Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu...

Polarizarea

tranzistoarelor

în curent continuu

în regiunea activă aF

AMPLIFICATOARE CU TRANZISTOARE

• Observaţie: Semnalul de

intrare suficient de mic pentru ca

amplificatorul să lucreze în

regiunea liniară din jurul PSF.

Amplificatoralimentatdiferentialsimetric

➢ utilizarea tranzistorului ca amplificator (SC, EC)

➢ în regiunea activă (aF), tranzistorul lucrează in jurul PSF

Necesitatea polarizării tranzistorului în cc

VAl – alimentare in cc

VI – stabilirea PSF: (VO , IO)

vi – tensiune de amplificat

(de intrare)

vo – tensiune amplificata

(de iesire)

• Suprapunerea semnalului variabil peste regimul de curent continuu

Funcționarea amplificatorului (SC, EC)

Transfer:tensiunea de intrare -> curentul de ieșire

Funcționarea amplificatorului (SC, EC)

tensiune intrare -> curent ieșire curent intrare -> tensiune ieșire

panta – amplificarea in tensiune

Caracteristica de transfer în tensiune vO(vI ) a unui

amplificator inversor (SC, EC)

Semnal mic: functionareaamplificatorului în regiunea liniară îngustă din jurul PSF

panta – amplificarea in tensiune

Caracteristica de transfer în tensiune vO(vI ) a unui

amplificator inversor (SC, EC)

Excursia maximă a semnalului de intrare: adeseori determinată din considerente de liniaritate

Mijlocul caracteristicii de transfer in tensiune prezinta cea mai larga regiune ce poate fi considerata liniara

Polarizarea în curent continuu – fixarea PSF

Functionarea tranzistorului ca amplificator:

• tranzistorul polarizat cât mai aproape de mijlocul regiunii active

• punctul instantaneu (mobil) de funcţionare să fie ţinut în

regiunea activă (liniară în jurul PSF)

• semnalul de intrare să fie păstrat suficient de mic.

PSF:

➢ stabil şi predictibil

➢ independent de parametrii tranzistorului

Polarizarea TECMOS

Al

GG

GGS V

RR

RV

21

2

2)( PGSD VVI

DDAlDS IRVV

Varianta 1 – 3 rezistențe, alimentare unipolară

☺ foarte simplă

curentul din PSF, ID depinde

puternic de parametrii

tranzistorului, β si VP

nu asigură stabilitatea punctului

static de funcţionare

RD

?),(Q DDS IV

V2154267

42

21

2 ,,,

,V

RR

RV Al

GG

GGS

μA808021500)(22 ,,VVβI PGSD

V67,208,01,295 DDAlDS IRVV

Problema 1 RG1=7,6MΩ; RG2=2,4MΩ; RD=29,1KΩ; VAl=5V

RD

VP =0,8V; β =500A/V2. Care este PSF?

V408021 ,,,VVV PGSDSsat

FDSsatDS aVV inesteultranzistor

V7,22/4,052/ DSsatAl VV V67,2DSVTransistorul este polarizat înmijlocul regiunii active

μA)80V67,2(Q

Redimensionați circuitul astfel

încât T sa fie polarizat in mijlocul

regiunii active la ID=120µA

Varianta 2 – 4 rezistențe, alimentare unipolară

Al

GG

GGG V

RR

RV

21

2

DSGGGS IRVV

2)( PGSD VVI

➢ necunoscute: VGS şi ID

➢ sistem de ecuaţii de gradul 2

➢ se alege dupa calcul valoarea

convenabila a ID

DSDAlDS IRRVV )(

Polarizarea TECMOS

Varianta 2 - continuare

DSGGGS IRVV

➢ VGS este determinată şi de curentul

de drenă ID

➢ ID , RSID, VGS , ID circuitul

se opune tendinţei de modificare a ID.

• reacţie negativă datorită prezenței RS

☺ asigură stabilitatea PSF la variaţia

diverşilor parametrii

creşte complexitatea relaţiilor de

calcul.

2)( PGSD VVI

Polarizarea TECMOS

Problema 2

RG1=3MΩ; RG2=1MΩ;

RD=3KΩ; RS=1KΩ; VAl=20V

VP =2V; β =0,5mA/V2.

? Care este PSF ?

SDGGGS RIVV

52013

1

21

2

Al

GG

GGG V

RR

RV V

2)( PGSD VVI

ID2-8ID+9=0; ID in mA

V6,14)13(35,120

)(

SDDAlDS RRIVVID1=6,65mA şi

ID2=1,35mA

ID1 nu convine;

ar rezulta VGS<0

ID=ID2=1,35mA

Q (14,6V; 1,35mA)VD =? VS =?

? Cum dimensionam circuitul pentru PSF cu ID=1mA ?

2)( PGSD VVI

V425,0

12

D

PGS

IVV

VDSsat=VGS-Vp=2V

T- regiunea activă VDS(2V; 20V).

