Amplificador con BJT Análisis y Diseño 2015-1 Prof. Gustavo Patiño. M.Sc. Ph.D MJ 12- 14 19-05-2015

The Transistor as A Switch While there are limitations as to what we can switch on and off, transistor switches offer lower cost and substantial reliability over conventional mechanical relays.  The secret to making a transistor switch work properly is to get the transistor in a saturation state.

The Transistor as A Amplifier Transistor Connections Because an amplifier must have two input and two output terminals, a transistor used as an amplifier must have one of its three terminals common to both input and output as shown on the right. The choice of which terminal is used as the common connection has a marked effect on the performance of the amplifier. There are three connection modes: Common Emitter Mode. Common Collector Mode. Common Base Mode.

The Transistor as an Amplifier Summary of the three types transistor connection Parameter Common Emitter Common Collector Common Base Voltage gain Av High (about 100) Unity (1) Medium (10-50) Current Gain High (50 - 800) High (50 -800) Less than unity (<1) Input Impedance Medium (about 3 to 5k) High (several k) Low (about 50R) Output Impedance Medium, Approx = Load resistor value Low (a few ohms) High (about 1M)

Configuraciones de amplificación basadas en BJT Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

DC Operation of the Common-emmiter Amplifier

Graphical construction for the determination of the dc base current in the circuit

Graphical construction for determining the dc collector current IC and the collector-to-emmiter voltage VCE

Curvas Características Las curvas características son curvas paramétricas de iC contra vCE, con iB como parámetro. Cada tipo de transistor tiene su propio conjunto único de curvas características.

El amplificador Emisor Común (EC) Si se supone una entrada de ca, la onda de salida se puede encontrar de manera gráfica. Moviendo el punto de operación hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la línea de carga conforme cambia iB, se pueden graficar iC ; iB y vCE.

El amplificador Emisor Común (EC) (…cont) Ecuación 

El amplificador EC con resistor en el emisor Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

El amplificador EC con resistor en el emisor (…cont) La línea de carga en cd es la gráfica de esta línea recta, que se encuentra resolviendo los dos interceptos con los ejes. Si iC=0, Si vCE=0, entonces,

Línea de carga DC Gráfica de la línea de carga dc descrita por: Con interceptos: Ecuación 

Línea de carga DC (…cont) Por tanto, el punto de operación Q(VCEQ, ICQ) hace parte de dicha línea de carga, y se encuentra ubicado en el siguiente intervalo:

El amplificador EC con resistor en el emisor (…cont) A menudo, al diseñar un amplificador con transistores se desea una salida con máxima excursión no distorsionada. Si la señal de entrada en ca es simétrica alrededor de cero, se puede obtener una excursión máxima colocando el punto Q en el centro de la línea de carga.

Amplificador EC independiente de  De ecuación 

Capacitores de paso y de acoplamiento Los capacitores se aproximan a cortocircuitos para señales de ca y circuitos abiertos para señales de cd.

Capacitores de paso y de acoplamiento (2) Capacitor de paso: Se pueden utilizar para poner en corto el resistor de emisor, incrementando así la ganancia del amplificador. Para lograr esto se selecciona un capacitor cuya impedancia en frecuencias de operación sea mucho menor que la resistencia del emisor. Capacitores de acoplamiento: El capacitor de acoplamiento es necesario para prevenir interacciones de cd entre etapas adyacentes. Cada par de etapas de un amplificador multietapa se puede acoplar por medio de un capacitor. La impedancia de entrada de la siguiente etapa es la carga de la etapa anterior. Estos capacitores también tienen un papel importante en la determinación de la respuesta en frecuencia del amplificador. Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Línea de carga de ca para la configuración en EC Por motivo de la presencia de los condensadores de acople y de paso puede ocurrir que hayan dos líneas de cargas en el circuito: Una línea de carga DC y una línea de carga CA.

Línea de carga de ca para la configuración en EC (2) La resistencia en el circuito colector emisor para polarización en cd es RC+RE, la cual se define como Rcd. Cuando la carga se acopla al transistor a través de un capacitor, la resistencia en ca es diferente. En condiciones de ca la resistencia en el circuito colector-emisor es Rca=(RL//RC)+RE. Si el resistor de emisor se pone en corto, entonces la resistencia de ca es sólo: Rca=RL//RC. Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

La línea de carga de ca a través de cualquier punto Q Rcd : Resistencia total alrededor del lazo colector-emisor bajo condiciones de cd. (los capacitores se consideran circuitos abiertos.) Rca :Resistencia total alrededor del lazo colector-emisor bajo condiciones de ca. (Las fuentes de cd se hacen cero y los capacitores se consideran cortocircuitos.) Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

La línea de carga de ca a través de cualquier punto Q (2) Como una entrada en ca igual a cero coloca el punto de operación en el punto Q, la línea de carga intercepta la línea de carga de cd en el punto Q.

La línea de carga de ca a través de cualquier punto Q (3) De ecuación  Linea de carga DC Linea de carga AC

La línea de carga de ca a través de cualquier punto Q (4)

Elección de la línea de carga ca para máxima excursión en la salida Para diseñar el amplificador para máxima excursión en el voltaje de salida, se debe colocar el punto Q en el centro de la línea de carga de ca. Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

Elección de la línea de carga ca para máxima excursión en la salida (2)

Elección de la línea de carga ca para máxima excursión en la salida (3)

Resumen de ecuaciones de diseño para cualquier punto de operación Q Ecuaciones de diseño, y todas sus formas de escribirse y representarse, para el circuito de la figura!

Resumen de ecuaciones de diseño para el punto Q de máxima Excursión Ecuaciones de diseño,y todas sus formas de escribirse y representarse, para máxima excursión en el circuito de la figura!

Aporte del estudiante Para el estudiante: En tu tiempo extra-clase, de qué manera puedes complementar el contenido dado en esta clase ? Qué información adicional complementa y ayuda a comprender mejor el contenido de estas diapositivas ? Qué preguntas te surgen de esta clase? Qué respuestas le das a dichas preguntas? Busca más bibliografía e información adicional que complemente tus respuestas y el contenido de esta clase. Consulta oportunamente al profesor del curso para complementar tus respuestas y resolver tus dudas restantes. Electrónica Analógica I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1