Estudiante

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Analisis y modelos a pequeña señal del transistor
R. Carrillo, J.I. Huircan
Abstract— Los BJT y FET son m o delados usando redes de dos puertasa a través de parám etros h ó Y resp ectivam ente. Para cada el BJT en base común , colector común o em isor común y el FET en Fuente, G ate o D renador común, existe un conjunto distinto de parám etros h y Y. Un sólo grup o de parám etros puedeservir para analizar las distintas conexiones del transistor. Estos m o delos se usan a p equeña señal y ba ja frecuencia. Así se determ ina la ganancia de volta je, corriente, y las resistencias de entrada y salida de la con…guración am pli…cadora. Index Terms— Am pli…cadores, Pequeña Señal

Vi = hi Ii + hr Vo Io = hf Ii + ho Vo Despejando los parámetros Vi jV =0 : Impedancia de entrada Ii o Vi hr= jI =0 : Ganancia de tensión inversa Vo i Io jV =0 : Ganancia de corriente directa hf = Ii o Io ho = jI =0 : Admitancia de salida Vo i hi =

(1) (2)

I. Introduction Al ampli…car pequeñas señales, las variaciones (tensiones y corrientes) ‡ uctuarán dentro de un reducido rango en torno al punto Q, con ello se asegura el trabajo en zona lineal (salida sin distorsión). En las siguientessecciones se describen los modelos a pequeña señal del BJT y el FET, los que permitirán analizar las distintas aplicaciones ampli…cadoras. II. El transistor como red de dos puertas Desde el punto de vista de los terminales el transistor se modela como una red de dos puertas o cuadripolo.
ii v i + _ io

(3)

Así, la red modelada en base a los parámetros h será la indicada en la Fig. 2.
Ii + Vi _ Ioh r + hf Ii
1

hi

Io + ho Vo _

Transistor

+ _

v o

Fig. 2. Red de dos puertas con parám etros h.

Fig. 1. Transistor com o red de dos puertos.

B. Parámetros Y Se de…nen los parámetros Y de acuerdo a (4) y (5)

Estas redes se describen por un conjunto de parámetros, los cuales dependen del tipo de variable independiente que se use, dichos parámetros se indican en la Tabla I.Donde
TABLE I Parámetros para cuadripolos.

Ii = y11 Vi + y12 Vo Io = y21 Vi + y22 Vo

(4) (5)

y11 = Var. Independiente Ii ; Io Vi ; V o Ii ; Vo Vo ; Io Var. Dependiente Vi ; V o Ii; Io Vi ; Io Vi ; Ii Parámetros Z Y h A; B; C; D y12 y21 y22

Ii jV =0 Vi o Ii = jV =0 Vo i Io = jV =0 Vi o Io = jV =0 Vo i

= Yi = Yr = Yf = Yo (6)

Resultando la red de la Fig. 3. A. Parámetros h Sede…nen los parámetros h para satisfacer el sistema de ecuaciones (1) y (2).
U F R O - D IE . M a te ria l p re p a ra d o p a ra la a sig n a tu ra d e C irc u ito s E le c tró n ic o s I. Ve r 2 -2 0 1 0 .

C. Análisis en ca Los modelos propuestos describen el comportamiento de los transistores en la zona lineal, a pequeña señal además de sus características dinámicas, así el análisis básico deampli…cadores requerirá de dichos modelos.

2

Ii + Vi _
Fig. 3. Red de dos puertas con parám etros Y.

Io + Yi
1
ic
+ vBE i b _ +

ib
+

hie

+

V Yr o

Yf Vi

1

Yo

Vo _

vCE
_

v BE
_

+ hre v CE

hfe i b

1 hoe

vCE
_

(a)

(b)

Fig. 4. (a) BJT en em isor común. (b) M odelo usando parám etros h.

El análisis de ampli…cadores consiste en ladeterminación de la relación de las variables de entrada y salida, comúnmente llamada ganancia, la que puede ser de voltaje (Av ) o corriente (Ai ). Sin embargo, son importantes las características de entrada y salida tales como la impedancias de entrada y salida (Rin y Rout ), parámetros que permitirán evaluar el efecto de la conexión entre distintas etapas. Como el análisis es en ca, se deben anularlas fuentes de cc, y dejar sólo las componentes de señal. Los capacitores se reemplazan por cortocircuitos y …nalmente se reemplaza el dispositivo activo por el modelo correspondiente. Finalmente, a través de las leyes de Kirccho¤, se determinan los parámetros señalados. III. Configuraciones amplificadoras en los transistores Las relaciones de entrada-salida de los sistemas electrónicos son...