polarizarea în curent continuu - bel. · pdf filepolarizarea în curent continuu...
TRANSCRIPT
![Page 1: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/1.jpg)
Polarizarea
tranzistoarelor
în curent continuu
în regiunea activă aF
AMPLIFICATOARE CU TRANZISTOARE
![Page 2: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/2.jpg)
• Observaţie: Semnalul de
intrare suficient de mic pentru ca
amplificatorul să lucreze în
regiunea liniară din jurul PSF.
Amplificatoralimentatdiferentialsimetric
![Page 3: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/3.jpg)
➢ utilizarea tranzistorului ca amplificator (SC, EC)
➢ în regiunea activă (aF), tranzistorul lucrează in jurul PSF
Necesitatea polarizării tranzistorului în cc
VAl – alimentare in cc
VI – stabilirea PSF: (VO , IO)
vi – tensiune de amplificat
(de intrare)
vo – tensiune amplificata
(de iesire)
• Suprapunerea semnalului variabil peste regimul de curent continuu
![Page 4: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/4.jpg)
Funcționarea amplificatorului (SC, EC)
Transfer:tensiunea de intrare -> curentul de ieșire
![Page 5: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/5.jpg)
Funcționarea amplificatorului (SC, EC)
tensiune intrare -> curent ieșire curent intrare -> tensiune ieșire
![Page 6: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/6.jpg)
panta – amplificarea in tensiune
Caracteristica de transfer în tensiune vO(vI ) a unui
amplificator inversor (SC, EC)
Semnal mic: functionareaamplificatorului în regiunea liniară îngustă din jurul PSF
![Page 7: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/7.jpg)
panta – amplificarea in tensiune
Caracteristica de transfer în tensiune vO(vI ) a unui
amplificator inversor (SC, EC)
Excursia maximă a semnalului de intrare: adeseori determinată din considerente de liniaritate
Mijlocul caracteristicii de transfer in tensiune prezinta cea mai larga regiune ce poate fi considerata liniara
![Page 8: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/8.jpg)
Polarizarea în curent continuu – fixarea PSF
Functionarea tranzistorului ca amplificator:
• tranzistorul polarizat cât mai aproape de mijlocul regiunii active
• punctul instantaneu (mobil) de funcţionare să fie ţinut în
regiunea activă (liniară în jurul PSF)
• semnalul de intrare să fie păstrat suficient de mic.
PSF:
➢ stabil şi predictibil
➢ independent de parametrii tranzistorului
![Page 9: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/9.jpg)
Polarizarea TECMOS
Al
GG
GGS V
RR
RV
21
2
2)( PGSD VVI
DDAlDS IRVV
Varianta 1 – 3 rezistențe, alimentare unipolară
☺ foarte simplă
curentul din PSF, ID depinde
puternic de parametrii
tranzistorului, β si VP
nu asigură stabilitatea punctului
static de funcţionare
RD
?),(Q DDS IV
![Page 10: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/10.jpg)
V2154267
42
21
2 ,,,
,V
RR
RV Al
GG
GGS
μA808021500)(22 ,,VVβI PGSD
V67,208,01,295 DDAlDS IRVV
Problema 1 RG1=7,6MΩ; RG2=2,4MΩ; RD=29,1KΩ; VAl=5V
RD
VP =0,8V; β =500A/V2. Care este PSF?
V408021 ,,,VVV PGSDSsat
FDSsatDS aVV inesteultranzistor
V7,22/4,052/ DSsatAl VV V67,2DSVTransistorul este polarizat înmijlocul regiunii active
μA)80V67,2(Q
Redimensionați circuitul astfel
încât T sa fie polarizat in mijlocul
regiunii active la ID=120µA
![Page 11: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/11.jpg)
Varianta 2 – 4 rezistențe, alimentare unipolară
Al
GG
GGG V
RR
RV
21
2
DSGGGS IRVV
2)( PGSD VVI
➢ necunoscute: VGS şi ID
➢ sistem de ecuaţii de gradul 2
➢ se alege dupa calcul valoarea
convenabila a ID
DSDAlDS IRRVV )(
Polarizarea TECMOS
![Page 12: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/12.jpg)
Varianta 2 - continuare
DSGGGS IRVV
➢ VGS este determinată şi de curentul
de drenă ID
➢ ID , RSID, VGS , ID circuitul
se opune tendinţei de modificare a ID.
