FCEIA FCEIA FCEIA --- UNRUNRUNRProf. María Isabel Schiavon

Electrónica I

EtapasEtapasEtapas amplificadorasamplificadorasamplificadorasbásicas básicas básicas con BJTcon BJTcon BJT

iC [mA]ICMÁX @ βmín

Estable e independientede la dispersión

de los parámetros

Mínima disipación de potencia

Compatible con la excursión de señal de salida requerida

Punto de Trabajo

vCE[V]

iC [mA]

PMÁX

100

10

β

BVCEO

PMÁX

ICMÁX

Zona ActivaJBE PD - JCB PI

BJT polarizado Punto de Trabajo ICQ VCEQ

Superposición condicionada alrededor del punto de trabajo

BJT funciona linealmente

iB [µa]

vBE [V]

IBQ

vCE [V]

iC [mA]

VCC/R

ICQ

VCEQ VCC

modelo en pequeña señal

modelo lineal para el BJT

gmvπrorπvπ

+

_

vce

+

_

b c

e

ib

bbeb

iv

vir π

−

π =

∂∂

=1

π==

∂∂

= rβ

vβi

vig

beb

bec

m

TT VVQQ C

mbembeC

cI

gvgvI

i =⇔=≈

ΛΛ+++≈ 2be

Cbe

CCC v

Iv

IIi QQ

Q TT V2!1

VA

Co

cce

o

V

I

iv

Q

Q

r

r

−=

=CEV

TTT VVVbe

Q

beQBEBE

v

C

vV

s

v

sC eIeIeIi ==≈

+

Tensión Early

Tensión Early

modelo BJT en pequeña señal

gmvπrorπvπ

+

_

vce

+

_

b c

e

ib

b'rx

1

A

Coo V

IQrz

−

−==

QBJT CI

Ti

βVrz == π

TVQC

mI

g =

βrg m =π

Si ICQ==1mA VA≈-200V

zo≈200KΩSi ICQ==1mA VA≈

-200V

zo≈200KΩ

Si ICQ==1mA β≈200zi ≈ 5KΩ gm= 0, 04A/V

Si ICQ==1mA β≈200zi ≈ 5KΩ gm= 0, 04A/V

BJT en pequeña señal

VCC

RC

RB

Q

Q

Q

B

C

CE

I

I

V

( )-Q QB CC BE BI V V R=

( )-Q QC CC CE CI V V R=

recta polarización

recta de carga

Característica de entrada Característica de salida

vCE [V]

iB [µa]

vBE [V]

iC [mA]

VCC/R

ICQ

VCEQ VCC BVCEo

IBQ

Q

CE

CC

RRV+

iC [ma]

CCVvCE [V]

CC CEC

E C

V vi

R R−

=+

21

1CCBB RR

RVV+

=

21

CCB RR

VI+

<<

QCB

II

β=

R

bQ1

VCC

e

c

RR1

R2C

E

Q

Q Q

BB BEE C

E

V VI I

R

−= ≈

Zona activa

El circuito fija la corriente

de emisor

Criterios de Diseño

Selección del punto de trabajo

y elementos del circuito

VCEQ≈VCC/2

Clase A

Evita embalamiento térmico,estabiliza punto de trabajo

CC CEBJT C CE CE

E C

V vp i v v

R R−

≈ ≈+

Si vCE=Vcc/2 ⇒ PMÁX

Si vCE< Vcc/ 2

cuando IC aumentaPBJT disminuye

Si vCE> Vcc/2cuando IC aumentaPBJT aumenta

Disipación de Potencia

VCC

IB

vCE

iC pBJT

Q

PMÁX=f(vCE)

CC CEC

E C

V viR R

−=

+

( ) ( )( )

11

BB BE CO BC

E B

V V I Ri

R Rβ β

β− + +

=+ +

( )C B COi i 1 Iβ β= + +BJT en

zona activa

R

bQ

VCC

e

C

RR1

R2C

E

R

bQ

VCC

e

C

R

R

C

E

B

VBB

iB

B B E E BB BEi R i R V V+ = −

B C Ei i i+ =

1si β >> ( )BB BEC

E

V Vi

R−

≈

Independiente características BJT

estabilidad recta de carga

B ER Rβ<<

21 2

CCBB

VV RR R

=+

1 2BR R R= //thevenin

2 1 1R B R Ri i i i= + ≈

Criterios a tener en cuenta para la polarización

Criterios

VCEQ≈VCC/2

Adopción punto de trabajo ICQ

Elección BJT

Adopción VCC

RB << β RE1 2BR R R= //

1,2

2

1 2 1 2Q

CC CCB R BBMÁX

V V Rsi I i VR R R R

<< ≈ ⇒ =+ +

R

bQ

VCC

e

C

RR1

R2C

E

iR1

iR2

iB

Elegida ICQconsiderando βmín

IBQMÁX = ICQ / βmín

R

bQ1

VCC

e

c

R

R2C

E

CC CEC

E C

V vi

R R−

=+

C Ei i1

ββ

=+

( ) ( )( )

