Post on 02-Oct-2018
CircuitosCircuitosCircuitos
AmplificadoresAmplificadoresAmplificadores
RE2
Q3
VCC
Q4
+_
vO
RC2
RE3
RC1
B1Q1+
vi_
Ci
R1
R2 RE1
ec + ec + cc
Acoplamiento directo entre etapasSeñal de entrada acoplada mediante capacitores
+ +Etapa 1
__
Etapa 2 Etapa 3v1_
+
_
+vi
v2 vo
v v 1 v 2 v 3A A A A=
i i 1z z≈o o 3z z≈
Circuito amplificador
ec + ec + ec + ccad + ec + cc
¿Mayor ganancia?
v v ccA A= ≈4 1
Acoplamiento de señal mediante capacitores
ec + ec + ec + cc
Q4
+_RE4
RE2
Q3
VCC
RC2
RC1
B1 Q1+vi _
R1
R2 RE1
RE3
Q3
RC3
vo
Ci
Circuito Amplificador
vi
++ov
+
zi zo+
Avvi
c c cv
E E E
R R RA
R R R
≈ − − −
1 2 3
1 2 3
iz R R≈ 1 2//
oo E
r zz R
+=
+4 3
4 //1
π
β
v v v v vA A A A A= 1 2 3 4
c c cv
E E E
R R RA
R R R≈ − 1 2 3
1 2 3
oo
r zz
+≈
+4 3
1π
β
Acoplamiento directo de señal en entrada y salida
ad + ec + cc
( )ic
v vv += 1 2
2
Amplificador de tensión conacoplamiento directo de señal
idv v v= −1 2
Amplificadorde continua
Av2K
( )3 3 1 21 2
3 3 2s s
c ic co vd id vd
E s E s
R v R v vv A v A v v
R FR R FR +
= − − = − − −
v v v vA A A A= 1 2 3
RE3
Q3
VCC
Q4
+
_vO
RC3
RE4RL
RC RC
Io
B1Q1 Q2
+v1_
E
-VCC
+
v2_
B2
c2
vid
++ov
+
zid zo+
+
v1
v2+
zic
zic 2ic
ids
vK vFR
−
ad + ec + ccCircuito Amplificador
2 s
icc vd id
s
vv A vFR
= −
111
2sv vds
A AFR
= −
// //i id ic ic idz z z z z=
4 3
1c
or Rz π
β+
≈+
vic= vi /2vid= vi
v v v v vd vecA A A A A A≈ ≈1 2 3
vi
RE3
Q3
VCC
Q4
+
_vO
RC3RE4
RL
Rc Rc
Io
B1Q1 Q2
+
_
E
-VCC
c2
Av2
3
3
112s
cv vd
E s
RA A
R FR
≈ − −
++vo
+
zi zo+
Avvid
id iv v=
AMPLIFICADORESAMPLIFICADORESAMPLIFICADORES
Respuesta en frecuenciaRespuesta en frecuenciaRespuesta en frecuencia
vgm π
rπ
e
cπ
cµ
rο
cb rx
modelos en alta frecuencia
BJT
( ) 1=⇔TfT βf
vgm
s
ccgd
rο
dg
gsgs
FET
µ≈ ccob
dsgdgs ccc
Datos del fabricanteBJT
FET
cπ (cgs )cero en infinitopolo finito
cµ (cgd )cero y polo finitos
Definición frecuencia de transición
++
−==
=
µcπcπjωω1mgπr
0cevbici
ωβ
β [dB]
ω
ωΤ
ωβ
vgm π
rπ
e
cπ
cµ cb rx
vgm π
rπ
e
cEq
cµ cb rx
µπ += cccEq
1µcπcπrπrmgββωTω
−
+=≈
( ) β
m
0cevω ωωj1
gπr
biciβ
+−==
=
( )[ ] 1µcπcπrβω
−+=
BJT en alta frecuencia
fT/|β(ωT)|=1
π= vgi mc π=π ziv b
Ganancia amplificadorpresenta frecuencia
superior de corte
Capacidades intrínsecas
Transistores
Limitación en alta frecuencia
Ancho de Banda: rango de frecuencia donde la ganancia se mantiene
constante
Cualquier señal puede expresarse comosuma de componentes senoidales dedistintas frecuencias, fases y amplitudes.
