AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE

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1 configurazione CE: AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE configurazione CS: G. Martines 1

2 ANALISI IN CONTINUA Circuito di polarizzazione a quattro resistenze. NOTE: I parametri del modello a piccolo segnale dipendono dal valore di I C o I D. Il circuito di polarizzazione deve garantire che I C o I D abbia e mantenga il valore di progetto. La R E costituisce una reazione negativa in continua che stabilizza il valore di I C o I D. Il partitore R 1, R 2 sostituisce il generatore di tensione costante V BE o V GS e fornisce I B o I G. Per mantenere il transistore in regione attiva (saturazione), la tensione di alimentazione deve ripartirsi su R C (R D ), V CB (V SD ) e V B (V G ). G. Martines 2

3 stadio CE ESCURSIONE DEL SEGNALE DI USCITA saturazione => interdizione => Limite => G. Martines 3

4 stadio CS Triodo => interdizione => Limite => Analogamente nel caso di JFET: DISSIPAZIONE DI POTENZA La potenza statica P D dissipata nel transistore è: per il BJT la somma di quelle dissipate sulle due giunzioni: P = V I + V I + I = V + V I + V I D CB C BE PD = VCE I per il FET analogamente: P = V I D ( B C ) ( CB BE ) C BE B DS C D + V + V BE GS I I B G V V La potenza dissipata complessiva P S (nell intero stadio) è pari a quella assorbita dagli alimentatori: PS = VCC I o PS = VDD I NOTA: La potenza dissipata nel transistore è massima in assenza di segnale. CE DS I C I D G. Martines 4

5 ANALISI A FREQUENZE INTERMEDIE CE applicando il teorema di Thevenin: CS CE CS G. Martines 5

6 sostituendo il modello per piccoli segnali: CE ponendo R L = r o //R y //R 3, si ottiene: CS CE CS Nota: i due schemi equivalenti coincidono per r π. G. Martines 6

7 GUADAGNO DI TENSIONE STADIO CE Considerazioni per il progetto: assumendo ζ = 0.25 si ha: G. Martines 7

8 GUADAGNO DI TENSIONE STADIO CS Considerazioni per il progetto: assumendo che la caduta su R D sia pari a V DD /2 si ha: NOTA: A V dello stadio CS è molto minore di quello dello stadio CE. G. Martines 8

9 RESISTENZA DI INGRESSO DEGLI AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE configurazione CE: configurazione CS: G. Martines 9

10 sostituiamo il modello a piccolo segnale a frequenze intermedie. stadio CE poniamo R B = R 1 // R 2 CE stadio CS: poniamo R G = R 1 // R 2 CS NOTA: si ottiene direttamente da quella dello stadio CE per r π. G. Martines 10

11 RESISTENZA DI USCITA DEGLI AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE configurazione CE: configurazione CS: G. Martines 11

12 a piccolo segnale e a frequenze intermedie. stadio CE (poniamo R B = R 1 // R 2 ) per paragonare r o ed R C, moltiplichiamole per I C : si può concludere che normalmente r o >> R C stadio CS (poniamo R G = R 1 // R 2 ) per paragonare r o ed R D, moltiplichiamole per I D : si può concludere che normalmente r o >> R D G. Martines 12

13 CONFRONTO AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE G. Martines 13

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15 AMPLIFICATORI INVERTENTI REAZIONATI A SINGOLO TRANSISTORE configurazione CE con resistenza sull emettitore: configurazione CS con resistenza sul source: G. Martines 15

16 ANALISI A FREQUENZE INTERMEDIE CE CS sostituendo il modello per piccoli segnali del BJT: NOTA: per r π si ottiene il modello dello stadio CS. G. Martines 16

17 Nell ipotesi di potere trascurare la r O si ottiene: GUADAGNO DI TENSIONE per β 0 si ottiene il guadagno dello stadio CS: NOTA: per R 5 = 0 ritroviamo le espressioni del CE e CS. G. Martines 17

18 NOTA: se R 5 >> (R th + R 5 )/ β 0 allora le espressioni sono uguali (ma i valori di g m sono diversi) NOTA: se è verificata Allora, per la controreazione, Ovviamente RESISTENZA DI INGRESSO G. Martines 18

19 RESISTENZA DI USCITA G. Martines 19

20 CAMPO DI LINEARITÀ per il BJT: per i MOSFET: VALIDITÀ DELLA APPROSSIMAZIONE Per lo stadio CE: Per lo stadio CS: G. Martines 20

21 CONFRONTO AMPLIFICATORI INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE CON RESISTENZA DI REAZIONE SUL TERMINALE COMUNE G. Martines 21

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23 AMPLIFICATORI INSEGUITORI DI TENSIONE configurazione CC: A SINGOLO TRANSISTORE configurazione CD: G. Martines 23

24 ANALISI A FREQUENZE INTERMEDIE CC CD sostituendo il modello per piccoli segnali del BJT: NOTA: per r π si ottiene il modello dello stadio CD. G. Martines 24

25 GUADAGNO DI TENSIONE per β 0 si ottiene il guadagno dello stadio CD: per g m R L >> 1 si ottiene: NOTA: tale condizione è più facile da ottenere con il BJT che non con il MOSFET ma normalmente A Vth G. Martines 25

26 GUADAGNO DI CORRENTE RESISTENZA DI INGRESSO G. Martines 26

27 RESISTENZA DI USCITA G. Martines 27

28 CAMPO DI LINEARITÀ per il BJT: per i MOSFET: G. Martines 28

29 CONFRONTO AMPLIFICATORI INSEGUITORI DI TENSIONE A SINGOLO TRANSISTORE G. Martines 29

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31 configurazione CB: AMPLIFICATORI NON INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE configurazione CG: G. Martines 31

32 ANALISI A FREQUENZE INTERMEDIE CB sostituendo il modello per piccoli segnali del BJT: CG G. Martines 32

33 nell ipotesi di potere trascurare l effetto di r O e applicando il teorema di Norton: NOTA: per r π si ottiene il modello dello stadio CG. GUADAGNO DI TENSIONE in termini di α 0 e g m : approssimazione valida per α 0 1. G. Martines 33

34 per i FET si ha α 0 = 1 e quindi il guadagno dello stadio CG: per g m R th << 1 si ottiene un guadagno uguale a quello degli invertenti (a meno del segno): per g m R th >> 1 si ottiene invece un guadagno indipendente dai parametri a piccolo segnale del transistore In conclusione vale la limitazione: GUADAGNO DI CORRENTE = α 1 CG A 0 A = 1 CB th th G. Martines 34

35 RESISTENZA DI INGRESSO per α 0 1: G. Martines 35

36 RESISTENZA DI USCITA Il circuito coincide con quello degli invertenti con generatore di segnale ideale quindi utilizzando le formule già viste: G. Martines 36

37 CAMPO DI LINEARITÀ per il BJT: per i MOSFET: G. Martines 37

38 CONFRONTO AMPLIFICATORI NON INVERTENTI A SINGOLO TRANSISTORE G. Martines 38

39 CONFRONTO AMPLIFICATORI ELEMENTARI A SINGOLO BJT G. Martines 39

40 CONFRONTO CARATTERISTICHE APPROSSIMATE AMPLIFICATORI A SINGOLO BJT G. Martines 40

41 CONFRONTO AMPLIFICATORI ELEMENTARI A SINGOLO FET G. Martines 41

42 CONFRONTO CARATTERISTICHE APPROSSIMATE AMPLIFICATORI A SINGOLO FET G. Martines 42