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AMPLIFICADORES
Tema 5
AMPLIFICADORESCON BJT
1.- Introducción.1. Introducción.
2.- Modelo de pequeña señal del BJT.
2 1 El cuadripolo y el modelo híbrido2.1.- El cuadripolo y el modelo híbrido.2.2.- Modelo híbrido de un transistor.2.3.- Análisis de un circuito amplificador a transistores empleando parámetro h.2 4 Cál l áfi d l á t h2.4.- Cálculo gráfico de los parámetros h.2.5.- Modelo híbrido simplificado.2.6.- Comparación de las distintas configuraciones.
1
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1.- Introducción.
Análisis en continua
Principio de superposición
Análisis en alterna
Tema 5.- Amplificadores con BJT2
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1.- Introducción.
Circuito equivalente DC.
Circuito equivalente AC.
3 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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1.- Introducción.
Nomenclatura iB = IB + ib
= +
iB = Valor instantáneo total
ib = Componente alterna
IB = Componente continua
Ib = Valor eficaz de la componente alterna
4 Tema 5.- Amplificadores con BJT
b p
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1.- Introducción.
Recta de Carga Estática Análisis de la malla de salida en continua
CE CV I 0f , CC E E CE C CV R I V R I
1
CE CV I 0f ,
E C1I I
CC C E C CE1V R R I V
Si >> 1 o es desconocidaSi >> 1 o es desconocida
CC C E C CEV R R I V
5 Tema 5.- Amplificadores con BJT
CC C E C CE
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1.- Introducción.
Recta de Carga Estática Representa los infinitos puntos de funcionamientopuede tener el transistor en el circuito.
CC
C E
V1R R
C E
C E
1 1m 1 R RR R
6 Tema 5.- Amplificadores con BJT
C EC ER R
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1.- Introducción.
Análisis de la malla de salida en alterna
CE Cv i 0f
Recta de Carga Dinámica
CE Cv i 0f ,
cec
L C
viR R||
L C||
i I i i i I C C c c C C
CE CE ce ce CE CE
i I i i i Iv V v v v V
C C CE CEC L
1i I v VR R||
7 Tema 5.- Amplificadores con BJT
C L||
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1.- Introducción.
C L C L
1 1 1mR R R R
'||
1m
C L C L
C Em
R R
La RCD tiene mayor pendiente que la RCE
8 Tema 5.- Amplificadores con BJT
La RCD tiene mayor pendiente que la RCE
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1.- Introducción.
9 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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h hi
2.1.- El cuadripolo y el modelo híbrido.
1 1 2
2
11 12
21 2 221
h hh h
v i vi i v
1 1
2 2ij
v ii v
h
1v Resistencia de entrada
2v11
1
1 0
vi
h
Resistencia de entradacon la salida en cortocircuito ()
1i12
1
2 0
vv
h
Amplificación inversa de tensióncon la entrada en circuito abierto (Adimensional)
1
212
1
ii
h Ganancia de corrientecon la salida en cortocircuito (Adimensional)
2v1 0i
222ih
Conductancia de salidacon la entrada en circuito abierto (-1)
10 Tema 5.- Amplificadores con BJT1i
222 0v
h
con la entrada en circuito abierto ( 1)
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Según las normas de IEEE
2.1.- El cuadripolo y el modelo híbrido.g
11 = i Entrada 12 = r Transferencia inversa21 = f Transferencia directa 22 = o Salida
1 1 2
2
i
2
r
o1f
h hh
v i vi i h v
En el caso particular del transistor a los subíndices de los parámetros hse les añadirá una letra (e b o c) indicativo del tipo de configuración
11 Tema 5.- Amplificadores con BJT
se les añadirá una letra (e, b o c) indicativo del tipo de configuración
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2.2.- Modelo híbrido de un transistor.
Suponiendo variaciones pequeñas en el entorno del pto QSuponiendo variaciones pequeñas en el entorno del pto Q(parámetros ctes)
Para la configuración de EC BE 1 B CEv f i v,
C 2 B CEi f i v,
Para la configuración de EC
C 2 B CEi f i v,
Desarrollando en series de Taylor en torno al pto Q y despreciando términos
1 1f fi
de orden superior
CE B
1 1BE B CE
B CEV I
v i vi v
CE B
2 2C B CE
B CEV I
f fi i vi v
12 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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i i
2.2.- Modelo híbrido de un transistor.
BE bev v
CE cev v B bi i
C ci i
1 BEieh f v 1 BE
erf vh
CE
CEce
VB BV v 0
ie i i
BB
b
ICE CEI i
e
0
r v v
feC2
V
ifi
hi
C2
Ioeh if
v v
CE
CEce
VB BV v 0ii
B
Bb
ICE CEI 0iv v
be b ceie rev i vhh hi
hi v
13 Tema 5.- Amplificadores con BJT
c f e cobe eh hi i v
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2.2.- Modelo híbrido de un transistor.
Emisor Común
Base Común
Colector Común
14 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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2.3.- Análisis de un circuito amplif. con parámetros híbridos.
15 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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Ganancia de corriente
2.3.- Análisis de un circuito amplif. con parámetros híbridos.
