Transistor de unión bipolar

Corriente. Generador. Frecuencia. Señal. Emisión. Teorema de Miller. Condensadores. Circuitos. Funcionamiento

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  • País: España España
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BJT:

B=Beta

Icbo (corriente de fugas)=> Ic=B*Ib+(B+1)*Icbo

Para la recta dinámica se eliminan los generadores de contínua y se calcula ic/vce

ic=m*vce+n un pto es el pto Q y recuerda que m es -1/(suma de resistencias en la mmala colector emisor en pequeña señal)

La amplitud o variación de la ic (Aic) es lo menor entre Icq con cero y con ic(vbe=0)

Máxima tensión de entrada: Con Aic sacamos AVo (normalmente AVo=Aic*Rc) y AVi=AVo/A(Ganancia)

Circuito equivalente en medias frecuencias y pequeña señal en emisor común:

B --|ib C

*--- V ----------------*

| | |

|-| |-| |-|

| | ||| | |

| |hie |V|hfe*ib | |hoe^(-1)

|-| |-| |-|

| | |

------|---------------

|

* E

hib=Vt/Ibq (Vt suele ser 26mV)

Relaciones entre las diferentes configuraciones:

hib=hie/(hfe+1)

hrb=hie*hoe/(hfe+1)-hre

hfb=-hfe*(hfe+1)

hob=hoe/(hfe+1)

hic=hie

hrc=1

hfc=-(hfe+1)

hoc=hoe

Conclusiones:

-----------------------------------

| EC BC CC |

| Av Alta Alta 1 |

| Ai Alta <1 Alta |

| Ze Media Muy baja Alta |

| Zo Media Alta Muy baja |

-----------------------------------

Circuito equivalente del BJT en altas frecuencias:

Cb'c (Antes de Miller)

---||------

| |

B _____ B' | ______ | C

*--|___|------*---------------------|____|--------------------------------------------------------*

rbb' | | | rb'c | | | |

|-| --- --- |-| --- |-| ---

| |rb'e --- Cb'e ---Cm(Tras Miller) |||gm*Vb'e ---C'm(Tras Miller) | |rce --- Cce

| | | | |V| | | | |

|-| | | |-| | |-| |

| | | E | | | |

------------------------*----------------------------------------------------------

Normalmente se desprecian rbb', rb'c, rce y Cce.

gm=hfe/hie

hie=rbb'+rb'e => rb'e(aprox)=hie

Frecuencia de transición:

ft=gm/(2*pi*C)=hfe/(2*pi*rb'e*(Cb'e+Cb'c))

Aproximando rb'e=hie y Cb'c+Cb'e=Cb'e => Cb'e(aprox)=gm/(2*pi*ft)

Teorema de Miller:

Por este teorema convertimos Cb'c en otros dos condensadores: Cm=Cb'c*(1-k) y C'm=Cb'c*(k-1)/k

Por lo general, la frecuencia superior de corte la marca Cm (por ser el mayor), y si se siguen comprobando las hipótesis se puede despreciar C'm.

K se aproxima como la ganancia a frecuencias medias.

****

Respuesta en frecuencia:

Cuando se calcula aproximando por condensadores, hay que tener en cuenta que para calcular Xe los demás son cero (corto), y para calcular otro, los demás son cero (corto) menos Xe que es infinito (circuito abierto).

W=1/(Reqparalelo * C) => f=1/(2*pi*Reqparalelo*C)

Los condensadores de acoplo y desacoplo crean un polo: jW/(1+jW/W1)

El condensador de emisor crea un zero (Reqparalelo=Re) y un polo (Reqparalelo normal): (1+jW/Wz)/(1+jW/Wp)

Si un condensador externo introduce un polo de alta frecuencia se halla igual, solo que en el Bode irá: 1/(1+jW/W1) (así irá todo polo que suponga la fcs)

Estas aproximaciones son válidas si los polos entre condensadores están separados más de una década.

Para construir el bode con esto, pongo la ganacia a frecuencias medias y la multiplico por los efectos de todos los condensadores.

Para el Bode:

Si A(jW)=(jW/W1)^n arg(A)=pi/2

Si A(jW)=(1+jW/W2)^n arg(A)=ArcTg(W/W2)

Representación de la fase:

Hay que repesentar las frecuencias en cuestión, ellas, ellas*0'1 y ellas*10

En las de 0'1*f hacen bajar la línea.

En las de 10*f hacen subir la línea.

En las f como si no estuviese.

Al comenzar se hace en 360º si la ganancia a frecuencias medias es negativa y en 180º si es positiva (Tomamos el orígen del eje Y en 180).

