Teoria Electronica Analogica (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Ingeniería Electrónica de Telecomunicación - 2º curso
Asignatura Electronica Analogica
Año del apunte 2015
Páginas 12
Fecha de subida 16/03/2015
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Apuntes de teoria Electronica analogica ,Transistores

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ÀLEX  ROMAGOSA   UAB   ELECTRÒNICA ANALÒGICA: Els nostres amplificadors són elements LINEALS.
1rProblema: -Hem de fer un sistema lineal amb elements no lineals.
·Haurem d’imposar condicions per a garantir que es comportin com a elements lineals.
ESTRUCTURA D’UN AMPLIFICADOR: Elements amb els que jugarem: -VF : Tensió d’alimentació, de tipus D.C.
-SE: Senyal d’entrada, Info, el senyal Ss ha de ser proporcional a Se, aquest senyal d’entrada ha de ser Ac, Se(t) Ss=Ss(DC)+Ss(Ac) En primer lloc resoldrem per la part DC i despres farem el contrari.
POLARITZACIÓ(DC): Seleccionar corrents i tensions que hauran de pasar pel nostre transistor.
CONDICIONS PETIT SENYAL(AC): POLARITZACIÓ: IDQ punt de treball VDSQ,VGQ , Q->quiescence.
Com forçem aquest punt: -Hem d’afegir una xarxa de polarització.
PUNT DE POLARITZACIÓ: Tenim restriccions de fabricant Vmax , Imax,Pmax.
Restricció lineal, Restriccio Saturació Resricció talla Restricció de distacia als punts de saturacio tall, Pmax, Imax… Si treballem amb un bjt l’unic que canvia es la nomenclatura ara treballarem en la zona de saturació.
1 Haura de ser insensible a la temperatura.
RECTA DE CARREGA CIRCUIT DE POLARITZACIO FIXA Activa: 2 ÀLEX  ROMAGOSA   UAB   CIRCUIT D’AUTOPOLRITZACIÓ Parte Arantxa.uranga QC-3037 Como implementar amplificadores: ·Conceptos generales amplificador ·Acoplo capacitivo ·Recta de carga y margen dinámico ·Distintos tipos de amplificadores Amplificador: -Alimentación VF -Carga RL -Señal de entrada Vin Transistor BJT debemos polarizarlo en activa para que amplifique.
Fijar punto de trabajo: ·Acoplo capacitivo: Usaremos una capacidad 1 1 𝑍! = =   𝑗𝑤𝐶 𝑗2𝜋𝑓𝐶 𝑤 ≈ 0 → 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑  𝑐𝑜𝑚𝑜  𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜  𝑎𝑏𝑖𝑒𝑟𝑡𝑜   𝑤 ↑↑        → 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑  𝑐𝑜𝑚𝑜  𝑐𝑜𝑟𝑡𝑜𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡𝑜 Amplificadores lineales – podemos aplicar superposición Analisis DC (punto trabajo, punto polarizacion) !! 𝑉!" = ! !! 𝑉! ! ! Analisis AC: 3 !!  //!!   𝑉! = ! ! //!! !!! 𝑍! = ! !"#  𝑉!" → 0  𝑠𝑖  𝑍!  𝑡𝑖𝑒𝑛𝑑𝑒  𝑎  0  𝑉! = 𝑉!"   𝑉! = 𝑉!" − 𝑉! = 𝑉! (1 − 𝑅! //𝑅! ) 𝑅! //𝑅! + 𝑍! Tensión final será el valor de continua que hemos puesto mas el señal de entrada 𝑅! 𝑉 + 𝑉!" 𝑅! + 𝑅! ! Recta de carga global y margen dinamico 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎  𝑏𝑢𝑠𝑐𝑎𝑚𝑜𝑠 𝐼! , 𝑉!"   𝑉!! − 𝑉!" 𝐼! =   𝑅! 𝐼! ! = 𝛽𝐼! !   𝑉!!! = 𝑉!! − 𝑅! 𝐼! !   𝑉!" ! 𝑉!! 𝐼! ! = − +      𝑅𝑒𝑐𝑡𝑎  𝑑𝑒  𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎  𝑒𝑛    𝐷𝐶 𝑅! 𝑅! Cuando la tensión colector emisor es 0 la Ic es Vcc/Rc Cuando la corriente de colector es 0 la tensión de colector es Vcc Margen dinámico, máxima exclusión de la señal sinusoidal en la que el transistor sigue trabajando en activa.
