etapas básicas de amplificación · drenaje común (dc, seguidor de fuente)! cc-ec, cc-cc, y...

Dr. J.E. Rayas Sánchez1

Etapas Básicas de Amplificación

(Parte 1)


Etapas Básicas de Amplificación

! Emisor Común (EC)! Base Común (BC)! Colector Común (CC, Seguidor de Emisor)! Degeneración de Emisor (DE)! Fuente Común (SC)! Compuerta Común (GC)! Drenaje Común (DC, Seguidor de Fuente)! CC-EC, CC-CC, y Darlington! Cascode! Diferenciales


Modelos del BJT en Señal Grande (repaso)

TBE VvSE eIi /

α=

TBE VvSB eIi /

β=

TBE VvSC eIi /=

BC ii β=αββ

β CCBE

iiii =+

=+=)1/(

)1(

βiB

B C

E

TBE VvS eI /

β

iB iC

iE


Emisor Común – Señal Grande

RC

VCC

vI

vO

TI VvSC eIi /=

>≤−

=CCCC

CCCCCCCCO VRi

VRiRiVv

si0si

-1 -0.5 0 0.5 10

2

4

6

8

10

12

Voltaje de Entrada (V)

Vol

taje

de S

alida

(V)

Corte

RegiónActiva

Saturación VCC = 12VRC = 1KΩIS = 1×10−15AVT = 25mV


Emisor Común – Señal Grande (cont.)

RC

VCC

vI

vO

Simulación en Spice:

-1 -0.5 0 0.5 1 1.50

2

4

6

8

10

12


Vol

taje

de S

alida

(V)

Vcc = 12VRc = 1KohmQ: 2N2222

RegiónActiva

Saturación

Corte



RC

VCC

vI

vO

0.7 0.75 0.8 0.850

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7


Vol

taje

de S

alida

(V)

Vcc = 12VRc = 1KohmQ: 2N2222 Saturación




RC

VCC

vI

vO

Spice (−) VS modelo analítico (o):

-1 -0.5 0 0.5 1 1.50

2

4

6

8

10

12


Vol

taje

de S

alida

(V)


Emisor Común – Señal Pequeña

TiI VvVCSCCO eRIVv /)( +−=

L++++=!3!2

132 xxxexusando

y suponiendo que Ti Vv <<

)/1( TiCCQCCO VvRIVv +−=

Ti VvCCQCCO eRIVv /−=

iCT

CQCCQCCO vR

VI

RIVv −−= )(

iCmCCQCCO vRgRIVv −−= )(

RC

VCC

VI

vOvi


Emisor Común – Señal Pequeña (cont.)

)( Ti Vv <<

rL vovi

rπgmvπ rο

B C

E

vπ

gm = IC /VTrπ = β/gm

ro = VA/IC

mi

iin g

rivZ β

π ===

)||( oLmo rrvgv π−=

)||( oLmi

ov rrg

vvA −==

LoLmL rrrvgi /)||(π−=

πrvi i

i =

LoLmi

Li rrrrg

iiA /)||(π−==


Emisor Común – Señal Pequeña (cont.)

)( Ti Vv <<

rL vovi

rπgmvπ rο

B C

E

vπ


ro = VA/IC

oo rZ =0=−

=ivo

oo i

vZ


Emisor Común – Señal Pequeña (resumen)

)( Ti Vv <<

rL vovi

rπgmvπ rο

B C

E

vπ


ro = VA/IC

oo rZ =

mi

iin g

rivZ β

π ===

)||( oLmi

ov rrg

vvA −==

LoLmi

Li rrrrg

iiA /)||(π−==


Máxima AV del Emisor Común

)( Ti Vv <<

rL vovi

rπgmvπ rο

B C

E

vπ


ro = VA/IC

)||( oLmi

ov rrg

vvA −==

2/||max omv rgA =

T

Av V

VA2

||max

=


Modelo del FET para Señal Grande (repaso)

