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    CAPTULO 2 EL TRANSISTOR BJT(Transistor de unin bipolar)

    2.1 Introduccin

    Cuando seleccionamos un transistor

    tendremos que conocer el tipo deencapsulado, as como el esquema de

    identificacin de los terminales. Tambintendremos que conocer una serie de

    valores mximos de tensiones, corrientes

    y potencias que no debemos sobrepasar

    para no destruir el dispositivo.El parmetro de la potencia disipada por

    el transistor es especialmente crtico con

    la temperatura, de modo que esta potenciaaumenta a medida que crece el valor de la

    temperatura, siendo a veces necesario lainstalacin de un radiador o aletarefrigeradora. Todos estos valores crticos

    los proporcionan los fabricantes en las

    hojas de caractersticas de los distintos

    dispositivos.Una forma de identificar un transistor

    NPN o PNP es mediante un polmetro:

    Este dispone de dos orificios para insertarel transistor, uno para un NPN y otro para

    el PNP. Para obtener la medida de la

    ganancia es necesario insertarlo en suorificio apropiado, con lo que queda

    determinado si es un NPN o un PNP.

    El transistor es un dispositivo electrnico

    utilizado en diversas aplicaciones, segn

    la zona donde ubiquemos su punto detrabajo o operacin (Q). En este captulose har nfasis en su utilidad como

    amplificador, para ello se tendr quehacer anlisis de DC y AC.

    2.2 Smbolo

    El smbolo del transistor BJT se muestra

    en la figura 2.1 y figura 2.2.

    2.3 Funcionamiento

    Un transistor es similar a dos diodos, el

    transistor tiene dos uniones: una entre el

    emisor y la base y la otra entre la base y

    el colector. El emisor y la base formanuno de los diodos, mientras que el

    colector y la base forman el otro. Estos

    diodos son denominados: "Diodo deemisor" (el de la izquierda figura 2.3) y

    "Diodo de colector" (el de la derecha

    figura 2.3).

    E(Emisor)

    B(Base)

    C(Colector)

    NPN

    Figura 2.1 Transistor BJT tipo NPN

    E(Emisor)

    B(Base)

    C(Colector)

    PNP

    Figura 2.2 Transistor BJT tipo PNP

    E C

    B

    E C

    B

    PNPNPN

    N P NE

    C P N PE C

    B B

    Figura 2.3

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    2.4 Polarizacin del BJT (NPN)

    En la figura 2.4 se muestra la polarizacin

    del transistor BJT tipo NPN para quefuncione en la zona activa, aunque con

    este mismo diagrama se puede polarizaren otras tres zonas, tal como se muestra

    en la tabla 2.1, conectando las bateras ensus diferentes posibilidades.

    El negativo de la batera VEE repele los

    electrones de la zona del emisor quecruzan la UE.

    Algunos electrones cruzan la UE y pasanpor la zona P de la base sin recombinarse.

    Debido a la batera puede que un electrncruce la barrera de potencial de la UE.Despus ese electrn baja la barrera de

    potencial de la UC para salir por el

    colector, figura 2.5.

    Esto es el efecto transistor de N a P tiene

    que subir la barrera de potencial peroluego es ms fcil porque tiene que bajar

    la barrera.

    De los electrones emitidos por el emisor,aproximadamente un 1 % se recombina

    en la base y un 99 % no se recombina yllega al colector, esto es el efecto

    transistor. La palabra colector viene de

    ah, el colector "Colecta" los electrones,los recoge, eso es el "Efecto transistor".

    La base es muy estrecha y adems estmuy poco impurificada, esa es la razn de

    que la probabilidad de que un electrn se

    recombine sea muy pequea (por ejemploel 1%).

    El emisor emite electrones, el colector los

    recoge, y la base es un dispositivo de

    control.

    A esta forma de polarizacin se le conoce

    como polarizacin en la zona activa.Un transistor se puede polarizar en cuatro

    zonas diferentes, mostradas en la Tabla

    2.1.Zona Activa UE en

    Directa y

    UC enInversa.

    AMPLIFICADORES

    Zona de

    Saturacin

    UE enDirecta y

    UC en

    Directa.

    CONMUTACIN

    Zona de Corte UE enInversa y

    UC en

    Inversa.

    CONMUTACIN

    Zona Activa

    Invertida

    UE enInversa y

    UC en

    Directa.

    SIN UTILIDAD

    Tabla 2.1En la tabla 2.1 se observan 4 zonas de

    funcionamiento del transistor bipolar:

    a.ACTIVA: El transistor slo amplificaen esta zona, y se comporta como una

    fuente de corriente constante controlada

    por la intensidad de base (ganancia de

    Figura 2.4

    Figura 2.5 Zona activa

    N N

    N P N

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    corriente o ).Este parmetro lo suele

    proporcionar el fabricante dndonos unmximo y un mnimo para una corriente

    de colector dada (IC); adems de esto,

    suele presentar una variacin acusada con

    la temperatura y con la corriente decolector, por lo que en principio no

    podemos conocer su valor. Algunospolmetros son capaces de medir este

    parmetro, pero esta medida hay que

    tomarla solamente como una indicacin,ya que el polmetro mide este parmetro

    para un valor de corriente de colector

    distinta a la que circular por el BJT una

    vez en el circuito.

    b. SATURACIN: En esta zona eltransistor es utilizado para aplicaciones de

    conmutacin (potencia, circuitosdigitales, etc.), y lo podemos considerar

    como un cortocircuito entre el colector y

    el emisor.

    c. CORTE: El transistor es utilizado paraaplicaciones de conmutacin (potencia,

    circuitos digitales, etc.), y podemosconsiderar las corrientes que lo atraviesan

    prcticamente nulas (y en especial Ic).

    d. ACTIVA INVERSA: Esta zona sepuede considerar como carente de intersya que no tiene aplicaciones prcticas.

    En la figura 2.6 se muestran estas 4zonas de polarizacin indicadas en latabla 2.1.

    Nota: El transistor PNP es complementodel NPNde forma que todos los voltajes ycorrientes son opuestos a los del transistor

    NPN.

    Para encontrar el circuito PNP

    complementario:a. Se sustituye el transistor NPN por un

    PNP.b. Se invierten todos los voltajes y

    corrientes.

    2.5 Ecuaciones Generales

    De la figura 2.7 se obtienen las siguientes

    ecuaciones:

    BCE III (2.1)

    CC

    C III

    (2.2)

    1E

    C

    I

    I (2.3)

    1B

    C

    I

    I(2.4)

    BC II (2.5)

    BE II )1( (2.6)

    )1(Ec II (2.7)

    EC II (2.8)

    VBE 0.7V Esta es la cada de voltaje en

    una unin PN.

    En la prctica oscila entre 0.95 a 0.99

    oscila entre 50 a 500 para transistoresde baja potencia, entre 20 a 50 para

    transistores de mediana potencia y entre 5

    y 20 para transistores de potencia.

    2.6 Tipos de Polarizacin.Existen diferentes formas de polarizar a

    un transistor, a continuacin se estudianlas formas de polarizar a un transistor

    BJT tipo NPN, empezando de la peor

    forma hacia la mejor.

    N P NE

    B

    C

    IEIB

    IC

    Figura 2.7

    Figura 2.6

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    28

    2.6.1 Polarizacin fija o por baseEste tipo de polarizacin se muestra en lafigura 2.8.

    Redibujando circuito resulta figura 2.8.1.

    En la figura 2.8.1 aplicando LKV en la

    malla1 se obtiene:

    BEBBCC VRIV (2.9)

    Despejando IB resulta:

    B

    BEB

    R

    VVccI Sustituyendo IB en la

    ecuacin general (2.5)

    )(B

    BEBC

    R

    VVccII (2.10)

    En la ecuacin anterior (2.10) se observauna fuerte dependencia en la corriente de

    colector, por parte del parmetro interno

    del transistor ().

