Convenzione, per tensioni e correnti:

val. incrementale

val. totale

val. statico

Transcaratteristica a emettitore comune: vs

x

X

X

C BE

a

a

A

i v

( )

simile a diodo (ma e' la corrente della giunzione)

separazione di tensione statica e dinamica

Piccoli segnali:

1

BE T

BE be T be TBE T

V V

C S C

BE BE be

V v V v Vv V

C S S C

bebe T C C

T

I I e I non

v V v

i I e I e I e

vv V i I

V

+

=

= +

→ = = =

→ ≈ +

≪

1 transconduttanza, res. equivalente di emettitore

C CC be c be

T T

C Tm e e

T C m

I II v i v

V V

I Vg r r

V I g

= + → ≈

≡ ≡ → =

Non idealita' delle caratteristiche di uscita:

Corrente di collettore indipendente dalla tensione CE

Il collettore e' un generatore ideale di corrente

Equivalente a generatore ideale con in par

non

non→

→ 0allelo resistenza interna r

Effetto Early: VA tensione di Early

1 1

1 1

1 res. equivalente di emettitore

C C c C C CB be B be

T T

B B b

C mb be be be

T

T T

C B

C C cE E e

be c T T Te

e e C C E m m

ebe b e e

b

i I i I I Ii v I v

V V

i I i

I gi v v v

V r

V Vr

I I

i I ii I i

v i V V Vr

i i I I I g g

iv i r i r r r

i

π

π

π π

β β β β β β

β β

β

α α α

αα

= = + = + = +

= +

→ = = ≡

→ = =

= + = = +

≡ = = = =

= = → =

∼

( )1e er rπ β→ = +

Schema in AC della configurazione a emettitore comune: tensioni continue azzerate

Conduce a un modello migliorato per piccoli segnali: Modello a π ibrido

Modello a ibrido: Versione a bassa frequenzaπ

Versioni equivalenti

0 legata all'effetto Early: non indipendente da C CEr I V

0 generatore non ideale di corrente < in parallelo al generatore di corrente C r→ ∞

Esempio: Applicazione a stadio semplice CE

Identico per PNP:

0

Impedenze intrinseche del BJT (in zona attiva!):

Base: Si 'guarda' dentro B

stato uscita irrilevante perche' a ground

Collettore: Si 'guarda' dentro C

B (ed E) a ground 0 0

Emet

b

m

c

r

R r

v g v

R r

π

π

π π

→ =

→ = → =

→ = ∞≃

0

titore Si 'guarda' dentro E

B e C a ground

1 1, ;

1

x m x

xe

x mm

:

vi g v ,v v

r

vR r

i gg

r

ππ π

π

π

→ = + =

→ = = → ∞

+

≃

Applicazione: Stadio con resistenza su emettitore

NB: Non considerate resistenze del partitore di bias

Non considerato effetto Early

CE

011

Impedenza di ingresso:

E

o m C m C C

v m CR

i m E m EE

m

v g v R g R RA g R

v v g v R g RR

g

π

π π→

= − = − = − = − → −+ + +

( )

( )0

1

1

Impedenza di uscita:

E

x E x

x

in ER

x

v r R i

vR r R r

i

π

π π

β

β→

= + +

→ = = + + →

0 0 xm E out C

x

v vv g v R v R R

r i

ππ π π

π

+ + = → = → = =

Tenendo conto dell'effetto Early:

( )

( )

( )

0

0 0

0 0

0

0

0

perche' conf. invertente

c.s.

1

11

11 imp. di uscita

1

xx m

x E

xx m

xx E m

xE m

x

out

v vi g v

r

v i R r

vi v g

r r

vi R r g

r r

vr R r g

i r

R r

π

π

π π

π

π

π

−= − −

=−

= + +

+ + = → = + +

→ ≈

�

�

�

( ) 0 1

aumentata Migliorato generatore di corrente

E m m

out

R r g g r

R

π +

→

� ≫

Tenendo conto del partitore di bias:

( ) 1 2

1

1

Cv

E

m

in E

out C

RA

Rg

R r R R R

R R

π β

= −

+

= + +

=

� �

Al gran completo:

1 21

1

C Lv

SE

m

R RA

R R RR

g β

= −

+ ++

�

� �

Comportamento del BJT ad alta frequenza:

Legato a caratteristiche reattive delle giunzioni

Zona attiva:

Giunzione di emettitore pol. diretta Cap. di transizione + Cap. di diffusione

Giunzione di collettor

→

e pol. inversa Capacita' di transizione→

Modello a π ibrido esteso ad elementi reattivi:

Capacita' effettive delle giunzioni:

transizione + diffusione

transizione

be diff

bc

C C C

C C

π

µ

= +

=

Inoltre, nei circuiti integrati:

capacita' collettore-substratocsC

Modello completo per BJT nei circuiti integrati:

Es: Capacita' in un circuito specifico ('Cascode', v. dopo)

Effetto principale della capacita' :

Riduzione del guadagno di corrente ad alta frequenza

Def: frequenza di guadagno unitario

Misura 'concettuale':

T

Cπ

ω

1

1 1

1, tempo di transito dei minoritari nella base

Effetto di : ???

Difficile da visualizzare: Capac

out m in

in in in

out m in in

outm in m

in

out m mT

in T

m TT

T

I g V

V Z I

I g Z I

Ig Z g

I j C

I g g

I C C

g VI

C V I

C

π

π π

π

µ

ω

ωω

ω ττ τ

=

=

→ =

→ = =

= → = → =

→ = ≈ ≈

ita' 'floating', senza terminali a ground

Teorema di Miller (non dimostrato):→

Cµµµµ

( )1

2

1

1

1 1

1

1

1 11 1

0 :

Effetto Miller = Aumento della capacita' floating

1 Effetto dominante quello di

v v

v v

v

v in

j CZ

A j C A

j CZ

j CA A

A C

A C

µ

µ

µ

µ

µ

ω

ω

ω

ω

= =− −

= = − −

< →

→

ր

≫

Applicazione a stadio :CE

Teorema di Miller:

( )1

11

Thev in

S

Thev S

X m C

Y

m C

rV V

r R

R R r

C C g R

C Cg R

π

π

π

µ

µ

=+

=

= +

= +

�

Frequenze di taglio, ingresso e uscita, per guadagno:

( )1

1

1

11

in

Thev in m C

out

C out

m C

R C g R C

R C Cg R

µ

µ

ω

ω

= + +

=

+ +

Impedenze di ingresso e uscita:

( )( )0

0

1

1

1

in

m C

out C

CS

Z rj C g R r C

Z R rj C C

π

π µ

µ

ω

ω

+ +

= +

≃ ��

� �

( )

Applicazione a stadio a :

Vantaggi notevoli nella risposta in frequenza

Nessuna capacita' floating

No effetto Miller sta a valore fisso!b

CB

V→ ←

1

1

1

Y Y CS

C Y

X X

S X

m

, C C CR C

, C C

R Cg

µ

π

ω

ω

= = +

= = �

Frequenze di taglio Essenzialmente indipendenti dal guadagno→ ∼

Stadio CC (Emitter follower):

Trattazione simile (v. testi)