6.002 CIRCUITOS Y. Fuentes dependientes y amplificadores ELECTRÓNICA Otoño 2002: clase 8 1

Transcripción

1 6.00 CIRCUITOS Y ELECTRÓNICA Fuentes dependientes y amplificadores 6.00 Otoño 00: clase 8 1

2 Repaso Circuitos no lineales: puede utilizar el método de nodos El truco de pequeña señal dio como resultado una respuesta lineal Hoy Fuentes dependientes Amplificadores Lectura: capítulos 7.1 y Otoño 00: clase 8

3 Fuentes dependientes En clases anteriores: Resistencia Fuente de corriente independiente + v i R + v i I i = dispositivos de terminales y 1 puerto v R i = I Nuevo tipo de dispositivo: fuente dependiente puerto de control i I + v I f ( v I ) i O + puerto de salida dispositivo de puertos P. ej., fuente de corriente controlada por tensión La corriente en el puerto de salida es una función de la tensión en el puerto de entrada 6.00 Otoño 00: clase 8 3

4 Fuentes dependientes: ejemplos Ejemplo 1: halle V fuente de corriente independiente R + V I = I 0 V = I0R 6.00 Otoño 00: clase 8 4

5 Fuentes dependientes: ejemplos Ejemplo : halle V fuente de corriente controlada por tensión + R V ( V ) I = f = V R + V + v I i I ( v ) f = I v I i O Otoño 00: clase 8 5

6 Fuentes dependientes: ejemplos Ejemplo : halle V fuente de corriente controlada por tensión V V = R V = IR = o o R V = R = 10 = 1Volt R + V ( V ) I = f = V por ejemplo = 10-3 Amp Volt R = 1kΩ 6.00 Otoño 00: clase 8 6

7 Otro ejemplo de fuente dependiente R L V S + v + I i IN + v IN i D + por ejemplo i = f ( ) D v IN ( ) i D = f v IN = ( v ) IN 1 para v IN 1 i D = 0 si no, Halle en función de v I Otoño 00: clase 8 7

8 Otro ejemplo de fuente dependiente V S R L v + I i IN + v IN i D + i = f ( ) D v IN por ejemplo ) i D = f v IN = v IN 1 para v IN 1 i D = 0 si no, Halle en función de v I Otoño 00: clase 8 8

9 Otro ejemplo de fuente dependiente V S R L vi v + I id = ( vin 1) para v IN 1 i D = 0 si no, Halle en función de v I Otoño 00: clase 8 9

10 Otro ejemplo de fuente dependiente V S R L vi v + I id = ( vin 1) para v IN 1 i D = 0 si no, VL V v S O + i D = V S R L i + v D R O L = 0 vo = VS ( vi 1) RL para v I 1 v = para v I < 1 O V S Mantenga esa idea 6.00 Otoño 00: clase 8 10

11 Siguiente: amplificadores 6.00 Otoño 00: clase 8 11

12 Por qué amplificar? La amplificación de señal es la clave para el procesamiento analógico y digital. Analógico: AMP IN OUT Puerto de entrada Puerto de salida Además de la evidente ventaja de ser escuchados a distancias lejanas, la amplificación es la clave de la tolerancia de ruido durante el proceso de comunicación Otoño 00: clase 8 1

13 Por qué amplificar? La amplificación es la clave de la tolerancia de ruido durante el proceso de comunicación No hay amplificación señal útil 1 mv ruido 10 mv eh? 6.00 Otoño 00: clase 8 13

14 Intente la amplificación ruido AMP no está mal! 6.00 Otoño 00: clase 8 14

15 Por qué amplificar? Digital: región válida 5V 0V V V IH IL IN Sistema digital OUT 5V 0V V OH V OL 5V IN 5V OUT V IH V OH V IL 0V t V OL 0V t 6.00 Otoño 00: clase 8 15

16 Por qué amplificar? Digital: La disciplina estática requiere la amplificación Se necesita una amplificación mínima: V V IH IL V OH V OL V V OH IH V V OL IL 6.00 Otoño 00: clase 8 16

17 En realidad, un amplificador es un dispositivo de 3 puertos puerto de potencia puerto de entrada i I i O + v I Amplificador + puerto de salida No solemos mostrar el puerto de potencia. Además, para mayor conveniencia, observamos frecuentemente la "disciplina común". En otras palabras, todos los puertos comparten a menudo un punto de referencia común denominado "tierra". POTENCIA IN OUT Cómo construimos uno? 6.00 Otoño 00: clase 8 17

18 Recuerda? V S R L vi v + I id = ( vin 1) para v IN 1 i D = 0 si no, VL V v S O + i D = V S R L i + v D R O L = 0 vo = VS ( vi 1) RL para v I 1 v = para v I < 1 O V S Afirmación: esto es un amplificador 6.00 Otoño 00: clase 8 18

19 Por tanto, dónde está la amplificación? Veamos frente a la curva v I ma p. ej. VS = 10V, =, RL = 5kΩ V v = ( 1) O VS RL vi = ( 1) 10 5 v = I ( 1) v I V S v v O I > 1 1 v I amplificación v I 6.00 Otoño 00: clase 8 19

20 Trace frente a v I v ( v ) O = 10 5 I 1 v I 0,0 10,00 1,0 10,00 1,5 8,75 cambio de,0 5,00 cambio de 0,1 en v I,1 4,00 1V en,,80,3 1,50,4 ~ 0,00 Ganancia! Demo Medir Otoño 00: clase 8 0

21 Un nit... Qué sucede aquí? 1 v I Desde el punto de vista matemático, v = ( 1) O VS RL vi Por tanto es un comportamiento predecible matemáticamente 6.00 Otoño 00: clase 8 1

22 Un nit... v O = VS RL I ( v 1) Qué sucede aquí? 1 Sin embargo, a partir de: i = ( 1) D v para v I I 1 V S v I R L VCCS i D Para >0, VCCS consume potencia: i D Para <0, VCCS debe suministrar potencia 6.00 Otoño 00: clase 8

23 Si VCCS es un dispositivo que puede ser fuente de potencia, se observará el comportamiento predecido matemáticamente. es decir, v O = VS RL I ( v 1) donde se transforma en -ve v I 6.00 Otoño 00: clase 8 3

24 Si VCCS es un dispositivo pasivo, luego no puede ser fuente de potencia, por lo tanto no se pude trasnformar en -ve. Por consiguiente, algo tiene que ceder. Resulta que nuestro modelo se descompone. Frecuentemente, i D = I ( v 1) no seguirá siendo válido cuando 0. p.ej. i D se satura (deja de aumentar) y observamos que: 1 v I 6.00 Otoño 00: clase 8 4