Esercitazione 3. Biagio Provinzano Aprile Esercizio 1. I BJT npn hanno la stessa area e la stessa corrente di saturazione, consideriamo

Transcript

1 Esercitazione 3 Biagio Provinzano Aprile 005 Esercizio I BJT npn hanno la stessa area e la stessa corrente di saturazione, consideriamo V A, β = 00, V BE = 0.7V in zona attiva ed infine Cπ = C µ =0pF. Il generatore di piccolo segnale v i è a valore medio nullo. Determinare:. il punto di lavoro del circuito specificando il valore delle correnti in ogni ramo e delle tensioni ad ogni nodo.. il guadagno A V = v o per piccolo segnale ed in media frequenza, specificandone l espressione simbolica ed il valore numerico 3. la frequenza inferiore di taglio f L a 3dB 4. la frequenza superiore di taglio f H a 3dB Con riferimento alla Figura utilizziamo i seguenti dati: R s =5kΩ, R C = 5kΩ, R L = 800Ω, C =µf, I o =ma, V CC = V EE =0V, r o. Esercizio Con riferimento alla Figura supponiamo che i due BJT npn abbiano la stessa area e la stessa corrente di saturazione, V A, β = 00, V BE = 0.7V in zona attiva ed infine C π =0pF, C µ =0pF. Il generatore di piccolo segnale v i è a valore medio nullo. Determinare:. il punto di lavoro del circuito specificando il valore delle correnti in ogni ramo e delle tensioni ad ogni nodo.. il guadagno A V = v o per piccolo segnale ed in media frequenza, specificandone l espressione simbolica ed il valore numerico 3. la frequenza superiore di taglio f H a 3dB 4. la frequenza inferiore di taglio Utilizziamo i seguenti dati: R s = 5kΩ, R C =kω, I o = ma, V CC = V EE =5V, r o.

2 Figure : Stadio differenziale con ingresso sbilanciato ed uscita single-ended Analisi in DC (punto di lavoro): Traccia delle soluzioni dell esercizio I E = I E =ma I C = I C = αi E =0.99mA I B = I B = I C β =9.9µA V E = V E = 0.7V V C = V CC R C I C =5.05V i due transistor lavorano in zona attiva Analisi del guadagno di tensione di piccolo segnale in media frequenza (la capacità di uscita è un corto circuito per il segnale): v b = r π r π + R s,conr o v o = g m (R C k R L ) v b da cui si ottiene subito

3 Figure : Stadio differenziale con ingresso sbilanciato ed uscita differenziale v o r π = g m (R C k R L ) r π + R = 6.93 s con g m = 40 ma V ed r π =.55kΩ. Osservazione Si osservi che passando dalla base all emettitore di Q si ottiene la partizione di della tensione di ingresso. Questo è dovuto al fatto che "guardando" nell emettitore di Q si ha una resistenza equivalente pari a r e = r e. Questo è il motivo per cui nonostante si abbia Q in configurazione a collettore comune (CC) l uscita è circa uguale a metà della tensione di base e non si ha più v e ' v b. Frequenze di taglio inferiore e superiore con il metodo delle costanti di tempo: f L = πc(r C + R L ) = 7.4Hz f in = f out = = π(c µ + Cπ )(r 4.4MHz π k R s ) πc µ (R C k R L ) = 3.099MHz per cui il polo dominante in alta frequenza risulta essere 3

4 f H = f in Analisi in DC (punto di lavoro): Traccia delle soluzioni dell esercizio I E = I E =ma I C = I C = αi E =0.99mA I B = I B = I C β =9.9µA V E = V E = 0.7V V C = V CC R C I C =4V i due transistor lavorano in zona attiva Analisi del guadagno di tensione di piccolo segnale in media frequenza (la capacità di uscita è un corto circuito per il segnale): r π v b =,conr o r π + R s v b v c = g m R C v b v c = +g m R C da cui si ottiene subito 4

5 v c v c = v o r π = g m R C = 0 r π + R s con g m = 40 ma V ed r π =.55kΩ. Frequenze di taglio superiore ed inferiore con il metodo delle costanti di tempo: k µ = g mr C = 0 k π = sono i guadagni rispettivamente tra collettore e base ed emettitore e base del transistor Q, per cui le frequenze caratteristiche risultano essere per effetto Miller f in = f out = f out = h i = 89.37kHz π C µ ( + g mr C )+ C π (r π k R s ) h i = 5.57MHz π C µ ( + g m R C ) R C = 5.95MHz πc µ R C per cui il polo dominante in alta frequenza risulta essere f H = f in Non esiste una frequenza di taglio inferiore poichè il circuito è un amplificatore accoppiato in continua!! Osservazione Si noti come nel primo esempio (il collettore di Q è a massa per il segnale) solo la C π viene moltiplicata per effetto Miller (in ingresso essa si riduce di un fattore ), ottenendo rispetto al secondo caso, nel quale entrambe le capacità C π e C µ subiscono una differente moltiplicazione Miller, un miglioramento nella risposta in alta frequenza dell amplificatore differenziale. 5