Espectro de la señal
función transferencia+
Respuesta del sistema
Amplificador multietapa
RC2
Q2
VCC
Q4
+
_v O
RE2RE3
RL
RC1
B1Q1+
vi
_
Ci
R1
R2 RE1
Baja frecuencia ⇒ ci coAlta frecuencia
capacidades intrínsecas
Cπ k ,Cµ k
cπ1 cπ2
RE1 RE2
RB
RC1 RC2
rπ1 rπ2
gm1vπ1 gm2vπ2
cµ2cµ1
cµ3
cπ3
rπ3
gm3vπ3RE3
ci cob1
e1
c1≡b2 e3c2≡b3
e2c3
+
vi
_
+
vo
_
Modelo en frecuencia amplificador ec + ec+ cc
ganancia a frecuencias medias
( ) ( )( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) fm
21 2 3
s vi o 1 1 2 2 3 3
s z s z s zsH As p s p s p s p s p s p s p s pπ µ π µ π µ
− − −=
− − − − − − − −
av[dB]
ω
ωsωi
Avfm
R1
R2
RC1
RE1
RC2
RE1
RE3 RL
CiCo
Q1
Q2Q3
Modelo debajasfrecuencias
cπ1 cπ2
RE1 RE2
RB
RC1RC2
rπ1 rπ2gm1vπ1
gm2vπ2
cµ2cµ1
cµ3
cπ3
rπ3gm3vπ3
RE3
+
vi
_
+
vo
_
RE1 RE2RB
RC1 RC2
rπ1 rπ2
gm1vπ1 gm2vπ2
rπ3gm3vπ3
RE3
ci co
+
vi
_
+
vo
_
Modelo frecuencias medias
RE1 RE2
RB RC1 RC2
rπ1 rπ2
gm1vπ1 gm2vπ2
rπ3gm3vπ3
RE3
+
vi
_
+
vo
_
Modelo alta frecuencia
av [dB]
ω
ωο
Respuesta en frecuencia de un amplificador acoplado en continua:
av[dB]
ω
ωsωi
Respuesta en frecuencia de un amplificador acoplado en alterna:
ω en escala logarítmica
ad + ec + cc
ec + ec + ccec + ec + ec + cc
Tres modelos: baja frecuencia,frecuencias medias, alta frecuencia
Dos modelos:
frecuencias medias y bajasalta frecuencia
Respuesta en frecuencia
redes lineales
FCEIA FCEIA FCEIA --- UNRUNRUNRProf. María Isabel Schiavon
Electrónica I - Año 2004
( )o
nn
nn
om
mm
ms asasasasa
bsbsbsbsbH++++++++++
= −−
−−
12
21
1
12
21
1
LL
LL
vi
+ +o v
circuito
lineal
excitaciónsenoidal
Función Transferencia
tensiones y corrientes senoidales en
régimen permanente
Permite analizar larespuesta del sistema
a cualquier señal
Cualquier señal puede expresarse comosuma de componentes senoidales dedistintas frecuencias, fases y amplitudes.
Espectro de la señal
función transferencia+
función transferencia
on
nn
n
om
mm
m
asasasabsbsbsbsH
++++
++++=
−−
−−
11
1
11
1
............)(
Red lineal con excitación senoidal
RESPUESTA EN FRECUENCIA DE REDES LINEALES
Sistema converge
orden del numerador
Si ai≠0m ≤ n
Si además las raíces de la ecuación propia del sistema
tienen [ Re ] < 0Sistema converge
a un estado estable
( ) K
natural número K
→∞→s
sH
0=++++ −− o1
1n1n
nn asasasa L
n = orden del denominador
orden del sistema
Nª almacenadores de energía
≡
o11n
1nn
n
o11m
1mm
m
asa...sasabsb...sbsb)s(H
++++++++
= −−
−−
Función transferencia
El comportamiento del sistema para frecuencia cero e infinito determina el orden y la forma del
numerador
( ) ( )( ) ( )1n
11jmj
)s( pspszszss
KH−−
−−= −−
LL
LL
Si la función tiene valor finito distinto de cero para frecuencia infinita
m = n Si la función tiene valor nulo para frecuencia infinita
m < n
0HSi )0s( ==
El número de almacenadores de energía de una red determina el orden de la ecuación propia de la misma.Analizando el comportamiento del circuito para frecuencia infinita y frecuencia nula se puede establecer la forma de la función transferencia.
