comportarea frecventa

1/22

Raspunsul in frecventaal amplificatoarelor

cu tranzistoare

Raspunsul in frecventa al amplificatorului SC,

analiza calitativa

Analiza cantitativa a raspunsului in frecventa pentru amplificatoarele SC si EC - optional

Amplificatorul cascoda - optional

2/22

Conexiune SC

frecvente medii

circuitul complet:

circuitul echivalent de semnal mic la frecvente medii:

DoDO RrRR ||Gi RR Dmv RgA

3/22

frecvenţe medii:– condensatoarele de cuplaj → scurtcircuit– condensatoarele parazite intrinseci tranzistorului → întreruperi

frecvenţe joase:- condensatoarele de cuplaj → impedante echivalente

- condensatoarele parazite intrinseci tranzistorului → întreruperi

frecvenţe înalte: - condensatoarele de cuplaj → scurtcircuit- condensatoarele parazite intrinseci tranzistorului →

impedante echivalente

• trebuie luate în considerare si:- rezistenţa de ieşire a sursei de semnal- rezistenţa de sarcină

Comportarea în frecvenţă

4/22

sursa

reala de

semnal

sarcina

R

Frecvente medii

• Nu apar condensatoare in

schema echivalenta pentru

variatii

• Comportament independent de frecventa

cst)( jAv

la variatia frecventei

5/22

sursa

reala de

semnal

sarcina

Frecvente joase

• Condensatoarele de

cuplare/decuplare apar in schema echivalenta pentru variatii

• Comportament dependent de frecventa

• Trece sus

)(, jAf v

Fixeazăfrecvența de

tăiere inferioară

fL

6/22

sursa

reala de

semnal

sarcina

Frecvente inalte

• Capacitatile parazite apar

in schema echivalenta pentru variatii

• Comportament dependent de frecventa

• Trece jos

)(, jAf v

Fixeazăfrecvența de

tăiere superioară

fH

7/22

Raspunsul in frecventa

8/22

sursa

reala de

semnal

sarcina

jv

jvjA

i

ov )(

Conexiune SC

vo(j)=Fo(j)id(j);

id(j)=Fs(j)vg(j);

vg(j)=Fi(j)vi(j);

jFjFjFjA osiv )(

Analiza in domeniul frecventelor joase

Optional

9/22

iG

iG

C

C

i

g

iCRRj

CRj

jv

jvjF

1

Ci

LiCRR

fG

2

1FTS, introduce pol la frecventa

Frecvenţa polului: produsul dintre condensatorul CCi şi rezistenţa

echivalentă la bornele lui

Cii

LiCRR

f

2

1Generalizare:

Analiza in domeniul frecventelor joase

Optional

10/22

Frecvenţa polului: produsul dintre

condensatorul CS şi rezistenţa echivalentă la

bornele lui

jv

jijF

g

ds

SS

m

Ls

CRg

f

||1

2

1

Analiza in domeniul frecventelor joase

S

SgsmgsgCj

Rjvgjvjv

1

|| jvgji gsmd

Generalizare: SS

LsCRR

f||2

1'

Optional

11/22

frecvenţa polului: produsul dintre CCo şi

rezistenţa echivalentă la bornele lui

ji

jvjF

d

oo

CoLD

LoCRR

f

2

1

• pol dominant: cel mai mare dintre fLi, fLs, fLo daca este cu o decada

mai mare decat oricare dintre celelalte

• uzual dat de fLs la aceleasi capacitati de cuplaj

Analiza in domeniul frecventelor joase

CoLo

LoCRR

f

2

1Generalizare:

Optional

12/22

Analiza in domeniul frecventelor inalte

reflectarea Cgd la intrare cu teorema lui Miller

gdvgd CaC 1ech,

Cds nu este

prezentata

deoarece

genereaza un pol

la o frecventa

mult mai mare

decat cel generat

de Cgs si Cgd

gdLmgd CRgC '1ech,

oDLmLmv rRRgRga ||||'

Optional

13/22

Analiza in domeniul frecventelor inalte

gdLmgsgdgsi CRgCCCC '1ech,

iG

Lm

G

G

i

ov

CRRjRg

RR

R

jv

jvjA

||1

1'

Lm

G

Gvo Rg

RR

RA '

ii

HCRR

f||2

1

iG

HCRR

f||2

1

Optional

14/22

Exemplul numeric

CCi=CCo=Cs=10F, R=20K, RG=2M, RD=10k, RL=20k,

Rs=10K, I=400µA.

K=100A/V2, (W/L)=18, VA=100V. La I=400A Cgs=Cgd= 1pF

mS2,1mgRezolvare: KΩ250or

mHz8

1010102000202

1

)(2

163

CiG

LiCRR

f

Hz21

10101010||2,1

12

1

||1

2

1

63

SS

m

Ls

CRg

f

Hz5,0

10101020102

1

2

163

DD

LoRR

f

fL=21HzRezistenta de iesire a sursei de semnal, R nu

afecteaza fLi dar afecteaza fH

Optional

15/22

pF8,9120||10||2502,111||||1 gdLDomgsi CRRrgCC

KHz820

108,9102000||202

1

||2

1123

iG

HCRR

f

7,17)7,7log(20dB

voA

7.75.62.1202.0

2'

Lm

G

Gvo Rg

RR

RA Optional

16/22

Efectul fiecărui condensator se determinăconsiderând celelalte douăcondensatoare cu capacitatea infinită (impedanţă zero)

Conexiunea EC

Analiza in domeniul frecventelor joase

CibeBCii

LiCrRRCRR

f)||(π2

1

)(π2

1

;

π2

1

||π2

1'

EEEE

LeCRCRR

f

1

|||||| '

RRrRRRR Bbe

EEE

CoLCCoLO

LoCRRCRR

f)(π2

1

)(π2

1

21 || BBB RRR

Optional

17/22

Analiza in domeniul frecventelor inalte

bcLmbei CRgCC )1(

ii

LCm

beB

beBv

CRRRg

rRR

rRA

j1

1)||(

||

||)j(

RRrR Bbei ||||

iBbe

HCRRr

f)||||π(2

1)||(

||

||LCm

beB

beBvo RRg

rRR

rRA

Optional

18/22

Amplificatoare cascodă la conexiunile SC şi EC modulul amplificării şi banda de trecere sunt invers proporţionale datorită efectului Miller.

cu creşterea amplificării, creşte capacitatea parazită reflectată la intrare ceea ce duce la micşorarea benzii de frecvenţe de trecere

Lm

G

Gvo Rg

RR

RA '

gdLmgsi

HCRgCRR

f'1||π2

1

reducerea efectului de multiplicarea a capacităţii datorită efectului Miller:configuraţia cascodă:

- conectarea unui etaj în conexiunea SC (EC) şi a unui etaj în conexiunea GC (BC)

• tehnica pentru amplificatoare de banda larga

'

LmRg

Optional

19/22

Conexiunea cascodă cu tranzistore MOS

2

111

1

1||

m

om

i

ov

grg

v

vA

1

2

1o

m

rg

acelasi curent prin T1 si T2

frecvente medii

21 mmm ggg 11 vA

GC

DmDm

o

ov RgRg

v

vA 22

1

21 vvv AAA

Dmv RgA

GGGi RRRR 21 ||

DoomooDo RrrgrrRR )(|| 21221

SC

Optional

20/22

Frecventa inalta

11111 2)1( gdgsgdvgsi CCCACC

Factorul de multiplicare al Cgd1 este 2, considerabil mai mic dacât al

conexiunii SC . Ci rezultă mult mai redusă, ceea ce

conduce la o valoare mult mai mare a frecvenţei superioare de tăiere:

)1( LmRg

iG

HCRR

f)||(π2

1

ceilalti doi poli introdusi de Cgs2 şi de Cgd2 sunt la frecvenţe

considerabil mai mari decât frecvenţa fH

Ci introduce polul dominant la înaltă frecvenţă şi determină banda de

trecere a amplificatorului.

Optional

21/22

Exemplul numericMΩ421 GG RR K10DR

μA400I

KΩ20R KΩ20LR

18)/( LW V100AV

2V

μA100K

pF1 gdgs CC

mS 1,2μS 12004001810022 IL

WKgm

M 24||4|| 21 GGG RRR

9,7)20||10(2,1200020

20)||(

LDm

G

v RRgRR

RA

pF 31212 gdgsi CCC

MHz 7,210310)2000||20(2

1

)||(2

1123

iG

HCRR

f

Optional

22/22

Conexiunea cascodă cu tranzistoare bipolare

)||(1

||

||2

2

1

1

1LCm

m

m

beB

beB

i

ov RRg

gg

rRR

rR

v

vA

21 || BBB RRR

21 bebebe rrr

21 mmm ggg

)||(||

||LCm

beB

beBv RRg

rRR

rRA

)2)(||||(2

1

bcbeBbe

HCCRRr

f

Pentru tranzistoare T1 si T2 identice

Optional