Diapositiva 1. El transistor como resistencia controlada por tensión. llave de control. transistor bipolar NPN colector. base de salida.

Transcripción

1 Diapositiva 1 El transistor como resistencia controlada por tensión transistor bipolar NPN colector llave de control base corriente de salida emisor e b c 2N2222 corriente de entrada Transistores bipolares 1

2 Diapositiva 2 El diodo I(A) 0.6V V (voltios) Como ya se ha descrito, pero se enciende a 0.6V (para un diodo Si ) Transistores bipolares 2

3 Diapositiva 3 toma Propiedades del transistor base emisor I C = βi B I E = I C + I B = (1 + β)i B V BE = V B V E =+0.6V Normalmente apagado (toma/emisor polarizado en inverso), una corriente de salida pequeña y tensión relativa al emisor lo activan, conmutando y amplificando β ~ 100, pero cambia con la temperatura y con V CE Transistores bipolares 3

4 Diapositiva 4 V CC Transistor conmutador R on I C βi B La corriente del colector depende de la caída de tensión a través de la bombilla. off 10 kω I B = V CC V BE R Dado que el estado del transistor depende de la corriente de la base, si se la deja en circuito abierto, el transistor podría acabar desconectándose, pero esto sería un descuido Transistores bipolares 4

5 Diapositiva 5 Transistor conmutador V CC I B R V BE V CC = IR+ V BE I B = V CC V BE R I C = β V CC V BE R V BE = 0.6V Transistores bipolares 5

6 Diapositiva 6 Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 1 +10V V in 1kΩ -10V 1kΩ carga +10V V in -10V Qué es V out? V out =V in -0.6V Si la polarización de la base/emisor es directa Transistores bipolares 6

7 Diapositiva 7 Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 2 Qué es V out con el transistor apagado? +10V V in 1kΩ -10V 1kΩ +10V 1kΩ -10V alta impedancia 1kΩ -5V 1kΩ 1kΩ -10V Transistoresbipolares 7

8 Diapositiva 8 Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 3 A qué tensión de la base se desconecta? V in +10V V BE = 0.6V V in = 4.4V 1kΩ -10V 1kΩ Transistores bipolares 8

9 Diapositiva 9 Seguidor de emisor como fuente de corriente n.º 4 +10V +10V V in V in 1kΩ -10V 1kΩ -10V V in V out V out = V in 0.6V; V in 4.4V 5V; V in < 4.4V Transistores bipolares 9

10 Diapositiva 10 Polarización 1 A menudo las señales se acoplan entre fases del amplificador como señ ales AC (o sin componente continua, utilizando un condensador). Nó - tese que una tensiónn unipolar no puede amplificar las entradas negativas. +V CC V in V in R V out V B V out Transistores bipolares 10

11 Diapositiva 11 Polarización 2 Soluciónese añadiendo un CC a la base para desplazar la señal de modo que no haya recorte ni CA acoplando la salida. V CC R 1 determinar V CC = 15V V se quiere R in 1 R 2 << βr E R V out 2 R R 1 R 2 es la impedancia del generador E de corriente utilizado para conducir el transistor, βr E es la impedancia Regla: que la impedancia de efectiva de la base del transistor. la fuente sea pequeña en comparación con la carga que conduce Transistores bipolares 11

12 Diapositiva 12 Polarización 3 V in R 1 R 2 V CC R E V CC =15V, R 1 R 2 <<βr E la salida debe oscilar ±7.5V determinar R E. R E = 7.5kΩ. corriente de reposo a base = 1mA. V (= 0) = 7.5V (permite V out ±7.5V) por tanto V B = V E + 0.6V = 8.1V V out or R 2 = 8.1V R 1 + R 2 15V R 1 R 2 = R 1 R 2 <<βr E << kΩ. R 1 = 130kΩ, R 2 = 150kΩ Transistores bipolares 12

13 Diapositiva 13 Demo: seguidor de emisor BJT n.º 1 generador para dos diferencias de potencial oscilador Amplitud de frecuencia V in 33kΩ 12V 1kΩ V out Entrada n.º 1 Entrada n.º 2 V in V out disparador tiempo tiempo visualización base de tiempo del osciloscopio Transistores bipolares 13

14 Diapositiva 14 Demo: seguidor de emisor BJT n.º 2 generador para dos diferencias de potencial oscilador Amplitud de frecuencia V in 33kΩ 12V 1kΩ V out Entrada n. 1 Entrada n. 2 V out visualización x, y del osciloscopio Transistores bipolares 14 V in

15 Diapositiva 15 Seguidor de emisor V CC La tensión de salida es casi igual a la tensión de la base, con un corte de 0.6 V. Nótese el cambio en la impedancia. V B V = V out B 0.6V R in =βr carga R carga Transistores bipolares 15

16 Diapositiva 16 El seguidor de emisor tiene ganancia de tensión unitaria. +V Tiene utilidad? CC V in = V out V in V out R V CC P = IV Nota: I E = V out R y I B = I E V in 2 = V in R ( ) 1 + β = V in R 1 + β P in = R(1 + β) ;P out = V in R 2 Hay ganancia en Potencia de β. La resistencia efectiva de la base es βr Transistores bipolares 16

17 Diapositiva 17 No diseñar con β V in βr E V CC V out R E Aquí el punto de reposo se ha elegido purgando una cantidad pequeña de corriente a la base. Ahora, el punto de funcionamiento depende de manera crítica de β, que varía tremendamente de un dispositivo a otro y con la temperatura Transistores bipolares 17

18 Diapositiva 18 Problema: observe como varía β de 100 a 200 en el último circuito Transistores bipolares 18

19 Diapositiva 19 V CC R carga Generador de corriente La tensión de la base controla la corriente a través de la carga hasta el límite de V CC. V B R V E V E = V B 0.6V I E = V E R I carga = I C = V B 0.6V R I C I E, para β grande Transistores bipolares 19

20 Diapositiva 20 Emisor común n.º 1 R 1 V CC R C V C La configuracióon del emisor comú n produce una ganancia (negativa) de tensió n. (1) Establezca una corriente estáatica tal que: V C = V CC /2 Necesite caí da de tensió n de V C sobre R C. V in I C = I q = V C = V out ; R C R C R 2 R E I B = V in = I C βr E β V out V in = R C R E Transistores bipolares 20

21 Diapositiva 21 Emisor común V CC So R C = V CC /(2 I q ). V in R 1 R C V C Ganancia = -R C /R E R E es necesario para la estabilidad, de lo contrario hay una pequeñ a resistencia r tr ~ 0.026V/I E, pero es muy sensible a la temperatura. R 2 R E Transistores bipolares 21

22 Diapositiva 22 Regla para el control robusto generador carga Si la impedancia de salida del generador es mucho má s baj a que la impedancia de entrada de la carga, el rendimiento del circuito no dependerá de la variación de la carga. Por lo tanto, en un dispositivo secuencial, si usamos un TEC como bloques de construcció n de la carga, la impedancia de entrada de la carga será alta y tendremos un circuito robusto Transistores bipolares 22

23 Diapositiva 23 Transferencia de diferencias de potencial R th V L = R L R L + R th V th V th R L so if V L ~V th R th << R L Para que la transferencia de voltaj e sea eficiente, la impedancia de la carga se debe mantener por encima de la impedancia del generador. Dos excepciones: Cicuitos de radiofrecuencia, Z fuente =Z carga (ofrece má xima transferencia de voltaj e) Corrientes acopladas, má s que voltaj es Transistores bipolares 23

24 Diapositiva 24 Transferencia de corriente I L I L = R N R L + R N I N I N R N R L so if I L ~I N R N >> R L Para lograr una transferencia de corriente eficiente, la impedancia de la carga debe mantenerse pequeñ a en relació n con la del generador Transistores bipolares 24

25 Diapositiva 25 Transferencia de potencia n.º 1 R th V L = R L R L + R th V th V th R L V I = th (R L + R th ) P L = V L I = 2 R L ( R L + R th ) V th V th ( R L + R th ) = R L V th ( ) 2 R L + R th P L R th R L Transistores bipolares 25

26 Diapositiva 26 Transferencia de potencia n. º2 I N R N I L R L I L = R N R L + R N I N P L = I L 2 R L = R N 2 I 2 N R L R L + R N ( ) 2 P L R N R L Transistores bipolares 26

27 Diapositiva 27 Divisor de fase de ganancia unitaria Obj etivo: a partir de una señ al CA, generar una copia y su inversa. 20V 150kΩ V in (+) 56kΩ 4.7kΩ 4.7kΩ V out = V in (+) V + out = V in (+) V + out seguidor de emisor ganancia unitaria V out emisor comú n con R C =R E, ganancia= Transistores bipolares 27

28 XXXXXXXXXXXX Diapositiva 28 Polarización de divisor de fase de ganancia unitaria 150kΩ 56kΩ 20V 5.6V 4.7kΩ 15V 5V 4.7kΩ determinar V E = 5V V B = 5.6V como I C?I E, hay una caí da de 5V en las dos resistencias de 4.7k?X X Transistores bipolares 28

