Amplificatore a BJT in configurazione CE e CC

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1 Amplificatore a JT in configurazione e Traccia per lo olgimento dell eercitazione del 7 maggio ircuito da realizzare 100k 1V 4k7 10u Vo 100k 4k7 1V Rif. Vi Gen. 100n N Vi Gen. 100n N 10u Vo 18k 1k 100u 10k 18k 1k 10k 100u onfigurazione ad emettitore comune onfigurazione a collettore comune 1

2 Analii teorica preliminare Analii in D Studio della polarizzazione n D i ari condenatori ono coniderati dei circuiti aperti, i tudia dunque il circuito: V R R R Si calcola l equialente Theenin tra i due punti contraegnati con V R V R R V = V on: R R1 R 1 = 100 kω, R R1R = 18 kω, R = R1 // R = R1 R V cc =1 V 3 Analii teorica preliminare Poiamo quindi tudiare il circuito equialente: R = 4.7 kω R = 1 kω V Da ciò: R R R = R = β V V V R ( β 1) β ( V = R R V ) ( β 1) potizzando il funzionamento del tranitor in zona attia i ha: V Dalla legge di Kirkhhoff di tenione: = R V R = R = ( β = β V = ( β 1) 1) R ( β 1) Per il calcolo i poono ipotizzare V = 0.65 V e β 0 = 150 ( β = R 1)( V V ) R ( β 1) 4

3 V Analii teorica preliminare i poono ricaare anche le tenioni nei ari punti del circuito: R = 4.7 kω R = 1 kω R R R V Si può coì ricaare il punto di laoro del JT, caratterizzato dalla coppia di alori: V e V V V = R V da cui i può ricaare: V = V = V = V = V R R V V a erifica che V ia maggiore di V at garantice che ia erificata l ipotei iniziale e cioè che il tranitor laori in zona attia 5 Verifica della polarizzazione con PSpice l tranitor N uato per l eercitazione è preente nella libreria di PSpice Per la determinazione del puntodilaoroè ufficiente l analii ia Point Detail che riulta abilitata di default nel menù Setup liccando ulla V e la preenti nella barra uperiore è poibile iualizzare tenioni e correnti nei ari punti del circuito, determinando coì il puntodilaorodel tranitor 6 3

4 Verifica della polarizzazione con PSpice Dalla imulazione il punto di laoro riulta dunque: c =1.074 ma, V = 5,87 V 7 R =10 kω V oniderazioni ulla preenza dei condenatori on riferimento alla configurazione R S =100n =100u =10u R R V R condenatori e ono detti condenatori di blocco o di accoppiamento a loro funzione è quella di iolare la polarizzazione in continua dal generatore di egnale e dal carico. l loro alore è celto in modo tale che la loro impedenza riulti tracurabile (cortocircuito) alla minima frequenza del egnale V. l condenatore, detto condenatore di bypa, ha anch eo impedenza tracurabile alla freq. di V e fa ì che per il egnale, l emettitore riulti a maa, pur eendo, in continua, il punto di laoro tabilizzato dalla R 8 4

5 Analii teorica preliminare Analii in A Studio (emplificato) della configurazione ad emettitore comune Nel circuito i otituice al JT il uo modello ai piccoli egnali, coniderando le capacità come cortocircuiti. (l modello ai piccoli egnali utilizzato è emplificato e tracura la reitenza di diperione di bae e la r o che tiene conto dell effetto arly) Dal punto di laoro è poibile ricaare g // R m : V T è l equialente in olt della temperatura, V g m = r π π V pari a circa 5 mv a R T R temp. ambiente i - c =g m π - ο = ( R // R ) i = ( R // R ) g o c m Da cui il guadagno di tenione: eendo in queto cao π = o R R A = = gm R R 9 Analii imulatia della config. Diegnata la rete completa, i impota un analii di tipo A weep, per determinare i diagrammi di ode della dt Vo/V 10 5

6 Analii imulatia della config. Nelle regioni di media frequenza il guadagno è di circa 4 d, pari ad un A V = -16 ome i piega la diminuzione del guadagno nelle zone di baa e alta frequenza? 11 Analii imulatia della config. a diminuzione del guadagno nella zone di baa frequenza è douta prealentemente all effetto della capacità, la cui impedenza, a freq baenon èpiùtracurabile. V Una tima del uo effetto i può fare, coniderando nell analii in A, il eguente circuito r π π R R i c =g m π - // R R Poto: R // 1 R on: rπ = β0 g m (Aunto β 0 = β ) = R1 // R r π π = o = ( R // R ) g o = g m m π ( R // R R ) R 1 1 6

7 Analii imulatia della config. o = g m ( R // R R ) R 1 Struttura tipica di una funzione paa alto o τ = AVo τ 1 A determinare l andamento del guadagno a frequenze ancora più bae interiene l effetto delle capacità e, che ono di due o tre ordini di grandezza maggiori della S π r π - π μ i c =g m π Dieramente, l andamento del guadagno in alta frequenza è douto al fatto che lì i fanno entire gli effetti delle capacità interne del JT, π (capacità di diffuione -) e μ (capacità di uotamento della zona -) preenti nel JT 13 Analii imulatia nel dominio del tempo Utilizzando lo teo chematico del tet precedente, ma otituendo al generatore V A un generatore V SN i può impotare un analii nel dominio del tempo di tipo tranient. Aumentando l ampiezza del egnale d ingreo è poibile oerare la aturazione del JT V a V ha il alore minimo tipico della aturazione V*100 Tenione d ucita Vo, con tratti che motrano la aturazione del JT 14 7

8 enni all analii della configurazione V R V R R R Analii in D Polarizzazione Per quanto riguarda la polarizzazione e quindi il punto di laoro del JT, eo è oiamente il medeimo ripetto a quanto calcolato per la configurazione a emettitore comune. 15 Analii teorica preliminare Analii in A Studio (emplificato) della configurazione a collettore comune Anche in queto cao i otituice al JT il uo modello ai piccoli egnali, coniderando le capacità come cortocircuiti. (l modello ai piccoli egnali utilizzato è emplificato e tracura la reitenza di diperione di bae e la r o che tiene conto dell effetto arly) l procedimento di calcolo per la determinazione del guadagno di tenione è analogo a quello ito per la configurazione. ufficiente diegnare correttamente il circuito ai piccoli egnali r π // R Si deria: V - π o ( R // R )( β0 1) R R A = = i ( // )( β 1) c =g m rπ R R 0 π - ο endo: rπ << ( R // )( β 0 R 1) Schema ai piccoli egnali A

9 Analii imulatia della config. Diegnata la rete completa, i impota un analii di tipo A weep, per determinare i diagrammi di ode della dt Vo/V 17 Analii imulatia della config. Nelle regioni di media frequenza il guadagno è di circa 0 d, cioè circa unitario n baa frequenza incide ancora il condenatore d accoppiamento 18 9

10 Accorgimenti operatii Per lo olgimento dell eercitazione: - are attenzione all impiego di condenatori elettrolitici, dei quali è neceario ripettare la polarità! - 19 Accorgimenti operatii Se doee eere neceario per ridurre l ampiezza del egnale in ingreo ed eitare ditorione del egnale d ucita, introdurre, prima del condenatore un partitore reitio, impiegando le reitenze da 10 Ω e 1 kω: 1 kω V V i 10 Ω 0 10