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    CECCCC VRIV (2.11)

    Despejando VCE resulta:

    VCE = VCC - ICRC (2.12)

    2.6.2 Polarizacin por base estabilizadaen el emisor.Se muestra en la figura 2.9

    En la figura 2.9.1 aplicando LKV en lamalla1 se obtiene:

    EEBEBBCC RIVRIV (2.13)

    De la ecuacin (2.6))1(

    E

    B

    II y

    sustituyendo en la ecuacin (2.13) seobtiene:

    EEBEBE

    CC RIVRI

    V)1(

    (2.14)

    Por tanto:

    E

    B

    BECC

    E

    RR

    VVI

    )1(

    (2.15)

    En la ecuacin (2.14) se observa que

    existe una dependencia de , pero en

    menor proporcin que el caso anterior.

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.16)

    Con IC = IE resulta:VCE = VCCIC(RC+RE) (2.17)

    +

    -

    VCE

    IB

    IC

    IE

    +VCC

    RB

    RC

    REmalla1

    malla2

    Figura 2.9.1

    IE

    IC

    IB

    VCE-

    +

    RE

    VCC

    RB

    RC

    Figura 2.9

    IE

    IC

    IB

    VCE

    +

    -

    +VCC RB

    RC

    malla1

    malla2

    VBE

    +

    -

    Figura 2.8.1

    IE

    IB

    VCE

    -

    +

    VCC

    RBRC

    Figura 2.8

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    2.6.3 Polarizacin porretroalimentacin de colector.Este tipo de polarizacin se muestra en la

    figura 2.10.

    Redibujando el circuito de la figura 2.10

    resulta el circuito mostrado en la figura

    2.10.1.

    En la figura 2.10.1aplicando LKV en lamalla1 se obtiene:

    EEBEBBCCC RIVRIIRV (2.18)

    Aplicando LKC en nodo A se obtiene:I = IC + IB (2.19)

    Sustituyendo CB

    II en la ecuacin

    anterior (2.19) resulta:

    )1

    1(CC

    C II

    II (2.20)

    Sustituyendo las ecuaciones (2.20) y

    (2.19) en la ecuacin (2.18) se obtiene:

    ECBEB

    C

    CCCCRIVR

    IRIV )

    11( (2.21)

    Despejando IC se obtiene:

    EBC

    BECC

    C

    RRR

    VVI1

    )1

    1(

    (2.22)

    En la ecuacin (2.22) siempre existe una

    dependencia de .

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCC RIVIRV (2.23)

    Con IC = IE se obtiene:

    VCE = VCCIRC-ICRE (2.24)

    2.6.4 Polarizacin por divisor de

    voltaje.Este es uno de los tipos de polarizacinms usados, por poseer algunas ventajassobres los otros tipos, dentro de estas

    ventajas podemos mencionar una menor

    dependencia de respecto a los casosanteriores. Este tipo de polarizacin se

    muestra en la figura 2.11.

    Redibujando el circuito de la figura 2.11para solucionarlo por Thvenin resulta el

    circuito mostrado en la figura 2.11.1.

    IB

    IE

    IC

    VCE-

    +

    VCC

    RE

    RC

    R2

    R1

    Figura 2.11

    A

    +

    -VCEIB

    IC

    IE

    +VCC

    RE

    RB

    RC

    Imalla1

    malla2

    Figura 2.10.1

    A

    +

    -

    VCE

    IB IC

    IE

    VCC

    RE

    RB

    RC

    Figura 2.10

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    30

    21

    2 )(

    RR

    VRV CCTH (2.25)

    21

    12

    RR

    RR

    RTH (2.26)En la figura 2.11.1 aplicando LKV enlamalla1 se obtiene:

    EEBETHBTH RIVRIV (2.27)

    Sustituyendo1

    EB

    II en la ecuacin

    (2.27) resulta:

    EEBETHE

    TH RIVRI

    V1

    (2.28)

    Despejando IE se obtiene:

    ETH

    BETHE

    RR

    VVI

    1

    (2.29)

    En la ecuacin (2.29) se observa quetodava existe una dependencia de .

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.30)

    Con IC = IE se obtiene:

    VCE = VCCIE(RC+RE) (2.31)

    2.6.5 Polarizacin por emisor.Ese tipo de polarizacin se muestra en lafigura 2.12.

    De la figura 2.12 se obtiene:

    E

    BEEEE

    R

    VVI (2.32)

    En la ecuacin anterior (2.32) se observa

    que no existe ninguna dependencia de los

    parmetros internos del transistor.

    Aunque este es el mejor tipo depolarizacin no es muy utilizado, porque

    necesita dos bateras para polarizar al

    transistor.

    2.7 Lnea de carga o Recta de cargaPara graficar la recta de carga basta con

    encontrar los puntos de interseccin y

    despus unir estos dos puntos medianteuna lnea. Estos puntos de interseccin

    son: Saturacin y corte. Por ejemplo parael circuito de la figura 2.13 se tiene:

    IE

    IC

    VCE

    -

    +

    +

    + VCC

    RE

    RC

    +

    IB

    VTH

    malla1

    malla2

    Figura 2.13

    IE

    IC

    VCE

    -

    +

    +

    + Vcc

    RE

    RC

    +

    IB

    VTH

    malla1

    malla2

    RTH

    Figura 2.11.1 -VEE

    VCC

    RE

    RC

    IB

    IC

    IE

    Figura 2.12

    RTH

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    Para el circuito de la figura 2.13aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.33)

    Con IC = IE resulta:

    VCE = VCCIE(RC+RE) (2.34)

    La figura 2.14 muestra el punto deoperacin (Q) en la lnea de carga.

    Para graficar la lnea de carga mostrada

    en la figura 2.14 basta con calcular los

    interceptos (ICsat y VCEcorte).Para el clculo de ICsat se hace

    considerando el transistor en la zona de

    saturacin (VCEsat 0V) a partir de:

    EEsatCECCCCRIVRIV (2.35)

    Con IC = IE

    ECsatsatCECCsatCCRIVRIV (2.36)

    Sustituyendo VCE 0V y despejando ICsat

    EC

    CC

    CsatRR

    VI (2.37)

    Para calcular VCEcorte se hace

    considerando el transistor en la zona de

    corte (IC 0A) y a partir de:

    ECcorteCECCCCRIVRIV (2.38)

    Con IC = 0A se obtiene:

    CEcorteCC VV (2.39)

    2.8 EJEMPLOS 2.A

    Ejemplo # 1Para el circuito mostrado en la figura2.15, calcule el punto de operacin del

    transistor ( VCE, IE). Dato: = 100.

    Solucin: El circuito para DC se muestra

    en la figura 2.15.1, los capacitores secomportan como circuito abierto para

    DC1.

    Existen dos mtodos para solucionareste ejercicio, se mostrar ambosmtodos:a.- Mtodo Exacto (mtodo de Thvenin)

    b.- Mtodo aproximadoa.- Mtodo exacto.Aplicando Thvenin, en la figura 2.15.1resulta el circuito de la figura 2.15.2.

    1Circuitos Elctricos Dorf capitulo 6.

    IC

    VCEcorte

    ICsat

    VCE (V)VCE

    IC(mA)

    Punto Q.

