Elettronica II Circuiti con transistori bipolari a giunzione p. 2

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1 lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione Valentino Liberali Dipartimento di Tecnologie dell Informazione Università di Milano, rema liberali@dti.unimi.it liberali lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 1 Polarizzazione del JT (1/2) Per ottenere un amplificatore (di corrente o di tensione), è necessario che i transistori siano polarizzati in regione attiva. Per un JT di tipo NPN, dev essere: V = V γ 0.7 V V < V γ Quindi, in generale, dovrà essere: V < V V affinché il JT NPN sia in regione attiva. lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 2 1

2 Polarizzazione del JT (2/2) Due esempi di circuiti di polarizzazione del JT lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 3 sempio di polarizzazione del JT (1/4) in regione attiva: V = 0.7 V, β = 200; in saturazione: V = 0.7 V, V = 0.2 V. V = 10 V; = 8.2 kω, = 1.8 kω, = 4.7 kω, = 1 kω. lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 4 2

3 sempio di polarizzazione del JT (2/4) Ipotesi: in regione attiva I 1 I 2 I I I I 1 = I + I 2 I + I = I V V = I 1 V = I 2 V V = I V = I V V = V I = βi 8 incognite! lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 5 sempio di polarizzazione del JT (3/4) Per semplificare i calcoli, facciamo un ipotesi aggiuntiva: I 0 I 1 I 2 I I I I 1 = I 2 I = I V V = I 1 V = I 2 V V = I V = I V V = V I = βi possiamo separare le incognite I 1, I 2 e V lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 6 3

4 sempio di polarizzazione del JT (4/4) I 1 I 2 I I I I 1 = I 2 = V + = 1 ma V = I 2 = 1.8 V V = V V = 1.1 V I = V = 1.1 ma I = I = 1.1 ma V = V I = 4.83 V I = I β = 5.5 µa è in regione attiva perché V < 0. onfrontando i valori delle correnti, si vede che I è molto minore di tutte le altre correnti e questo giustifica la seconda ipotesi fatta. lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 7 Disaccoppiamento del segnale Per evitare che il segnale alteri il punto di lavoro del transistore, il generatore di segnale viene collegato tramite capacità di disaccoppiamento: nella figura, 1 e. 1 v out + v in lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 8 4

5 ircuito equivalente per piccoli segnali Sostituiamo a il suo modello equivalente per piccoli segnali: 1 v out i b + r π βi b v in R lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 9 Risposta in frequenza (1/5) Per semplicità, indichiamo con il parallelo di e, con Z l impedenza risultante dal parallelo di e, e con Z 1 l impedenza di 1 : = //, Z = 1 + j2π f, Z 1 = 1 j2π f 1 La soluzione del circuito per piccoli segnali si ottiene dal sistema: = I b + V b V in V b Z 1 I b = V b V e r π I c = βi b V e = Z (1 + β)i b V out = I c lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 10 5

6 Risposta in frequenza (2/5) Sostituendo la quarta equazione nella seconda, si ricava I b in funzione di V b : I b = V b r π + (1 + β)z che, sostuita nella prima equazione, permette di ricavare V b : V b = V in (r π + (1 + β)z ) Z 1 + ( + Z 1 )(r π + (1 + β)z ) lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 11 Risposta in frequenza (3/5) Ora si possono calcolare I b, I c e V out : I b = V in Z 1 + ( + Z 1 )(r π + (1 + β)z ) β I c = V in Z 1 + ( + Z 1 )(r π + (1 + β)z ) β V out = V in Z 1 + ( + Z 1 )(r π + (1 + β)z ) lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 12 6

7 Risposta in frequenza (4/5) Svolgendo i calcoli, il guadagno di tensione per piccoli segnali risulta: β = V in Z 1 + ( + Z 1 )(r π + (1 + β)z ) = V out = j2π f 1 βr ( j2π f 1 r π + ) (1+β) 1+ j2π f lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 13 Risposta in frequenza (5/5) È evidente che per f = 0 il guadagno vale zero (la capacità 1 blocca la continua); invece per frequenze medie possiamo supporre che le capacità siano dei cortocircuiti per il segnale, ottenendo: V out V in β r π = 200 Infine, alle alte frequenze bisogna cambiare il modello del JT, considerando anche le capacità delle due giunzioni. lettronica II ircuiti con transistori bipolari a giunzione p. 14 7