29 Diapositiva 29 Circuito Darlington β 1 β 1 β 2 β 2 Es ú til para aplicaciones de alta corriente y elevada impedancia de entrada, pero es lento. La caíida de tensió n base-emisor es 1.2 V Transistores bipolares 29

30 Diapositiva 30 A in 6V Transistor puerta Y Transistores de la base de puertas ló gicas, y circuitos integrados. B in salida j A in B in salida baj a baj a baj a ba a alta baja alta baj a baj a alta alta alta Transistores bipolares 30

31 Diapositiva 31 Transistor puerta O 6V A in B in A in B in salida baj a baj a baj a baj a alta alta alta baj a alta alta alta alta salida Transistores bipolares 31

32 Diapositiva 32 Propiedades de los transistores bipolares β (ganancia de corriente) no es un pará metro, varí a por cualquier cosa. I C,max - má ximo tensió n colector BV CBO - má xima tensió n colector-emisor. BV CEO - má xima tensió n colector-generador. V EBO - tensió n ruptura emiso-base. P D - má xima disipación de potencia Transistores bipolares 32

33 Diapositiva 33 Ficha técnica de 2N2222 (1 de 3) Transistores bipolares 33

34 Diapositiva 34 Ficha técnica de 2N2222 (2 de 3) Transistores bipolares 34

35 Diapositiva 35 Ficha técnica de 2N2222 (3 de 3) Transistores bipolares 35

36 Diapositiva 36 Zener real Zener ideal Regulador de tensión Los diodos Zener tienen resistencia I variable. Concretamente, tienen una salida de corriente constante en todo un rango de voltaj es V de entrada. Así, al proporcionar corriente constante a un circuito, se pueden usar como reguladores de tensió n. Un regulador de tensió n sencillo. Por su probre supresió n de V in fluctuaciones, necesita un zener con una gran potencia de salida, y variaciones con impedancia de carga. R E V out = V zener Transistores bipolares 36

37 Diapositiva 37 Regulador de tensión V in R R carga V out = V zener -0.6 V C V zener Configuració n de seguidor de emisor. La corriente de la base es só lo 1/β de la corriente de alimentació n. El filtro RC reduce las fluctuaciones Transistores bipolares 37

38 Diapositiva 38 Conmutación de cargas inductivas La punta repentina de tensió n producida al interrumpir el fluj o de corriente en una bobina de inductancia produce una descarga disruptiva en el transistor. El problema se soluciona con un diodo inverso en la carga inductiva Transistores bipolares 38

39 Diapositiva 39 R 1 V CC Amplificador colector común Un amplificador con una ganancia de corriente (sin ganancia de tensió n) y offset para evitar el recorte de entradas negativas. V B C 1 C 2 R 2 R E R carga R 1 y R 2 proporcionan el offset CC y C 1 actú a como filtro de modo que las entradas no perturben el punto de reposo) Transistores bipolares 39

40 Diapositiva 40 R 1 V CC Amplificador colector común 1. determinar una corriente de reposo, 1 ma 2. V E = Vcc/2 (permite la mayor entrada simé trica posible) V B C C 2 1 R E = V CC 2 I Q = V CC 2 1mA R 2 R E R carga Transistores bipolares 40

41 Diapositiva 41 Amplificador colector común V CC 3. Establecer corriente de reposo ví a R 1 & R 2. R 1 R 1 = V CC V B = V CC V E 0.6V R 2 V B V E + 0.6V C 1 C 2 Recuerde: V E = V CC 2 R 2 R E Luego, olvidar 0.6V y R 1 = R 2 Nó tese que R base = β R E, R carga luego R 1 R 2 << β R E Evita que el punto de reposo se desplace con la carga Transistores bipolares 41

42 Diapositiva 42 V B R 1 R 2 V CC C C 2 1 Amplificador colector común 4. Elegir condensadores de acoplamiento La resistencia de entrada CA efectiva R in = R 1 R 2 β( R E R carga ) R E C 1 y R in forman un filtro de paso alto R R carga carga 1 C 1 = ω 3dB R in C 2 y R carga tambié n forman un filtro de paso alto C 1 2 = ω 3 db R load Transistores bipolares 42

43 Diapositiva 43 Amplificador colector común V CC R 1 voltaj e de la base V B C 1 C 2 salida R 2 R E R carga respuesta en frecuencia Transistores bipolares 43