    Figura 2.14

    IB

    IE

    IC

    VCE-

    +

    vo

    VCC12V

    C22.2uF

    C11uF

    RE5.6k

    RC

    2.2k

    R21k

    R11k

    1kHz

    vi

    -1/1V

    Figura 2.15

    Figura 2.15.1

    IB

    IE

    IC

    VCE-

    + + VCC12V

    RE

    5.6k

    RC

    2.2k

    R21k

    R11k

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    32

    De la figura 2.15.2 se obtiene:

    Vkk

    kV

    RR

    VRV CCTH 6

    11

    )1(12

    21

    2 (2.40)

    kkkkk

    RRRRRTH 5.0

    11)1)(1(

    21

    12 (2.41)

    En la figura 2.15.2 aplicando LKV enlamalla1 se obtiene:

    EEBETHBTH RIVRIV (2.42)

    Sustituyendo1

    EB

    II en la ecuacin

    (2.42) resulta:

    EEBETHE

    TH RIVRI

    V1

    (2.43)

    Despejando IE se obtiene:

    E

    TH

    BETH

    E

    RR

    VVI

    1

    (2.44)

    Sustituyendo valores:

    mA

    kk

    VVIE 946.0

    6.51100

    5.0

    7.06

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.45)

    Con IC = IE se obtiene:VCE = VCCIE(RC+RE) (2.46)Sustituyendo valores:

    VkmAVVCE 62.4)8.7(946.012

    Por tanto, el punto de operacin (Q) es:

    VCE = 4.62V e IE = 0.946mA.

    El transistor est funcionando en la zona

    activa.

    b.- Mtodo aproximado.Para la utilizacin de este mtodo se debe

    cumplir con la siguiente condicin2:

    10)1( ETH RR (2.47)

    El significado de esta ecuacin es que la

    cada de voltaje en el resistor de Thvenines despreciable comparado con el voltaje

    de Thvenin, en otras palabras VBVTH.

    En este caso se cumple VBVTH ya que:

    kkx

    RTH 56.5610

    6.5)1100(

    Por tanto:

    Vkk

    kV

    RR

    VR

    V

    CCCC

    B 611

    )1(

    21

    2

    (2.48)

    mAk

    VV

    R

    VVI

    E

    BEB

    E9464.0

    6.5

    7.06(2.49)

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.50)

    Con IC = IE se obtiene:

    VCE = VCCIE(RC+RE) (2.51)Sustituyendo los valores se obtiene:

    VkmAVVCE 62.4)8.7(9464.012

    Por tanto, el punto de operacin es:

    VCE = 4.62V y IE = 0.9464mA.El transistor est funcionando en la zona

    activa.

    Calculando el error relativo con respectoa IE.

    %042.0100)946.0

    946.09464.0( x

    mA

    mAmAE

    r

    Nota: se observa que la desviacinentre los dos mtodos es de 0.042% portanto, el mtodo aproximado es vlido.

    Este mtodo es el ms utilizado en estetipo de polarizacin, pero hay que tener

    mucho cuidado con la condicin

    planteada para este mtodo.

    2Electrnica: Teora de circuitos capitulo 4.

    IE

    IC

    VCE-

    +

    +

    + Vcc12V

    RE

    5.6k

    RC

    2.2k

    +

    IB

    VTH

    malla1

    malla2

    RTH

    Figura 2.15.2

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    33

    Ejemplo # 2Para el circuito mostrado en la figura2.16, calcule el punto de operacin del

    transistor ( VCE, IE). Dato: = 100.

    Solucin: El circuito para DC queda de lasiguiente forma, figura 2.16.1

    La solucin de este ejercicio ser porlos dos mtodos.a.- Mtodo Exacto

    b.- Mtodo aproximado

    a.- Mtodo exacto.Aplicando Thvenin, en la figura 2.16.1

    se obtiene el circuito de la figura 2.16.2.

    De la figura 2.16.2 se obtiene:

    V

    MM

    MV

    RR

    VRV CCTH 6

    11

    )1(12

    21

    2 (2.52)

    kMM

    MM

    RR

    RRR

    TH 50011

    )1)(1(

    21

    12 2.53)

    Aplicando LKV en la malla1 se obtiene:

    EEBETHBTH RIVRIV (2.54)

    Sustituyendo1

    E

    B

    II en la ecuacin

    (2.54) resulta:

    EEBETHE

    TH RIVRI

    V1

    (2.55)

    Despejando IE se obtiene:

    E

    TH

    BETH

    E

    RR

    VVI

    1

    (2.56)

    Sustituyendo valores:

    mA

    kM

    VVIE 5023.0

    6.51100

    5.0

    7.06

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.57)

    Con IC = IE se obtiene:VCE = VCCIE(RC+RE) (2.58)

    Introduciendo valores se obtiene:

    VkmAVVCE 082.8)8.7(523.012

    Por tanto, el punto de operacin es:

    VCE = 8.082V e IE = 0.5023mA.

    Figura 2.16

    IB

    IE

    IC

    VCE

    -

    +

    vo

    C22.2uF

    C11uF

    RE5.6k

    RC

    2.2k

    R2

    1M

    R1

    1M

    1kHz

    vi

    -1/1V

    Figura 2.16.1

    IB

    IE

    IC

    VCE

    -

    + +VCC

    12V

    RE5.6k

    RC

    2.2k

    R21M

    R11M

    IE

    IC

    VCE

    -

    +

    +

    + VCC12V

    RE

    5.6k

    RC

    2.2k

    +

    IB

    VTH

    malla1

    malla2

    Figura 2.16.2

    RTH

    VCC 12V

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    11/27

    34

    b.- Mtodo aproximado.Para la utilizacin de este mtodo se debecumplir con la siguiente condicin:

    10

    )1( ETH

    RR (2.59)

    En este caso no se cumple ya que:

    kkx

    RTH 56.5610

    6.5)1100(

    Sin embargo realizaremos los clculos

    para algunos anlisis.

    VMM

    MV

    RR

    VRV CC

    B6

    11

    )1(12

    21

    2 (2.60)

    E

    BEB

    E

    R

    VVI (2.61)

    mAk

    VVI

    E9464.0

    6.5

    7.06

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    EECECCCC RIVRIV (2.62)

    Con IC = IE se obtiene:VCE = VCCIE(RC+RE) (2.63)

    Sustituyendo los valores numricos:

    VkmAVVCE 62.4)8.7(9464.012

    Calculando el error relativo para IE

    %93.46100)9464.0

    5023.09464.0( x

    mA

    mAmAEr

    Inicialmente sabamos que el mtodo noera vlido, porque no cumpla con lasiguiente condicin:

    10

    )1( ETH

    RR y con el clculo del

    error relativo lo reafirmamos, ya queexiste una desviacin de 46.93% de un

    mtodo respecto al otro. Por tanto, el

    punto de operacin para el transistor es:VCE = 8.082V e IE = 0.5023mA.Ejemplo # 3En la figura 2.17 est representado unamplificador cascodo. Hallar el valor deRC que ajustar la componente de c.c de

    la tensin de salida a 0V. = 50 para

    todos los transistores.

    Solucin: Para encontrar el valor de RCnecesitamos conocer el voltaje que se cae

    en dicho resistor y la corriente que circula

    por ella.El voltaje que se cae en RC es VE3 ya que

    Vo = 0V y la corriente que circula por RC

    es IE3 = IC3 = IE2 (2.64)

    Por tanto3

    3

    E

    E

    CI

    VR (2.65)

    Para calcular IE2 Vamos a utilizar el

    mtodo aproximado, ya que es vlido.

    Vkk

    kVV k 896.4

    5.27.4

    )7.4(5.77.4

    2.66)

    Aplicando LKV en la malla1 se obtiene:kIVV EBEk 3.327.4 (2.67)

    Despejando IE2 se obtiene:

    k

    VVI BEkE

    3.3

    7.4

    2(2.68)

    mAk

    VVIE 272.1

    3.3

    7.0896.42

    AmAI

    I EB 94.2451

    272.1

    1

    3

    3 (2.69)

    I = IB3 + IC1 (2.70)

    Para calcular IC1 se aplica LKV en lamalla2 y se obtiene:

    BEB VkIV 181 1 (Se apaga Vi) (2.71)

    Sustituyendo en la ecuacin (2.71):

    1

    1

    C

    B

    II (2.72)

    IE3

    IB2

    IC1

    IB3

    IB1

    -

    +

    IE2

    Vo

    VCC

    15V

    VEE

    -7.5V

    Q3

    RC

    3.3k

    Q24.7k

    2.5k

    10k

    Q1

    18k

    +1V

    1kHz

    Vi-1/1V

    I

    malla1

    malla2

    malla3

    Figura 2.17

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    12/27

    35

    BEC Vk

    IV 181 1 (2.73)

    Despejando IC1

    mAk

    VVIC 833.0

    50

    18

    7.011 (2.74)

    Por tanto:I = 0.833mA+24.94A = 0.858mA

    Aplicando LKV en la malla3 se obtiene:

    310 EBECC VVkIxV (2.75)

    Despejando VE3 resulta:

    BECCE VkIxVV 183 (2.76)

    Introduciendo valores:

    VVkmAxVVE 72.57.010858.0153

    Entonces: 86.496,4272.1

    72.5

    mA

    V

    RC

    Ejemplo # 4Para el circuito de la figura 2.18, calcule

    el punto de operacin de cada transistor.

    = 120 para ambos transistores.

    Solucin: El circuito para DC queda de

    la siguiente forma, figura 2.18.1

    En la figura 2.18.1, aplicando Thvenin

    en la base de Q1, se obtiene el circuito dela figura 2.18.2.

    De la figura 2.18.2 se obtiene:

    Vkk

    kV

    RR

    VRV CCTH 6

    11

    )1(12

    21

    2 (2.77)

    50011

    )1)(1(

    21

    12

    kk

    kk

    RR

    RRR

    TH(2.78)

    Aplicando LKV en la malla1 se obtiene:

    111 EEBETHBTH RIVRIV (2.79)

    Sustituyendo1

    1

    1

    E

    B

    II en la ecuacin

    (2.79) se obtiene:

    11

    1

    1EEBETH

    ETH RIVR

    IV (2.80)

    Despejando IE1:

    1

    1

    1E

    TH

    BETH

    E

    RR

    VVI (2.81)

    Sustituyendo los valores numricos en la

    ecuacin (2.81) se obtiene:

    m

    kk

    VVIE 946.0

    6.51120

    5.0

    7.061

    Utilizando las ecuaciones generales

    IE1 = IC1 y considerando IB2 despreciablecomparada con IC1, entonces:V1 = IC1xRC1 = 2.08V (2.82)

    Aplicando LKV en la malla2 se obtiene:

    BEEE VRIV 221 (2.83)

    Despejando IE2 resulta:

    Figura 2.18

    -

    +

    vo

    VCC

    12V

    C31uF

    1kHz

    vi

    -1/1V

    C2

    1uFRC2

    2.2k

    RE21.5k

    Q2

    C110uF

    RE15.6k

    R21k

    R11k RC1

    2.2k

    Q1

    Figura 2.18.1

    VCC

    12V

    RC2

    2.2k

    RE21.5k

    Q2

    RE15.6k

    R2

    1k

    R11k

    RC12.2k

    Q1

    VCE1

    -

    - +

    +IB1

    IE2

    IE1

    Fi ura 2.18.2

    V1

    -

    +

    VCE2+VCC

    12V

    +VTH

    RC22.2k

    RE21.5k

    Q2

    RE15.6kRTH

    RC1

    2.2k

    Q1

    malla1

    malla2

    malla3

    malla4

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    13/27

    36

    1

    1

    2

    E

    BE

    ER

    VVI (2.84)

    Sustituyendo valores en la ecuacin (2.84):

    mAk

    VVIE 92.0

    5.1

    7.008.22

    Para calcular VCE1 aplicamos malla4.11111 EECECCCC RIVRIV (2.85)

    Despejando VCE1 se obtiene:

    )(1111 ECECCCE RRIVV (2.86)

    Introduciendo valores numricos en laecuacin (2.86) se obtiene:

    VkmAVVCE 62.4)8.7(946.0121

    Por tanto, el punto de operacin de Q1 es:

    VCE1 = 4.62V e IE1 = 0.946mA.

    Para calcular VCE2 aplicamos malla3.

    22222 CCECEECC RIVRIV (2.87)Despejando VEC2 resulta:

    )( 2222 ECECCEC RRIVV (2.88)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.88) se obtiene:

    VkmAVVEC 596.8)7.3(92.0122

    Por tanto, el punto de operacin de Q2 es:

    VCE2 = -8.596V e IE2 = 0.92mA.

    2.9 El transistor BJT como

    amplificador.El transistor es un dispositivo electrnico,para realizar clculos necesitamos un

    modelo o esquema elctrico, de la misma

    forma que se hizo para el diodo en elcaptulo 1.

    El modelo a utilizar para el transistor BJT

    NPN o PNP ser el mismo y se muestraen la figura 2.19.

    Las capacitancias c y c se comportancomo circuito abierto, nicamente se vana considerar para el anlisis de

    frecuencias de corte (FH), la resistencia rbes un dato dado por el fabricante con un

    valor tpico de 100, r = (+1)re, ro seconsidera infinita, a menos que seindique lo contrario.Bajo las consideraciones aqumencionadas el circuito simplificado

    resultante de la figura 2.19 se muestraen la figura 2.20.

    El circuito de la figura 2.20 es el quevamos a utilizar en este captulo para la

    solucin de circuitos con BJT.

    ECUACIONES NECESARIAS.

    EC II )1

    ( (2.89)

    En la ecuacin (2.89) Si >>1 Entonces

    IC IE (2.90)

    1(2.91)

    BE II )1( (2.92)

    )(26

    E

    eI

    mVr (2.93)

    r= (+1)re (2.94)

    )(1

    Sr

    ge

    m (2.95)

    gmv-

    +

    v

    e

    cb

    =

    c

    e

    bcr

    c

    rO

    rb

    Q1

    gmv-

    +

    v

    e

    cb

    =

    c

    e

    b Q1c

    r

    c

    rO

    rb

    Q1

    Figura 2.19

    gmv

    +

    v

    e

    cb

    -

    r

    rb

    Figura 2.20

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    14/27

    37

    )(C

    CEA

    oI

    VVr (2.96)

    )( voltajedegananciav

    vA

    i

    oV (2.97)

    )( corrientedegananciaiiAi

    oi (2.98)

    )( teciatransresisi

    vR

    i

    om (2.99)

    )tan( ciactransconduv

    iG

    i

    om (2.100)

    VBE = 0.7V: Cada de voltaje de la unin

    PN.VA: voltaje de Early: Dato dado por el

    fabricante.

    Ri : resistencia de entradaRo: resistencia de salida

    Zi: impedancia de entrada

    Zo: impedancia de salida

    Nota: Para la solucin de todos los

    circuitos ante pequea seal se har:

    Primero anlisis DC. Se calcular elpunto de operacin. Los capacitores se

    comportan como circuito abierto.

    Segundo anlisis AC. Los capacitores se

    comportan como cortocircuito y se apagala fuente de alimentacin.

    Dependiendo de la localizacin de lasentradas, salidas y tierra, se definen

    cuatro configuraciones bsicas de un

    amplificador de una etapa.

    2.9.1 Configuraciones bsicas deltransistor BJT como amplificador.Existen cuatro configuraciones bsicasdel transistor BJT como amplificador,

    estas son:

    a.- Amplificador Emisor Comn.b.-Amplificador con resistencia en emisorc.- Amplificador Colector comn.

    d.- Amplificador Base Comn.

    a.- Amplificador Emisor comn.

    Este amplificador se caracteriza porque el

    emisor ante seal es comn al voltaje desalida y voltaje de entrada.

    Para dibujar el circuito ante seal, se har

    en dos pasos: primero se dibuja elcircuito ante seal cortocircuitando los

    condensadores y apagando la fuente dealimentacin sin incluir el modelo deltransistor ante seal y despus se

    introduce el modelo ante seal para el

    transistor. Ver figura 2.21.1.

    Agregando el modelo del transistor para

    AC, figura 2.21.2.

    Algunos de los parmetros de inters en

    un amplificador son:

    (i

    o

    v

    v):Ganancia de voltaje

    Figura 2.21.1

    +

    -

    vO

    Ri

    Ro1kHz

    vi

    -1/1VRL

    RC

    RTH

    iO

    ii

    Ro

    gmv vO-

    +

    RiFigura 2.21.2

    RLRC

    r

    rb

    1kHzvi

    -1/1V

    RTH

    +

    -

    v

    iiio

    Ro

    vO-

    +

    Figura 2.21 Amplificador Emisor Comn

    Ri

    RL

    C3

    C21kHz

    vi

    -1/1V

    C1

    RE

    RC

    R2

    R1

    VCC

    ib

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    15/27

    38

    (i

    o

    i

    i):Ganancia de Corriente

    Ri : Resistencia de entrada

    Ro: Resistencia de salida

    Calculando la ganancia de voltaje:'Lmo xRvgv (2.101)

    Donde: LCL RRR //'

    rr

    rvv

    b

    i )( (2.102)

    Sustituyendo (2.102) en (2.101)

    )('rr

    rRg

    v

    v

    b

    Lm

    i

    o (2.103)

    Sustituyendo 1rgm en la ecuacin

    (2.103) y dividiendo numerador y

    denominador por este mismo factor seobtiene:

    e

    b

    L

    i

    o

    rr

    R

    v

    v

    1

    '(2.104)

    El signo menos en la ecuacin (2.104)

    significa un desfase de 180 de la seal de

    salida respecto a la seal de entrada.

    )//( rrRR bTHi (2.105)

    LCLo RRRR //' (2.106)

    LC

    Cmo

    RR

    Rvgi (2.107)

    riv b (2.108)

    rrR

    Rii

    bTH

    THib (2.109)

    Sustituyendo (2.109) en (2.108) y (2.108)en (2.107) se obtiene:

    ))()(1(rrR

    R

    RR

    R

    i

    i

    bTH

    TH

    LC

    C

    i

    o (2.110)

    b.- Amplificador con resistencia enemisor.Este se muestra en la figura 2.22.

    El circuito ante seal, se har en dos

    pasos: primero se dibuja el circuito ante

    seal cortocircuitando los condensadoresy apagando la fuente de alimentacin, sin

    incluir el modelo del transistor ante seal

    y despus se introduce el modelo anteseal para el transistor, ver figura 2.22.1 y

    figura 2.22.2.

    Agregando el modelo del transistor para

    AC, figura 2.22.2.

    Calculando la ganancia de voltaje:

    Cmo xRvgv (2.111)

    Figura 2.22.1

    Ro

    Ri

    vO

    1kHz

    vi-1/1V

    RERTH

    vo

    Ro

    gmv -

    +

    Ri

    Figura 2.22.2

    1kHz

    -1/1V

    RE

    RCrRTH v

    +

    -

    Figura 2.22

    vo

    VCC

    C2

    C1

    RE

    RC

    R2

    R1

    1kHz

    vi

    -1/1V

    Ro

    Ri

    RC

    rbvi

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    16/27

    39

    Eb

    i

    Rrr

    xrvv

    )1((2.112)

    Sustituyendo (2.112) en (2.111) resulta:

    ))1(

    (Eb

    Cm

    i

    o

    Rrr

    rRg

    v

    v(2.113)

    Sustituyendo 1rgm en la ecuacin

    (2.13) y dividiendo numerador y

    denominador por este mismo factor se

    obtiene:

    Ee

    b

    C

    i

    o

    Rrr

    R

    v

    v

    1

    (2.114)

    EbTHi RrrRR )1(// (2.115)

    Co RR (2.116)

    c.- Amplificador Colector Comn oseguidor de emisor.En este amplificador el colector ante seales comn al voltaje de salida y voltaje de

    entrada. Tambin se le conoce como

    seguidor de emisor porque generalmenteest seguido de un emisor comn.

    Para el circuito ante seal se

    cortocircuitan los condensadores y se

    apaga la fuente de alimentacin, sinincluir el modelo del transistor ante seal.

    ver figura 2.23.1.

    Agregando el modelo del transistor para

    AC, en la figura 2.23.1 resulta la figura2.23.2.

    Calculando la ganancia de voltaje:

    Eeo xRiv (2.117)

    Eebbbi Ririxriv (2.118)

    Eebbb

    Ee

    i

    o

    RixrixrixRi

    vv (2.119)

    1

    e

    b

    ii (2.120)

    Sustituyendo (2.120) en (2.119) se

    obtiene:

    Eeb

    E

    i

    o

    Rrr

    R

    v

    v

    1

    (2.121)

    EbTHi RrrRR )1(// (2.122)

    )1

    //(rr

    RR bEo (2.123)

    d.- Configuracin Base comn.En esta configuracin la base es comn alvoltaje de salida y al voltaje de entrada.

    Figura 2.23 Amplificador Colector Comn

    +

    -

    vO

    Ri

    Ro

    C2

    1kHz

    vi

    -1/1V

    C1

    RER2

    R1

    VCC

    Figura 2.23.1

    vO

    Ri

    Ro

    1kHz

    vi-1/1V

    RERTH

    voRi

    +

    -

    gmv

    Ro

    +

    -

    v

    Figura 2.23.2

    1kHz

    vi-1/1V

    RE

    rRTHib

    ie

    rb

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    17/27

    40

    El circuito para AC, sin sustituir el

    modelo del transistor para AC, resulta elcircuito de la figura 2.24.1.

    Sustituyendo el modelo del transistor para

    AC, en el circuito anterior, figura 2.24.1resulta el circuito de la figura 2.24.2.

    Calculando la ganancia de voltaje,resistencia de entrada y salida.

    Cmo xRvgv (2.124)

    rr

    xrvv

    b

    i (2.125)

    Sustituyendo (2.125) en (2.124) resulta:

    )(rr

    rRg

    v

    v

    b

    Cm

    i

    o (2.126)

    Sustituyendo 1rgm en la ecuacin

    (2.126) y dividiendo numerador y

    denominador por este mismo factor se

    obtiene:

    e

    b

    C

    i

    o

    rr

    R

    v

    v

    1

    (2.127)

    )1

    //(rr

    RR bEi (2.128)

    Co RR (2.129)

    2.10 EJEMPLOS 2.BEjemplo # 1

    Para el circuito mostrado en la figura

    2.25, calcule:i

    o

    v

    v, Ri y Ro.

    Datos: = 100 y rb= 100.

    Solucin:a- El circuito para el anlisis DC semuestra en la figura 2.25.1.

    Ro

    vO-

    +

    Figura 2.25

    Ri

    RL2.2k

    C3

    1uF

    C210uF

    12V

    1kHz

    vi

    -1/1V

    C1

    1uF

    RE5.6k

    RC

    2.2k

    R2

    1k

    R1

    1k

    VCC

    Figura 2.24 Amplificador base comn

    Ro

    Ri

    vO

    1kHzvi

    -1/1V

    C1

    C3

    R

    C2

    VCC

    RE

    R2

    R1

    Figura 2.24.1

    Ro

    Ri

    vO

    1kHz

    vi

    -1/1V

    R3

    RE

    v

    -

    +

    Ro

    gmv

    vO-

    +

    Ri

    Figura 2.24.2

    1kHz

    vi

    -1/1V

    RE

    RCr

    rb

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    18/27

    41

    Aplicando Thvenin En el circuito de lafigura 2.25.1, entre la base del transistor y

    el punto comn nos queda la el circuito

    de la figura 2.25.2.