G D

vGS

S

K(vGS −Vt)2

=

LWCK OXnµ

21

2/ PDSS VIK =

Pt VV =

! E-MOSFET

! JFET


Fuente Común – Señal Grande

RD

VDD

vI

vO

2)( tGSD VvKi −= 2)( tGSDDDO VvKRVv −−=

(siempre que vO > VGS − Vt y VGS > Vt)

-5 0 5 10 150

2

4

6

8

10

12


Vol

taje

de S

alida

(V)

Corte RegiónActiva

Regióndel Triodo

Vto = +2VKp = 20uLambda = 0.05L = 10uW = 400u Spice →

VDD = 12VRD = 1KΩ


Fuente Común – Señal Pequeña

2)( tGSDDDO VvKRVv −−=

RD

VDD

vO

VI

vi

2)( tiIDDDO VvVKRVv −+−=

])(2)[( 22iitItIDDDO vvVVVVKRVv +−+−−=

)(2)(2 tGStIi VVVVv −=−<<si

])(2)[( 2itGStGSDDDO vVVVVKRVv −+−−=

iDtGSDDQDDO vRVVKRIVv )(2 −−−=

iDmDDQDDO vRgRIVv −−=


Fuente Común – Señal Pequeña (cont.)

rL vovi

∞==i

iin i

vZ))(2( tGSi VVv −<<

)||( oLmi

ov rrg

vvA −==

oo rZ =G

Dvgs

S

gmvgs

gm = 2K(VGS − Vt)

ro

ro = VA/ID= 1/λID


Máxima AV del Fuente Común

rL vovi

))(2( tGSi VVv −<<)||( oLm

i

ov rrg

vvA −==

2/||max omv rgA =

DAtGSv IVVVKA /)(||max

−=

2)( tGSD VVKI −=como

DAv IKVA /||max

=

GD

vgs

S

gmvgs

gm = 2K(VGS − Vt)

ro

ro = VA/ID= 1/λID


Degeneración de Emisor – Señal Grande

TBE VvSC eIi /=

>+≤+−

=CCCECEC

CCCECCCCCO VRRiRi

VRRiRiVv

)/(si)/(si

αα

RC

VCC

vI

vO

RE

ECIBE Rivv )/( α−=

TITEC VvS

VRiC eIei /)/()( =α (Ecuación Implícita)


Degeneración de Emisor – Señal Grande (cont.)

RC

VCC

vI

vO

RE


-1 0 1 2 3 4 50

2

4

6

8

10

12


Vol

taje

de S

alida

(V)

Corte

RegiónActiva

Saturación VCC = 12VRE = 100ΩRC = 1KΩQ: 2N2222


Degeneración de Emisor – Señal Grande (cont.)

RC

VCC

vI

vO

RE


-1 0 1 2 3 4 50

2

4

6

8

10

12


VC

(-)

VE

(o)

VCC = 12VRE = 100ΩRC = 1KΩQ: 2N2222


Degeneración de Emisor – Señal Pequeña

eemi

iin RrRgr

ivZ βππ +=+== )1(

Lmo rvgv π−=

em

Lm

i

ov Rg

rgvvA

+−==

1

π

π

rvii =

βπππ

π −=−=−== rgrvvg

iiA m

m

i

Li /

rL vovi Re

rπgmvπ

B C

E

vπgm = IC /VTrπ = β/gm

emi Rvgrvvv )/( ππππ ++=

])/1(1[ emi Rgrvv ++= ππ )1( emRgv +≈ π

)1( emi Rgvv += π


Degeneración de Emisor – Señal Pequeña (cont.)

