DIspositivos eléctricos Práctica 7 Modelo pi híbrido del amplificador uso del BJT PDF

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Práctica 7 del laboratorio de Dispositivos y C eletrónicos...

Description

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Dispositivos y Circuitos Electrónicos

Práctica #7: Modelo pi híbrido del amplificador uso del BJT.

Grupo: 6

Alumno: Ramírez

P ofesor: J

a

R

ra

lberto

ernan

Mo ales

Semestre 2 1-1

Fecha de entrega:

/1

20

Objetivos: Estudiar la ganancia de voltaje para circuitos TBJ con el uso del modelo pi híbrido.

Introducción: 1.- ¿Cuál es el modelo Pi de un transistor para un análisis en señal pequeña? Es de suma importancia obtener estos parámetros, pues de ahí sale el Modelo Pi. El modelo Pi-híbrido es un modelo de circuito eléctrico que permite reemplazar un transistor en el circuito electrónico por un circuito basado en una fuente de corriente dependiente, que facilita el análisis del comportamiento del transistor en condiciones cuando se aplica una señal de frecuencia variable en la entrada del transistor. Básicamente es una convención que permite analizar circuitos con transistores en condiciones de corriente alterna. Para usar el modelo Pi será necesario reemplazar el transistor por un modelo equivalente, el cual se muestra a continuación:

Para utilizar el modelo Pi, hace falta calcular dos parámetros: la resistencia Pi y la transconductancia gm. Estos parámetros se calculan utilizando las siguientes ecuaciones:

En estas ecuaciones la

es la ganancia del transistor, la

cual es un dato del propio transistor. Este dato casi siempre lo proporciona el enunciado del problema que estemos trabajando. VT es el voltaje térmico, el cual es aproximadamente 0.026 voltios a la temperatura ambiente (27 ºC). Los sub índices que contiene Q, hacen referencia a condiciones de carga.

2.- Cómo se obtiene re y Ro.

re = 

VT IE

;  Ro = 

Vx ix

Obtenga la ganancia en señal pequeña de la siguiente configuración: (Rashid)

Vceq = Vcc/2 = 4.5 V VCEQ =

V1 - IcRC - IERE =

V1 2

= 4.5 V ;

IcRC  + IERE = 4.5 V IE = ( β +1)IB ; Ic *( RC + RE ) = 4.5 V ; Ic = β IB ;  β = 230; 10 mA

IB = 230 = 43.47 uA ; IE = (231)(43.47 uA) = 10.00 mA mA. parámetros de diseño con n ∈ [2,10], tomando n = 10 : RE =

(V cc− V ceq) Icq* (n +

(+1)

)

=

(9−4.5 V ) 10.0mA*(10+ 230+1 230 )

= 40.8929277 𝛀

RC ≈  10*RE RC = 408.93 𝛀 ; RB =

( 9V −0.7V −(40.89Ω* 10.04347mA) ) 43.478 uA

RB = 180.5354935 k𝛀 gm = rπ =

Ic 10 mA V t = 26 mV = 384.61538 mS β 230 98 Ω gm = 384.61538 mS = 5

Av =

Vo Vi

=

−β(RL II RC ) rπ + (β+1)Re

Simulación:

Av =

Vo Vi

= -5.4 V/V

(720Ω)(408.93)

=

−(230)* ( 720 + 408.93 ) 598 Ω + (230+1)* (40.8929277Ω)

= − 5.9720 V /V

Av =

Vo Vi

=

(RE)* ie Vi

Vceq = Vcc/2 = 4.5 V VCEQ = V1 - IcRC - IERE = IcRC  + IERE = 4.5 V

V1 2

= 4.5 V ;

IE = ( β +1)IB ; Ic *( RC + RE ) = 4.5 V ; Ic = β IB ;  β = 230; 10 mA

IB = 230 = 43.47 uA ; IE = (231)(43.47 uA) = 10.00 mA mA. parámetros de diseño con n ∈ [2,10], tomando n = 10 : RE =

(V cc− V ceq) Icq* (n +

(+1)

)

=

(9−4.5 V ) 230+1 10.0mA*(10+ 230 )

= 40.8929277 𝛀

RC ≈  10*RE RC = 408.93 𝛀 ; RB =

( 9V −0.7V −(40.89Ω* 10.04347mA) ) 43.478 uA

RB = 180.5354935 k𝛀

Av =

Av =

Vo Vi

2.45 0.66

=

−(RL II RC) Re

=

−(

(720Ω)(408.93) )10 720 + 408.93

26mV

mA

= − 100.30927 V /V

= − 3.7121212 V/V

→ RE por C7 en AC queda con bypass, cortocircuito, no hay VRE

Av =

Vo Vi

=

(RE)* ie Vi

Vceq = Vcc/2 = 4.5 V VCEQ = V1 - IcRC - IERE = IcRC  + IERE = 4.5 V

V1 2

= 4.5 V ;

IE = ( β +1)IB ; Ic *( RC + RE ) = 4.5 V ; Ic = β IB ;  β = 230; 10 mA

IB = 230 = 43.47 uA ; IE = (231)(43.47 uA) = 10.00 mA mA. parámetros de diseño con n ∈ [2,10], tomando n = 10 : RE =

(V cc− V ceq) Icq* (n +

(+1)

)

=

(9−4.5 V ) 10.0mA*(10+ 230+1 ) 230

= 40.8929277 𝛀

RC ≈  10*RE RC = 408.93 𝛀 ; RB = RB = 180.5354935 k𝛀 Av ≈ 1

Av =

0.28 0.35

= 0.8

( 9V −0.7V −(40.89Ω* 10.04347mA) ) 43.478 uA

Conclusiones: Puedo concluir que esta práctica fue de las más complicadas y que no me siento cómodo con los resultados que obtuve, estuve investigando mucho y rehaciendo todos los cálculos varias veces tratando de identificar cuál era el problema por el cual no me resultaba bien la ganancia del segundo circuito pero me temo que no logré obtener lo que esperaba en esta práctica y por lo mismo considero que los objetivos esta vez no logre cumplirlos satisfactoriamente, es verdad que 2 circuitos funcionaron de manera correcta, pero me sigue molestando lo obtenido en el segundo circuito, por ello no puedo concluir que los objetivos se hayan cumplido, sin embargo, seguiré investigando por mi cuenta cuál fue el error aunque ya no se vea reflejado en esta práctica. Fue posible obtener la ganancia esperada para el primer y último circuito. Referencias: Todas las preguntas fueron contestadas con ayuda del libro: +Rashid, M. (2011). Microelectronic circuits  (2nd ed.). Stamford, CT: Cengage Learning. Simulador utilizado: Proteus...