View
4.292
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
come analizzare in alternata un amplificatore bjt ad emettitore comune. Come calcolare il guadagno di tensione.
Citation preview
Lezione del Prof. Silvano NataliziDicembre 2009
Lezione sull’analisi in alternata di un transistore bjt
Il modello T del transistore per piccolo segnale
re’
ic
ie
ib
zin(base)
Per piccoli segnali alternati, il transistor si comporta:1) come una resistenza tra i morsetti delle base e dell’emettitore2) come una sorgente di corrente alternata tra i morsetti della base e del collettore
Come si calcola la resistenza dinamica tra base ed emettitore
re’ =
25 mVIE
Una formula molto utile:
Analisi in alternata di questo amplificatore
+VCC
RER2
RCR1
RL
vin
vout
Quando si analizza in alternata il precedente schema circuitaleSi trasforma il
precedente schema circuitale applicando le seguenti regole:
1) l’alimentatore di tensione viene azzerato, ossia cortocircuitato a massa
2) i condensatori vengono cortocircuitati
Prima conseguenza: l’emettitore è cortocircuitato a massa
Di conseguenza, la Re è in parallelo ad un cortocircuito, ossia ad una resistenza di valore nullo.Nel parallelo tra due resistenze vince sempre quella di valore minore. Lo zero vince su tutto. Ed il risultato del parallelo è zeroPertanto l’emettitore è come se fosse collegato direttamente alla massa.Esso ha una massa virtuale di zero volt.
Il condensatore in parallelo alla resistenza Re, risulta cortocircuitato:
Circuito equivalente intermedio
Seconda conseguenza: al collettoreLe due resistenze Rc e Rl sono collegate al
morsetto del collettore che quindi hanno in comune ed hanno il secondo terminale a massa
Pertanto le due resistenze Rc e Rl sono in parallelo
Terza conseguenza: alla baseLe due resistenze R1 e R2 sono collegate al
morsetto comune della base, inoltre hanno il secondo morsetto a massa.
Di conseguenza sono in parallelo.
Nuovo disegno del circuito equivalente intermediio
Inseriamo la resistenza del segnale di input Rg
Sostituiamo alle resistenze il loro paralleloSia rb=R1||R2Sia rc=RC||RL
Ora sostituiamo al transistor il suo modello a T
Calcoliamo il guadagno di tensione
L’obiettivo è quello di calcolare il guadagno di tensione vout/vin
Osserviamo che vout/vin=(vout/vb)*(vb/vin)
possiamo subito calcolare vout/vb vout=-rc*ic
vb=re’*ie ie~=ic ne consegue che vout/vb=-rc*ic/re’*ie=-rc/re’
perché ic e ie si semplificano.
Prima formula utileIl guadagno di tensione tra il segnale di
uscita e quello alla base del transistor è:
vout/vb=-rc/re’
Equivalenza tra il modello a T e quello a pigrecoOsserviamo che : vb=(ib+ic)re’ ic=βib vb=re’(β+1)ib
Pertanto la vb può anche essere vista come il prodotto tra una resistenza di valore (β+1) volte re’ per la corrente ib
Possiamo disaccoppiare l’ingresso e l’uscita del transistorpertanto possiamo disaccoppiare l’ingresso e l’uscita del
transistor.Il comportamento del nostro circuito non cambia
sostituendo tra la base e l’emettitore una resistenza di valore (β+1)re’ e scollegando la sorgente di corrente dalla base.
Con il modello a pigreco calcoliamo vb/vinCon il modello a π è facile calcolare il guadagno di
tensione vb/vin.Infatti nel circuito di ingresso abbiamo un partitore di
tensione con rb||βre’ (trascuriamo 1)
Vb/vin=(rb||βre’ )/( (rb||βre’)+Rg )
Calcolare il guadagno di tensione
Come calcolare IeIe si calcola con l’analisi in continuaVb lo calcoliamo con la formula del
partitore di tensione (nell’ipotesi che la corrente Ib sia molto più piccola della corrente che attraversa il partitore R1, R2)
Vb=R2/(R1+R2)Ve=Vb-0.7Ie=Ve/Re
Procedura di calcolo di Av1) calcolare rc=Rc||Rl2) calcolare rb=R1||R23) calcolare Ie=((R2/(R1+R2))xVcc-07)/Re)4) calcolare re’=25mV/Ie5) calcolare vu/vb=rc/re’6) calcolare zi=rb||βre’7) calcolare vb/vi=zi/(zi+Rg)8) calcolare vu/vi=(vu/vb) x (vb/vi) = (rc/re’) x (zi/(zi+Rg))Pertanto Av= (rc/re’) x (zi/(zi+Rg))
Calcolo 1) rc=Rc||Rl=3.6k||100k=3.5k2) rb=R1||R2=10k||2.2k =1.8k3) Ie= =(R2/(R1+R2))xVcc-07)/Re=(2.2.k/(10k+2.2k)x10-0.7)/1k=1.1/1k=1.1mA4) re’=25m/1.1k=22.7ohm5)vu/vb=rc/re’=3.5k/22.7=1546) zi=rb||βre’=(1.8k x
2.27k)/(1.8k+2.27k)=4.086k/4.07k=1.0k7) vb/vi=zi/(zi+Rg)=1k/(1k+0.6k)=1k/1.6k=0.6258) Av=vu/vi=(vu/vb) x (vb/vi)= 154 x 0.625=96
fine