Circuitos Electrónicos

Transcripción

1 ircuitos lectrónicos Ingeniería de Telecomunicación 2º urso (6 crd.) IRUITOS LTRÓNIOS 1. Amplificadores de uno y dos transistores 1.1 Repaso de etapas amplificadoras básicas con un solo transistor 1.2 Repaso de etapas amplificadoras con dos transistores 1.3 Amplificador diferencial 2. Fuentes de corriente y cargas activas 2.1 Fuentes de corriente 2.2 Fuentes de corriente como cargas activas 3. tapas de salida 3.1 lasificación de las etapas de salida. 3.2 tapa de salida clase A. 3.3 tapa de salida clase. 1

2 IRUITOS LTRÓNIOS 3.4 tapa de salida clase A. 3.5 isipación de potencia en transistores. Transistores de potencia. 4. Amplificador operacional 4.1 Análisis de los amplificadores operacionales 4.2 esviaciones respecto a la idealidad de amplificadores operacionales reales 5. Respuesta en frecuencia de amplificadores 5.1 iagramas de ode 5.2 Respuesta en frecuencia de un amplificador de una etapa 5.3 Respuesta en frecuencia de amplificadores multietapa IRUITOS LTRÓNIOS 6. Realimentación en circuitos electrónicos 6.1 cuaciones ideales de realimentación 6.2 Propiedades de la realimentación negativa en el diseño de amplificadores 6.3 onfiguraciones básicas de realimentación 6.4 stabilidad de amplificadores realimentados 6.5 Osciladores sinusoidales 2

3 TMA 1 Ideas básicas: ispositivos Modelos de transistores en pequeña señal Análisis de pequeña señal tapas amplificadoras básicas con un solo transistor tapas amplificadoras con dos transistores Amplificador diferencial TRANSISTOR IPOLAR V V I I V I I V I I npn pnp 3

4 TRANSISTOR IPOLAR V V V I i i Saturación Región Activa i 4 i v (V) 0 V sat i 2 i 1 orte v i =I S e v /V T i =i /β TRANSISTOR IPOLAR ependencia de i respecto de la tensión de colector fecto arly 4

5 TRANSISTOR IPOLAR Relaciones corriente tensión de un transistor JT operando en la región activa i = I S e v /V T i = i /β = (Ι S / β) e v /V T V ~0.7 V β = α / (1 α) i = i /α = (Ι S / α) e v /V T i = (β 1) i i = (1 α) i = i / (β 1) Para un transistor pnp sin más habría que cambiar v por v. I S = orriente de saturación V T = Voltaje térmico=kt/q~25 mv a temperatura ambiente β = ganancia en corriente en emisor común α = ganancia en corriente en base común TRANSISTOR IPOLAR Relaciones corriente tensión de un transistor JT operando en la región de saturación V ~ V,sat 0.2 V ; V ~ 0.7 V 5

6 TRANSISTOR IPOLAR Relaciones corriente tensión de un transistor JT operando en la región de corte i = i = i = 0 TRANSISTORS FTO AMPO e puerta aislada e puerta de unión MOSFTs MSFTs JFTs nrequecimiento mpobrecimiento anal n anal p anal n anal p anal n anal p G G G G G G S S S S S S 6

7 TRANSISTOR MOSFT V G V SG S G I G I S V GS I G =0 S I S V G I G =0 I NMOS PMOS TRANSISTOR MOSFT V GS V S V S V GS i i Región Óhmica Región Saturación V GS4 V GS3 0 V t 1 3 i = (V GS V t ) 2 kw 2L v GS (V) 0 V S sat i =i s i G =0 V GS2 V GS1 orte v S 7

