Análisis de pequeña señal del transistor bipolar

Análisis de pequeña señal del transistor bipolar

Electrónica I

Emisor común polarización fijaLa corriente de entrada es Ii y la de salida es Io.

Circuito original Circuito equivalente de ac

Modelo re

Los valores de re, ro y , se pueden obtener de las características del transistor. Con estos valores se determinan los parámetros importantes:

eBCo

oBi

e

oCvoCoeBi rRRr

rRA

rrR

ArRZrRZ

||||||

Lo anterior puede simplificarse si RB > 10re y ro > 10RC

ie

CvCoei A

r

RARZrZ

C

ivi R

ZAA Se puede llegar fácilmente a la siguiente expresión:

El signo negativo en Av indica que hay un cambio de fase de 180º.

Ejemplo

10.71

1,069

3k

-280.11

100

94.16

Polarización por divisor

Cantidades importantes

eCo

oi

e

oCvoCoeBi rRRr

rRA

rrR

ArRZrRZ

'

'||||||

e

ie

CvCi rR

RA

rR

ARZ'

'

21

21'RR

RRR

Lo anterior puede simplificarse si R’ > 10re y ro > 10RC

C

ivi R

ZAA

ejemplo

18.44

1.35 k

6.8k

-368.76

73.04

1.35

5.98

-324.3

64.3

Polarización de emisor sin desviación

Se ignora ro

Zb = re + ( +1)RE

Se puede simplificar a:

Zb = RE

bB

Bi

E

C

Ee

C

b

CvCobBi ZR

RA

RR

RrR

ZR

ARZZRZ

||

C

ivi R

ZAA

Las ganancias e impedancias quedan como:

Efecto de ro

E

oEC

oCeb R

rRRrR

rZ

/1/1

Zi:

RC/ro << +1, entonces

oEC

Eeb rRR

RrZ

/11

Lo anterior puede simplificarse si ro > 10(RC+ RE)

Eeb RrZ

Efecto de ro

E

e

eooCb

Rrrr

rRZ

1||

Zo:

ro >> re, entonces

E

eoCb

Rr

rRZ

1

11||

Normalmente puede simplificarse a:

Zo = RC

Efecto de ro

o

C

o

C

o

e

b

C

v

rR

rR

rr

ZR

A

1

1Av y Ai:

ro /re << 1, entonces

o

C

o

C

b

C

v

rR

rR

ZR

A

1

Para ro > 10RC

b

Cv Z

RA

C

ivi R

ZAA

Si se utiliza un capacitor de desvío en RE se utilizan las ecuaciones del acetato 3.

ejemplo

Con CE

5.99

717.7

2.2 k

-367.28

104.92

5.99

59.34 k

2.2 k

-3.89

104.92

ejemplo

19.64 Ohms

8.47 kOhms

2.2 k

-3.24

12.47

Con CE

19.64

4.12 k

2.83 k

-112.02

144.1

Otra configuración

Seguidor emisorEl seguidor emisor tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida, la ganancia de voltaje es prácticamente 1.

Circuito equivalente re

EebbBi RrZZRZ 1||

eE

Ev rR

RA

Las ganancias e impedancias quedan como sigue:

Zi:

eEo rRZ ||Zo:

E

iv

bB

Bi R

ZA

ZRR

A

Av:

Ai:

Efecto de ro

o

E

Eei

rR

RrZ

1

Zi:

eEe

Eoo rRr

RrZ ||1

||||

o

E

bEv

rR

ZRA

1

/1Av:

ro >>10RE, entonces Eei RrZ

Zo:

ro >>10RE, entoncesoE

Ev rR

RA

Ai:E

iv

bB

Bi R

ZA

ZRR

A

Ejemplo 8.7

re = 12.605Zi = 1.3272e+005Zo = 12.557Av = 0.99619Ai = -39.671Ai = -40.066Zi = 1.2615e+005Zo = 12.557Av = 0.99574

Variaciones del seguidor emisorSeguidor polarizados por divisor (a) y con resistencia de colector (b)

Las ecuaciones anteriores son válidas reelpazando RB por R’ = R1||R2

(a) (b)

Base común

eEi rRZ ||

e

Cv r

RA


Zi:

Co RZ Zo:

iA

Av:

Ai:

El voltaje de salida está en fase con el de entrada.

Ejemplo 8.8

re = 20Zi = 19.608Zo = 5000Av = 250Ai = -0.98000

Retroalimentación de colector

F

C

ei

RR

rZ

1

e

Cv r

RA


Zi:

FCo RRZ ||Zo:

C

Fi R

RA

Av:

Ai:

El voltaje de salida está 180 º desfasado con el de entrada.

Efecto de ro

eF

C

eeF

oC

Fe

F

oC

i

rRR

rrRrR

Rr

RrR

Z

1

1||11

||1

Co RZ

e

C

F

C

e

C

F

oC

oCeF

v rR

RR

rR

RrR

rRrR

A

1

||1

||11

Ejemplo 8.9

re = 11.221Zi = 561.05Zo = 2660.1Av = -240.62Ai = -50ro = 20000Zi = 622.01Zo = 2347.8Av = -209.25Ai = 48.206

Retroalimentación con resistencia en emisor

Impedancias y ganancias

F

CE

Ei

RRR

RZ

1

FCo RRZ ||

E

Cv R

RA

F

CEv

RRR

A

1

1

Retroalimentación en dc en colector

El capacitor C3 cambia en ac parte de la resistencia de retroalimentación a la entrada y a la salida.

Circuito equivalente

eFi eRZ ||1

e

CF

e

CFov r

RR

r

RRrA

||||||22


Zi:

22|||||| FCoFCo RRrRRZ

Zo:

2

2

2

1

1

||1

||

||

'

'

Fo

CCFo

Fo

CeF

Fi

Rr

RRRr

Rr

RRrR

RRA

Av:

Ai:


Ejemplo 8.10

ro = 30000IB = 1.8586e-005IE = 0.0026206re = 9.9215Zi = 1373.1Zo = 2873.2Av = -289.60Ai = 122.37

Modelo híbrido aproximado

El modelo aproximado en emisor y base común se muestra en la figura.

Polarización fija

ieBi hRZ ||

ie

oeCfev h

hRhA

/1||


Zi:

oeCo hRZ /1||Zo:

fei hA

Av:

Ai:


Ejemplo 8.11

Zi = 1170.8ro = 5.0000e+004Zo = 2561.7Av = -261.62Ai = 120

Divisor de voltaje

21 ||'||' RRRhRZ iei

ie

oeCfev h

hRhA

/1||


Zi:

Co RZ Zo:

ie

fei hR

RhA

'

'

Av:

Ai:


Polarización de emisor sin derivación

EfebbBi RfZZRZ ||

E

Cv R

RA


Zi:

Co RZ Zo:

bB

Bfei ZR

RhA

Av:

Ai:


Seguidor emisor

EfebbBi RfZZRZ ||

feieE

Ev hhR

RA

/


Zi:

fe

ieEo h

hRZ

1||

Zo:

bB

Bfei ZR

RhA

Av:

Ai:


Base común

ibEi hRZ ||

ib

Cfbv h

RhA


Zi:

co RZ Zo:

1 fbi hA

Av:

Ai:


Ejemplo 8.12

Modelo híbrido completo

Lrfoii

Lfv Rhhhhh

RhA

Lo

fi Rh

hA

1

Av:

Ai:Lo

Lrfii Rh

RhhhZ

1Zi:

Zo: sirfoi Rhhhh

Z

/

1

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