TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN - OCW Usal

TEMA 5. CIRCUITOS EN 

CONMUTACIÓN 

http://www.tech-faq.com/wp-content/uploads/images/integrated-circuit-layout.jpg 

IEEE 125 Aniversary: http://www.flickr.com/photos/ieee125/with/2809342254/ 

María Jesús Martín Martínez : mjmm@usal.es 

1

TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 

1. Introducción 

Introducci 

2. Circuitos en conmutación conmutaci n con BJT. 

3. Circuitos en conmutación conmutaci con MOSFET. 

1. Etapa inversora MOSFET 

2. Etapa CMOS 

3. Etapa inversora MOS de carga integrada 


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Hasta ahora, los circuitos estudiados en la asignatura (salvo el oscilador de relajación) son 

lineales (establecemos una relación lineal entre la entrada y la salida) 

Para ello hemos operado (polarizados dentro de sus características I-V) en la región lineal: 

Los BJTs : Región activa 

Los MOSFETs: Región de saturación 

Ahora vamos a estudiar cuando estos mismos dispositivos trabajan en conmutación: 

CONMUTACION: Paso de un punto de corte (OFF) a conducción (ON) 

I C ( mA) 

TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 5.1. INTRODUCCIÓN 

Partiendo de un punto de funcionamiento estático (POE) de las características I-V del transistor 

Llevamos al dispositivo a trabajar en otro punto suficientemente alejado del primero. 

 

I B = 80 µA 

BJT 

 

 

I B = 60 µA 

I B = 40 µA 

I B = 20 µA 

V CE (V) 

I B = 0 µA 

FFI-UPV.es 

MOSFET 


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V BB 

TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 5.1. INTRODUCCIÓN 

Transistor Bipolar de Unión (BJT) en conmutación: 

El de un punto de corte (OFF) es en la región de corte 

El punto de corriente elevada es en la región de saturación (ON) 

R B 

V BE 

R C 

V CE 

Región de saturación 

Región activa 

Región de corte 

V CC 

I C ( mA) 

 

•En región activa: unión EB en directa, BC en inversa. Aplicación en amplificación. 

•En región de corte: las dos uniones polarizadas inversamente: circuito abierto. 

•En región de saturación: las dos uniones polarizadas directamente: cortocircuito. 

Q 

I B = 80 µA 

Q 

línea de carga 

 

I B = 60 µA 

Q 


FFI-UPV.es 

I B = 40 µA 

I B = 20 µA 

I B = 0 µA 

V CE (V) 

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VBB (V) VCE (V) Ic (mA) IB (A) 

0,7 10 0 0 

0,8 9,375 0,625 6,25 

0,9 8,75 1,25 12,5 

1 8,125 1,875 18,75 

1,2 6,875 3,125 31,25 

1,4 5,625 4,375 43,75 

1,6 4,375 5,625 56,25 

1,8 3,125 6,875 68,75 

2 1,875 8,125 81,25 

2,2 0,625 9,375 93,75 

2,3 0 10 100 


V BB = I B R B + V BE 

Retomamos el estudio del punto de operación ESTACIONARIO VCC = IC RC + VCC VBE 0,7 V 

V BB = 2 V 

V 

R 

CC 

C 

TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 5.2. CIRCUITOS BJT 

Etapa inversora: BJT en aplicaciones digitales 

I C 

Q 

R B =16 k 

I B 

I B2 

I B1 

V BE 

FFI-UPV.es 

Q 

R C =1 k 

V CE 

I B3 

I C 

I B4 


= 100 

V CC =10 V 

Q 

V CE 

V CC = 10 V 

IB 

VBB 

VBE 

 

RB 

2 0, 

7 

 

16000 

Ic = IB = 8,125 mA 

81, 

25 

A 

V CE = V CC -I C R C = 10 - 8,125 = 1,875 V 

Corte 

Región activa 

Saturación 

5

I C 

Q 



Si VBB , IB = , IE IC = VCC /RC zona de saturación 

cortocircuito VCE = 0 

FFI-UPV.es 

Q 


Q 

Si VBB =0 IB = 0, IE IC 0, VCE = VCC Zona de corte 

circuito abierto VCE = VCC V CE (V) 

R B 

V i =V entrada 


+V CC 

R C 

V 0 =V salida 

FFI-UPV.es 

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I C 

Q 


Si V BB , I B = , I E I C = V CC /R C 

zona de saturación 

cortocircuito V CE = 0 

FFI-UPV.es 

Q 


Si V BB = 0 o < 0,7 V, I B = 0, I E I C 0, V CE = V CC 

Zona de corte 

Q 

circuito abierto V CE = V CC 

V CE (V) 

La salida V 0 está invertida 

con respecto a la entrada 

V i Etapa inversora 


D. Pardo, et al. 1999 

7



R B 

V entrada 

V entrada 

+V CC 

R C 

V salida 

V salida 

VBB (V) VCE (V) Ic (mA) IB (A) 

