PROBLEMAS DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA (Transistores c.a.) Escuela Politécnica Superior Profesor. Darío García Rodríguez Transistores c.a. 1.3.- En el circuito emisor común de la figura de la parte inquierda, siendo sus parámetros h, h = 80 y h = 1 k y sus parámetros π, r = 1 k y g = 80 mA/V. Calcular fe ie π m ganancia de intensidad y de tensión y resistencia de entrada y salida. C v C 2K B i C 5K i v + b s − E En el circuito dado hemos cortocircuitado las fuentes de tensiones en continua que sirven para polarizar el transistor y así darnos los parámetros en corriente alterna del transistor. El circuito equivalente en parámetro h es el siguiente: h i =80i fe b b 2K h =1k C B ie E v C i i + v b C 5K s − R' R o R o i Vamos a calcular por el problema.: i h ·i Ganancia de intensidad : A = c = fe b = h =80 i i i fe b b v i ·h Resistencia de entrada : R = be = b ie = h =1K i i i ie b b v −i ·R −h ·i ·R −h ·R −80·5 Ganancia de tensión: A = c = c c = fe b c = fe c = = −400 v v i ·h i ·h h 1 be b ie b ie ie Tambien 2 Transistores c.a. v −i ·R R 5 A = c = c c = −A· c = −80· = −400 v v i ·h i R 1 be b ie i El signo menos nos indica que entre la entrada y salida existe un desfase de 180º. 2K B i v + b R i s − E Ganancia de tensión con respecto a v .: s v v v v R 1 −400 A = c = c · be = A · be = A · i =−400· = vs v v v v v v R +R 2+1 3 s be s s i s ( ver figura anterior) Las resistencia de salida en los dos puntos serán: R se calcula abriendo la fuente de intensidad que en este caso es infinito. o R' será infinito en paralelo con R luego nos dará R = 5 K. o c c El circuito equivalente en parámetro pi es el siguiente: g v =80v r =1k m be be 2K π C B E v C i i + v b C 5K s − R' R o R o i Calculemos lo solicitado por el problema: 3 Transistores c.a. i g ·v g ·i ·r Ganancia de intensidad: A = c = m be = m b π = g ·r =80·1=80 i i i i m π b b b v Resistencia de entrada : R = be = r =1K i i π b Ganancia de tensión: v −i ·R −g ·v ·R −g ·i ·r R A = c = c c = m be c = m b π c = −g ·R = −80·5= −400 v v i ·r i ·r i ·r m c be b π b π b π El signo menos nos indica que entre la entrada y salida existe un desfase de 180º. Ganancia de tensión con respecto a v s: v v v v R 1 −400 A = c = c · be = A · be = A · i = −400· = vs v v v v v v R +R 2+1 3 s be s s i s Resistencias de salida: R se calcula abriendo la fuente de intensidad que en este caso es infinito. o R' será infinito en paralelo con R luego nos dará R = 5 K. o c c Los resultados en ambos casos son iguales, como era lo previsto. 4 Transistores c.a. 2.3.- En el circuito colector común de la figura de la parte inquierda, siendo sus parámetros h, h = 80 y h = 1 kΩ y sus parámetros π, r = 1 k y g = 80 mA/V. Calcular fe ie π m ganancia de intensidad y de tensión y resistencia de entrada y salida. C 2K B i C E i v v + b e s − i 5K e En el circuito dado hemos cortocircuitado las fuentes de tensiones en continua que sirven para polarizar el transistor y así darnos los parámetros en corriente alterna del transistor. El circuito equivalente, en forma aproximada, en parámetro h es el siguiente: h i =80i fe b b 2K h =1k C B ie E i i + v b C s − 5K R' R o i En esta configuración la entrada la tenemos en la base y la salida en el emisor. En primer lugar vamos a poner las ecuaciones del circuito: i =i + h ·i = i ·(h + 1) v =i ·(R + h ) + i ·Re = i ·(R +h +(h + 1)·R ) e b fe b b fe s b s ie e b s ie fe e i i ·(h +1) Ganancia de intensidad: A = e = b fe =(h +1) =80+1=81 i i i fe b b Resistencia de entrada : v i ·h +i ·R i ·(h +(h +1)) R = b = b ie e e = b ie fe = h +(h +1)·R =1+81·5 = 406k i i i i ie fe e b b b 5 Transistores c.a. Ganancia de tensión A : v v A·R A·R 81·5 405 A = e = i L = i e = = =1 v v R R 406 406 b i i Ganancia de tensión A vs v v ·v v R 406 406 A = e = e b = A · b = A · i =1· = =1 vs v v ·v v v v R +R 2+406 408 s s b s s i Resistencia de salida mirada desde el emisor hacia la izquierda, sin tener la resistencia de emisor englobada. Para el cálculo de la impedancia de salida se cortocircuita la fuente de entrada y en la salida se pone una fuente de tensión, la fuente de tensión partida por la intensidad que circula es la impedancia de salida sin tener en cuenta el signo. 