o11n
1nn
n
o11m
1mm
m
asa......sasabsb......sbsb)s(H
++++++++
= −−
−−
C1
C2
Cn
Ck
+
v1 _
i1
Red lineal sin almacenadores de energía
Análisis de la ecuación característica de una red lineal
Relación entre corrientes y tensiones en bornesde los capacitores
( )( )
( ) nnnn22n11nn
nn222221212
nn121211111
vsCg.......vgvgi
vg.......vsCgvgivg.......vgvsCgi
++++=
++++=
++++=
M
gii: conductancia vista en bornes de cada capacitor con los otros en cortocircuito
Si se pasivan todas las fuentes independientes de energía
¿frecuencias en las cuales puede existir una tensión distinta
de cero en los capacitores aún
cuando la corriente por ellos es nula?
o s 0a g
== ∆
donde es el adjunto del elemento
1 1 11 2 22 n nn
G g sCii ii i
a C G C G C G+
= + + +L
( )( )
( ) 0vsCg.......vgvgi
0vg.......vsCgvgi0vg.......vgvsCgi
nnnn22n11nn
nn222221212
nn121211111
=++++=
=++++=
=++++=
M
Soluciones ecuación propia sistema
( ) ( ) ( )n n n 1 1a s p s p s p 0−− − − =LLL
n n 1n n 1 1 oa s a s a s a 0−
−+ + + + =LLL
1n 1 1n11 12
2n 1 2n21 22
n 11 n 12 n 1n 1 nn
n1 n2 nn 1 nn
g gg gg gg g
aog g g gg g g g
−
−
− − − −
−
=
LL L
M M M
LL
1n n1
io1 1o k
a 1a p
τ−
= = −
∑ ∑
0n n 1n n 1 1 oa s a s a s a−
−+ + + + =L
( )( )
( ) nnnn22n11nn
nn222221212
nn121211111
vsCg.......vgvgi
vg.......vsCgvgi
vg.......vgvsCgi
++++=
++++=
++++=
M
∏∏ ++=−
−
n
3ii21
2n
1iin1n2 gCCgCCa LL
n 3 n
3 n 2 n 1 n ii 1 2 3 ii1 4
n n
n 1 jj i1 i j
n
n i 1 2 3 n 1 n1
a C C C g C C C g
a g C
a C C C C C C
−
− −
−≠
−
= + +
=
= =
∏ ∏
∑ ∏
∏
LL
M
M
LL
...n 1 nn11 22
n 1 2 n
n nn 1
i1 1n is
a gg ga C C Ca 1 pa τ
−
−
= + + +
= = −∑ ∑
1n n1
io1 1o k
a 1a p
τ−
= = −
∑ ∑
...n 1 nn11 22
n 1 2 n
n nn 1
i1 1n is
a gg ga C C Ca 1 pa τ
−
−
= + + +
= = −∑ ∑
n
1n
1n
2n
3
2
2
1
1
o
aa
aa
aa
aa
aa −
−
− <<<<< LLLEn un sistema estable se cumple:
1na2na
Si−
−>>ω 0asaasasasa 1nno11n
1nn
n =+≈++++⇒ −−
− L
∑∑τ
=−=−≈ −n
1 is
n
1i
n
1n 1pa
aDECIBELES TRES DEMÁXIMA ω
2
1
aaSi <<ω 0asaasasasa 01o1
1n1n
nn =+≈++++⇒ −
− L
MÍNIMA DE TRES DECIBELESω1 1n n
Oio
1 11 i
a 1a p
τ− −
= − = − =
∑ ∑
av [dB]
ω
ωο
Respuesta en frecuencia de un amplificador acoplado en continua:
∑τ≈−≈
≈
n
1io
1
Os
s
1a
af
f
ππ
ωπ
21
2
21 DECIBELES TRES DEMÍNIMA
av[dB]
ω
ωsωi
Respuesta en frecuencia de un amplificador acoplado en alterna:
∑τ
=−≈
≈
−n
1 isn
1ni
i
121
a2af
f
ππ
ωπ
21 DECIBELES TRES DEMÁXIMA
ω en escala logarítmica
ve +s v
Etapa 1
_
Etapa 2 v1_
+_
+ ec bc
Cascode
aumenta el ancho de banda
ve
gm vπ1rπ1+
_
v1
+
_RE
gmvπ2
Rc
rπ2
vs
+
_RB2RB1
b1 e1c1 e2 c2
b2
cπ1cµ1
cµ2cπ2
zibc
Rc
Q1
VCC
+vi_
+
_vs
C
Co
i
RER1
R2
R3
R4