1/22

Răspunsul in frecvență al amplificatoarelor

cu tranzistoare

➢ Răspunsul in frecvență al amplificatorului SC,

analiza calitativă

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

➢ Amplificatorul cascoda - optional

2/22

Conexiune SC

frecvențe medii

circuit complet:

circuitul echivalent de semnal mic la frecvențe 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

reală de

semnal

sarcinaFrecvențe medii

• Nu apar condensatoare în

schema echivalentă pentru

variații

• Comportamentindependent de frecvență

cst)( =jAv

la variația frecvenței

R

RD

RL

5/22

sursa

reala de

semnal

sarcina

Frecvențe joase

• Condensatoarele de cuplare/decuplare apar în schema echivalentă pentru variații

• Comportament dependent de frecvență

• Trece sus

)(, jAf v

Fixeazăfrecvența de

tăiereinferioară

fL

6/22

sursa

reala de

semnal

sarcinaFrecvențe înalte

• Capacitatile parazite aparin schema echivalentăpentru variații

• Comportament dependent de frecvență

• Trece jos

)(, jAf v

Fixeazăfrecvența de

tăieresuperioară

fH

7/22

Răspunsul în frecvență

Trece bandă

datoritacopacitatilorde cuplaj

datoritacapacitatilorparazite

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

( ) CiLi

CRRf

G+

=2

1FTS, introduce pol la frecventa

Frecvenţa polului: produsul dintre condensatorul CCi şi rezistenţa

echivalentă la bornele lui

( ) CiiLi

CRRf

+=

2

1Generalizare:

Analiza in domeniul frecventelor joase

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: ( ) SSLs

CRRf

||2

1'

=

11/22

frecvenţa polului: produsul dintre CCo şi

rezistenţa echivalentă la bornele lui

( )( )( )

ji

jvjF

d

oo =

( ) CoLDLo

CRRf

+=

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

( ) CoLoLo

CRRf

+=

2

1Generalizare:

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 ||||' −=−=

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 '

+−=

( ) iiH

CRRf

||2

1

=

( ) iGH

CRRf

||2

1

=

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

mS2,1=mgRezolvare: KΩ250=or

( )mHz8

1010102000202

1

)(2

163

+=

+=

− CiGLi

CRRf

Hz21

10101010||2,1

12

1

||1

2

1

63

=

=

− SSm

Ls

CRg

f

( ) ( )Hz5,0

10101020102

1

2

163

+=

+=

− DDLo

RRf

fL=21HzRezistenta de iesire a sursei de semnal, R nu afecteaza fLi dar afecteaza fH

15/22

( ) ( ) pF8,9120||10||2502,111||||1 ++=++= gdLDomgsi CRRrgCC

( ) ( )KHz820

108,9102000||202

1

||2

1123=

==

− iGH

CRRf

7,17)7,7log(20dB

==voA

7.75.62.1202.0

2' −=+

−=+

−= LmG

Gvo Rg

RR

RA

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 BbeEEE

CoLCCoLO

LoCRRCRR

f)(π2

1

)(π2

1

+=

+=

21 || BBB RRR =

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

+−=

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 '

+−=

( ) ( )( )gdLmgsiH

CRgCRRf

'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

19/22

Conexiunea cascodă cu tranzistoare 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

20/22

Frecvență înaltă

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.

21/22

Exemplul numericMΩ421 == GG RR

= K10DR

μA400=I

KΩ20=R KΩ20=LR

18)/( =LW V100=AV

2V

μA100=K

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

==

− iGH

CRRf

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