sezione_13b
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— | sezione_13b [2016/01/24 10:23] – [4 Studio analitico dell'amplificatore a emettitore comune] admin | ||
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Linea 1: | Linea 1: | ||
+ | ====== 13B - L' | ||
+ | In qesto capitolo esamineremo il funziomanto dell' | ||
+ | * **centro banda** signfica che la frequenza del segnale è limitata superiormente (in modo da poter trascurare gli effetti delle piccole capacità parassite del BJT) | ||
+ | * **piccoli segnali** significa che l' | ||
+ | ===== 1 Studio grafico dell' | ||
+ | |||
+ | ===== Premessa ===== | ||
+ | |||
+ | Lo studio grafico è importante per capire come funziona l' | ||
+ | |||
+ | === Condensatori di accoppiamento e di bypass === | ||
+ | |||
+ | In questo capitolo vedremo due applicazioni tipiche del condensatore che permettono di separare la componente continua e quella alternata di un segnale: | ||
+ | * il **condensatore di accoppiamento**, | ||
+ | * il **condensatore di bypass**, che serve a mettere a massa la componente alternata (o in alta frequenza) di un segnale | ||
+ | |||
+ | Questo è possibile perché in continua un condensatore si comporta come un interruttore aperto mentre in alternata, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, la sua reattanza diventa trascurabile((la reattanza capacitiva | ||
+ | |||
+ | /* | ||
+ | Questo è possibile perché in continua un condensatore si comporta come un interruttore aperto mentre in alternata, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, la sua reattanza diventa trascurabile ((la reattanza capacitiva | ||
+ | |||
+ | Il **condensatore di bypass** serve a mettere a massa la componente alternata (o in alta frequenza) di un segnale. In altre parole, se la frequenza del segnale è sufficientemente elevata, il condensatore si comporta come un cortocircuito per la componente alternata((la tensione ai suoi capi $$bar V_C = bar X_C bar I ~= 0$$ se la reattanza è trascurabile)). | ||
+ | */ | ||
+ | |||
+ | === Notazione === | ||
+ | |||
+ | Nello studio degli amplificatori si fa uso delle seguenti convenzioni: | ||
+ | * maiuscola con pedice maiuscolo -> componente continua (ad esempio $$I_B$$) | ||
+ | * minuscola con pedice minuscolo -> componente alternata (ad esempio $$i_b$$) | ||
+ | * minuscola con pedice maiuscolo -> somma delle due componenti (ad esempio $$i_B$$) | ||
+ | |||
+ | ===== Studio grafico ===== | ||
+ | |||
+ | La //figura 1a// rappresenta un amplificatore ad emettitore comune senza carico. Nel circuito si riconosce la rete polarizzatrice del BJT a cui è stata collegata una sorgente di segnale - il generatore di tensione v< | ||
+ | |||
+ | Vogliamo analizzare il comportamento dell' | ||
+ | |||
+ | ==== Circuito statico e circuito dinamico ==== | ||
+ | |||
+ | Applicando la sovrapposizione degli effetti si individuano due circuiti: | ||
+ | * il **circuito statico** di //figura 1b// con la sola componente continua (è presente il generatore V< | ||
+ | * il **circuito dinamico** di //figura 3// con la sola componente alternata (è presente il generatore v< | ||
+ | |||
+ | Il circuito statico concide col circuito di polarizzazione diretta del BJT e permette di individuare il punto di funzionamento a riposo in ingresso e in uscita come già visto nel capitolo precedente (//figura 2a// e //figura 2b//). | ||
+ | |||
+ | Nel circuito dinamico osserviamo che: | ||
+ | * le resistenze R< | ||
+ | * ai capi di R< | ||
+ | |||
+ | Per poter studiare il circuito dinamico occorre immaginare che la continua sia comunque presente, in modo da garantire un comportamento lineare del BJT e quindi una corretta applicazione della sovrapposizione degli effetti. In altri termini consideriamo il BJT polarizzato correttamente e valutiamo le variazioni introdotte dalla componente alternata del segnale nell' | ||
+ | |||
+ | La //figura 4// mostra il risultato della sovrapposizone degli effetti in ingresso. Osserviamo che: | ||
+ | * il punto di funzionamento a riposo Q è individuato dal circuito statico | ||
+ | * la v< | ||
+ | * se le oscillazioni sono contenute nel tratto lineare della caratteristica di ingresso del BJT il comportamento è lineare e la corrente i< | ||
+ | |||
+ | In definitiva se le oscillazioni introdotte dal segnale alternato hanno ampiezza contenuta (quindi per **piccoli segnali**) il circuito è linerare e i< | ||
