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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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
Cálculo de Impedancias de salida
= tVR
0=
=
gVt
tout
i
VR
V
7
0=
=
iVt
to
i
VR
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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 ·=
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
11UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
Emisor Común (Impedancias)
ii oi
(2) ANÁLISIS DE PEQUEÑA SEÑAL
rR ≈
13UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
−=>>)(
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
Amplificador en emisor común con RE
16
21 // bbb RRR =
EJEMPLO
…
Re = 1 kΩmAICQ 1≈
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
Amplificador en colector común (CC)
20
21 // bbb RRR =
LeEMISOR RRR //=mAICQ 1≈EJEMPLO
…
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
Colector Común (Impedancias)
ii
LoEM RrR //=
oi
21UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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)(
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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)
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
−=>>)(
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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)(
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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)(
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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
UC3M 2009 CCE - Sesión 15
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