IL fh
ZiAi 1 h
Ganancia de corriente
1 o LZi 1 h
Impedancia de entrada
ii
oL
1 r
1
fhvZi
hh 1 hZ
LZ
A ZA A Z
Ganancia de tensión
2 2V VS
1 S
V iI I LL
i i S i S
v vA Av v
A ZA A ZZZ Z R Z R
Impedancia de salida
2 f roo
i hY hhh R
Impedancia de salida
16 Tema 5.- Amplificadores con BJT
o2 i S
o v h R
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2.4.- Determinación gráfica de los parámetros h.
C C2
V Vef
2 3 1 3 mAi if 100i i i 20 10
hA
, ,
17 Tema 5.- Amplificadores con BJT
CE CE
CEce ce
V VB B BV v 00 vi i i 20 10 A
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2.4.- Determinación gráfica de los parámetros h.
B B
6 1C C2
I ICE CE CEoe
I
1 9 1 8 mAi if 31 10v v v 10 6
h8 V
, ,,
18 Tema 5.- Amplificadores con BJT
B B
Bb b
CE CE CE0 0I i i
,
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2.4.- Determinación gráfica de los parámetros h.
CE CE
1 BE BE
V VB B BVie
f v v 0 015 V 1 5 ki i i 10 A
h , ,
19 Tema 5.- Amplificadores con BJT
CE CE
CEce ce
B B BV v 0 v 0
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2.4.- Determinación gráfica de los parámetros h.
B B
41 BE BE
I ICE CEr
CEIe
f v v 0 008 V 4 10v v v 20
hV
,
20 Tema 5.- Amplificadores con BJT
B B
Bb b
CE CE CEI i 0 i 0
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2.4.- Determinación gráfica de los parámetros h.
Valores típicos de los parámetros según la configuración
Parámetro EC CC BCh 1 k 1 k 20 khi 1 k 1 k 20 k
hr 2,5 10-4 ~ 1 3,0 10-4
hf 50 -50 -0,98
ho 25 A/V 25 A/V 0,5 A/V
1/h 40 k 40 k 2 M
21 Tema 5.- Amplificadores con BJT
1/ho 40 k 40 k 2 M
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2.5.- Modelo híbrido simplificado.
hre = hoe= 0
Modelo simplificadoModelo simplificado
22 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.
Con independencia de la configuraciónen la que se encuentre el transistoren la que se encuentre el transistor,
SIEMPRE utilizaremos el modelo de parámetrosen emisor común
23 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.Emisor Común
c fe b2I fe
1 b b
i h iiA hi i i
h ibe ie b1i ie
1 b b
v h ivZ hi i i
R R i R R h i R Rvv || || || L C c L C fe b L Cce2V fe
1 be ie b ie b ie
R R i R R h i R RvvA hv v h i h i h
|| || ||
2 2v vZ
24 Tema 5.- Amplificadores con BJT
2 2o
2
v vZi 0
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Emisor Común con RE
2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.
i h ii c fe b2I fe
1 b b
i h iiA hi i i
i b E b fh i R i h 1vv ie b E b feb1i ie E fe
1 b b
h i R i h 1vvZ h R h 1i i i
L C c L C fe b L C fec R R i R R h i R R hv || || ||
L C c L C fe b L C fecV
b ie b E b fe ie b E b fe ie E fe
vAv h i R i h 1 h i R i h 1 h R h 1
|| || ||
2 2v vZ
25 Tema 5.- Amplificadores con BJT
2 2o
2Z
i 0
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2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.Base Común
Reordenamos el circuito de parámetros hen Emisor Común
26 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.Base Común
c fe b fe2
I1 e fe b fe
i h i hiAi i h 1 i h 1
eb ie b ie1
i1 f b f
v h i hvZi i h 1 i h 1
1 e fe b fei i h 1 i h 1
cb L c L fe b LV fe
v R i R h i RA h V fe
eb ie b ie b iev h i h i h
2 2v vZ
27 Tema 5.- Amplificadores con BJT
2 2o
2Z
i 0
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Colector Común
2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.
Reordenamos el circuito de parámetros hen Emisor Común
28 Tema 5.- Amplificadores con BJT
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2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.Colector Común
fe be2I fe
h 1 iiiA h 1i i i
1 b bi i i
ie b L E ebc1i ie L E fe
h i R R ivvZ h R R h 1i i i
||||
1 b bi i i
L E feL E eec
VR R h 1R R ivA||||
V
bc ie b L E e ie L E fev h i R R i h R R h 1|| ||
ie eq2 h RvZ donde R R R R R|| ||
29 Tema 5.- Amplificadores con BJT
o eq S 1 2 S2 fe
Z , donde R R R R Ri h 1
|| ||
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2.6.- Comparación entre las distintas configuraciones.
h
Emisor Común Emisor Comúncon RE
Base Común Colector Común
feh feh feh 1fe
fe
hh 1
h
IA
iZ ieh ie E feh R h 1 ie L E feh R R h 1|| ie
fe
hh 1
L Cfe
ie
R Rh
h||
VA
L C fe
ie E fe
R R hh R h 1
||
ie
ie L E fe
h1h R R h 1||
Lfe
ie
R hh
oZ ie S
fe
h Rh 1
30 Tema 5.- Amplificadores con BJT