Analisis AC: 4 ÀLEX  ROMAGOSA   UAB   Eliminaremos la señal continua 𝑣!" 𝑖! ! = − 𝑅! //𝑅! 𝑖! (𝑡) 𝑣!" 𝑡 =− 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎  𝑑𝑒  𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎  𝐴𝐶 (𝑅! //𝑅! ) ! 𝐼! 𝑡 = 𝐼!" + 𝑖! !   𝑉!" ! = 𝑉!!! + 𝑣!" !     𝑉!!! 𝑉!" ! 𝑉!" ! 𝑉!! 𝑉!!! 𝑉!! 𝑉!!! 𝐼! ! = − − = − − + = 𝑅! 𝑅! 𝑅! //𝑅! 𝑅! 𝑅! 𝑅! //𝑅! 𝑅! //𝑅! 𝑉!!! 𝑉!!! 𝑅! + 𝑅! 𝑉!!! 𝑉!" ! 𝑉!" ! 𝑉!! 𝑉!! = − − + = − + 𝑅! 𝑅! //𝑅! 𝑅! 𝑅! 𝑅! 𝑅! 𝑅! //𝑅! 𝑅!   𝑣!" ! = 𝑉!" ! − 𝑉!!! Margen dinamico: limitado por: -corte(Ic>0A) -stauración(Vce<0,2V) Vamos a calcular el punto Vce en el que Ic(t)=0 𝑉!!! 𝑉!" ! 𝑉!! 0= − + 𝑅! 𝑅! //𝑅! 𝑅! 𝑉!!! 𝑉!! 𝑉!" ! = 𝑅 //𝑅! + (𝑅! //𝑅! ) 𝑅! ! 𝑅! 5 𝑉!!! 𝑅! 𝑉!! 𝑅! + (𝑅! + 𝑅! ) 𝑅! + 𝑅! minimo(Vceq-Vcesat(entra en saturación), ∆𝑉!" (corte) ) 𝑉!!! 𝑉!! 𝑅! 𝑅! ∆𝑉!" = + 𝑅! − 𝑉!!! = 𝑅! + 𝑅! 𝑅! + 𝑅! 𝑅! + 𝑅! = 𝑉!! − 𝑉!!! Tipos de amplificadores -Amplificador de tension: Entrada y salida son tensiones -Amplificador de transconductancia: Entrada es una tension , salida corriente -Amplificador transimpedancia: Entrada corriente, Salida tension 6 ÀLEX  ROMAGOSA   UAB   Amplificador de corriente: entrada corriente, salida corriente 7 2/03/2015 Resumen otro dia: Punto de trabajo: Amplif : -BJT Activa -Mos: Saturación Necessidad de acoplos capacitivos, la capacidad lo que nos hace es ,no toca la zona de polarización, i a nivel de pequeña señal se comporta como un corto circuito.
