VARIACION DE IC E IE CON LA TEMPERATURA

Los parámetros {H} varían de un transistor a otro. Pero además, en cada transistor varían principalmente con la corriente de colector y con la temperatura.

En la figura 2.8 se muestran dos gráficas normalizadas para un transistor PNP:la primera (figura 2.8.a) indica el porcentaje de variación de los parámetros h respecto a los parámetros medidos con una IC=-1.0mA y VCE=-5V, y la segunda gráfica (figura 2.8.b) indica su porcentaje de variación respecto a los medidos a la temperatura a 25ºC.

El fabricante suele proporcionar gráficas que relacionan estos parámetros con la IC a diferentes temperaturas.

VARIACION DE BETA (Hfe) CON LA TEMPERATURA

En la región activa lineal, la unión emisor-base está directamente polarizada y la unión base-colector inversamente polarizada; la VBE está comprendida entre 0.4 V y 0.8 V (valor típico de 0.7 V) y la VBC > 100mV.

En estas condiciones, las ecuaciones de Ebers-Moll se pueden aproximar a:

Operando con estas ecuaciones, se obtiene una relación entre ambas intensidades de forma que:donde:Sustituyendo la ecuación 1.1 en 1.7, resulta:

siendo:

ßF, es la ganancia en corriente en continua del transistor que en las hojas de características del fabricante se representa por hFE. Este parámetro es muy importante en un transistor de unión y define la relación entre las corrientes de colector y base.

Al ser ICO una corriente muy baja, el segundo término de la ecuación (1.9) puede ser despreciado frente al primero. Como resultado, se obtiene una relación muy utilizada para analizar transistores que operen en esta región

La ecuación (1.11) indica que en la región activa lineal la relación entre las corrientes de colector y base es constante. Sin embargo, en la práctica la

hFE de los transistores varía hasta en un 500% debido principalmente a tres factores:

1) Proceso de fabricación. Los transistores sufren variaciones en el proceso de fabricación que modifican sus características. El fabricante asigna un valor típico (typ) a ese transistor con un rango de valores comprendido entre un máximo (max) y un mínimo (min). Por ejemplo, el BC547B tiene, para una IC=2mA, una hFE(min)=200, hFE(typ)=290 y hFE(max)=450.

2) Corriente de colector. La hFE varía también con la corriente de colector. El fabricante proporciona curvas de características que permiten obtener la hFE para diferentes IC.

BANDAS DE FRECUENCIA DE VIDEO, RADIO, ETC.

Bandas del espectro electromagnético[

Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas, aunque esta

división es inexacta. Existen ondas que tienen una frecuencia, pero varios usos, por lo que

algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.

Banda Longitud de onda (m) Frecuencia (Hz) Energía (J)

Rayos gamma < 10x10−12m > 30,0x1018Hz > 20·10−15 J

Rayos X < 10x10−9m > 30,0x1015Hz > 20·10−18 J

Ultravioleta extremo < 200x10−9m > 1,5x1015Hz > 993·10−21 J

Ultravioleta cercano < 380x10−9m > 7,89x1014Hz > 523·10−21 J

Luz Visible < 780x10−9m > 384x1012Hz > 255·10−21 J

Infrarrojo cercano < 2,5x10−6m > 120x1012Hz > 79·10−21 J

Infrarrojo medio < 50x10−6m > 6,00x1012Hz > 4·10−21 J

Infrarrojo lejano/

submilimétrico< 1x10−3m > 300x109Hz > 200·10−24 J

Microondas < 10−2m > 3x108Hzn. 1 > 2·10−24 J

Ultra Alta Frecuencia - Radio < 1 m > 300x106Hz > 19.8·10−26 J

Muy Alta Frecuencia - Radio < 10 m > 30x106Hz > 19.8·10−28 J

Onda Corta - Radio < 180 m > 1,7x106Hz > 11.22·10−28 J

Onda Media - Radio < 650 m > 650x103Hz > 42.9·10−29 J

Onda Larga - Radio < 10x103m > 30x103Hz > 19.8·10−30 J

Muy Baja Frecuencia - Radio > 10x103m < 30x103Hz < 19.8·10−30 J

Radiofrecuencia

En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los rangos son:

NombreAbreviatura inglesa

Banda ITU Frecuencias Longitud de onda

Inferior a 3 Hz > 100.000 km

Extra baja frecuencia

ELF 1 3-30 Hz100.000–10.000 km

Super baja frecuencia

SLF 2 30-300 Hz 10.000–1000 km

Ultra baja frecuencia

ULF 3 300–3000 Hz 1000–100 km

Muy baja frecuencia

VLF 4 3–30 kHz 100–10 km

Baja frecuencia LF 5 30–300 kHz 10–1 km

Media frecuencia MF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 m

Alta frecuencia HF 7 3–30 MHz 100–10 m

Muy alta frecuencia

VHF 8 30–300 MHz 10–1 m

Ultra alta frecuencia

UHF 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mm

Super alta frecuencia

SHF 10 3-30 GHz 100-10 mm

Extra alta frecuencia

EHF 11 30-300 GHz 10–1 mm

Por encima de los 300 GHz

< 1 mm

Microondas

Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas microondas. Estas

frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se

utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares

y hornos microondas.

Bandas de frecuencia de microondas

Banda P L S C X Ku K Ka Q U V E W F D

Inicio (GHZ)

0,2 1 2 4 8 12 18 26,5 3040

5060

75 90 110

Final (GHZ)

1 2 4 812

18 26,5 40 5060

7590

110140

170

Infrarrojo

Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación infrarroja se

asocia generalmente con el calor. Ellas son producidas por cuerpos que generan calor,

aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres.

Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones, como

en astronomía para detectar estrellas y otros cuerpos en los que se usan detectores de calor

para descubrir cuerpos móviles en la oscuridad. También se usan en los mandos a

distancia de los televisores y otros aparatos, en los que un transmisor de estas ondas envía

una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se ha estado implementando

conexiones de área local LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero

debido a los nuevos estándares de comunicación estas conexiones han perdido su

versatilidad.

Espectro visible

Espectro electromagnético.

Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas se encuentra lo que comúnmente es

llamado luz, un tipo especial de radiación

electromagnética que tiene una longitud de onda en el

intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. Este es el rango en

el que el sol y las estrellas similares emiten la mayor

parte de su radiación. Probablemente, no es una

coincidencia que el ojo humano sea sensible a las

longitudes de onda que emite el sol con más fuerza. Las

unidades usuales para expresar las longitudes de onda

son el Angstrom y el nanómetro. La luz que vemos con

nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del

espectro electromagnético. La radiación

electromagnética con una longitud de onda entre 380 nm

y 760 nm (790-400 terahercios) es detectada por el ojo

humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes

de onda, especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta (menor de 380

nm) también se refiere a veces como la luz, aún cuando la visibilidad a los seres humanos no

es relevante. Si la radiación tiene una frecuencia en la región visible del espectro de fruta; Un

arco iris muestra la óptica (visible) del espectro electromagnético. En la mayoría de las

longitudes de onda, sin embargo, la radiación electromagnética no es visible directamente,

aunque existe tecnología capaz de manipular y visualizar una amplia gama de longitudes de

onda.

Respuesta en frecuencia del amplificador en emisor común

A frecuencias medias:

     AV (s) = AM = -gm(RC||RL)

Color Longitud de onda

violeta 380–450 nm

azul 450–495 nm

verde 495–570 nm

amarillo 570–590 nm

naranja 590–620 nm

rojo 620–750 nm

C1, C2, CE: cortocircuitos (capacidades grandes)

C, C �: abiertos (capacidades pequeñas)

Influencia de cada condensador sobre la ganancia para = 0 y →∞

Respuesta a bajas frecuencias: Cálculo de L

Circuito de pequeña señal a frecuencias bajas

Capacidades internas del transistor, Cy C � , en abierto.