    Del circuito de la figura 2.25.2 se obtiene:

    Vkk

    kV

    RR

    VRV CCTH 6

    11

    )1(12

    21

    2 (2.130)

    kkk

    kk

    RR

    RRR

    TH 5.011

    )1)(1(

    21

    12 (2.131)

    Aplicando LKV en la malla1 se obtiene:

    EEBETHBTH RIVRIV (2.132)

    Sustituyendo1

    EB

    II en la ecuacin

    (2.132) se obtiene:

    EEBETHE

    TH RIVRI

    V1

    (2.133)

    Despejando IE se obtiene:

    E

    TH

    BETH

    E

    RR

    VVI

    1

    (2.134)

    Sustituyendo los valores en (2.134)

    mA

    kk

    VVIE 946.0

    6.51100

    5.0

    7.06

    Aplicando LKV en la malla2.

    EECECCCC RIVRIV (2.135)Con IC = IE se obtiene:

    )( ECECCCE RRIVV (2.136)

    Sustituyendo los valores numricos en

    (2.136) se obtiene:

    VkmAVVCE 62.4)8.7(946.012

    Por tanto, el punto de operacin:

    VCE = 4.62V e IE = 0.946mA.

    El transistor est funcionando el la zonaactiva.

    Otra forma de comprobarlo es verificandola siguiente condicin: VCEsat

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    19/27

    42

    Calculando los parmetros para AC:

    48.27946.0

    2626

    mA

    mV

    I

    mVr

    E

    e (2.137)

    err )1( (2.138)

    48.775,248.27101xr

    mSr

    ge

    m 4.3648.27

    11(2.139)

    Calculando las variables solicitadas.'Lmo xRvgv (2.140)

    Donde: LCL RRR //'

    rr

    xrvv

    b

    i (2.141)

    Sustituyendo (2.141) en (2.140) resulta:

    )('rr

    rRg

    v

    v

    b

    Lm

    i

    o (2.142)

    Sustituyendo 1rgm en la ecuacin

    (2.142) y dividiendo numerador ydenominador por este mismo factor se

    obtiene:

    e

    b

    L

    i

    o

    rr

    R

    v

    v

    1

    '(2.143)

    Sustituyendo los valores numricos en laecuacin (2.143) se obtiene:

    64.38

    48.27

    101

    100

    1.1 k

    v

    v

    i

    o

    )//( rrRR bTHi (2.144)

    94.42548.875,2//5.0 kRi

    kRR Lo 1.1' (2.145)

    Ejemplo # 2Para el circuito mostrado en la figura

    2.27, calcule:i

    o

    v

    v, Ri y Ro.

    Datos: = 200 y rb= 50.

    Solucin:

    a.- El circuito para el anlisis DC semuestra en la figura 2.27.1

    Aplicando Thvenin entre la base de Q1 y

    el punto comn en la figura 2.27.1.

    Vkk

    kV

    RR

    VRV CCTH 6

    11

    )1(12

    21

    2 (2.146)

    kkk

    kk

    RR

    RRR

    TH

    5.011

    )1)(1(

    21

    12 (2.147)

    111 EEBETHBTH RIVRIV (2.148)

    Sustituyendo1

    1

    1

    E

    B

    II en la ecuacin

    (2.148) se obtiene:

    111

    1EEBETH

    ETH RIVR

    IV (2.149)

    Ri

    Ro

    Figura 2.27

    vo-

    +

    C310uF

    RL10k

    RE2

    1.8k

    Q2

    VCC12V

    1kHz

    vi

    -1/1V

    RS

    1kC21uFC1

    10uFR2

    1k

    R1

    1k

    RE15.3k

    RC

    2.2k

    Q1

    Figura 2.27.1

    Q2

    12V

    Q1RL

    10k

    RE21.8k

    R2

    1k

    R11k

    RE1

    5.3k

    RC

    2.2k

    IE1

    IE2+

    -

    V1

    IB2

    I

    Ro

    gmvvO-

    +

    RiFigura 2.26.1

    RLRC

    r

    rb

    1kHz

    vi

    -1/1V

    RTH

    +

    -

    v

    VCC

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    20/27

    43

    Despejando IE se obtiene:

    1

    1

    1E

    TH

    BETH

    E

    RR

    VVI (2.150)

    mAk

    k

    VV

    IE 13.5

    1200

    5.0

    7.061

    Aplicando LKV en malla que involucraVCE1 y con un valor de IB2 despreciablese obtiene:

    111 EECECCCRIVIRV (2.151)

    Con I = IE1 resulta:

    )( 111 ECECCCE RRIVV (2.152)

    Introduciendo valores numricos en la

    ecuacin (2.152) se obtiene:VkmAVVCE 5.4)5.7(1121

    El punto de operacin para Q1 es:

    VCE1 = 4.5V e IE1 = 1mA.El transistor est funcionando en la zona

    activa, comportndose como un

    amplificador.

    Para la segunda etapa se obtiene:VkmAIxRV C 2.2)2.2(11 (2.153)

    mA

    k

    VVIE 833.0

    8.1

    7.02.22

    (2.154)

    )8.11(833.0122

    kmAVVEC (2.155)

    VVEC 2.22

    Entonces: VCE2 = -2.2V.El punto de operacin para Q2 es:

    VCE2 = -2.2V e IE2 = 0.833mA.

    El transistor est funcionando en la zonaactiva, comportndose como un

    amplificador.

    2.- Anlisis AC.Dibujando el circuito para AC, sin

    sustituir el modelo del transistor para AC,

    resulta el circuito de la figura 2.27.2.

    Sustituyendo el modelo del transistor para

    AC, en el circuito anterior, figura 2.27.2resulta el circuito de la figura 2.27.3.

    Calculando los parmetros para AC:

    261

    2626

    1

    1mA

    mV

    I

    mVr

    E

    e (2.156)

    21.31833.0

    2626

    2

    2mA

    mV

    I

    mVr

    E

    e (2.157)

    226,526201)1(11 xrr e (2.158)

    22)1( err (2.159)

    21.273,621.312012 xr

    mSr

    ge

    m46.38

    26

    11

    1

    1 (2.160)

    mS

    r

    g

    e

    m04.32

    21.31

    11

    2

    2 (2.161)

    Calculando las variables solicitadas.

    )'

    )('

    )(( 1

    1 i

    i

    i

    o

    o

    o

    i

    o

    v

    v

    v

    v

    v

    v

    v

    v(2.162)

    Se observa que la ganancia se puede

    calcular como el producto de lasganancias por etapas.