0,7 10 0 0 

0,8 9,375 0,625 6,25 

0,9 8,75 1,25 12,5 

1 8,125 1,875 18,75 

1,2 6,875 3,125 31,25 

1,4 5,625 4,375 43,75 

1,6 4,375 5,625 56,25 

1,8 3,125 6,875 68,75 

2 1,875 8,125 81,25 

2,2 0,625 9,375 93,75 

2,3 0 10 100 

INVERSOR 

X Y 

Y = not X 

FFI-UPV.es 


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TIEMPOS DE CONMUTACION 

Cuando la entrada cambia bruscamente: también lo hace la salida Pero el cambio 

en la salida no se produce en un tiempo nulo. 

El tiempo que la salida tarda en ir desde V 0 =+V CC hasta V 0 = 0 V tiempo de paso de corte a 

saturación : t off-on 

El tiempo que la salida tarda en ir desde V 0 = 0 V hasta V 0 =+V CC tiempo de paso de 

saturación a corte : t on-off 

La suma de estos dos tiempos es el periodo mínimo de la señal cuadrada que se puede 

aplicar a la entrada para que la etapa inversora pueda responder en conmutación. 

t on-off 

Jim Stiles, Dept. of EECS. The Univ. of Kansas 


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TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 5.3. CIRCUITOS MOSFET 

Transistor MOSFET en conmutación: Configuración en fuente común. 

El de un punto de corte (OFF) es en la región de corte 

El punto de corriente elevada es en la región de NO-SATURACION (ON) 

Es utilizado en circuitos digitales. 

Región de NO- 

SATURACION 

Cuando Vin toma un valor bajo, el transistor está cortado y Vout es elevado. 

Cuando Vin es elevado el transistor conduce y Vout es bajo. 

FFI-UPV.es 

Región de CORTE 



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V GS 

TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 5.3. CIRCUITOS MOSFET 

Transistor MOSFET en conmutación: Configuración en fuente común. 

+ 

- 

I D 

2,5K 

G 

V GS = 0V < 2,5V < 3V < 3,5V < 4V 

D 

S 

www.ate.uniovi.es/354/Trans01.ppt 

10V 

+ 

V DS 

- 

4 

2 

0 

Comportamiento resistivo 

< 4,5V 

I D [mA] 

Comportamiento lineal 

Comportamiento como circuito abierto 

4 8 12 VDS [V] 

VGS < VTH = 2V 


V GS = 4,5V 

V GS = 4V 

V GS = 3,5V 

VGS = 3V 

VGS = 2,5V 

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TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN 5.3. CIRCUITOS MOSFETs 

Etapa inversora: MOSFET en aplicaciones digitales 

V in 

V out 

V CC 

A 

B 

I D 

www.ate.uniovi.es/354/Trans01.ppt 


B 

A 

V GS(B) 

V GS(A) 

V DS 

Aplicando una onda 

cuadrada en los terminales 

V GS se puede conseguir 

que el MOSFET actúe 

como un inversor 


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Etapa CMOS (Complementary MOSFET) 

En la mayoría de los Cis, se utiliza una etapa inversora con dos transistores 

MOSFET de realce complementarios: 

Uno Canal N y otro Canal P 

Presenta numerosas ventajas con respecto a la anterior: menor consumo en estado OFF, 

mayor velocidad de conmutación. 

Sus desventajas son: fabricación más costosa y mayor del área del chip. 




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Etapa inversora MOS con carga integrada de realce 

En esta etapa, un transistor actúa como resistencia: Q L0 



En general, en todos los circuitos vistos en el TEMA 5 podemos decir que: 

Si la entrada toma uno de los dos valores discretos que mantienen al transistor 

en corte y conducción 

La salida únicamente tomará también dos valores discretos Aplicaciones en 

Electrónica DIGITAL. 


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Referencias 

Pardo Collantes, Daniel; Bailón Vega, Luís A., “Elementos de 

Electrónica”.Universidad de Valladolid. Secretariado de Publicaciones e 

Intercambio Editorial.1999. 

Universidad de Oviedo. Area de tecnología Electrónica (ATE). Departamento de 

Ingeniería Eléctrica, Electrónica, de Computadores y de Sistemas. Area de 

Tecnologia Electrónica. www.ate.uniovi.es/354/Trans01.ppt 

Jose Antonio Gómez Tejedor. Apuntes Fundamentos Físicos de la Informática 

(FFI). Universidad Politécnica de Valencia. 

http://personales.upv.es/jogomez/ffi.html 

Material de Prof. Jim Stiles, Dept. of EECS. The Univ. of Kansas, USA. 


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TEMA 5. CIRCUITOS EN CONMUTACIÓN - OCW Usal

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