CC BE CO 2C

2 C E

V V I 1 Ri

R R Rβ β

β− + +

=+ +

( )C B COi i 1 Iβ β= + +

Para independenciadel β

( )2 C ER R Rβ<< +

Difícil cumplimiento

( )2 C ER R Rβ≈ +

Otro posible circuito

BJT Polarizado

R

bQ1

VCC

e

c

RR1

R2C

Eemisor común

base común

colector común

Terminal común

terminal de excitaciónterminal de salida

Etapas amplificadoras básicas

R

bQ1

VCC

+vi_

+

_

vse

c

C

Cs

i

RR1

R2C

E

emisor común

bQ

VCC

+vi_

+

_vs

e

c

CCs

i

RR1

R2

E

colector comúnEtapas básicasamplificadoras

R

bQ

VCC

+

_

vse

CCs

RR1

R2C

E

+vi

_

Ci

base común

oi

i

iA

i=

ov

i

vA v=+vi-

+vo-

+

zo

Avvi

zi

ioiiii

i

vz i=

0i

oo

o v

vz

i=

=

R

bQ1

VCC

+vi_

+

_

vse

c

C

Cs

i

RR1

R2C

E

gmvπro

R c

rπ

vi

+

_

vs

+

_R E

R B

21B //RRR =

Emisor

común

= +cec m

o

vi g vr π

i c Ev v i Rπ = −o c Cv = - i R

Emisor común

1m C C

m E E

g R RAv g R R≈ − ≈ −

+

0i

so C

s v

vz Ri

=

= ≈( )// 1i B m E Bz R r g R Rπ≈ + ≈

R

bQ1

VCC

+vi_

+

_

vse

c

C

Cs

i

RR1

R2C

E

CE

v m cA g R≈ −

//i Bz R r rπ π≈ ≈

o Cz R≈

Emisor común concapacitor de emisor rπ

vi

+

_

+

_

RBgmvπ vs

RC

Colector común

bQ

VCC

+vi_

+

_vs

e

c

CCs

i

RR1

R2

E

COLECTOR

COMÚN gmvπ

ro

rπvi

+

_

vs

+

_

R ER B

( )

BEBi

EmBi

ii

RRRz

Rg1rRivz

≈≈

+≈=

β

π

//

//

1m

mE

0vs

oo g

gRr

ivz

i

−

=

≈≈=1////π

( )( ) 1

Rg1Rg

rg1Rrrg1R

ivA

Em

Em

mE

mE

i

sv ≈

+≈

+++

≈=ππ

π

Base comúnBASE

COMÚN

R

bQ

VCC

+

_

vse

CCs

RR1

R2C

E

+vi

_

Ci

≈1iA

gmvπro

Rc

rπ

ve+

_

vs

+

_R E

RB

21B //RRR =CB

+vπ-

zo depende de Rs

Si Rs= resistencia generador

*E

o o mB

Rz r 1 g rr Rππ

= + +

( )* // //E s E BR R R r Rπ= +

( )o o m Ez r 1 g R= +

// 1m

B Bi E

m

r R r Rz R1 g r

g1

π π

π β−+ +

≈+ +

≈;

v m m ccB

rA g Rr

RR

gπ

π +≈≈

ccec

fuente de corriente o

carga activa

RER1

V

R2Io

( )m Ez r 1 g Ro o≈ +

adaptador de impedancia amplifica corriente

amplificador de tensióny corriente

bc

≈=e

sv v

vA 1

BR≈zi ≈ BR ERβ//

ER ≈oz πr // // 1mg

-1mg≈

BB BEo

E

V VIR−

=

resumen

m C Cv

m E E

g R RA1 g R R

≈ − ≈ −+

( )//i B m E

i B

z R r 1 g R

z Rπ≈ +

≈

o Cz R≈

R

bQ

VCC

e

C

RR1

R2C

E

Otros criterios a tener en cuenta

Criterios

Cv

E

RA

R≈ −

E CR R<

ec

cc RC=0

zi = R1//R2 ≈ RBb

Q

VCC

+vi_

+

_vs

e

c

CCs

i

RR1

R2

E

R

bQ1

VCC

+vi_

+

_

vse

c

C

Cs

i

RR1

R2C

E

emisor comúnbase común

colector común

BJTfuente comúnpuerta comúndrenaje común

FET

Terminal comúnterminal de excitaciónterminal de salida

Etapasamplificadoras

básicasFET PolarizadoBJT Polarizado

Etapas básicas

Amplificador de tensión

ec-scec

( ) BEB RRR ≈+≈ π mgriz 1//

E

c

E

c

RR

RR −≈

+−≈

m

mv g

gA1

CR≈==0ivs

so i

vz

emisor común

o m Dv

i m S

v g RA

v 1 g R−

= ≈+

i

oo D

o e 0

vz R

i=

≡ ≈

//i G iFET Gz R z R= ≈

sc fuente común

Adaptador de impedancia

amplifica corriente

cc

BR≈zi ≈ BR ERβ//

vA ≈ m ERg

R+ Emg1≈ 1

≈oz -1mg

1<+

≈Sm

Smv Rg1

RgA

1mo gz −≈

21Gi RRRz //==

dccc-dccolector común drenaje común

bc gc≈vA RCmg πrBR+πr

≈iz BR+πrβ1+

11// −− ≈= mSm gRgzi

Dmv RgA ≈fuente de corriente

o carga activa

bQ

C

RR1

R2

E

VCCIs

R1 puede ser reemplazada por un zener

EBEBB

s RVVI −

≈

+++≈

π

π

EB

EmRRr

Rrgoroz 1

RSR1

VDD

R2Io

( )Sm Rg1oroz +≈

bc-gc

base común puerta común