    +

    -vo

    Ro

    Ri

    Figura 2.27.2

    Q2

    1kHz

    vi

    -1/1V

    Q1 RL10k

    RS

    1k

    RE15.3k

    RC2.2k

    -

    +

    vov2

    -

    +r2

    gm2V2

    Ri

    +

    -vO1

    gm1v1

    Ro

    +

    -

    v1

    RS

    RL

    rb

    1kHz

    vi

    -1/1V

    RE1

    RCr1

    rb

    +

    -vi

    Figura 2.27.3

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    21/27

    44

    Lmo xRvgv 22 (2.163)

    2

    21

    2

    )(

    rr

    rvv

    b

    o (2.164)

    Sustituyendo (2.164) en (2.163) seobtiene:

    )(2

    22

    1 rr

    rRg

    v

    v

    b

    Lm

    o

    o (2.165)

    Sustituyendo 122rgm en la

    ecuacin anterior y dividiendo numerador

    y denominador por este mismo factor seobtiene:

    21

    1e

    b

    L

    O

    O

    rr

    R

    v

    v (2.166)

    Sustituyendo los valores numricos en laecuacin (2.166) se obtiene:

    88.317

    21.31201

    50

    10

    1

    k

    v

    v

    o

    o

    )//(2111

    rrRxvgv bCmo (2.167)

    1

    1

    1

    '

    rr

    xrvv

    b

    i (2.168)

    Sustituyendo (2.168) en (2.167) se

    obtiene:

    )()//('

    1

    11

    12 rr

    rrrRgvv

    b

    bCm

    i

    o (2.169)

    Sustituyendo 111rgm en la

    ecuacin anterior y dividiendo numeradory denominador por este mismo factor se

    obtiene:

    1

    21

    1

    )//(

    'e

    b

    bC

    i

    o

    rr

    rrR

    v

    v (2.170)

    Introduciendo valores numricos en la

    ecuacin (2.170) resulta:

    26201

    50

    )21.273,650//(2.2

    '

    1 k

    v

    v

    i

    O

    18.6225.26

    14.632,1

    '

    1

    i

    O

    v

    v

    Sb

    E

    bEi

    Rrr

    R

    rrRxv

    vi

    )1

    //(

    )1

    //(

    '1

    1

    11

    (2.171)

    Sb

    E

    bE

    i

    i

    Rrr

    R

    rrR

    v

    v

    )1

    //(

    )1//('

    11

    11

    (2.172)

    Sustituyendo valores numricos en la

    ecuacin (2.172) se obtiene:

    mkv

    v

    i

    i 5.25112.26

    12.26'

    Por lo tanto se puede calcular:

    03.504)5.25)(18.62)(88.317( m

    v

    v

    i

    o

    )1

    //( 11rr

    RR bEi (2.173)

    12.2625.26//3.5 kRi

    kRR Lo 10 (2.174)

    Ejemplo # 3Para el circuito mostrado en la figura

    2.28, calcule:i

    o

    v

    i,

    i

    o

    i

    i, Ri y Ro.

    Datos: = 100 y rb= 100.

    Solucin:

    a.- Anlisis DC

    111 EEBEBBEE RIVRIV (2.175)

    Sustituyendo1

    1

    1

    E

    B

    II en la ecuacin

    anteriores obtiene:

    111

    1EEBEB

    EEE RIVR

    IV (2.176)

    iO

    Figura 2.28

    ii

    Ri RO

    vO

    C410uF

    C3

    C21uF

    Q2

    1kHz

    Vi-1/1V

    C1

    1uF

    VCC5V

    VEE-5V

    Q1

    RC22.7k

    RE2

    1.5k

    RB1k

    RE14.3k

    RC12.2k 10uF

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    22/27

    45

    Despejando IE1 se obtiene:

    1

    1

    1E

    B

    BEEE

    E

    RR

    VVI (2.177)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.177) se obtiene:

    mA

    kk

    VVIE 1

    3.4101

    1

    7.051

    Considerando Ib2 0A.

    111 CERC RIV (2.178)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.178) se obtiene:

    VkmAxVRC 2.22.211

    BEEERC VRIV 221 (2.179)

    Entonces:

    2

    1

    2

    E

    BERC

    ER

    VVI (2.180)

    Sustituyendo valores numricos en la

    ecuacin (2.180) se obtiene:

    mAk

    VVIE 1

    5.1

    7.02.22

    11111 EECECEEE RIVRIVccV (2.181)

    )(1111 ECEEECCCE

    RRIVVV (2.182)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.182) se obtiene:

    VkmAxVVCE 5.35.61101

    22222 CEECEECCEE RIVRIVV (2.183)

    )(2222 ECEEECCEC RRIVVV (2.184)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.184) se obtiene:

    VkmAxVVEC 8.52.41102

    Entonces: VVCE 8.52

    El punto de operacin es:Para Q1: mAIeVV ECE 15.3 11

    Para Q2: mAIeVV ECE 18.5 22

    Ambos transistores estn funcionando enla zona activa comportndose como

    amplificadores

    b.- Anlisis AC.

    El circuito para AC, sin sustituir el

    modelo del transistor para AC, resulta elcircuito de la figura 2.28.1.

    Sustituyendo el modelo del transistor paraAC, en el circuito anterior, figura 2.28.1

    resulta el circuito de la figura 2.28.2.

    Calculando los parmetros ante para AC:

    1

    21

    26

    E

    eeeI

    mVrrr (2.185)

    Sustituyendo valores:

    261

    26

    mA

    mVre

    errrr )1(21 (2.186)

    Sustituyendo valores se obtiene en laecuacin (2.186) resulta:

    626,226101xr

    e

    mmmr

    ggg1

    21 (2.187)

    Introduciendo valores en la ecuacin(2.187) se obtiene:

    mSgm 46.3826

    1

    Calculando las variables solicitadas.

    ))()(( 1

    1 i

    o

    o

    o

    o

    o

    i

    o

    v

    v

    v

    v

    v

    i

    v

    i(2.188)

    ii vO1

    Figura 2.28.2

    v 1-

    +

    Ro

    gmv 1Ri gmv 2

    r 2+

    -v 2 vo

    +

    -

    iO

    RB

    1kHz

    Vi-1/1V

    RC2

    rb

    RC1r 1

    rbiC2

    Figura 2.28.1

    iO

    ii

    Ri RO

    vO

    Q2

    1kHz

    vi-1/1V Q1

    RC2

    RB

    RC1

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    23/27

    46

    2Coo xRiv (2.189)

    Entonces:

    mSkRv

    i

    Co

    o 455.02.2

    11

    2

    (2.190)

    22Cmo

    xRvgv (2.191)

    rr

    rvv

    b

    o12 (2.192)

    Sustituyendo (2.192) en (2.191) se

    obtiene:

    )(2

    1 rr

    rRg

    v

    v

    b

    Cm

    o

    o (2.193)

    Sustituyendo 1rgm en la ecuacin

    anterior y dividiendo numerador ydenominador por este mismo factor se

    obtiene:

    e

    b

    C

    o

    o

    rr

    R

    v

    v

    1

    2

    1

    (2.194)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.194) se obtiene:

    100

    26101

    100

    7.2 k

    v

    v

    i

    o

    )//(111 rrRvgv bCmo (2.195)

    rr

    rvv

    b

    i )(1 (2.196)

    Sustituyendo (2.196) en (2.195) se

    obtiene:

    )()//(1

    1

    rr

    rrrRg

    v

    v

    b

    bCm

    i

    o (2.197)

    Sustituyendo 1rgm en la ecuacin

    (2.197) y dividiendo numerador y

    denominador por este mismo factor se

    obtiene:

    e

    b

    C

    i

    o

    rr

    rrbR

    v

    v

    1

    )//(11 (2.198)

    Sustituyendo valores en la ecuacin

    (2.198) se obtiene:

    26101

    100

    )626,2100//(2.21 k

    v

    v

    i

    o

    1.4599.26

    46.217,11

    i

    o

    v

    v

    Por tanto:

    SmSv

    i

    i

    o 1.2)1.45)(100)(455.0(

    )//( rrRR bBi (2.199)

    62.731726,2//1kRi

    kRR Co 7.22 (2.200)

    ii

    o

    i

    i

    o

    i

    o Rv

    i

    Rv

    i

    i

    i)( (2.201)

    4.536,1)62.731)(1.2( Si

    i

    i

    o (2.202)

    PROBLEMAS

    Problemas y ejercicios propuestos decircuitos de polarizacin contransistores BJT NPN y PNP.

    2.1 Para el circuito de la figura P2.1,calcule el punto de operacin (VCE y IC). = 150.

    5V

    C21uF

    Q

    C11uF

    1kHz

    Vi-1/1V

    RL10k

    RE

    1.8k

    RC1k

    R1

    1k

    R21k

    5V

    Figura P2.1

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    24/27

    47

    2.2 Para el circuito de la figura P2.2,calcule el punto de operacin (VCE y IC).

    = 120.

    2.3 Para el circuito de la figura P2.3,calcule el punto de operacin para cada

    transistor. = 120.

    2.4 Para el circuito de la figura P2.4,

    determinar el valor de RB tal queVC3 = 0VDC. = 100 para todos los

    transistores.

    2.5 Para el circuito de la figura P2.5,calcule el punto de operacin para cada

    uno de los transistores. Dato: = 120 paraambos transistores.

    2.6 Para el circuito de la figura P2.6,calcule el punto de operacin para cada

    transistor. Dato: = 200 para todos los

    transistores.

    2.7 Para el circuito de la figura P2.7,calcule el punto de operacin para cada

    transistor. Dato: = 100 para todos los

    transistores.

    Figura P2.6

    30V

    10uF10uF

    Q3

    Q2

    Q1

    1kHz

    Vi

    -1/1V

    2.7k

    4.7k8.2k

    5.6k

    1k

    10k

    82k

    5.6k

    10uFQ3

    Q2

    Q1

    1uF

    1kHz

    -1/1V

    Figura P2.2.

    Q

    C21uF

    -5V

    C11uF

    1kHz

    vi

    -1/1V

    RL10k

    RC

    1k

    RE1.8k

    R1

    1k

    R2

    1k

    Figura P2.3

    VCC-5V

    Q2Q1

    C11uF

    1kHz

    vi-1/1V

    RE25.6k

    RC2

    2.2k

    RC11k

    RE11.8k

    R1

    1k

    R2

    1k

    Figura P2.4 -6V

    10V

    2k

    1k1k

    Q3

    3.3k

    Q2

    1kHz

    vi

    -1/1V

    C11uF

    RB1k

    Q1

    Figura P2.5

    -

    +

    3V3

    -6V

    10V

    Q1

    Q2

    1k

    1k

    2k

    1k

    100

    3V3

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    25/27

    48

    2.8 Para el circuito de la figura P2.8,calcule el punto de operacin para cada

    transistor. Dato: = 200 para todos lostransistores.

    2.9 Para el circuito de la figura P2.9,calcule el punto de operacin para el

    transistor. Dato: = 100.

    Problemas y ejercicios propuestos decircuitos de polarizacin y seal contransistores BJT NPN y PNP.

    2.10 Para el circuito mostrado en la figura

    P2.10, calcule:i

    o

    v

    v,

    i

    o

    i

    i, Ri y Ro.

    Datos: = 200 rb= 50.

    2.11 Para el circuito mostrado en la figura

    p2.11, calcule:i

    o

    v

    v, R

    iy R

    o.

    Datos: = 200 rb= 50.

    Figura P2.7

    -12V

    1k

    1k 5k6

    Q2

    2k2

    Q1

    12V

    Q4

    Q3

    1k5

    2k2

    Q2

    Q1

    Q4

    Q3

    Figura P2.8

    -15V

    22V

    Q2

    Q1

    3k3

    12k

    2k2

    10k

    100k

    6k8

    -15V

    22V

    Q2

    Q1

    3k3

    12k

    2k2

    10k

    100k

    6k8

    Figura P2.9

    -5V

    1k2

    1k2 3k9

    1k5

    Q

    -5V

    1k2

    1k2 3k9

    1k5

    Q

    +

    -

    vo

    Figura P2.10

    Ro

    Ri

    Q2

    VCC12V

    1kHz

    vi

    -1/1V

    C21uFC1

    10uF

    Q1 RL10k

    RE21.8k

    RS1k

    R21k

    R1

    1k

    RE15.3k

    RC2.2k

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    26/27

    49

    2.12 Para el circuito mostrado en la figura

    P2.12, calcule:i

    o

    i

    v,

    i

    o

    v

    v, Ro y Ri.

    Datos: = 100 y rb= 100.

    2.13 Para el circuito mostrado en la figuraP2.13, calcule: Gm, Ri y Ro.

    Datos: = 200 rb= 50.

    2.14 Para el circuito mostrado en la figura

    P2.14, calcule:i

    o

    v

    v,

    i

    o

    i

    v,

    i

    o

    v

    i,

    i

    o

    i

    iRi y Ro.

    Datos: = 200 rb= 50.

    2.15 Para el circuito mostrado en la figura

    P2.15, calcule:s

    o

    v

    v,

    s

    o

    i

    iRi y Ro.

    Datos: = 120 rb = 120.

    2.16 Para el circuito mostrado en la figura

    P2.16, calcule:s

    o

    v

    v, Ri y Ro.

    Datos: = 120 rb = 120.

    Ro

    Ri

    vO

    Figura P2.13

    C41uF

    C31uF

    VCC15V RC2

    3.3k

    RE24.7k

    R3

    1k

    R41k

    Q2

    C2

    1uF

    Q1

    RC1

    1.8kR1

    10k

    R210k

    RE1

    4.7k

    C11uF

    1kHz

    vi-1/1V

    ii

    iO

    Figura P2.12

    ii

    Ri RO

    vO

    C410uF

    C310uF

    C21uF

    Q2

    1kHz

    vi

    -1/1VC1

    1uF

    VCC10V

    VEE-5V

    Q1

    RC22.7k

    RE2

    1.5k

    RB

    1kRE1

    4.3k

    RC12.2k

    Figura P2.11

    vO

    Ri

    Ro

    RL2.2k

    C41uF

    C310uF

    VCC12V

    1kHz

    vi

    -1/1V

    C2

    1uF

    C110uF

    Q2

    Q1

    R14.7k

    R24.7k

    R32.2k

    RC2.2k

    RE3k

    ii -

    +vO

    Figura P2.14

    RE11k

    RC3

    10kRE31.8kRE2

    2.2kRB2k

    RS

    1k

    1kHz

    vi

    -1/1V

    Q3

    RC212k

    RC110k

    Q2

    Q1

    Ri

    Ro

    IE1=IE2=IE3=1mA

    -

    +vo

    is

    io

    Ro

    Ri

    Figura P2.15

    C3

    10uF

    VCC12V

    Q

    RC3.3k

    RE100R2

    2.7k

    R18.2k

    C11uF

    RL

    15k

    RE

    2.7k

    C2

    1uF

    1kHzVS

    -1/1VRS

    220

    iO

  • 7/31/2019 UNIDAD_II_ELKAI

    27/27

    2.17 Para el circuito mostrado en la figura

    p2.17, calcule:s

    o

    vv , Ri y Ro.

    Datos: = 120 rb = 120.

    Figura P2.16

    -

    +vo

    Ro

    Ri

    C3

    10uF RS1k

    C21uF

    VCC12V

    Q

    RC3.3k

    R22.7k

    R18.2k

    C1

    1uF

    RL

    15k

    RE2.8k 1kHz

    VS-1/1V

    -

    +vo

    Figura p2.17

    Ri

    Ro

    RL1k

    C41uF

    RE2

    6.8k

    RC2

    1k

    Q2R41k

    R3

    1k

    C310uF

    RS1k

    C2

    1uF

    VCC12V

    Q1

    RC

    3.3k

    R2

    2.7k

    R1

    8.2k

    C11uF

    RE

    2.8k

    1kHz

    VS-1/1V