PSF : Alegem VDS=7V

DSDAlDS IRRVV )( KΩ131

720

D

DSAlSD

I

VVRR

Problema 3

TMOS: VP =2V; β =0,25mA/V2, VAl=20V

AlV3

1orientativ

TMOS: VP =2V; β =0,25mA/V2, VAl=20V

RD rezulta şi în funcţie de amplificarea

dorită. Neavând valoarea amplificării

alegem de exemplu VS=4V pe RS :

KΩ41

4

D

S

SI

VR

KΩ9413 DR

V844 SGSGG

VVV

K200;K300 21 GG RR

Problema 3 – cont.

? Cum dimensionam circuitul pentru PSF cu ID=1mA ?

Polarizarea TECMOS

Varianta 3 - cu sursa de curent, alimentare unipolara/bipolara• Uzual in circuitele integrate: polarizare cu surse de curent

• ID independent de parametrii tranzistorului amplificator

GGGSDAlDS VVIRVV

Tensiunea pe sursa de curent:

VGG -VGS

IID

alimentare unipolară

GGGSDSDAl VVVIRV

Polarizarea TECMOS

Varianta 3 - cu sursa de curent, alimentare unipolara/bipolara• Uzual in circuitele integrate: polarizare cu surse de curent

• ID independent de parametrii tranzistorului amplificator

GSDAlDS VIRVV

alimentare bipolară (diferențială)

IID

GGGSDSDAl VVVIRV

0GGV

Problema 4

mA6,1,K7,4,K500 IRR DG

± VAl= ± 12V

V5,0,2,V/mA1,0 2 PVL

Wk

Care este PSF?

Care sunt potentialele de cc in cele

trei terminale ale tranzistorului?

Care este caderea de tensiune pe

sursa de curent?

Polarizarea TB, alimentare unipolara (o singura sursa)

varianta uzuala in circuite discrete

➢ Faţă de analiza pentru TECMOS, la TB apare:

- curentul de bază IB, diferit de zero

- prin colector şi emitor nu trece exact acelaşi curent

CBBCEIIIII

1)1(

ECII Se poate aproxima

BCII

• Calcul exact: se utilizeaza IB

• Calcul aproximat: se neglizeaza

IB fata de curentul prin divizorul

din baza (dar IB 0)

),(Q CCE IV

• Calcul aproximat

IB mult mai mic decât

curentul prin divizorul

rezistiv din baza TB

Al

BB

BBB V

RR

RV

21

2

E

BEBBEC

R

VVII

)(ECCAl

EECCAlCE

RRIV

RIRIVV

• RE este deosebit de important în

stabilirea si stabilizarea PSF, prin

mecanismul de RN introdus

IC↑; IE↑; VRE↑; VBE↓; IC↓

Se utilizeaza teorema lui Theveninpe circuitul nitial intre baza tranzistolrului si masa, pentru a

determina VBB, RB

IC=IE+IB ≈ IE

)1/(

BE

BEBBE

RR

VVI

IE=(β+1)IB

)(ECCAl

EECCAlCE

RRIV

RIRIVV

EEBEBBBB IRVIRV

❖ Calcul exact

❖ Calcul exact

Analiza stabilitatii)1/(

BE

BEBBE

RR

VVI

• IE insensibil la variaţiile β:

)1(

B

E

RR

B

E

RR 10

RB1, RB2 - valori mici cerute de

independenţa PSF de β

RB1 şi RB2 valori mari cerute de

rezistenţa de intrare a viitorului

amplificator

• IE insensibil la variaţiile temperaturii (VBE)

V1,0BB

V

o variaţie ΔVBE de 0,1V poate fi neglijată

faţă de VBB=3…5V

VAl=15V; RB1=10kΩ; RB2=4,7kΩ;

RE =1,5kΩ; RC=1,8kΩ; β =150

Calcul aproximat

Calcul exact

IC = ?

VCE =?

VC = ?

VE = ?

IC = 2,73mA

VCE = 6V

VC = 10,1V

VE = 4,1V

IC = ? IC = 2,7mA

Problema 5

Determinati valorile

rezistentelor astfel

incat T in aF la

IC=2mA.

VAl=12V, β=100

Uzual alegem: V4123

1

3

1

AlBBVV

k65,12

7,012)3/1(

E

BEBBE

I

VVR

AlAl

BB

BBB VV

RR

RV

3

1

21

2

21 2 BB RR

RB2=22KΩ; RB1=44KΩ

mA84,1)1100/(7,1465,1

7,04

)1/(

BE

BEBBE

RR

VVI

Verificare (calcul exact ):

Problema 6

B

E

RR 10 E

BB

BB RRR

RR10

21

21

k75.242BR

Modificam kΩ5,1ER mA2EI

OPTIONAL

EECCAlCE

BE

BEAl

BE

AlBEE

IRIRVV

RR

VV

RR

VVI

2

)1/()1/(

)(0

Tensiunea pe sursa de curent:

C

BECE

IIIIII ;;

CCAlC IRVV

BBBBB IRIRV 0

V7.0 BBEBE VVVV

ECCE VVV

AlEAlE VVVV )(

VE

VBVC

Polarizarea TB, alimentare diferentiala

Problema 7

±VAL= ± 9V; RB=180kΩ; RC=3.3kΩ;

β =100, I = 2mA

IC = ?

VCE =?

VC = ? VE = ?VB = ?

Tensiunea pe sursa de curent = ?