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Respuesta en frecuencia de amplificadores
Huircan J., Carrillo R.
Abstract–Para análizar la respuesta en frecuencia de amplificadores con transistores se usa un modelo que contenga los efectos capacitivos (hibrido π del BJT y modelo de alta frecuencia del FET) correspondientes a Cπ y Cμ o C gs y G gd . Para amplificadores de una etapa, conviene aproximar la función de transferencia a unafunción de primer orden, el polo entregará la frecuencia de corte inferior o superior. 1 Para multietapas, ω L = , determinado mediante las Rj Cj constantes de tiempo en cortocircuito con los capacitores 1 de ba ja. En al frecuencia ωH = R C , se determina enconj j trando las constantes de tiempo en circuito abierto con los capacitores de alta. Index Terms–Respuesta en frecuencia, Ancho de Banda deAmplificadores.

En la práctica, si los circuitos son acoplados directamente, BW = fH . Para determinar la respuesta en frecuencia de un amplificador monoetapa, se consideran tanto los efectos producidos por los condesadores de acoplo, como los efectos capacitivos del dispositivo activo. Para el BJT se debe usar un modelo que describa los efectos de alta frecuencia, éste se conoce como modelohíbrido π. A. Modelo híbrido π La red de la Fig. 2, corresponde al modelo de alta frecuencia del BJT, donde Cπ , es la suma de la capacitancia de difusión en el emisor y la capacitancia de la unión en el emisor [Savant], debido a que el primero es mayor se considera casi igual a la capacitancia de difusión. Cμ , es la capacidad de union del colector, rx (ó rb ) representa un efecto resistivo parásito decontacto (llamada resistencia de difusión de la base), rπ , equivale a la resistencia de la base.
B rx
+

I. Introduction La respuesta en frecuencia en los amplificadores establece el rango en el cual trabajará el sistema sin distorsionar la señal. Este se conoce como ancho de banda (BW, Band Width) y determina las frecuencias para las cuales se produce el proceso de amplificación. El valor deeste parámetro depende de los dispositivos y de la configuración amplificadora. En los siguientes apartados, se describen las zonas de trabajo de un amplificador, se analiza la respuesta en frecuencia de configuraciones básicas y se plantea una metodología que permite determinar el ancho de banda para un amplificador multietapa. II. Respuesta en frecuencia y modelos La respuesta en frecuencia de unamplificador tiene tres áreas: • La región de baja frecuencia, descrita por la respuesta de un filtro pasaalto • Una región independiente de la frecuencia (área central de la curva) • La región de alta frecuencia, descrita por la respuesta de un filtro pasabajos
H(j f ) A A 2

Cμ rπ
v
_

C


E

gmv

Fig. 2. Modelo híbrido π.

Los parámetros Cπ y Cμ , son llamados Cbe y Cbcrespectivamente y en las hojas de especificación de transistores aparecen como Cib (capacitancia de entrada en base comun) y Cob [Horenstein] (Capacitancia de salida en la configuración base común) respectivamente. El modelo puede ser completado usando un resistor ro en paralelo con la fuente de corriente. El parámetro gm , se conoce como transconductancia y se define en términos de los parámetros de polarizacióncomo h I gm = VC y en términos de hf e se tiene que gm = rf e . T π B. Modelo de alta frecuencia del FET

f

L

f

H

[Hertz]

Fig. 1. Respuesta en frecuencia de un amplificador.

El modelo de alta frecuencia del FET se indica en la Fig. 3, éste describe tanto el JFET como el MOSFET canal n. Por lo general, las capacidades indicadas tienen un valor bajo en pF.
Cgd
+

La región debaja frecuencia se caracteriza por una frecuencia de corte inferior fL (ó ω L ), la región de alta frecuencia se describe a través de la frecuencia de corte superior, fH (ó ω H ). Se define ancho de banda como BW = fH − fL (1)

G

D

vgs
_

C gs

g

v m gs

rds

S

Documento preperado en el DIE, Universidad de La Frontera. Ver.2.5, 2007

Fig. 3. Modelo del FET para alta...
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