• reacţie negativă datorită prezenței RS
☺ asigură stabilitatea PSF la variaţia
diverşilor parametrii
creşte complexitatea relaţiilor de
calcul.
2)( PGSD VVI
Polarizarea TECMOS
![Page 13: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/13.jpg)
Problema 2
RG1=3MΩ; RG2=1MΩ;
RD=3KΩ; RS=1KΩ; VAl=20V
VP =2V; β =0,5mA/V2.
? Care este PSF ?
SDGGGS RIVV
52013
1
21
2
Al
GG
GGG V
RR
RV V
2)( PGSD VVI
ID2-8ID+9=0; ID in mA
V6,14)13(35,120
)(
SDDAlDS RRIVVID1=6,65mA şi
ID2=1,35mA
ID1 nu convine;
ar rezulta VGS<0
ID=ID2=1,35mA
Q (14,6V; 1,35mA)VD =? VS =?
![Page 14: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/14.jpg)
? Cum dimensionam circuitul pentru PSF cu ID=1mA ?
2)( PGSD VVI
V425,0
12
D
PGS
IVV
VDSsat=VGS-Vp=2V
T- regiunea activă VDS(2V; 20V).
PSF : Alegem VDS=7V
DSDAlDS IRRVV )( KΩ131
720
D
DSAlSD
I
VVRR
Problema 3
TMOS: VP =2V; β =0,25mA/V2, VAl=20V
AlV3
1orientativ
![Page 15: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/15.jpg)
TMOS: VP =2V; β =0,25mA/V2, VAl=20V
RD rezulta şi în funcţie de amplificarea
dorită. Neavând valoarea amplificării
alegem de exemplu VS=4V pe RS :
KΩ41
4
D
S
SI
VR
KΩ9413 DR
V844 SGSGG
VVV
K200;K300 21 GG RR
Problema 3 – cont.
? Cum dimensionam circuitul pentru PSF cu ID=1mA ?
![Page 16: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/16.jpg)
Polarizarea TECMOS
Varianta 3 - cu sursa de curent, alimentare unipolara/bipolara• Uzual in circuitele integrate: polarizare cu surse de curent
• ID independent de parametrii tranzistorului amplificator
GGGSDAlDS VVIRVV
Tensiunea pe sursa de curent:
VGG -VGS
IID
alimentare unipolară
GGGSDSDAl VVVIRV
![Page 17: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/17.jpg)
Polarizarea TECMOS
Varianta 3 - cu sursa de curent, alimentare unipolara/bipolara• Uzual in circuitele integrate: polarizare cu surse de curent
• ID independent de parametrii tranzistorului amplificator
GSDAlDS VIRVV
alimentare bipolară (diferențială)
IID
GGGSDSDAl VVVIRV
0GGV
![Page 18: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/18.jpg)
Problema 4
mA6,1,K7,4,K500 IRR DG
± VAl= ± 12V
V5,0,2,V/mA1,0 2 PVL
Wk
Care este PSF?
Care sunt potentialele de cc in cele
trei terminale ale tranzistorului?
Care este caderea de tensiune pe
sursa de curent?
![Page 19: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/19.jpg)
Polarizarea TB, alimentare unipolara (o singura sursa)
varianta uzuala in circuite discrete
➢ Faţă de analiza pentru TECMOS, la TB apare:
- curentul de bază IB, diferit de zero
- prin colector şi emitor nu trece exact acelaşi curent
CBBCEIIIII
1)1(
ECII Se poate aproxima
BCII
• Calcul exact: se utilizeaza IB
• Calcul aproximat: se neglizeaza
IB fata de curentul prin divizorul
din baza (dar IB 0)
),(Q CCE IV
![Page 20: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/20.jpg)
• Calcul aproximat
IB mult mai mic decât
curentul prin divizorul
rezistiv din baza TB
Al
BB
BBB V
RR
RV
21
2
E
BEBBEC
R
VVII
)(ECCAl
EECCAlCE
RRIV
RIRIVV
• RE este deosebit de important în
stabilirea si stabilizarea PSF, prin
mecanismul de RN introdus
IC↑; IE↑; VRE↑; VBE↓; IC↓
![Page 21: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/21.jpg)
Se utilizeaza teorema lui Theveninpe circuitul nitial intre baza tranzistolrului si masa, pentru a
determina VBB, RB
IC=IE+IB ≈ IE
)1/(
BE
BEBBE
RR
VVI
IE=(β+1)IB
)(ECCAl
EECCAlCE
RRIV
RIRIVV
EEBEBBBB IRVIRV
❖ Calcul exact
![Page 22: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/22.jpg)
❖ Calcul exact
Analiza stabilitatii)1/(
BE
BEBBE
RR
VVI
• IE insensibil la variaţiile β:
)1(
B
E
RR
B
E
RR 10
RB1, RB2 - valori mici cerute de
independenţa PSF de β
RB1 şi RB2 valori mari cerute de
rezistenţa de intrare a viitorului
amplificator
• IE insensibil la variaţiile temperaturii (VBE)
V1,0BB
V
o variaţie ΔVBE de 0,1V poate fi neglijată
faţă de VBB=3…5V
![Page 23: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/23.jpg)
VAl=15V; RB1=10kΩ; RB2=4,7kΩ;
RE =1,5kΩ; RC=1,8kΩ; β =150
Calcul aproximat
Calcul exact
IC = ?
VCE =?
VC = ?
VE = ?
IC = 2,73mA
VCE = 6V
VC = 10,1V
VE = 4,1V
IC = ? IC = 2,7mA
Problema 5
![Page 24: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/24.jpg)
Determinati valorile
rezistentelor astfel
incat T in aF la
IC=2mA.
VAl=12V, β=100
Uzual alegem: V4123
1
3
1
AlBBVV
k65,12
7,012)3/1(
E
BEBBE
I
VVR
AlAl
BB
BBB VV
RR
RV
3
1
21
2
21 2 BB RR
RB2=22KΩ; RB1=44KΩ
mA84,1)1100/(7,1465,1
7,04
)1/(
BE
BEBBE
RR
VVI
Verificare (calcul exact ):
Problema 6
B
E
RR 10 E
BB
BB RRR
RR10
21
21
k75.242BR
Modificam kΩ5,1ER mA2EI
OPTIONAL
![Page 25: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/25.jpg)
EECCAlCE
BE
BEAl
BE
AlBEE
IRIRVV
RR
VV
RR
VVI
2
)1/()1/(
)(0
Tensiunea pe sursa de curent:
C
BECE
IIIIII ;;
CCAlC IRVV
BBBBB IRIRV 0
V7.0 BBEBE VVVV
ECCE VVV
AlEAlE VVVV )(
VE
VBVC
Polarizarea TB, alimentare diferentiala
![Page 26: Polarizarea în curent continuu - bel. · PDF filePolarizarea în curent continuu ... curentul din PSF, I D depinde puternic de parametrii tranzistorului, βsi V P](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022050813/5a7b1f217f8b9ae9398bbbc3/html5/thumbnails/26.jpg)
Problema 7
±VAL= ± 9V; RB=180kΩ; RC=3.3kΩ;
β =100, I = 2mA
IC = ?
VCE =?
VC = ? VE = ?VB = ?
Tensiunea pe sursa de curent = ?