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JFET:

Funcionamiento habitualmente no deseado: Zona ohmica. Vds<Vgs-Vp

Funcionamiento habitualmente deseado: Zona de saturación. Vds>Vgs-Vp

La parábola que separa estas dos zonas es por la ecuación Vds=Vgs-Vp

Zona de saturación: Ids=Idss*(1-Vgs/Vp)^2

Zona ohmica: Ids=Idss*(2*(1-Vgs/Vp)*(Vds/(-Vp))-(Vds/Vp)^2)

Punto Q: Ids/Vds

La gráfica del Vp: |Id

/-Idss

Parábola---> / |

---/----|------ Vds

Vp

Circuito equivalente para medias frecuencias y pequeña señal:

G D

---* ------------------*

| |

|-| |-|

||| | |

|V|gm*Vgs | |rds

|-| |-|

| |

---------------

|

* S

ids=gm*Vgs+(1/rds)*Vds

Si rds no nos lo dan lo tomamos como cero y gm=-d(id)/d(Vgs)

Circuito equivalente JFET en altas frecuencias:

G Cgd(Antes de Miller) D

---*---------------||-----------------------------------------------------------------*

| | | | | |

--- Cgs --- Cm(Tras Miller) |-| ---C'm(Tras Miller) |-| ---Cds

--- --- |||gm*Vgs --- | |rds ---

| | |V| | | | |

| | |-| | |-| |

| | | | | |

-------------------------------------------------------------------------------

|

* S

Cds puede ser despreciable.

Miller: Cdg => Cm=Cgd*(1-k) y C'm=Cgd*(k+1)/k (Akí si funciona todo bien, puede quitarse C'm pq tendrá el mayor (akí hablamos de fcs) polo)

K se aproxima como la ganancia a frecuencias medias.

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MOSFET:

Id=k*(Vgs-Vt)^2 si Vds>Vgs-Vt

Id=k*(2*(Vgs-Vt)*Vds-Vds^2) si Vds<Vgs-Vt

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Amplificador diferencial:

V1=Vc+Vd/2

V2=Vc-Vd/2

Cuando se usa el teorema de la bisección, recuerda que en Vc se dejan las patas sueltas y en Vd/2 se unen.

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Realimentación:

Tomo: B=Beta

Af=A/(1+A*B)

Nota: Esa A es con los efectos de la realimentación.

Si Af<A => Realimentación negativa (señal realimentada en oposición de fase).

Zef=Ze*(1+A*B)

Ganancia de lazo: Factor por el que queda multiplicada la señal al recorrer el bucle de realimentación, y vale -A*beta.

Pasos del análisis:

-Dibujar el circuito en pequeña señal separando la cadena de realimentación.

-Ver los terminales de entrada y salida:

- Si la realimentación va conectada directamente al terminal de salida => Muestreo de tensión. Si no, de corriente.

- Si la realimentación va conectada directamente al terminal de entrada => Comparación paralelo (I). Si no, serie (V).

Así ya sabemos que A y que B tenemos que hallar.

Ventajas de la realimentación NEGATIVA:

Se estabiliza la A del amplificador (1+A*B más estable).

Si queremos que dependa mucho de la frecuencia, no hay más que poner una cadena de realimentación de dependa mucho de dicha frecuencia.

Disminuye el efecto de ruidos que aparecen en el circuito.

Aumenta el ancho de banda: Fcsf=Fcs*(1+A*B) Fcif=Fci/(1+A*B)

Mejora las Zi y Zo. Eje: En Tensión Serie: Zof=Zo/(1+A*B)

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NOTAS:

Comprobar SIEMPRE las hipótesis (Vds y Vce).

En los JFET hay que tener en cuenta la parábola de la zona ohmica, dada por las ecuaciones de Ids y Vds.

Si nos piden un amplificador con máxima amplitud (amplitud, no ganancia) tenemos que conseguir que el pto Q esté en el centro de la recta dinámica.

Cuando quitamos los generadores, los de tensión son un cortocircuito, mientras que los de corriente son un circuito abierto.

Para sacar las Av y Ai se tienen en cuenta Rl, Rg y to eso, pero pa las Zi y Zo no.

Para pasar a decibelios: 20*log(|A|) (pq son tensiones o intensidades y no potencias, que entonces el 20 sería un 10).

Amplificadores hay de:

-Tensión: Tensión => Tensión

-Intensidad: Intensidad => Intensidad

-Transconductancia: Tensión => Intensidad

-Transresistencia: Intensidad => Tensión

La cadena de realimentación va ddel final al principio, es decir, si saca de la salida Intensidad y mete en la entrada tensión, será realimentación Corriente/Serie y no Serie/Corriente.

Rechazo del modo común del amplificador: CMRR=20*log(abs(Ad/Ac)).

En multietapa corto al llegar a una tierra y no antes.

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