Función de transferencia

¡Aplicaremos el método del cortocircuito!

Método del cortocircuito

Cálculo de la resistencia que ve C1:

Cortocircuitamos vs, C2 y CE.

Sustituimos C1 por una fuente de test VX.

RC1 = VX/  IX

Cálculo de la resistencia que ve C2:

Cortocircuitamos vs, C1 y CE.

Sustituimos C2 por una fuente de test VX.

RC2 = VX/  IX

Idéntico proceso para CE

Constantes de tiempo

Frecuencias de corte interior

RC2 > RC1 > RCE ⇒ CE  introduce el polo dominante

Influencia de los ceros

Ceros de C1 y C2

C1 y C2  introducen un cero a frecuencia  = 0 ya que |A(j = 0)| = 0.

Los ceros están alejados del polo dominante.

Ceros de CE

Para valores típicos de RE el cero se encuentra suficientemente alejado del polo.

Respuesta a altas frecuencias: Cálculo de h

Circuito de pequeña señal a frecuencias altas

Condensadores de acoplamiento, C1 y C2  , y desacoplo CE en cortocircuito.

C � conecta la salida con la entrada ⇒ se espera efecto Miller.

Aplicamos el método del circuito abierto.

Método del circuito abierto

Cálculo de la resistencia que ve C:

Cortocircuitamos vs.

Dejamos en abierto C �. Sustituimos C por una fuente de test VX.

RC = VX/ IX

rb influye en RC si rs es pequeña.

Idéntico proceso para C:

Constantes de tiempo

Frecuencia de corte superior

RC > RC ⇒ C � introduce el polo dominante

Influencia de los ceros

Cero de C

C   introduce un cero a frecuencia  = ∞ ya que  |A(j = ∞)|= 0.

El cero está alejado del polo dominante.

Cero de C

Para ganancias grandes el cero se encuentra alejado del polo.

Efecto Miller en la configuración en emisor común

La capacidad C� conecta la salida con la entrada:

Reducción de la frecuencia de corte superior

En ocasiones conviene reducir el ancho de banda.

Los condensadores que limitan las bajas frecuencias son

componentes modificables.

La frecuencia de corte superior viene impuesta por las capacidades internas del

transistor, fijas.

Es posible reducir H poniendo un condensador externo en paralelo con C � :

Ejemplo de diseño

Calcular el valor de las capacidades para obtener una frecuencia de corte inferior fL =

150Hz y una frecuencia de corte superior fH = 250KHz:

Cálculo de C1, C2 y CE

Aplicamos las ecuaciones anteriores para calcular RC1 , RC2 y RCE :

RCE < RC1 < RC2

Escogemos el condensador que ve la menor resistencia para introducir el polo dominante:

Fijamos el resto de capacidades para que la frecuencia asociada se encuentre

lejos del polo dominante:

Cálculo de CX:

Comprobamos que la frecuencia de corte superior introducida por el transistor

es mayor que la exigida.     Sin CX:

Como la frecuencia de corte superior introducida por el transistor es mayor que

la exigida, podemos reducirla con un condensador CX en paralelo con  C �  �:

Respuesta en frecuencia del colector común y base común

Colector común

Respuesta a bajas frecuencias

Respuesta a altas frecuencias

No existe efecto Miller sobre C � por ser un amplificador de

ganancia aproximadamente 1.

Base común

Respuesta a bajas frecuencias

Respuesta a altas frecuencias

El amplificador en base común tiene un ancho de banda mayor que

el amplificador en emisor común al no haber efecto Miller

Convertidores de inmitancia negativa NIC(Negative Inmittance Converter)

 El NIC es un circuito con dos puertos, cuadripolo, en el que la impedancia conectada en uno de sus puertos se observa desde el otro puerto cambiada de signo. 

 Red de dos puertos

 Supóngase una impedancia Z2 conectada en el puerto 2, si se verifican las siguientes relaciones: 

 

 Para obtener un circuito con estas características de funcionamiento (NIC), se implementa el siguiente circuito: