Tema 10: Amplificación en frecuencia. Contenidos 10.1 Objetivos 10.2 Introducción 10.3 Ejemplo de análisis en baja frecuencia SCRS. 10.4 Método de las Constantes de Tiempo en Cortocircuito 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia 10.6 Método de las constantes de tiempo en circuito abierto 1 10.1 Objetivos Analizaremos la respuesta en frecuencia de distintos tipos de amplificadores. Identificando las causas de las diferentes respuestas •Saber analizar amplificadores que operen en cualquier rango de frecuencias •Saber diseñar amplificadores que operen en cualquier rango de frecuencias 2 10.2 Introducción •En general, cualquier amplificador tiene una respuesta en frecuencia que viene determinada fundamentalmente por la existencia de condensadores en el circuito. •Condensadores internos de los transistores, C ↓ •Condensadores Externos de Acoplo, Desacoplo y Polarización C ↑ •Zona Central de Ganancia Máxima 1 ZC wC w↓ w↔ w↑ C. Internos (↓ ↓) C. Externos (↑ ↑) 3 10.3 Ejemplo de análisis en baja frecuencia SCRS. Pequeña señal a w ↓ C. Externos (↑ ↑) ZL ZS 1 Z L RD RL CL s RD RL C L s 1 RD RL CL s 1 RS 1 Z S RS CS s RS CS s 1 4 10.3 Ejemplo de análisis en baja frecuencia SCRS. Ri=∞ •Configuración SCRS entre vo’ y vg Av vg RP vi R R P e 1 C1 s vo vo vo' vg vo Av SC, RS vi vo' vg vi vg RP C1 s RP Re C1 s 1 gm Z L vo' ZL Av SC, RS ro vg (1 ) Z S Z L rO 1 gmZ S vo RL RL CL s vo' R 1 RL CL s 1 L CL s 5 10.3 Ejemplo de análisis en baja frecuencia SCRS. Ri=∞ •Configuración SCRS entre vo’ y vg Av g m RD R C s 1 RP C1s RLCL s S S 1 g m RS RP Re C1s 1 RD RL CL s 1 RS CS s 1 1 g m RS s K s 1 g R wZ Av m D 1 g m RS s s s 1 1 1 wP1 wP 2 wP 3 2 Coincide con la ganancia a frecuencias medias Av ( w ) g m RD RL RP RP Re 6 10.4 Método de las Constantes de Tiempo en Cortocircuito En w ↓ realmente sólo queremos conocer wL Método de las constantes de tiempo en cortocircuito Si Ǝ un polo dominante con frecuencia mucho mayor que el resto (esto es lo habitual): polos polos 1 wL wi i 1 i 1 Ri Ci Ci ≡ capacidad del condensador Ri ≡ Resistencia Thevenin que se ve entre los bornes del condensador con el resto de condensadores como cortocircuito 7 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Ganancia de un transistor en función de la frecuencia Vamos a estudiar que sucede con la relación entre ic y la ib en alta frecuencia v r C C s ic g m v i g m v v C s ib ic ( g m C s)r ib 1 (C C )r s En un rango amplio de frec. ic ib 1 (C C )r s g m C s 8 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Ganancia de un transistor en función de la frecuencia ic ib 1 (C C )r s w 1 (C C )r s •wβ ≡ Frecuencia de Corte w ic ( w ) 1 ib •wζ ≡ Frecuencia de de β ganancia unidad ic ( w ) 1 w w ib 1 (C C )r jw (C C )r 9 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Ganancia de un transistor en GC 10 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Ganancia de un transistor en GC 1 1 RS g m C gs s RS vS RS RS Re(1 g m RS ) Re RS C gs s vi Re RS C gs s RS Re(1 g m RS ) 1 1 1 Re RS RS Re(1 g m RS ) g m C gs s g m RL 1 vo g m vs RL vs C gd s RLC gd s 1 11 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Ganancia de un transistor en GC vo g m RL RS 1 Re RS C gs s vi RS Re(1 g m RS ) 1RLC gd s 1 RS Re(1 g m RS ) vo g m RL 1 1 (Re RS ) vi Re gm 1 (Re RS )C gs s 1RLC gd s 1 gm vo 1 Av ( w 0) vi s s 1 1 wa wb g m RL 1 Av ( w 0) (Re RS ) Coincide con la ganancia Re gm a frecuencias medias 12 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller 13 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller Aplicamos el T. Miller a Cμ K es la ganancia de un EC (↑↑) Sin Condensadores Aproximación 2 Cμ Aproximación 1 K Av, EC g m R' 'L 14 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller Equiv. Thevenin RP || (rbb' r ) r VTh vi Re RP || (rbb' r ) rbb' r AT VTest RTh (( Re || RP ) rbb' ) || r I Test 1 v AT vi RTh (C C (1 g m R' 'L ) s 1 1 v vo g m R' 'L || C s 15 10.5 Ejemplos de análisis en alta frecuencia Condensadores en serie en alta frecuencia. Efecto Miller vo 1 1 g m R' 'L AT vi R' 'L C s 1 RTh (C C (1 g m R' 'L ) s 1 vo 1 1 g m R' 'L AT s s vi 1 1 wa wb w K b wb wa 16 10.6 Método de las constantes de tiempo en circuito abierto En w ↑ realmente sólo queremos conocer wH Método de las constantes de tiempo en circuito abierto Si Ǝ un polo dominante con frecuencia mucho menor que el resto (esto es lo habitual): 1 wH polos 1 i 1 wi polos RC i 1 i i Ci ≡ capacidad del condensador Ri ≡ Resistencia Thevenin que se ve entre los bornes del condensador con el resto de condensadores como circuitos abiertos Hidalgo López, José A.; Fernández Ramos Raquel; Romero Sánchez, Jorge (2014). Electrónica. OCW-Universidad de Málaga. http://ocw.uma.es. Bajo licencia Creative Commons AttributionNonCommercial-Share-Alike 3.0 Spain 17