Respuesta en Frecuencia

Respuesta en frecuencia de Ampli…cadores
J.I.Huircan
Universidad de La Frontera
June 26, 2014
Abstract
Para el análisis de respuesta en frecuencia de ampli…cadores con transistores se usará el modelo hibrido del BJT y modelo de alta frecuencia del
FET ya que contiene los efectos capacitivos correspondientes a C y C : o
CGS y CGD . Si el ampli…cador es de una etapa, es conveniente aproximarH (s) a una función de primer orden, el polo entregará la frecuencia de
corte inferior o superior. Para multietapas, ! L se determina encontrando
las constantes de tiempo en cortocircuito con los capacitores de baja, para
P 1
!L =
y ! H ; se determina encontrando las constantes de tiempo
Rj Cj
en circuito abierto con los capacitores de alta, así ! H =

1

P 1
Rj Cj

:Introduction

La respuesta en frecuencia en los ampli…cadores establece el rango en el cual
trabajará el sistema sin producir distorsión en la señal. Este se conoce como
ancho de banda (BW, Band Width) y determina las frecuencias para las cuales se
produce el proceso de ampli…cación. Este parámetro depende de los dispositivos
y de la con…guración ampli…cadora. En los siguientes apartados, se describenlas zonas de trabajo de un ampli…cador, se analiza la respuesta en frecuencia de
con…guraciones básicas y se plantea una metodología que permite determinar el
ancho de banda para un ampli…cador multietapa.

2

Respuesta en frecuencia y modelos

La respuesta en frecuencia de un ampli…cador consta de tres áreas bien de…nidas:
La región de baja frecuencia, descrita por la respuesta de un…ltro pasaalto
Una región independiente de la frecuencia (área central de la curva)
La región de alta frecuencia, descrita por la respuesta de un …ltro pasabajos
La región de baja frecuencia se caracteriza por una frecuencia de corte inferior fL (ó ! L ), la región de alta frecuencia se describe a través de la frecuencia
de corte superior, fH (ó ! H ). Se de…ne ancho de banda como
1

H(j f)
A
A
2

f

f

L

H

[Hertz]

Figure 1: Respuesta en frecuencia de un ampli…cador.

BW = fH

fL

(1)

En la práctica, si los circuitos son acoplados directamente, BW = fH .
Para determinar la respuesta en frecuencia de un ampli…cador monoetapa,
se consideran tanto los efectos producidos por los condesadores de acoplo, como
los efectos capacitivos del dispositivo activo.Para el BJT se usará un modelo
que describa los efectos de alta frecuencia.

2.1

Modelo híbrido

El circuito de la Fig. 2, es el modelo de alta frecuencia del BJT, donde C ;
es la suma de la capacitancia de difusión en el emisor y la capacitancia de la
unión en el emisor, debido a que el primero es mayor se considera casi igual
a la capacitancia de difusión. C ; es la capacidad de uniondel colector, rx (ó
rb ) representa un efecto resistivo parásito de contacto (llamada resistencia de
difusión de la base), r ; equivale a la resistencia de la base.
B

Cµ

rx

C

+

rπ

v

gm v

Cπ

_

E

Figure 2: Modelo híbrido :
Los parámetros C y C , son llamados Cbe y Cbc respectivamente y en
las hojas de especi…cación de transistores aparecen como Cib(capacitancia de
entrada en base comun) y Cob (Capacitancia de salida en la con…guración 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 en términos de hf e
h
se tiene que gm = rf e :

2

2.2

Modelo de alta frecuencia del FET

El modelo de alta frecuencia del FET seindica 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. Las capacidades CGS y CGD , representan
las capacidades distribuidas que atraviesan el óxido entre la puerta y el canal.
En el JFET representan las capacidades de deplexión. El modelo se mejora
agregando un resistor ro en la salida (rDS ).
C GD

G...