AMPLIFICADORES DE PEQUEÑA SEÑAL · 2017-08-31 · Para determinar el circuito equivalente en pequeña señal, se realizan los siguientes pasos: 1. – Determinar el punto Q con

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.


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



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



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

EFC ii Fuentes y Amplificadores 710199M Ing. Jorge Antonio Tenorio Melo 5Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Programa Académico Tecnología en Electrónica


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



CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL PARA BJT (R Pi)



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.






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.



RECTA DE CARGA DINAMICA



AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN



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.



AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN, CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑAL



























Ejercicio:



Ejercicio:



Ejercicio:



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).



Ejercicio:



Ejercicio:



Efecto Early

BFVv

BCEc iiviA

CE 1,



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.




La impedancia de entrada Zi















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:



AMPLIFICADOR EN COLECTOR COMUN (SEGUIDOR DE EMISOR), CIRCUITO EQUIVALENTE EN PEQUEÑA SEÑALEJERCICIO:




El transistor funciona en la región activa ? ¡Si!







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.



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.





Ejercicio: Demostrar las características del amplificador base común

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AMPLIFICADORES DE PEQUEÑA SEÑAL · 2017-08-31 · Para determinar el circuito equivalente en pequeña señal, se realizan los siguientes pasos: 1. – Determinar el punto Q con