v V V R v i i v R R C ω
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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. 1 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 2 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 3 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 4 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 5 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 6 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” 7 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 8 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 9 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. 10
