Respuesta en frecuencia de los BJT y los JFET

Introducción

• Los análisis hasta ahora se han limitado a una frecuencia particular.

• Para el amplificador, fue una frecuencia que normalmente permitía ignorar los efectos de los elementos capacitivos.

Introducción

• Analizaremos los efectos de la frecuencia introducidos por los elementos capacitivos más grandes de la red a bajas frecuencias;

• Y los elementos capacitivos más pequeños del dispositivo activo a altas frecuencias;

Introducción

• Como el análisis abarcará un amplio intervalo de frecuencias se utilizará la escala logarítmica;

• El uso de escalas logarítmicas puede expandir de forma significativa el intervalo de variación de una variable particular en una gráfica;

Decibel

• El término decibel se deriva del hecho de que la potencia y los niveles de audio guardan una relación logarítmica.

Diagrama de Bode

• Utiliza los decibelios para la respuesta en frecuencia; La gráfica ganancia de tensión en decibelios en función de la frecuencia se denomina DIAGRAMA DE BODE;

• Esta escala utiliza las décadas; • Es preferible emplear una escala logarítmica

porque comprime los valores muy grandes y permite ver muchas más décadas;

• El papel para gráficas semi logarítmicas tiene una escala lineal en el eje vertical y una escala logarítmica para el eje horizontal;

Consideraciones Generales sobre la Frecuencia

• La frecuencia de la señal aplicada puede tener un efecto pronunciado en la respuesta de una red de una sola o de múltiples etapas.

• El análisis realizado hasta ahora ha sido en el espectro de frecuencias medias.

Consideraciones Generales sobre la Frecuencia

• Se considera tres formas de acoplamiento:

Acoplamiento capacitivo

Consideraciones Generales sobre la Frecuencia

Acoplamiento por transformador

Consideraciones Generales sobre la Frecuencia

Acoplamiento directo

Consideraciones Generales sobre la Frecuencia

Ancho de Banda

Proceso de Normalización • Para aplicaciones de un sistema de

comunicación (audio, video) por lo común se da una gráfica en decibeles contra frecuencia;

• Para obtener una gráfica de dB primero se normaliza la curva.

Análisis en Baja Frecuencia

• Los condensadores de entrada, salida y de desacoplo de emisor producen cada uno de ellos una frecuencia de corte (en baja frecuencia);

• Habitualmente uno de ellos es un capacitor dominante;

• Cuando la frecuencia disminuye, la ganancia se quiebra en esa frecuencia de corte dominante;

Análisis en Baja Frecuencia

• A frecuencias bajas encontraremos que los capacitares de acoplamiento ya no pueden sustituirse por la aproximación en corto circuito debido al cambio resultante en la reactancia de estos elementos.

Análisis en Baja Frecuencia

• En la región de baja frecuencia del amplificador con BJT o FET de una sola etapa, las combinaciones de RC formadas por los capacitores Cc, Ce, Cs y los parámetros resistivos de la red determinan la frecuencia de corte.

Análisis en Baja Frecuencia

• A frecuencias muy altas

• Vo = Vi

• A frecuencia = 0 Hz

• Vo = 0 V

Análisis en Baja Frecuencia

• Entre los 2 extremos:

• La magnitud de Vo

Análisis en Baja Frecuencia

• Para el caso especial en que Xc = R

Análisis en Baja Frecuencia

• La frecuencia para la cual Xc = R es la frecuencia de corte en baja frecuencia:

Análisis en Baja Frecuencia

• Para calcular la ganancia:

Respuesta en Baja Frecuencia: Amplificador con BJT

• El análisis de esta sección empleará la configuración de polarización por medio del divisor de voltaje para BJT, aunque los resultados se pueden aplicar a cualquier configuración BJT:

Respuesta en Baja Frecuencia: Amplificador con BJT

Respuesta en Baja Frecuencia: Amplificador con BJT

• Cs: Capacitor conectado entre la fuente y el dispositivo activo

Respuesta en Baja Frecuencia: Amplificador con BJT

Capacitor de Colector • Cc: Capacitor conectado entre la salida del

dispositivo activo y la carga

• Como el capacitor de acoplamiento normalmente se conecta entre la salida del dispositivo activo y la carga, la configuración de RC que determina la frecuencia de corte inferior debida a Cc es:

Capacitor de Colector

Capacitor de Emisor

Ejemplo