Ing. Julián Ferreira Jaimes

RESPUESTA EN FRECUENCIA DE BJT Y FET

Ing. Julián Ferreira Jaimes

INTRODUCION

• Hasta el momento no se han considerado los efectos de las capacitancías e inductancias en el análisis de los circuitos con transistores es decir se han analizado en banda media.

• Debido a que estos son dispositivos de almacenamiento de energía, afectan la respuesta en frecuencia del amplificador.

ZL=JWL ZC= 1

JWC

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FUENTES DE CAPACITANCIAS E INDUCTANCIAS

Capacitancias:

o Parásitas

o Discretas

o Internas

Inductancias: o Parásitas

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FUENTES DE CAPACITANCIAS E INDUCTANCIAS

• Capacitancias parasitas: Cwi, Cwo, Cbe, Cbc, Cce

• Capacitancias discretas: CS, CC, CE. • Inductancias parasitas: Ocurre

debido a que una trayectoria cerrada se comporta como una

bobina de una sola espira.

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CAPACITANCIAS INTERNAS BJT

Modelo en bajas frecuencias

Modelo en altas frecuencias

Unión PN: Polarizada inversamente > Capacitancia de agotamiento = C j= decenas de pF

Polarizada directamente > CJ + Cd (Capacitancia de difusión, Cd>>Cj) = Cientos de pF

Unión Base-emisor= Cj+Cd= CΠ= Cbe = Ce

cib=capacitancia de entrada en base común

Unión Base colector= Cj = Cμ = Cbc = Cob

cob=capacitancia de salida en base común

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CAPACITANCIAS INTERNAS FET

Modelo en altas frecuencias Modelo en bajas frecuencias

Tanto para el MOSFET como el JFET, la capacitancia compuerta fuente es despreciable siendo de importancia las capacitancias parásitas entre las terminales.

Cgs esta en el orden de las unidades de picofaradios

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Respuesta en frecuencia y modelos

La respuesta en frecuencia de un amplificador 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

BW = fH − fL

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FRECUENCIAS DE CORTE

La banda media de frecuencias de un

amplificador es llamado ancho de banda del

amplificador.

El ancho de banda esta definido por las

frecuencias de corte superior e inferior

Frecuencia de corte: Es la frecuencia a la

cual la ganancia cae o disminuye a:

0.5 Potencia

0.707 voltage

-3dB

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DIAGRAMAS DE BODE

Es una grafica que indica la

respuesta en frecuencia de un

amplificador.

La escala horizontal indica la

frecuencia en Hz y la escala

vertical indica la ganancia en

dB.

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FILTRO RC PASA BAJO

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FILTRO RC PASA BAJO

Diagrama de Bode para la fase

Diagrama de Bode para la amplitud

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FILTRO RC PASA ALTO

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FILTRO RC PASA ALTO

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GRAFICA DE BODE DE COMPLEJIDAD ARBITRARIA

Forma general.

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GRAFICA DE BODE DE COMPLEJIDAD ARBITRARIA

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GRAFICA DE BODE DE COMPLEJIDAD ARBITRARIA

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LIMITES DE FRECUENCIA

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SUPERPOSICIÓN DE POLOS

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LIMITE ALTA FRECUENCIA

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LIMITE BAJA FRECUENCIA

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EJEMPLO SUPERPOSICIÓN

El limite de alta frecuencia utilizando superposición es ligeramente menor que el calculado a través del método exacto

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Análisis en alta frecuencia de circuitos

amplificadores.

• La Respuesta en alta frecuencia de circuitos con transistores está fijada por los condensadores internos y las constantes de tiempo asociadas. • En general, se hará la suposición de que la respuesta en frecuencia viene fijada por un Polo Dominante. De esta manera, el análisis en alta frecuencia se reduce al cálculo de la frecuencia de corte superior asociada a este polo dominante. • El cálculo del polo dominante se realizará aplicando el Método de las constantes de tiempo en Circuito abierto.

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Método de las Constantes de Tiempo en Circuito Abierto

Donde: Ci son cada uno de los condensadores que actúan en alta frecuencia: Capacitancias internas a los dispositivos (circuito equivalente), o condensadores pequeños de característica paso-bajo introducidos para controlar la respuesta en frecuencia del circuito. Ri

∞ es la impedancia que ve cada uno de los condensadores con el resto EN CIRCUITO ABIERTO

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Análisis en baja frecuencia de circuitos amplificadores.

•La Respuesta en baja frecuencia de circuitos con transistores está fijada por los condensadores de acoplo, capacitores de desvió y las constantes de tiempo asociadas. •En general, se hará la suposición de que la respuesta en frecuencia viene fijada por un POLO DOMINANTE. De esta manera, el análisis en baja frecuencia se reduce al cálculo de la frecuencia de corte inferior asociada a este polo dominante. •El cálculo del polo dominante se realizará aplicando el MÉTODO DE LAS CONSTANTES DE TIEMPO EN CORTOCIRCUITO.

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Método de las Constantes de Tiempo en Cortocircuito.

Donde: Ci son cada uno de los condensadores de acoplo o desvió presentes en el circuito. Ro

i es la impedancia que ve cada uno de los condensadores con el resto EN CORTOCIRCUITO.

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EJEMPLO 1

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EJEMPLO 1

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EJEMPLO 2

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EJEMPLO 2

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