8 TRANSISTOR MOSFT ependencia de i respecto de la tensión V S Modulación de la longitud de canal TRANSISTOR MOSFT Relaciones corriente tensión de un transistor NMOS operando en la región de saturación v GS >V t v G >V t kw i = (v GS V t ) 2L 2 i G =0 Para un transistor PMOS sin más habría que cambiar el signo de las expresiones. W = Anchura de canal L= Longitud de canal V t = Tensión umbral Κ = Transconductancia del transistor (µa/v 2 ) 8

9 TRANSISTOR MOSFT Relaciones corriente tensión de un transistor NMOS operando en la región óhmica v GS >V t v G <V t kw v i = (v GS V t S )v L 2 S i G =0 Para un transistor PMOS sin más habría que cambiar el signo de las expresiones. W = Anchura de canal L= Longitud de canal V t = Tensión umbral Κ = Transconductancia del transistor (µa/v 2 ) TRANSISTOR MOSFT Relaciones corriente tensión de un transistor NMOS operando en la región de corte v GS <V t v S >0 i = 0 i G =0 Para un transistor PMOS sin más habría que cambiar el signo de las expresiones. 9

10 TRANSISTOR JFT Relaciones corriente tensión de un transistor JFT Región de saturación i = β (v GS V p ) 2 Región óhmica i G <<0 v GS >V p v G > V p i = β [2(v GS V p ) v S v 2 S] Región de corte i = 0 i G =0 i G <<0 v GS >V p v G < V p v GS <V p <0 v S > 0 β = orriente de drenador a fuente con la puerta cortocircuitada con la fuente (µa/v 2 ) V p = Tensión de estrangulamiento TRANSISTOR IPOLAR I Rc V V I V I 10

11 TRANSISTOR IPOLAR i Rc i V v vbe V i TRANSISTOR IPOLAR v=vvbe i=isev/vt=ise(vvbe)/vt=isev/vtevbe/vt=ievbe/vt Si vbe<<vt (vbe<10 mv) i i=i(1vbe/vt) Rc i vbe V v i V ic=(i/vt) vbe=gm vbe gm =I/VT Transconductancia i=i/β=i/βivbe/(βvt)=iib ib= Ivbe/(βVT)=gmvbe/β rπ=vbe/ ib =β /gm rπ resistencia de entrada a pequeña señal entre base y emisor, mirando la base. 11

12 TRANSISTOR IPOLAR Modelo híbrido π i b i c v r be π r 0 g m v be g m =I /V T r π =β/ g m i b i e i c v r be π r 0 βi b i e TRANSISTOR IPOLAR Modelo T i b v be re i c αi e r 0 i e i b v be re i c g m v be r 0 i e g m =I /V T r e =α/ g m ~V T /I 12

13 TRANSISTOR IPOLAR Tabla resumen TRANSISTOR MOSFT v GS =V GS v gs v gs V GS i i G Rc V v S i S i =(W/2L)k(V GS v gs V t ) 2 =(W/2L)k(V GS V t ) 2 (W/L)k(V GS V t )v gs (W/2L)kv 2 gs Si v gs << 2(V GS V t ) i =(W/2L)k(V GS V t ) 2 (W/L)k(V GS V t )v gs ~I i d i d =(W/L)k(V GS V t )v gs =g m v gs g m =(W/L)k(V GS V t )= 2kWI /(L) i G =0 r π = Transconductancia r π resistencia de entrada a pequeña señal entre puerta y fuente, mirando la puerta. 13

14 TRANSISTOR MOSFT G i g i d G v gs g m v gs r 0 S i s S g m = 2kWI /(L) r π = TRANSISTOR MOSFT fecto de uerpo G i g v gs g m v gs r 0 g mb v bs i d v bs G i s S g mb = δi /δv S v GS =te. v S =te. g mb = Χ g m Χ S g mb = δv t /δv S =γ/(2 2φ f V S ) φ f = potencial superfícial en fuerte inversión γ = parámetro de proceso 14

15 TRANSISTOR MOSFT Tabla resumen jercicio Hallar el circuito equivalente a pequeña señal de: S 15