+ | |||
+ | Le variazioni di i< | ||
+ | * il punto di funzionamento a riposo Q è individuato dal circuito statico | ||
+ | * la i< | ||
+ | * se le oscillazioni sono contenute nella zona attiva lineare della caratteristica di uscita del BJT il comportamento è lineare e sia la corrente i< | ||
+ | * v< | ||
+ | |||
+ | ==== Conclusioni ==== | ||
+ | |||
+ | Da quanto visto possiamo concludere che: | ||
+ | * sotto determinate ipotesi - piccoli segnali e funziomanto in centro banda - il comportamento dell' | ||
+ | * la tensione in uscita v< | ||
+ | * se oscillando il punto di funzionamento si sposta nella zona di interdizione o di saturazione il comportamento non è più lineare e la tensione in uscita presenta una distorsione (vedi //figura 7//); questo fenomeno indesiderato è chiamato **clipping** | ||
+ | * per garantire la massima escursione nelle oscillazioni - e quindi la massima ampiezza del segnale amplificato - occorre polarizzare il BJT in modo che il punto di funzionamento a risposo si trovi a metà della retta di carico dove $$V_(CEQ)=V_(C\C)/ | ||
+ | |||
+ | Se con un altro condensatore di accoppiamento colleghiamo in uscita un carico R< | ||
+ | |||
+ | ==== Extra ==== | ||
+ | * scheda di laboratorio 13B.1 (amplificatore ad emettitore comune senza carico, con carico; clipping) | ||
+ | ===== 2 Considerazioni su linearità e sovrapposizione degli effetti ===== | ||
+ | |||
+ | Nello studio dell' | ||
+ | * se è polarizzato correttamente (quindi se è presente la continua) | ||
+ | * per piccoli segnali (tali per cui il punto di funzionamento non si trova mai nella zona di saturazione o di interdizione) | ||
+ | ===== 3 Circuito equivalente del BJT ai piccoli segnali ===== | ||
+ | |||
+ | Se il BJT funziona con piccoli segnali (comportamento lineare) e in centro banda (effetti capacitivi trascurabili) è possibile rappresentarlo con un modello semplificato: | ||
+ | |||
+ | Il circuito equivalente a parametri h nella configurazione ad emettitore comune contiene due generatori comandati e due resistenze collegati in modo da formare due generatori reali comandati, uno di tensione in ingresso e uno di corrente in uscita (//figura 9//). I parametri dei quattro componenti sono legati tra loro dalle relazioni: | ||
+ | |||
+ | $$v_(be) = h_(ie)i_b+h_(re)v_(ce)$$ | ||
+ | |||
+ | $$i_c=h_(fe)i_b + h_(oe)v_(ce)$$ | ||
+ | |||
+ | e dipendono dalla polarizzazione del transistor (sono definiti nell' | ||
+ | |||
+ | $$h_(ie)=v_(be)/ | ||
+ | |||
+ | Il significato dei quattro parametri è il seguente: | ||
+ | |||
+ | * **h< | ||
+ | * **h< | ||
+ | * **h< | ||
+ | * **h< | ||
+ | |||
+ | Il modello a parametri h permette lo studio dell' | ||
+ | |||
+ | Se si trascurano h< | ||
+ | ===== 4 Studio analitico dell' | ||
+ | |||
+ | Nelle //figure 14a, 14b e 14c// sono rappresentati tre amplificatori ad emettitore comune con polarizzazione diretta, automatica e automatica con partitore di base. Negli ultimi due è inserito un condensatore di bypass che esclude la resistenza R< | ||
+ | |||
+ | Applicando la definizione di **guadagno di tensione**: | ||
+ | |||
+ | $$A_(vL)=v_o/ | ||
+ | |||
+ | dove R< | ||
+ | |||
+ | Osserviamo che: | ||
+ | * il guadagno è elevato ma fortemente dipendente dai parametri del BJT, quindi instabile | ||
+ | * il segno meno evidenzia il comportamento invertente dell' | ||
+ | * il guadagno a vuoto è maggiore perché R< | ||
+ | * in genere h< | ||
+ | |||
+ | La **resistenza di ingresso** vale: | ||
+ | |||
+ | $$R_i=v_i/ | ||
+ | |||
+ | Il suo valore risulta abbastanza basso perché limitato da quello di h< | ||
+ | |||
+ | $$A_(vLT)=v_o/ | ||
+ | |||
+ | Per il calcolo della **resistenza di uscita** dobbiamo considerare v< | ||
+ | |||
+ | $$R_o=1/ | ||
+ | |||
+ | dove h< | ||
+ | |||
+ | Per il calcolo del **gudagno di corrente** è sufficiente utilizzare la formula già vista nella sezione 12a: | ||
+ | |||
+ | $$A_i=i_o/ | ||
+ | |||
+ | Si tratta di un valore elevato e positivo perché A< | ||
+ | |||
+ | ==== Extra ==== | ||
+ | |||
+ | * problemi svolti: 1, 2, 3 e 4 (si fa uso della formula pratica 8) | ||
+ | |||
+ | ===== Navigazione ===== | ||
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sezione_13b.txt · Ultima modifica: 2020/07/03 15:58 da 127.0.0.1