco

≈>>

[ ]eobin RrRR )1(// βπ ++=

ii oi

Emisor Común con RE (Peq. señal)

)//( Lcmo RRVgV π−≈g

ing

ingi V

RR

RVV ≈

+=

18

ing

g

iRR

Vi

+=

outL

outmo

RR

RVgi

+−= π

Lcmo π

eme RVgr

VV ⋅

+= π

π

π

ei VVV += π

ing RR +

emi RgV

V

+≈1

1π


ii oi

Emisor Común con RE (Ganancia)

( ) eo

Lco

i

ov

Rr

RR

V

VA

·1

)//(

β

β

π ++−==

( )cmco RgR

A −≈−=β

Lc

L

e

c

e

LcRR

RrvRR

R

R

R

R

RRG

ing

eo +⋅−≈−≈

<<

<<

)//(βπ

19

( ) em

cm

eo

covo

RgRrA

+−≈

++−=

11 βπ

o

RRg

RRsci

in

ibb

A β−≈<<

>>)(b

ibb

cL

co

i

oi

R

RR

RR

R

i

iA

+

+−== β


Amplificador en colector común (CC)

20

21 // bbb RRR =

LeEMISOR RRR //=mAICQ 1≈EJEMPLO

…


Colector Común (Impedancias)

ii

LoEM RrR //=

oi


EMoe

ib RrrV

VVR ⋅++=

+= )1( βπ

ππ

π( ) ( )o

gb

o

gb

oout

RRrRRrrR

ββ

ππ

+

+≈

+

+=

1

//

1

////

Colector Común (Pequeña señal)

ii

LoEM RrR //=

oi

gVi =

g

ing

ingi V

RR

RVV ≈

+=

22

+

+=

Lo

omo

Rr

rVg

r

Vi π

π

π

ing

g

iRR

Vi

+=

ei VVV += π

ing RR +

eo VV =EMme RVgr

VV ⋅

+= π

π

π


ii

Colector Común (Ganancia)

oi

( )( ) EMo

EMo

i

ov

Rr

R

V

VA

⋅++

⋅+==

β

β

π 1

11≈= o

vV

VG

23

( ) EMoi RrV ⋅++ βπ 1gV

( )b

ibb

Lo

oo

i

oi

R

RR

Rr

r

i

iA

+

++== β1

o

RRg

RRsci

in

ibb

A β+≈<<

>>1)(


Amplificador en base común (BC)

24

EJEMPLO

…

mAICQ 1≈


oi

Base Común (Pequeña señal)

ii ing

g

iRR

Vi

+=ei VV =

ingi

RVV

+= V

25

outL

outmo

RR

RVgi

+−= π

ing

giRR

VV+

=

πVVe −=

)//( Lcmo RRVgV π−≈

+−= π

π

π Vgr

Vi mi


oi

Base Común (Características)

V+==

ii

mo

ing

rR

1

1≈

+=

βπ

)//( Lcm

i

ov RRg

V

VA +==

cmvo RgA +=

α=A

26

cRrout RRco

≈>>

α=)(sciA


ComparaciónEtapa Rin Rout Av Ai(sc)

EC

ππ rrRb ≈// oc rR // )////( Lcom RRrg−oinmRg β−≈−

EC-RE

CC

BC

ππb //

r 1

oc rR //

cR

)////( Lcom RRrg−oinmRg β−≈−

[ ]eob RrR )1(// βπ ++ ( ) eo

Lco

Rr

RR

·1

)//(

β

β

π ++− o

b

ibbo

R

RRββ −≈

+−

[ ]EMob RrR ⋅++ )1(// βπ

( )o

gb RRr

β

π

+

+

1

//( )

( )1

1

1≈

⋅++

⋅+

EMo

EMo

Rr

R

β

β

π

( )b

ibbo

R

RR ++ β1

αβ

=

27

T

Aom

máx

ECvV

VrgG −=−≈

BC

mo g

r 1

1≈

+ βπ

ing

invv

RR

RAG

+=

cR ( )α

β

β=

+ o

o

1)//( Lcm RRg+

1≈máx

CCvG


Ejemplo: Circuito práctico

EJEMPLO

Vcc = 12 V

IC ≅ 1 mAIC 1 mA

VE ≈ 0 V (DC)

R1=R2=180KΩ

RE=?