2K h =1k B ie E i b + i − e R o [ ] v i ·(R +h ) R +h 2+1 3 R = e = b s ie = s ie = = kΩ o [i ] i ·(h +1) h +1 80+1 81 e b fe fe La resistencia de salida R' es decir teniendo presente la resistencia de la carga en o este caso R es la combinación en paralelo de R' con R . e o e 3 ·5 R ·R 81 15 15 R ´= o e = = = = 0.037kΩ o R +R 3 3+81·5 408 o e +5 81 Con los parámetros π se realiza de la misma manera solamente teniendo presente que r = h y h = g · r π ie fe m π 6 Transistores c.a. 3.3.- En el circuito de la figura 1 los valores de las resistencias son: R =2KΩ, s R =90kΩ, R =10kΩ, R =4Ωk y R =1Ωk, y los parámetros aproximado en corriente alterna 1 2 c e h =50 y h 1kΩ. fe ie= a) Calcular las ganancias de tensión e intensidades, y resistencias de entrada y salida en el colector. b) Calcular las ganancias de tensión e intensidades, y resistencias de entrada y salida en el emisor. Rc i R1 RC Rs ii B ib C c Rs Cp B CQ1 15 Q1 V E E v s R Vs R2 Re b Re 1k R'i Ri 0 0 Fig.1 Fig.2 En primer lugar calculemos el thevenin de las resistencias R y R . Y obtendremos 1 2 el circuito de la figura 2. Las tensiones continuas y los condensadores de paso se cortocircuitan para el calculo de alterna. R ·R 90·10 R = 1 2 = =9k b R + R 90+10 1 2 A continuación calculamos lo solicitado por el problema, con salida en el colector i h ·i Ganancia de intensidad definida por : A = c = fe b = h =50 i i i fe b b Resistencia de entrada sin R b : v R = b = h +(h +1)·R =1+(50+1)·1=52kΩ i i ie fe e b v R 4 Ganancia de tensión definida por: A = c = −A· c = −50· = −3.84 v v i R 52 b i R ·R 52·9 Resistencia de entrada con R : R' = i b = = 7.67kΩ b i R + R 52+9 i b 7 Transistores c.a. Ganancia de tensión respecto a v (ver fig.3). s : RS B R’ i V S Fig 3 0 v v ·v v R' 7.67 A = c = c b = A · b = A · i = −3.84· = −3.05 vs v v ·v v v v R + R' 7.67+2 s s b s s i Resistencia de Salida en los dos puntos R = ∞ (en el colector sin tener en cuenta o R ) c R' = R = 4k Ω. ( teniendo en cuenta la resistencia R ) . o c c Ganancia de intensidad definida por: (ver fig.4). R s i b V s ii Rb Ri Fig.4 0 i i ·i i R 9 A' = c = c b = A· b = A· b =50· = 7.38 i i i ·i i i i R +R 9+52 i i b i b i b) Salida en emisor: i (h +1)·i Ganancia de intensidad definida por: A = e = fe b = (h +1) =51 i i i fe b b v Resistencia de entrada sin R : R = b = h +(h +1)·R =1+(50+1)·1=52kΩ. b i i ie fe e b v R 1 Ganancia de tensión : A = e = A· e = −51· = 0.98 v v i R 52 b i 8 Transistores c.a. R ·R 52·9 Impedancia de entrada con R : R' = i b = = 7.67kΩ. b i R +R 52+9 i b v v ·v v R' 7.67 Ganancia de tensión: A = e = e b = A · b = A · i =0.98· = 0.78 vs v v ·v v v v R + R' 7.67+2 s s b s s i Ganancia de intensidad definida por: i i ·i i R 9 A' = e = e b = A· b = A· b =51· = 7.52 i i i ·i i i i R + R 9+52 i i b i b i Resistencia de salida (en emisor sin tener presenta la R : (ver fig.5). e Rs hie E 1k i e R i b b Fig.5 0 R ·R 2·9 s b +h +1 R' +h R + R ie 2+9 R = s ie = s b = =0.052kΩ. o (h +1) (h +1) (50+1) fe fe R ·R 0.052·1 Resistencia de salida (en emisor con R ) : R' = e o = =0.049kΩ e o R +R 0.052+1 e o 9 Transistores c.a. 4.3.-En el circuito de dos etapas de la figura las resistencias tienen unos valores de R =1 kΩ, R1 =40 kΩ, R =40 kΩ, R =5kΩ, R =0.1kΩ y R =5kΩ. Los parámetros en s 2 c1 e1 e2 alterna, de forma aproximada, dado por h =1kΩ y h =50. ie fe Calcular las ganancias de intensidades, tensiones y resistencias de entrada y salida de las dos etapas.(La salida se encuentra en el emisor de Q ). 2 R c1 R1 Rs Q2 Q1 12V Vs R2 Re1 Re2 1 Calculemos el thevenin de las resistencias R y R y cortocircuitamos las tensiones 1 2 de continua.y tendremos el circuito de la figura 2. R c1 ii ib1 B Q2 CQ1 i vs Rs Rb1 E1 b2 Re2 E i2e2 R e1 R' R R R' i i o o 0 Fig.2 En primer lugar tendremos que calcular lo solicitado en el transistor Q , menos la 2 impedancia de salida, ya que la resistencia de entrada de Q , carga a Q . 2 1 Luego en Q 2 i (h +1)·i Ganancia de intensidad A = e2 = fe b2 =(h +1) =51 i2 i i fe b2 b2 v Resistencia de entrada : R = b2 = h +(h +1)·R =1+(50+1)·5= 256kΩ. i2 i ie fe e2 b2 v R 5 Ganancia de tensión : A = e2 = A · e2 =51· ≅1 v2 v i2 R 256 b2 i2 R ·R 256·5 La resistencia de colector de Q : R' = i2 c1 = = 4.9kΩ. 1 c1 R + R 256+5 i2 c1 10