)||( eo Rr

viπ

π=

rL vovi Re

rπgmvπ rο

B C

E

vπ


ro = VA/IC

0=−=

ivo

oo i

vZ

ππ vrvgiv omoo −−−= )( )1( omoo rgvri +−−= π

)1)(||( omeoo rgRrrZ ++= π

)]||(1[ emoo RrgrZ π+≈


Degeneración de Emisor – Señal Peq. (resumen)

rL vovi Re

)]||(1[ emoo RrgrZ π+≈

βπ −=−== rgiiA m

i

Li

em

Lm

i

ov Rg

rgvvA

+−==

1

ei

iin Rr

ivZ βπ +==


Degeneración de Fuente – Señal Pequeña

]1[ smoo RgrZ +≈

sm

Lm

i

ov Rg

rgvvA

+−==

1

∞=inZrL vovi Rs


Base Común – Señal Grande

TI VvSC eIi /=

>

≤+−=

on

on

CBOI

CBOCCCCO Vvv

VvRiVv

si

si

RC

-VCC

vI vO

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4


Vol

taje

de S

alida

(V)

Corte

RegiónActiva

Saturación

VCC = 12VRC = 1KΩIS = 1×10−15AVT = 25mVVCBon = 0.7V


Base Común – Señal Grande (cont.)

Simulación en Spice:RC

-VCC

vI vO

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4


Vol

taje

de S

alida

(V)

VCC = 12VRC = 1KΩQ : 2N3906


Base Común – Señal Grande (cont.)

RC

-VCC

vI vO


-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4


Vol

taje

de S

alida

(V)


Base Común – Señal Pequeña

Se puede demostrar que:

Lmi

ov rg

vvA ==

mmin gg

rZ 11|| ≈= π

α==i

oi i

iA

oo rZ =

rL vovi


Compuerta Común – Señal Pequeña


Lmi

ov rg

vvA ==

min g

Z 1=

oo rZ =

rL vovi


Colector Común – Señal Grande

+−<−+−≥−

=7.0si

7.0si

EEIEE

EEIBEIO VvV

Vvvvv

RL

VCC

vIvO

−VEE

VCC = 10VVEE = 10VRL = 100ΩvBE = 0.7V -15 -10 -5 0 5 10 15

-10

-5

0

5

10

15


Vol

taje

de S

alida

(V)

RegiónActiva

Saturación

Corte


Colector Común – Señal Grande (cont.)

VCC = 10VVEE = 10VRL = 100ΩQ: 2N2222

RL

VCC

vIvO

−VEE


-15 -10 -5 0 5 10 15-10

-5

0

5

10

15


Vol

taje

de S

alida

(V)

Saturación

Corte

RegiónActiva



RL

VCC

vIvO

−VEE


-15 -10 -5 0 5 10 15-10

-5

0

5

10

15


Vol

taje

de S

alida

(V)



VCC = 10VVEE = 10VRL = 100ΩQ: 2N2222

RL

VCC

vIvO

−VEE


-15 -10 -5 0 5 10 15-50

0

50

100

150

200

250

300

350


Cor

rient

e de

Bas

e (m

A)


Colector Común – Señal Pequeña

rL vovi

11)||)(1(

)||)(1( ≈+

≈++

+=Lm

Lm

oL

oLv rg

rgrrr

rrAβ

βπ

)||)(1( oLin rrrZ βπ ++=

βπ

+=

1|| rrZ oo

oLi rr

A/1

1+

+= β



Drenaje Común – Señal Grande

RL

VDD

vIvO

−VSS

-20 0 20 40 60 80-10

-5

0

5

10


Vol

taje

de S

alida

(V)

Corte

Región Activa o de Saturación

Región del Triodo


VDD = 10VVSS = 10VRL = 100Ω

M:L = 10µW = 400µVto = +2VKp = 20µλ = 0.05


Drenaje Común – Señal Grande (cont.)

RL

VDD

vIvO

−VSS


VDD = 10VVSS = 10VRL = 10KΩ

M:L = 10µW = 400µVto = +2VKp = 20µλ = 0.05

-20 0 20 40 60 80-10

-5

0

5

10


Vol

taje

de S

alida

(V)

Región Activao de Saturación

Corte

Región del Triodo


Drenaje Común – Señal Pequeña

1)||(1

)||( ≈+

=oLm

oLmv rrg

rrgA

∞=inZ

moo g

rZ 1||=

rL vovi

etapas básicas de amplificación · drenaje común (dc, seguidor de fuente)! cc-ec, cc-cc, y...

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