RL ≅ 1KΩ

Rg = 50Ω

Cin = 10µF

Co = 100µF

28

Indicar qué tipo de amplificador es

Calcular la ganancia Vo/Vg

Calcular la impedancia de entrada

Calcular la impedancia de salida

Q1 = BC547B

(βF ≈ βo ≈ 300) (VBE-ON = 0,7 V)

(VCE-sat = 0,2 V)


ANEXO 1: Características EC

ii oi πrRib =

ooc rR =

πrRR bin //= ππ

rRrRin

b

≈>>

ocout rRR //= cRrout RRco

≈>>

ino RRRrg

VG −== )////(

)////( Lcomo

v RRrgV

VA −==

π

)//( comvo RrgA −=

cmRrvo RgAco

−≈>>

29

ing

inLcom

g

ov

RR

RRRrg

V

VG

+−== )////(

in

outL

outm

i

oi R

RR

Rg

i

iA

+−==

)////( Lco

g

o

rRv RRrrR

Gb

π

βπ +

−≈>>

)////( Lcom

rR

rRv RRrgGg

b

−≈<<

>>

π

π

inmsci RgA −=)(

orRscib

A βπ

−=>>)(


ii oi

ANEXO 2: Características EC con RE

eoe

ib RrrV

VVR )1( βπ

ππ

π ++=+

=

[ ]eobin RrRR )1(// βπ ++=

cRrout RRco

≈>>

( ) eo

Lco

i

ov

Rr

RR

V

VA

·1

)//(

β

β

π ++−== ( ) em

cm

eo

covo

Rg

Rg

Rr

RA

+−≈

++−=

11 β

β

π

LcLcRR RRRRG

ing ⋅−≈−≈<< )//(

( )inLcoo

v

RRRVG

+⋅

++−==

β

β )//(

30

Lc

L

e

c

e

LcRR

RrvRR

R

R

R

R

RRG

ing

eo +⋅−≈−≈

<<

<<

)//(βπ( ) ingeog

vRRRrV

G+

⋅++

−==βπ 1

o

RRg

RRsci

in

ibb

A β−≈<<

>>)(

b

ibb

cL

co

i

oi

R

RR

RR

R

i

iA

+

+−== β

b

ibbosci

R

RRA

+−= β)(


ii

ANEXO 3: Características CC

EMoe

ib RrrV

VVR ⋅++=

+= )1( βπ

ππ

π

[ ]EMobin RrRR ⋅++= )1(// βπ

oi

( ) ( )o

gb

o

gb

oout

RRrRRrrR

ββ

ππ

+

+≈

+

+=

1

//

1

////

( )( )

11

1≈

⋅++

⋅+=

oo

oovo

rr

rA

β

β

π

( )( )

11

1≈

+⋅

⋅++

⋅+== inEMoo

vRR

R

Rr

R

V

VG

β

β ( )b

ibb

Lo

oo

i

oi

R

RR

Rr

r

i

iA

+

++== β1

31

( )( ) EMo

EMo

i

ov

Rr

R

V

VA

⋅++

⋅+==

β

β

π 1

1

( )1

1≈

+⋅

⋅++==

ingEMog

vRRRrV

Gβπ

bLoi RRri +

( )b

ibbosci

R

RRA

++= β1)(

o

RRg

RRsci

in

ibb

A β+≈<<

>>1)(


oi

ANEXO 4: Características BC

mo

ing

rR

1

1≈

+=

βπ

cout RR ≈

ii

cRrout RRco

≈>>

inLcm

ov

RRRg

VG

++== )//(

)//( Lcm

i

ov RRg

V

VA +==

cmvo RgA +=

( )ccoo RRi

A === αβ

32

ing

Lcm

g

vRR

RRgV

G+

+== )//(

gm

Lcm

g

ov

RgRRg

V

VG

+==

1

1)//(

( ) Lc

c

Lc

c

o

o

i

oi

RRRRiA

+=

++== α

β1

α=)(sciA


sesión 15 configuraciones del transistor

Documents