Polarizarea

tranzistoarelor

în curent continuuîn regiunea activă aF

AMPLIFICATOARE CU TRANZISTOARE

utilizarea tranzistorului ca amplificator (SC, EC)în regiunea activă (aF), tranzistorul lucrează in jurul PSF

Necesitatea polarizării tranzistorului în cc

VAl – alimentare in ccVI – stabilirea PSF: (IO,VO)vi – tensiune de amplificat

(de intrare)vo – tensiune amplificata

(de iesire)

• Suprapunerea semnalului variabil peste regimul de curent continuu

Functionarea amplificatorului (SC, EC)

Cine determina amplificarea ?

Caracteristica de transfer în tensiune vO(vI ) a unui amplificator (SC, EC)

Semnal mic:functionareaamplificatoruluiîn regiunea liniară îngustă din jurul PSF

Excursia maximă a semnalului de intrare: adeseori determinată din considerente de liniaritate

Polarizarea în curent continuu – fixarea PSF

Functionarea tranzistorului ca amplificator:

• tranzistorul polarizat cât mai aproape de mijlocul regiunii active

• punctul instantaneu (mobil) de funcţionare să fie ţinut în

regiunea activă (liniară în jurul PSF)

• semnalul de intrare să fie păstrat suficient de mic.

PSF:

stabil şi predictibil

independent de parametrii tranzistorului

Polarizarea TECMOS

AlGG

GGS V

RRRV

21

2

+=

2)( PGSD VVI −= β

DDAlDS IRVV −=

Varianta 1 – 3 rezistente, alimentare unipolara

foarte simplă

curentul din PSF, ID depinde puternic de parametrii tranzistorului, β si VP

nu asigură stabilitatea punctului static de funcţionare

Varianta 2 – 4 rezistente, alimentare unipolara

AlGG

GGG V

RRR

V21

2

+=

DSGGGS IRVV −=

2)( PGSD VVI −= β

necunoscute: VGS şi ID

sistem de ecuaţii de gradul 2 se alege dupa calcul valoarea

convenabila a ID

DSDAlDS IRRVV )( +−=

Polarizarea TECMOS

Varianta 2 - continuare

DSGGGS IRVV −=

VGS este determinată şi de curentul de drenă ID

ID ↑, RSID↑, VGS ↓, ID ↓ circuitul se opune tendinţei de modificare a ID. • reacţie negativă datorita prezentei RS

asigură stabilitatea PSF la variaţia diverşilor parametrii

creşte complexitatea relaţiilor de calcul.

2)( PGSD VVI −= β

Polarizarea TECMOS

Exemplificare 1

RG1=3MΩ; RG2=1MΩ;RD=3KΩ; RS=1KΩ; VAl=20VVP =2V; β =0,5mA/V2.? Care este PSF ?

SDGGGS RIVV −=

52013

1

21

2 =⋅+

=+

= AlGG

GGG V

RRRV V

2)( PGSD VVI −= β

ID2-8ID+9=0; ID in mA

V6,14)13(35,120)(

=+−==+−= SDDAlDS RRIVV ID1=6,65mA şi

ID2=1,35mA

ID1 nu convine;ar rezulta VGS<0

ID=ID2=1,35mA

Q (14,6V; 1,35mA)VD =? VS =?

? Cum dimensionam circuitul pentru PSF cu ID=1mA ?

2)( PGSD VVI −= β

V425,012 =+=+=

βD

PGSIVV

VDSsat=VGS-Vp=2V

T- regiunea activă VDS∈(2V; 20V).

PSF : Alegem VDS=7V

DSDAlDS IRRVV )( +−= KΩ131

720=

−=

−=+

D

DSAlSD I

VVRR

Exemplificare 2TMOS: VP =2V; β =0,25mA/V2, VAl=20V

AlV31orientativ

TMOS: VP =2V; β =0,25mA/V2, VAl=20V

RD rezulta şi în funcţie de amplificarea dorită. Neavând valoarea amplificării alegem de exemplu VS=4V pe RS :

KΩ414===

D

SS I

VR

KΩ9413 =−=DR

V844 =+=+= SGSGG VVV

Ω=Ω= K200;K300 21 GG RR

Exemplificare 2 – cont.

? Cum dimensionam circuitul pentru PSF cu ID=1mA ?

Polarizarea TECMOSVarianta 3 - cu sursa de curent, alimentare unipolara/bipolara

• Uzual in circuitele integrate: polarizare cu surse de curent• ID independent de parametrii tranzistorului amplificator

GGGSDAlDS VVIRVV −+−=GSDAlDS VIRVV +−=

Tensiunea pe sursa de curent: VGG -VGS

Polarizarea TB, varianta uzuala in circuite discrete

Faţă de analiza pentru TECMOS, la TB apare:- curentul de bază IB, diferit de zero- prin colector şi emitor nu trece exact acelaşi curent

CBBCE IIIIIβ

ββ 1)1( +=+=+=

EC II ≈Se poate aproxima

BC II β=

• Calcul exact: se utilizeaza IB

• Calcul aproximat: se neglizeaza IB fata de curentul prin divizorul din baza (nu se considera IB=0)

• Calcul aproximat

IB mult mai mic decât curentul prin divizorul din bază

AlBB

BBB V

RRRV

21

2

+=

E

BEBBEC R

VVII −=≈

)( ECCAl

EECCAlCE

RRIVRIRIVV

+−≈≈−−=

• RE este deosebit de important în stabilirea si stabilizarea PSF, prin mecanismul de RN introdus

IC↑; IE↑; VRE↑; VBE↓; IC↓

• Calcul exact

Teorema Thevenin: VBB, RB

IC=IE+IB ≈ IE

)1/( ++−

=βBE

BEBBE RR

VVI

• IE insensibil la variaţiile β:

)1( +>>

βB

ERR

βB

ERR 10>

RB1, RB2 valori mici cerute de independenţa PSF de βRB1 şi RB2 valori mari cerute de rezistenţa de intrare a mplificatorului

• IE insensibil la variaţiile temperaturii (VBE)

V1,0>>BBV

o variaţie ΔVBE de 0,1V poate fi neglijată faţă de VBB=3…5V

IE=(β+1)IB

)( ECCAl

EECCAlCE

RRIVRIRIVV

+−≈≈−−=

EEBEBBBB IRVIRV ++=

VAl=15V; RB1=10kΩ; RB2=4,7kΩ;

RE =1,5kΩ; RC=1,8kΩ; β =150

Calcul aproximat

Calcul exact

IC = ?

VCE =?VC = ?

VE = ?

IC = 2,73mA

VCE = 6VVC = 10,1V

VE = 4,1V

IC = ? IC = 2,7mA

Exemplificare 3

Valorile rezistentelorastfel incat T in aF la IC=2mA.

VAl=12V, β=100

Uzual alegem:

V41231

31

=== AlBB VV

Ω=−⋅

=−

= k65,12

7,012)3/1(

E

BEBBE I

VVR

AlAlBB

BBB VV

RRRV

31

21

2 =+

= 21 2 BB RR =

RB2=22KΩ; RB1=44KΩ

mA84,1)1100/(7,1465,1

7,04)1/(

=++

−=

++−

=βBE

BEBBE RR

VVI

Verificare:

Exemplificare 4

βB

ERR 10> E

BB

BB RRR

RR 1021

21 <+

Ω< k75.242BR

Modificam Ω= k5.1ER mA2=EI

EECCAlCE

BE

BEAlE

IRIRVV

RRVVI

−−=

++−

=

2

)1/(β

Polarizarea TB, alimentare diferentiala

IRVIRVV

II

BBECCAlCE

E

1+++−=

=

β

IR

VV BBEAl 1+

−−β

Tensiunea pe sursa de curent: