Tema 3 Respuesta en Frecuencia
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- Emilia Martin Reyes
- hace 6 años
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1 CIRCUITOS ANALÓGICOS SEGUNDO CURSO Tem 3 Repuet en Frecuenci Sebtián López y Joé Fco. López Intituto Univeritrio de Microelectrónic Aplicd IUMA Univeridd de L Plm de Grn Cnri L Plm de Grn Cnri Tfno Fx e-mil: eblopez@ium.ulpgc.e LOPEZ Tem 3
2 OBJETIVOS El preente tem e el má mplio y complejo de lo que cont et igntur. En él e etudirán lo pecto reltivo l introducción de elemento rectivo en el nálii de circuito y u comportmiento con l frecuenci. En concreto, bj frecuenci e tendrán en cuent lo condendore de coplo y decoplo preente en lo mplificdore báico etudido en primer curo de l ETSIT y repdo en el primer tem de et igntur. Pr eto co, l impednci de cd un de et cpcidde ument bj frecuenci reduciendo l gnnci totl del mplificdor. A lt frecuenci, l pérdid de gnnci e cud por l preenci de l cpcidde intern del elemento ctivo. Se etudirá y repreentrá l crcterític de trnferenci de eto circuito emplendo modelo y técnic proximd que implificrán lo cálculo. L form de repreentr l función de trnferenci e hrá medinte lo digrm de Bode de módulo y fe, introducido en l primer prte del tem. Lo otro do tercio del preent tem profundizrán en el etudio de mplificdore operndo bj frecuenci por un ldo y lt frecuenci por otro, finlizndo con un erie de mplificdore multietp que permiten mejorr l crcterític de lo mplificdore muy lt frecuenci. Durción: 9 hor Tem 3
3 ÍNDICE. Introducción. Análii en frecuenci.. Función de trnferenci en frecuenci... Polo y cero... Normlizción de l función de trnferenci..3. Análii del módulo de funcione de trnferenci normlizd..4. Análii de fe de funcione de trnferenci normlizd.. Aproximcione Bode... Contnte... Ríce en..3. Ríce imple..4. Ríce complej conjugd.3. Compoición del digrm de Bode Totl 3. Análii de l repuet bj frecuenci 3.. Supoicione de bj frecuenci 3.. El emior común 3... Efecto del condendor de be 3... Efecto del condendor de emior Efecto del condendor de colector Compoición de l función de trnferenci 3.3. Determinción rápid del efecto de cd condendor Efecto del condendor de coplo de l eñl de entrd Efecto del condendor de decoplo de l reitenci de emior Efecto del condendor de coplo de l eñl de lid 3.4. Pulción de corte inferior Polo dominnte Tem 3 3
4 3.4.. Sitem con má de un polo 4. Análii de l repuet lt frecuenci 4.. Modelo equivlente en μ del BJT 4... Frecuenci de corte de β 4... Frecuenci de gnnci unidd Producto gnnci-ncho de bnd 4.. El teorem de Miller 4.3. Amplificdore monoetp lt frecuenci El emior común El be común El eguidor de emior 4.4. Amplificdore multietp lt frecuenci Configurción ccodo Conexión EC-EC Tem 3 4
5 FICHA TÉCNICA. Introducción Tipo de plicción Audio o bj frecuenci Vídeo Rdiofrecuenci Microond Frecuenci F < KHz F < MHz F < GHz F > GHz log A A M 3 db Ampl. por coplo cpcitivo: BW = H - L H GW = A M H A = A M F L F H L H Bj frecuenci Frecuenci medi Alt frecuenci Efecto de cpcidd de coplo y decoplo F H A A M F L Sin efecto de cpcidde F L F H A A M Efecto de cpc. intern del ttor. F L A A M F H Tem 3 5
6 Tem 3 6 rctg F F F F F F R I = I R = b b b b F n n n n =. Análii en frecuenci con: Un décd e l ditnci entre do frecuenci que cumplen / =... Funcione de trnferenci en frecuenci Polo y cero Función Polo de primer orden en = lim F= Polo de orden n en = lim n- - F= Cero de primer orden en = lim F= Cero de orden n en = lim F/ n- - = Form fctorizd Form normlizd F F F = = log d b b b b F m m m m n n n n = = p p p p p p z z z z z z K F b b t b b r
7 Si l ríce on complej, iempre erán complej conjugd.. Aproximcione de Bode Contnte K db =logk K= K> K=±π K< F db F logk K< K> Ríce en k =Klog k =k π/ F db F K π/ db Tem 3 7
8 Ríce imple F db F π/ db db/dec π/4. Ríce complej conjugd ξ b con = ξ = b = ξ ± ξ ξ p ξ Se etudirán do co: ξ Ríce rele negtiv y etudid < ξ < Ríce complej conjugd con prte rel negtiv En el egundo co, hcer ξ= no e norml encontrr mplificdore con ξ muy bjo, y podremo trtr l ríce complej conjugd como ríce doble, y que: ξ = El error que e cometerá erá tnto myor cunto má e epre ξ de. Tem 3 8
9 3. Análii de l repuet bj frecuenci 3.. Supoicione de frecuenci: A bj frecuenci ólo e tendrán en cuent lo condendore de coplo y decoplo, comportándoe como cortocircuito frecuenci medi. A lt frecuenci ólo e tendrán en cuent lo condendore interno del dipoitivo ctivo, comportándoe como bierto frecuenci medi. Cd elemento rectivo introduce un polo y un cero en l repuet en frecuenci 3.. El emior común. R B R C C o C i V i R B R E R L V o C E Efecto de: A Polo Cero C i β RC RL r π RB r C R r i π B π C i R B r π C E β RC R L CERE r β π C R E E r π R E C E [ RE r ] π β C E RE C o β RC RL r π C o R R C L Co R C R L Tem 3 9
10 L form de dieñr un mplificdor EC con un frecuenci inferior L e ecoger el polo que introduce C E pr determinr L, y colocr lo otro do polo l meno un décd por debjo del de C E Determinción rápid del efecto de cd condendor 3.4. Pulción de corte inferior A j = V L A m Determinción de frecuenci de corte inferior L = P L pr item con un único polo o polo dominnte L = p p z... z... L pr item con má de un polo 4. Análii de l repuet lt frecuenci L = p p z z 4.. Modelo equivlente en π del BJT r b B B' C C r π π v π C μ g m v π r o r π =β/g m g m =I C /V T r b << r o >> E Tem 3
11 β = r C C π π μ Frecuenci de corte β T = β β Frecuenci de gnnci unidd 4.. Teorem de Miller Z Z = Z A Z = Z A A = V V V V V V Z Z 4.3. Amplificdore monoetp lt frecuenci Configurción Polo Polo EC BC CC R R o C μ R o C μ m π S rπ E m R g r C μ g r π r π [ C C g R ] R R π μ m o C π R S R in g in Tem 3
12 4.4 Amplificdore multietp R C C R B V o Configurción ccodo R B V i C R B3 R E C 3 Tem 3
13 PROBLEMAS. Repreentr el digrm de Bode en módulo y fe de l iguiente función: 4 3 = F Repreentr el digrm de Bode en módulo y fe de l iguiente función: 3 3 F = Repreentr el digrm de Bode en módulo y fe de l iguiente función: F = 3 4. Repreentr el digrm de Bode en módulo y fe de l iguiente función:.3 F =.5.6. Tem 3 3
14 5. En el mplificdor en emior común de l figur, determinr frecuenci medi: Gnnci de tenión A v =V o /V g en db b Impednci de entrd prtir de l reitenci de fuente c Gnnci de corriente A i =i o /i i d Impednci de lid DATOS: R =8KΩ, R =6.8KΩ, R C =.7KΩ, R E =8Ω, R g =6Ω R L =KΩ, C =μf, C =47μF, C E =μf, r π =4.5KΩ, β=33 R R C C R g C i o i i R L V o V g V i R R E C E Tem 3 4
15 6. En el mplificdor en colector común de l figur, determinr frecuenci medi: Gnnci de tenión A v =V o /V g en db b Impednci de entrd prtir de l reitenci de fuente c Gnnci de corriente A i =i o /i i d Impednci de lid DATOS: R =47KΩ, R =KΩ, R E =3.3KΩ, R g =5Ω R L =KΩ, C =47μF, C =μf, r π =.7KΩ, β= R R g C V g i i V i C i o R R E R L V o Tem 3 5