Efectos de carga en un amplificador de tensión !!"# !! = !!"# !! ! · !! = ! !! !! !! !! !!!"# !! ! ! · ! !!!     · !! = ! ! ! !! !! !! !!!"# !! !!! 𝐴! 𝑃𝑎𝑟𝑎  𝑞𝑢𝑒  𝑙𝑜𝑠  𝑐𝑜𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠  𝑑𝑒𝑛  1:     𝑅!"# ≈ 0 𝑛𝑜𝑠  𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑎   𝑅! ≈ ∞ 𝑛𝑜𝑠  𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑎     Efectos de carga en un amplificador de corriente 𝐼!"# 𝐼!"# 𝐼! = ·   𝐼! 𝐼! 𝐼! 𝑅!"# 𝐼!"# = 𝐴 𝐼   𝑅!"# + 𝑅! ! ! 𝑅! 𝐼! = 𝐼   𝑅! + 𝑅! ! 𝐼!"# 𝑅!"# 𝑅! =  𝐴   𝐼! 𝑅!"# + 𝑅! 𝑅! + 𝑅! ! 𝐴𝑞𝑢𝑖  𝑙𝑜  𝑞𝑢𝑒  𝑛𝑜𝑠  𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑒𝑠𝑎  𝑒𝑠:   𝑅! ≈ 0   𝑅!"# ≈ ∞ 8 ÀLEX  ROMAGOSA   UAB   Modulos pequeña señal BJT Entre la corriente de base Ib y la tension base emisor no hay una relacion lineal.
Mos Si las variaciones son muy pequeñas puedo aproximar por una linea recta(aproximacion lineal, tangent en el punto de trabajo) El punto de trabajo en el que estemos es muy importante.
9 Modelo pequeña señal BJT -Modelo 𝜋 𝑔! · 𝑉!" = 𝐵𝐼!   𝐼! = 𝐼!" + 𝑖!   𝑉!" 1 1 𝑅! = = =   𝑖! 𝑑𝐼! 𝑖! 𝑉!" 𝑑𝑉!" 𝑑𝐼! 𝐼! 𝑉!" 𝐼! = exp =   𝑑𝑉!" 𝑉! 𝑉! 𝑉! 𝑉! 𝑟! =   𝐼!" 𝐼! = 𝐼!" + 𝑖! = 𝐵𝐼! = 𝐵 𝐼!" + 𝑖!   10 ÀLEX  ROMAGOSA   UAB   𝑖! = 𝐵𝑖!   𝐸𝑛  𝑒𝑙  𝑚𝑜𝑑𝑒𝑙𝑜  𝑑𝑒𝑙  𝑔𝑚𝑉!" , 𝑐𝑜𝑚𝑜  𝑠𝑒  𝑒𝑛𝑐𝑢𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎  𝑔𝑚   𝐵𝑉!" 𝐵 𝐵 𝑔𝑚𝑉!" = 𝐵𝑖! = → 𝑔𝑚 = = 𝐼!" 𝑟! 𝑅! 𝑉!   𝑘𝑇 𝑉! = 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛  𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 = ≈ 25𝑚𝑉 𝑄 Si añadimos ro a medida que Vce se hace mas grande la corriente de collector Ic se haga mas grande.
1 𝑉! = 𝑚 𝐼! Para limitar en frequencia añadimos capacidades:𝐶!  𝑦  𝐶! 𝑟! = 11 Modelo Mosfet Pequeña señal: 𝐸𝑛  𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛:   𝑘 𝐼!" = 𝑉!" − 𝑉! !   2 𝑖! 𝑑𝐼! 𝑔𝑚 = = = 𝑘 𝑉!" − 𝑉! = 2𝑘𝐼! = 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑜  𝑑𝑒  𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜  𝑔𝑟𝑎𝑛  𝑠𝑒ñ𝑎𝑙.   𝑉!" 𝑑𝑉!" 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜  𝑑𝑒  𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛  𝑑𝑒  𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙  𝑒𝑛  𝑒𝑙  𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟  𝑖𝑛𝑡𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑜  𝑝𝑜𝑟  𝑟!" , 𝑐𝑜𝑚𝑜  𝑙𝑜  𝑞𝑢𝑒  ℎ𝑎𝑐𝑒  𝑟! =   𝑘 1 → 𝐼! = 𝑉!" − 𝑉! ! 1 + 𝜆𝑉!" ; 𝜆 = 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑜  𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜  𝑑𝑒𝑙  𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙; 𝑟!" = 2 𝜆𝐼! 2 𝐶!" = (𝐶!" 𝑊  𝐿 ) 3 12 ...