RESPUESTA EN FRECUENCIA DE BJT Y FET INTRODUCION

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1 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE BJT Y FET INTRODUCION Hasta el momento no se han considerado los efectos de las capacitancías e inductancias en el análisis de los circuitos con transistores es decir se han analizado en banda media. Debido a que estos son dispositivos de almacenamiento de energía, afectan la respuesta en frecuencia del amplificador. Z L =JWL Z C = 1 JWC 1

2 Capacitancias: FUENTES DE CAPACITANCIAS E INDUCTANCIAS o Parásitas o Discretas o Internas Inductancias: o Parásitas FUENTES DE CAPACITANCIAS E INDUCTANCIAS Capacitancias parasitas: Cwi, Cwo, Cbe, Cbc, Cce Capacitancias discretas: CS, CC, CE. Inductancias parasitas: Ocurre debido a que una trayectoria cerrada se comporta como una bobina de una sola espira. 2

3 CAPACITANCIAS INTERNAS BJT Modelo en bajas frecuencias Modelo en altas frecuencias Unión PN: Polarizada inversamente > Capacitancia de agotamiento = C j= decenas de pf Polarizada directamente > CJ + Cd (Capacitancia de difusión, Cd>>Cj) = Cientos de pf Unión Base-emisor= Cj+Cd= C Π = Cbe = Ce cib=capacitancia de entrada en base común Unión Base colector= Cj = Cμ = Cbc = Cob cob=capacitancia de salida en base común CAPACITANCIAS INTERNAS FET Modelo en bajas frecuencias Modelo en altas frecuencias Tanto para el MOSFET como el JFET, la capacitancia compuerta fuente es despreciable siendo de importancia las capacitancias parásitas entre las terminales. Cgs esta en el orden de las unidades de picofaradios 3

4 Respuesta en frecuencia y modelos La respuesta en frecuencia de un amplificador tiene tres áreas: La región de baja frecuencia, descrita por la respuesta de un filtro pasaalto Una región independiente de la frecuencia (área central de la curva) La región de alta frecuencia, descrita por la respuesta de un filtro pasabajos BW = fh fl FRECUENCIAS DE CORTE La banda media de frecuencias de un amplificador es llamado ancho de banda del amplificador. El ancho de banda esta definido por las frecuencias de corte superior e inferior Frecuencia de corte: Es la frecuencia a la cual la ganancia cae o disminuye a: 0.5 Potencia voltage -3dB 4

5 DIAGRAMAS DE BODE Es una grafica que indica la respuesta en frecuencia de un amplificador. La escala horizontal indica la frecuencia en Hz y la escala vertical indica la ganancia en db. FILTRO RC PASA BAJO 5

6 FILTRO RC PASA BAJO Diagrama de Bode para la amplitud Diagrama de Bode para la fase FILTRO RC PASA ALTO 6

7 FILTRO RC PASA ALTO GRAFICA DE BODE DE COMPLEJIDAD ARBITRARIA Forma general. 7

8 GRAFICA DE BODE DE COMPLEJIDAD ARBITRARIA GRAFICA DE BODE DE COMPLEJIDAD ARBITRARIA 8

9 LIMITES DE FRECUENCIA SUPERPOSICIÓN DE POLOS 9

10 LIMITE ALTA FRECUENCIA LIMITE BAJA FRECUENCIA 10

11 EJEMPLO SUPERPOSICIÓN El limite de alta frecuencia utilizando superposición es ligeramente menor que el calculado a través del método exacto Análisis en alta frecuencia de circuitos amplificadores. La Respuesta en alta frecuencia de circuitos con transistores está fijada por los condensadores internos y las constantes de tiempo asociadas. En general, se hará la suposición de que la respuesta en frecuencia viene fijada por un Polo Dominante. De esta manera, el análisis en alta frecuencia se reduce al cálculo de la frecuencia de corte superior asociada a este polo dominante. El cálculo del polo dominante se realizará aplicando el Método de las constantes de tiempo en Circuito abierto. 11

12 Método de las Constantes de Tiempo en Circuito Abierto Donde: Ci son cada uno de los condensadores que actúan en alta frecuencia: Capacitancias internas a los dispositivos (circuito equivalente), o condensadores pequeños de característica paso-bajo introducidos para controlar la respuesta en frecuencia del circuito. R i es la impedancia que ve cada uno de los condensadores con el resto EN CIRCUITO ABIERTO Análisis en baja frecuencia de circuitos amplificadores. La Respuesta en baja frecuencia de circuitos con transistores está fijada por los condensadores de acoplo, capacitores de desvió y las constantes de tiempo asociadas. En general, se hará la suposición de que la respuesta en frecuencia viene fijada por un POLO DOMINANTE. De esta manera, el análisis en baja frecuencia se reduce al cálculo de la frecuencia de corte inferior asociada a este polo dominante. El cálculo del polo dominante se realizará aplicando el MÉTODO DE LAS CONSTANTES DE TIEMPO EN CORTOCIRCUITO. 12

13 Método de las Constantes de Tiempo en Cortocircuito. Donde: Ci son cada uno de los condensadores de acoplo o desvió presentes en el circuito. R o i es la impedancia que ve cada uno de los condensadores con el resto EN CORTOCIRCUITO. EJEMPLO 1 13

14 EJEMPLO 1 EJEMPLO 2 14

15 EJEMPLO 2 15