AMPLIFICATORI AD UN TRANSISTOR
PEDICI
“s”
sorgente (linearizzata, circuiti equivalenti di Thevenin o Norton)
“load”
carico
“in”
grandezze di ingresso al transistor
“out”
grandezze di uscita del transistor
C
RC
Esempio
VCC
iOUT
RS*
vOUT
RL
iIN
vs
vIN
VS
AMPLIFICATORI AD UN TRANSISTOR
Spesso considereremo le resistenze equivalenti viste dal transistor in
ingresso
RS*
e in uscita
, come mostrato nel circuito seguente.
C
RC
R
RL*
VCC
*
S
RL
vs
1
ωC
VS
RL
RL* = RL // RC
R S*
v in
ib
h ie
h fe ib
ro
R L*
Dall’ultimo circuito non è possibile determinare la corrente sulla resistenza RL e
sulla resistenza RC ; per calcolare queste correnti è necessario considerare di
nuovo il circuito originale.
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AMPLIFICATORI AD UN TRANSISTOR
GUADAGNO DI TENSIONE E DI CORRENTE; RESISTENZE DI INGRESSO E
DI USCITA
AV =
vload
vs
A 'V =
vout
vin
AI =
iload
is
A 'I =
iout
iin
Rin = resistenza di ingresso
dell'amplificatore
Rout = resistenza di uscita
dell'amplificatore
Tengono conto degli effetti di carico in ingresso e in uscita
Nel calcolo delle resistenze equivalenti di ingresso e di uscita devono essere
disattivati (cioè la loro grandezza impressa deve essere posta uguale a zero) i
generatori indipendenti; al contrario non devono essere disattivati i
generatori controllati.
MODELLO DEL TRANSISTOR BIPOLARE
ib
vbe
hie
h feib
hre vce
ic
ro
vce
APPROSSIMAZIONI
ro =
1 VA
→∞
hoe I C
hre → 0
vbe
ic
ib
hie
h feib
vce
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EMETTITORE COMUNE
RC
VCC
*
S
R
vs
VBB
RS*
vs
ib
hie
h feib
RC
EMETTITORE COMUNE
RS*
vs
ib
ib =
hie
h feib
RC
vs
hie + RS*
vload = vout = − h feib RC
AV =
vload
vR 1
RC
= − h fe s C * = − h fe
vs
hie + RS vs
hie + RS*
se hie VT
R
RS* ⇒ AV − h fe C
IB
hie
AV < 0, amplificatore invertente
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EMETTITORE COMUNE
Rin
RS*
vs
ib
h feib
hie
RC
itest
vtest
ib
h feib
hie
Rin =
RC
vtest
= hie
itest
EMETTITORE COMUNE
iout
RS*
iload
vs
ib
hie
h feib
RC
iload = −h feib
vs = ( hie + RS* ) ib
RS* ( −h feib ) −h fe RS*
iload RS*iload
AI =
=
=
=
is
vs
( hie + RS* ) ib hie + RS*
A 'I =
iout ( + h feib )
=
= + h fe
iin
ib
Il segno di A’I è positivo a
causa della scelta per il
verso di iout
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EMETTITORE COMUNE
Nel calcolo delle resistenze equivalenti di ingresso e di uscita devono essere
disattivati (cioè la loro grandezza impressa deve essere posta uguale a zero) i
generatori indipendenti; al contrario non devono essere disattivati i
generatori controllati.
Nel caso dell’emettitore comune, utilizzando l’approssimazione ro→∞, si ottiene
una resistenza di uscita infinita (risultato ovviamente assurdo; resistenza di uscita
infinita vuol dire, sia pur nell’intorno di un certo punto di lavoro, generatore di
Rout
corrente ideale); è quindi necessario considerare ro finita.
RS*
vin = 0
ib
h fe ib
hie
ib = 0 ⇒ h feib = 0 ⇒ Rout =
ro
RL*
vtest
1 VA
= ro =
itest
hoe I C
Resistenza di uscita elevata (CE ~ generatore di corrente controllato)
COLLETTORE COMUNE
VCC
RS*
vs
VS
RE
RS*
vs
ib
h fe ib
hie
RE
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COLLETTORE COMUNE
Rin
*
S
R
vs
ib
h feib
hie
vtest = ib hie + (1 + h fe ) ib RE
itest
RE
vs
= ib =
hie + (1 + h fe ) RE
Rin =
vtest vtest
=
= hie + (1 + h fe ) RE
itest
ib
(1 + h ) R
Essendo hfe molto grande, in genere si ha
⇒ Rin (1 + h fe ) RE
fe
E
hie
e quindi
Resistenza di ingresso elevata
RS*
COLLETTORE COMUNE
vs
ib
h feib
hie
RE
vs = ib ( hie + RS* ) + (1 + h fe ) ib RE
⎡
⎤
hie + RS*
⎥=
vout = vs − ib ( hie + RS* ) = vs ⎢1 −
*
⎢⎣ ( hie + RS ) + (1 + h fe ) RE ⎥⎦
⎡
⎤
(1 + h fe ) RE
⎥
= vs ⎢
*
se 1+ hfe RE hie + RS* ⇒ AV 1
⎢⎣ ( hie + RS ) + (1 + h fe ) RE ⎥⎦
(
AV =
(1 + h fe ) RE
vload
=
vs
( hie + RS* ) + (1 + h fe ) RE
)
Guadagno di tensione (leggermente)
minore di 1
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RS*
COLLETTORE COMUNE
− (1 + h fe ) ib
i
A 'I = out =
= − (1 + h fe )
iin
ib
vs
ib
iload = −iout = (1 + h fe ) ib
AI =
iout
(1 + h fe ) ib R
iload iload R
=
=
=
is
vs
⎡( hie + RS* ) + (1 + h fe ) RE ⎤ ib
⎣
⎦
*
S
*
S
h feib
hie
RE
iload
(1 + h ) R
=
( h + R ) + (1 + h ) R
fe
ie
*
S
*
S
fe
E
se lo stadio CC è pilotato da una buon generatore
di corrente, così che ( hie + RS* ) (1 + h fe ) RE ⇒ AI 1 + h fe
Guadagno di corrente elevato (nell’ordine di hfe); per ottenere tale guadagno
di corrente è però necessario che la sorgente abbia resistenza di uscita
elevata (sia cioè un buon generatore di corrente) perché la resistenza di
ingresso del CC è elevata.
COLLETTORE COMUNE
RS*
vs = 0
ib
h feib
hie
RE
itest =
Rout
vtest
vtest
vtest
+
h =
(1 + h fe )
*
* fe
hie + RS hie + RS
hie + RS*
Rout =
vtest hie + RS*
=
itest
1 + h fe
Resistenza di uscita bassa.
Rin alta, Rout bassa, AV ~ 1; CC è spesso impiegato come “voltage buffer”
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BASE COMUNE
RC
RS*
VCC
vs
VS
RS*
is
ib
h feib
hie
RC
BASE COMUNE
Rin
is
RS*
ib
hie
h feib
RC
itest = −ib − h feib = − (1 + h fe ) ib
ib = −
vtest
hie
Rin =
vtest
vtest hie
h
VT
V
∂I
=
= ie T gm = C
itest (1 + h fe ) vtest 1 + h fe I B (1 + h fe ) I C
∂VBE
Base comune ha resistenza di ingresso piccola
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BASE COMUNE
iin
iout
iload
RS*
is
ib
h feib
hie
RC
Poiché CB ha resistenza di ingresso molto bassa (nell’ordine di hie diviso hfe),
possiamo assumere, per semplicità, *
hie
RS >> Rin =
iin is = − (1 + h fe ) ib
1 + h fe
−iout = iload = − h feib
AI =
−h feib
h fe
iload
=
=
1
is
− (1 + h fe ) ib 1 + h fe
A 'I =
Il segno di A’I è negativo a
causa della scelta per il
verso di iout
h feib
−h fe
iout
=
=
−1
iin − (1 + h fe ) ib 1 + h fe
BASE COMUNE
Utilizzando l’approssimazione ro→∞, si ottiene una resistenza di uscita infinita
(risultato assurdo); è quindi necessario considerare ro finita. r
o
Rout
is = 0
RS*
ib
hie
h feib
RC
ro
itest
Nell’ipotesi (da rispettare per
ottenere i risultati successivi)
RS* hie
ib
hie
h feib
vtest
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BASE COMUNE
ro
itest
h feib
hie
ib
ib + h feib +
vtest − ( − hieib )
ro
vtest
= 0 ⇒ roib (1 + h fe ) + vtest + hieib = 0
vtest = −ib (1 + h fe ) ro − hieib
itest = −ib
Rout =
vtest
= hie + (1 + h fe ) ro (1 + h fe ) ro
itest
BASE COMUNE
AI =
h fe
iload
=
1
1 + h fe
is
L’amplificatore CB ha resistenza di ingresso bassa e resistenza di uscita alta.
Poiché il guadagno di corrente è (leggermente) minore di 1, l’amplificatore CB
non è adatto per realizzare amplificatori di corrente, ma solo “buffer” di corrente.
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