| Respuesta en frecuencia
Figura 1 Amplificador para el análisis
Figura 2 Las tres bandas de frecuencia
En la figura
2 Suponemos que el amplificador tiene un
cero en el origen un polo de baja frecuencia y un polo de alta frecuencia de
manera tal que las pendientes de baja y de alta tienen una atenuación de
20db/década o 6db/octava así como una ganancia de 10 en la banda de frecuencia
media 20log10=20db.
Banda de
baja frecuencia: Se debe a los capacitores acoplo Cs desacoplo Co y de paso Ce. Sus reactancias son bajas, los
capacitores de las junturas de los BJT tienen reactancias infinitas son
circuito abierto, la ganancia en esta banda es polinomial racional.
Banda de
frecuencia media: En esta banda los capacitores de
acoplo desacoplo y de paso son cortocircuito su reactancia es cero y las capacitancias internas del BJT son circuito
abierto con reactancia infinita. La ganancia en toda esta banda es un número
real y no depende de la frecuencia.
Banda de
alta frecuencia: Esta se debe a las capacitancias Cπ y Cµ internas
del BJT que son del orden de los picofaradios, que tienen reactancias bajas en
estas frecuencias son las que definen la respuesta del amplificador en esta
banda de frecuencia la ganancia es polinomial racional. La
ganancia como función de la frecuencia es una función polinomial racional a decir
es compleja dada por:
En la función
polinomial racional la potencia m y n, son el grado del polinomio del numerador
y del denominador y este dependen del número de
elementos capaces de almacenar energía, capacitores e inductores, así un
amplificador tiene 3 capacitores la función polinomial racional tendrá 3 ceros
y 3 polos. Si solo hay un capacitor la función polinomial tendrá un cero y un
polo. En el primer caso es una función de 3er grado, y en el 2do caso es una función
de 1er grado.
Factorizando el
polinomio del numerador y denominador para hallar las raíces este queda así:
Dónde:
Las frecuencias a las
cual la función A(s), se hace cero se le
llaman ceros y a la cual esta se hace infinita se llaman polos
Donde 
represen tan las frecuencias de los ceros
Donde  represen tan las frecuencias de los polos
Para el amplificador de
la figura 1 vamos a analizar el valor de los capacitores por tres métodos el
tradicional, polo dominante y el método
de las constantes de tiempo
MÉTODO DE LAS CONSTANTES DE TIEMPO
Constantes de tiempo
para baja frecuencia “τ“ a corto circuito en este método
se trabaja capacitor por capacitor considerando los demás capacitores corto
circuito se reduce a cero la señal de excitación y
se determina la resistencia reflejada Rx vista el capacitor Cx entre sus terminales
Recordar que:
Figura 3 Circuito empleado para las constantes de tiempo
Tomar el MPSH10 con ft=540MHz,β=96,Icq=3.13ma,hie=767Ω
Tomando capacitor por
capacitor obtenemos lo siguiente:
Cs
la resistencia efectiva vista por el capacitor entre sus terminales
En el nodo 4 matando la
señal de excitación es, Rs=12.42KΩ
En el nodo 3 es R3=R2//R1//(hie+250*
β)=10.13kΩ
Resistencia efectiva
vista por Cs entre sus nodos es Rxs=22.55KΩ
 Este valor genera un polo a 0.7 Hz
Ce
la resistencia efectiva vista por el capacitor entre sus terminales
En el nodo 2 es Rxe = Re//[(RS//R1//R2)+hie]/β
= 250//83 = 62.3Ω
 Este valor genera un polo a 5.136Khz
Co
la resistencia efectiva vista por el capacitor
En el nodo del colector
del BJT es 2.25KΩ. Ya que hacia colector
se ve como circuito abierto
En el nodo de la carga
es 20KΩ
Resistencia efectiva
vista por Co entre sus nodos es Rxo=22.25KΩ
 Este valor genera un polo a 7.16 Hz
MÉTODO TRADICIONAL DETERMINAR LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE TODOS LOS ELEMENTOS
Figura 4 Circuito empleado para el método tradicional
Tomamos para análisis
solo los capacitores Ce y Co para hacer más fácil de entender el concepto dado
que la impedancia vista por el observador de colector hacia el amplificador
tiene impedancia infinita luego no interactúan los capacitores estos trabajan como si fueran dos etapas aisladas.
Figura 5 Circuito modelado con impedancias reflejadas
Dónde:
Ceros: fe=1.27KHz, fo=0.0
Polos: fe=5.12KHz, fo=7.16Hz
MÉTODO DEL POLO DOMINANTE
Figura 6 Co en corto circuito e impedancia reflejada a emisor
Tenemos un polo dominante si entre
polo y polo hay más de dos octavas y entre el polo dominante y el cero más
próximo hay más de un década si se cumple esta condición se puede trabajar con
el método del polo dominante.
Se trabaja la función considerando que
solo hay un capacitor en el circuito qué es el
que nos da la respuesta en frecuencia del amplificador genera un polo y un cero
Para el capacitor de paso Ce:
Figura 7 Evaluando Co con Ce en circuito abierto
Dado que el capacitor Ce trabaja a
frecuencias más elevadas que Co, este se comporta como circuito abierto en las
frecuencias en las que trabaja Co.
Para el capacitor de la salida
Co:
CEROS
fco=0.0, fce= 1.27KHz
POLOS
fco=7.16Hz fce=5.12KHz
FRECUENCIA MEDIA TODOS LOS CAPACITORES EN CORTO CIRCUITO
Figura 8 Circuito para el análisis en frecuencia media
TERMINA Y HASTA LA PRÓXIMA |
