Analisi Alternata Bjt
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Analisi Alternata Bjt

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come analizzare in alternata un amplificatore bjt ad emettitore comune. Come calcolare il guadagno di tensione.

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Analisi Alternata Bjt Analisi Alternata Bjt Presentation Transcript

  • Lezione del Prof. Silvano Natalizi Dicembre 2009 Lezione sull’analisi in alternata di un transistore bjt
  • Il modello T del transistore per piccolo segnale r e ’ i c i e i b z in(base) Per piccoli segnali alternati, il transistor si comporta: 1) come una resistenza tra i morsetti delle base e dell’emettitore 2) come una sorgente di corrente alternata tra i morsetti della base e del collettore
  • Come si calcola la resistenza dinamica tra base ed emettitore r e ’ = 25 mV I E Una formula molto utile:
  • Analisi in alternata di questo amplificatore +V CC R E R 2 R C R 1 R L v in v out
  • Quando si analizza in alternata il precedente schema circuitale
    • Si trasforma il precedente schema circuitale applicando le seguenti regole:
    • 1) l’alimentatore di tensione viene azzerato, ossia cortocircuitato a massa
    • 2) i condensatori vengono cortocircuitati
  • Prima conseguenza: l’emettitore è cortocircuitato a massa Di conseguenza, la Re è in parallelo ad un cortocircuito, ossia ad una resistenza di valore nullo. Nel parallelo tra due resistenze vince sempre quella di valore minore. Lo zero vince su tutto. Ed il risultato del parallelo è zero Pertanto l’emettitore è come se fosse collegato direttamente alla massa. Esso ha una massa virtuale di zero volt. Il condensatore in parallelo alla resistenza Re, risulta cortocircuitato:
  • Circuito equivalente intermedio
  • Seconda conseguenza: al collettore
    • Le due resistenze Rc e Rl sono collegate al morsetto del collettore che quindi hanno in comune ed hanno il secondo terminale a massa
    • Pertanto le due resistenze Rc e Rl sono in parallelo
  • Terza conseguenza: alla base
    • Le due resistenze R1 e R2 sono collegate al morsetto comune della base, inoltre hanno il secondo morsetto a massa.
    • Di conseguenza sono in parallelo.
  • Nuovo disegno del circuito equivalente intermediio
  • Inseriamo la resistenza del segnale di input Rg
  • Sostituiamo alle resistenze il loro parallelo
    • Sia rb=R1||R2
    • Sia rc=RC||RL
  • Ora sostituiamo al transistor il suo modello a T
  • Calcoliamo il guadagno di tensione
    • L’obiettivo è quello di calcolare il guadagno di tensione vout/vin
    • Osserviamo che vout/vin=(vout/vb)*(vb/vin)
    • possiamo subito calcolare vout/vb vout=-rc*ic
    • vb=re’*ie
    • ie~=ic
    • ne consegue che
    • vout/vb=-rc*ic/re’*ie=-rc/re’ perché ic e ie si semplificano.
  • Prima formula utile
    • Il guadagno di tensione tra il segnale di uscita e quello alla base del transistor è:
    • v out/ v b= -r c /r e’
  • Equivalenza tra il modello a T e quello a pigreco
    • Osserviamo che :
    • vb=(ib+ic)re’
    • ic= β ib
    • vb=re’( β +1)ib
    • Pertanto la vb può anche essere vista come il prodotto tra una resistenza di valore ( β +1) volte re’ per la corrente ib
  • Possiamo disaccoppiare l’ingresso e l’uscita del transistor
    • pertanto possiamo disaccoppiare l’ingresso e l’uscita del transistor.
    • Il comportamento del nostro circuito non cambia sostituendo tra la base e l’emettitore una resistenza di valore ( β +1)re’ e scollegando la sorgente di corrente dalla base.
  • Con il modello a pigreco calcoliamo vb/vin
    • Con il modello a π è facile calcolare il guadagno di tensione vb/vin.
    • Infatti nel circuito di ingresso abbiamo un partitore di tensione con rb|| β re’ (trascuriamo 1)
    • Vb/vin=(rb|| β re’ )/( (rb|| β re’)+Rg )
  • Calcolare il guadagno di tensione
  • Come calcolare Ie
    • Ie si calcola con l’analisi in continua
    • Vb lo calcoliamo con la formula del partitore di tensione (nell’ipotesi che la corrente Ib sia molto più piccola della corrente che attraversa il partitore R1, R2)
    • Vb=R2/(R1+R2)
    • Ve=Vb-0.7
    • Ie=Ve/Re
  • Procedura di calcolo di Av
    • 1) calcolare rc=Rc||Rl
    • 2) calcolare rb=R1||R2
    • 3) calcolare Ie=((R2/(R1+R2))xVcc-07)/Re)
    • 4) calcolare re’=25mV/Ie
    • 5) calcolare vu/vb=rc/re’
    • 6) calcolare zi=rb|| β re’
    • 7) calcolare vb/vi=zi/(zi+Rg)
    • 8) calcolare vu/vi=(vu/vb) x (vb/vi) =
    • (rc/re’) x (zi/(zi+Rg))
    • Pertanto Av= (rc/re’) x (zi/(zi+Rg))
  • Calcolo
    • 1) rc=Rc||Rl=3.6k||100k=3.5k
    • 2) rb=R1||R2=10k||2.2k =1.8k
    • 3) Ie= =(R2/(R1+R2))xVcc-07)/Re=
    • (2.2.k/(10k+2.2k)x10-0.7)/1k=1.1/1k=1.1mA
    • 4) re’=25m/1.1k=22.7ohm
    • 5)vu/vb=rc/re’=3.5k/22.7=154
    • 6) zi=rb|| β re’=(1.8k x 2.27k)/(1.8k+2.27k)=4.086k/4.07k=1.0k
    • 7) vb/vi=zi/(zi+Rg)=1k/(1k+0.6k)=1k/1.6k=0.625
    • 8) Av=vu/vi=(vu/vb) x (vb/vi)= 154 x 0.625=96
  • fine