Analisis de frecuencia bjt

1.1 RESPUESTA EN ALTA Y BAJA FRECUENCIA DEL AMPLIFICADOR

La respuesta en frecuencia de un amplificador es una representación de su ganancia en función de la frecuencia. Como se muestra en la Figura 1.1, la ganancia de un amplificador en alterna decrece cuando la frecuencia de entrada es demasiada alta o demasiada baja. En la región de frecuencias medias, la ganancia de voltaje es máximo(Amed). En bajas frecuencias, la tensión de salida disminuye debido a la creciente reactancia de los capacitores de acoplamiento y de desvió que en la región de frecuencias medias funcionaban como cortocircuito. En altas frecuencias, la tensión de salida disminuye debido al mal funcionamiento del transistor provocado por el decrecimiento de las capacitancias parásitas internas del transistor yde cableado.

Figura 1.1 Respuesta en frecuencia de un amplificador de alterna
El enfoque de esta sección será la ubicación de las frecuencias criticas (f1 y f2) dado un amplificador BJT o FET. Estas dos frecuencias son clave para la respuesta en frecuencia, ya que a partir de estas se puede conocer el intervalo medio en la cual el amplificador debe operar.
Frecuencia de corte inferiorEn la Figura 1.3 como en la figura 1.1 se observa que f1 marca la frecuencia en la cual la ganancia de voltaje es igual a 0.707 de su valor máximo y se denominada frecuencia de corte inferior. Una de las causas por la cual el voltaje de salida de un amplificador decae en bajas frecuencias es por el circuito RC de acoplo que se muestra en la Figura 1.2. Por lo que para un amplificador de unaetapa BJT o FET, f1 se puede determinar por medio del circuito de acoplo de la figura 1.2
Figura 1.2 Circuito RC de acoplo que determina f1 | Figura 1.3 Respuesta en baja Frecuencia para el circuito RC de acoplo |
La reactancia capacitiva viene dada por

Para frecuencias muy bajas, Xc tiende a cero y capacitor puede remplazarse por circuito abierto como se muestra en la figura 1.5 Parafrecuencias muy altas, Xc tiende a infinito y el capacitor puede sustituirse por un corto circuito como se muestra en la figura 1.4.
Figura 1.4 Circuito RC de acoplo para frecuencias muy altas | Figura 1.5 circuito RC de acoplo de la para frecuencias altas |

De cursos básicos de electricidad, el voltaje de salida para el circuito de la figura 1.2 se puede expresar:

si XC = R

yDe tal manera que para XC = R, la salida será de 70.7% de la entrada para la red de la figura 1.2. La frecuencia en la cual esto ocurre se denomina frecuencia de corte f1 y ese determinada a partir de

Capacitancia de efecto Miller En altas frecuencias, los elementos de interés para la ubicación de f2 son las capacitancias parásitas que se presentan entrelas terminales internas del transistor. Estas capacitancias se encuentran entre las terminales de entrada y salida de un amplificador como se muestra en la figura 1.6. El análisis de esta red se vuelve muy complejo al tener capacitores que afectan tanto la salida como la entrada.
Para facilitar el análisis la red de la figura 1.6, y encontrar los efectos que este capacitor tiene sobre lafrecuencia, utilizaremos el método que se conoce como Teorema de Miller. Este método indica que el circuito mostrado en la figura 1.6 puede ser remplazado por el circuito equivalente de la figura 1.7. Esto significa que el capacitor entre terminales de salida y entrada de un amplificador puede ser remplazado por dos capacitores, uno en la entrada y otro en la salida. La capacitancia de Miller deentrada y salida es

Figura 1.6 Amplificador con capacitor entre sus terminales de entradas y salida | Figura 1.7 Equivalente de Miller de la figura 1.6 |

Una vez más, un circuito RC como el de la figura1.2 determinará la frecuencia de corte en altas frecuencias. La frecuencia de corte superior se puede determinar a partir de un circuito RC en serie con fuente.
A bajas frecuencias, la...