16 7. En el mplificdor en be común de l figur, determinr frecuenci medi: Gnnci de tenión A v =V o /V g en db b Impednci de entrd prtir de l reitenci de fuente c Gnnci de corriente A i =i o /i i d Impednci de lid DATOS: R =5KΩ, R =39KΩ, R E =KΩ, R C =.7KΩ, R g =6Ω R L =33KΩ, C =μf, C =C 3 =μf, r π =.7KΩ, β= R R C V o C C C 3 R g i o R L R R E i i V g Tem 3 6
17 8. En el mplificdor de do etp con trnitore bipolre de l figur iguiente, e pide, frecuenci medi: Gnnci de tenión A v =V o /V g en db b Impednci de entrd prtir de l reitenci de fuente c Gnnci de corriente A i =i o /i i d Impednci de lid DATOS: R =8KΩ, R =8.KΩ, R 3 =KΩ, R 4 =3.3KΩ, R E =47Ω, R C =KΩ, R E =Ω, R C =68Ω, R g =6Ω R L =33KΩ, C =C =C 3 =μf, C E =μf, r π =3KΩ, β=3 R R C R 3 R C R g C C C 3 i o V g i i R R E R 4 R E C E R L V o Tem 3 7
18 9. En el circuito mplificdor de l iguiente figur, determinr l gnnci de tenión, impednci de entrd y gnnci de corriente pr frecuenci medi. DATOS: R =KΩ, R =KΩ, R 3 =KΩ, R C =4.7KΩ, R C =.5KΩ, R E =KΩ, R L =KΩ, C =μf, C =4μF, r π =KΩ, β= R C R R C R C V o C i i R 3 R L V g R E Tem 3 8
19 . Se el mplificdor en emior común de l iguiente figur. Encontrrl reitenci de entrd, Z in, l gnnci frecuenci medi, A m, y l frecuenci l cul etá el polo de l entrd pr lt frecuenci. DATOS: R S =5KΩ, R =33KΩ, R =KΩ, R C =4.7KΩ, R E =3.9KΩ, R L =5.6KΩ, I E =.33mA, β o =, f T =7MHz, C μ =pf R R C R S C C C C R L V o V S R R E C E Tem 3 9
20 . Pr el mplificdor decrito en el problem, con C C =C C =μf, C E =μf, etimr l frecuenci de corte bj frecuenci, f L. Encontrr tmbién l frecuenci del cero introducido por C E.. Pr el mimo mplificdor decrito en el problem, dieñr lo condendore de coplo y decoplo pr obtener un frecuenci de corte inferior de Hz. Dieñrlo de form que el cero cncele el polo introducido por C C y que l contribución de C C pr determinr f L e ólo del %. 3. Pr el mplificdor de l figur, clculr C E pr que l frecuenci de corte inferior e de vlor F L =5/π Hz. DATOS: R =KΩ, R =KΩ, R C =4KΩ, R E =.KΩ, R E =KΩ, β=99, r π =.KΩ R R C V o V i R E R R E C E Tem 3
21 4. Clculr l frecuenci de corte uperior del circuito de l figur. DATOS: R =KΩ, R =KΩ, R C =KΩ, R E = R' E =.5KΩ, C E, r π =KΩ, g m =ma/v, C π =5pF, C μ =pf. R R C V o V i R E R R' E C E Tem 3
22 5. Pr el iguiente mplificdor en be común, encontrr l reitenci de entrd vit dede l fuente y l gnnci frecuenci medi. Clculr tmbién l loclizción de lo polo y l frecuenci de corte uperior. DATOS: R =33KΩ, R =3KΩ, R E =3.9KΩ, R C =4.7KΩ, R L =5.6KΩ, R S =75Ω, I E =.33mA, β o =, f T =7MHz, C μ =.5μF R R C V o C C C B C C R S R L R R E V S Tem 3
23 6. El iguiente circuito e un configurción ccodo. Clculr u gnnci frecuenci medi, lo polo lt frecuenci y u frecuenci de corte uperior. DATOS: R S =5KΩ, R =KΩ, R =KΩ, R 3 =KΩ, R E =3.9KΩ, R C =4.7KΩ, R L =5.6KΩ, I E =.33mA, β o =, f T =7MHz, C μ =.5μF R R C V o C C C B R L Q R S CC R Q V S R 3 R E C E Tem 3 3
24 7. Clculr l gnnci frecuenci medi y lt frecuenci pr el iguiente circuito. DATOS: R S =4KΩ, R =KΩ, R =KΩ, R E =4.3KΩ, R E =3.6KΩ, R C =4KΩ, R L =4KΩ, β =, f T =4MHz, C μ =μf R C R C C R S C C Q Q V S R R E R E C E R L Tem 3 4
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