electrc3b3nica-teorc3ada-de-circuitos-y-dispositivos-electrc3b3nicos-r-boylestad-10m-edicic3b3n

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CAPÍTULO 5: Análisis de ca de un BJT 246 5.1 Introducción 247 5.2 Amplificación en el dominio de ca 247 5.3 Modelo de un transistor BJT 248 5.4 Modelo r e del transistor 251 5.5 Configuración de polarización fija en emisor común 254 5.6 Polarización por medio del divisor de voltaje 257 5.7 Configuración de polarización en emisor común 260 5.8 Configuración en emisor seguidor 267 5.9 Configuración en base común 271 5.10 Configuración de realimentación del colector 273 5.11 Configuración de realimentación de cd del colector 277 5.12 Determinación de la ganancia de corriente 280 5.13 Efecto de R L y R s 281 5.14 Tablas de resumen 286 5.15 Método de los sistemas de dos puertos (bipuertos) 286 5.16 Sistemas en cascada 294 5.17 Conexión Darlington 299 5.18 Par de realimentación 307 5.19 Modelo equivalente híbrido 311 5.20 Circuito equivalente híbrido aproximado 316 5.21 Modelo equivalente híbrido completo 322 5.22 Modelo híbrido 329 5.23 Variaciones de los parámetros del transistor 330 5.24 Solución de fallas 332 5.25 Aplicaciones prácticas 334 5.26 Resumen 340 5.27 Análisis por computadora 343 CONTENIDO xiii CAPÍTULO 6: Transistores de efecto de campo 368 6.1 Introducción 368 6.2 Construcción y características de los JFET 370 6.3 Características de transferencia 376 6.4 Hojas de especificaciones (JFET) 382 6.5 Instrumentación 384 6.6 Relaciones importantes 385 6.7 MOSFET tipo empobrecimiento 386 6.8 MOSFET tipo enriquecimiento 392 6.9 Manejo del MOSFET 399 6.10 VMOS 400 6.11 CMOS 401 6.12 Los MESFET 402 6.13 Tabla de resumen 405 6.14 Resumen 405 6.15 Análisis por computadora 406
xiv CONTENIDO CAPÍTULO 7: Polarización de los FET 412 7.1 Introducción 412 7.2 Configuración de polarización fija 413 7.3 Configuración de autopolarización 417 7.4 Polarización por medio del divisor de voltaje 422 7.5 Configuración en compuerta común 426 7.6 Caso especial: V GSQ 0 V 429 7.7 MOSFET tipo empobrecimiento 429 7.8 MOSFET tipo enriquecimiento 433 7.9 Tabla de resumen 439 7.10 Redes combinadas 439 7.11 Diseño 442 7.12 Solución de fallas 445 7.13 Los FET de canal p 445 7.14 Curva de polarización universal del JFET 448 7.15 Aplicaciones prácticas 451 7.16 Resumen 462 7.17 Análisis por computadora 463 CAPÍTULO 8: Amplificadores con FET 472 8.1 Introducción 472 8.2 Modelo del JFET de señal pequeña 473 8.3 Configuración de polarización fija 480 8.4 Configuración de autopolarización 483 8.5 Configuración del divisor de voltaje 489 8.6 Configuración del JFET en compuerta común 490 8.7 Configuración del JFET en fuente-seguidor (drenaje común) 493 8.8 Los MOSFET tipo empobrecimiento 497 8.9 Los MOSFET tipo enriquecimiento 498 8.10 Configuración por realimentación de drenaje del E-MOSFET 499 8.11 Configuración del divisor de voltaje del E-MOSFET 502 8.12 Diseño de redes de amplificación con FET 503 8.13 Tabla de resumen 505 8.14 Efecto de R L y R sig 508 8.15 Configuración en cascada 510 8.16 Solución de fallas 513 8.17 Aplicaciones prácticas 514 8.18 Resumen 523 8.19 Análisis por computadora 523 CAPÍTULO 9: Respuesta en frecuencia de los BJT y los JFET 538 9.1 Introducción 538 9.2 Logaritmos 539
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Cantidades nominales máximas absol
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directa promedio puede ser tan alto
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9. Un material tipo p se forma agre
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Una vez que se ha instalado y selec
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 53 FIG. 1
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PROBLEMAS 55 . -23. J k := 1.38.10-
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1.9 Circuitos equivalentes del diod
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Aplicaciones del diodo 2 ESQUEMA DE
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ANÁLISIS POR MEDIO DE LA RECTA DE
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ANÁLISIS POR MEDIO DE LA RECTA DE
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E + - + V DQ - I R = I DQ I D Q 10
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E + - I R + V R - E + - I D + - V D
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+0.5 V I D = 0 mA V D- + CONFIGURAC
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sección, probablemente éstas sean
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8 V I R1 = 8 V 120 - 5.7 Ω V = 19.
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ed de la figura 2.40. La figura 2.4
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+ v i + - R + v o + v i R + v o V m
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PIV (PRV) La capacidad de voltaje i
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PIV El PIV requerido de cada diodo
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El rectificador de media onda de la
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RECORTADORES 85 + v O _ FIG. 2.74 R
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Paso 2: La polaridad de la fuente d
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Resumen En la figura 2.88 aparecen
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El producto RC determina la constan
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DIODOS ZENER 93 - + 0.7 V + - + - V
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gativa aplicada aparecerá a travé
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Como V 12 V es mayor que V Z 10 V
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Con la ecuación (2.26) se determin
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Duplicador de voltaje La red de la
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circuito, cómo se pueden conectar
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Pico = 18 V 12 V 120 V de ca 2 A 6
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V R R R s 100 Inductor Relevador C
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APLICACIONES PRÁCTICAS 109 D 2 - v
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+ 6 V - R D 1 D 2 Verde (+) LED1 LE
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v i + 5 kΩ + 22 V Z 1 v Zeners i v
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 115 2.081
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 117 2.072
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ajo el encabezado Data Range. Luego
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seleccione AMMETER H. Observará qu
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2.3 Configuraciones de diodos en se
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V o1 I PROBLEMAS 125 V o2 FIG. 2.15
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*30. Trace v o para la red de la fi
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PROBLEMAS 129 v o E + - v o (a)
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Transistores de unión bipolar 3 ES
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+ Portadores mayoritarios E + - + -
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I C (mA) CONFIGURACIÓN EN BASE COM
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c. Según la figura 3.8 I E I C =
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3.6 CONFIGURACIÓN EN EMISOR COMÚN
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IB (µA) CONFIGURACIÓN EN EMISOR C
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ción las I B 20 µA y 30 µA sati
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I C I B IE V BB V CC (a) (b) (c
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Para el dispositivo de la figura 3.
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10 Figura 1 - Capacitancia 200 Figu
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También baja a este nivel si I C s
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Si ambas uniones de un transistor d
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2. Los transistores son dispositivo
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ANÁLISIS POR COMPUTADORA 157 FIG.
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11. Utilizando las características
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Polarización de cd de los BJT 4 ES
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I C (mA) 80 μA PUNTO DE OPERACIÓN
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Malla colector-emisor La sección c
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Si aproximamos las curvas de la fig
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Si ahora seleccionamos V CE como 0
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4.4 CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN
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Solución: a. Ec. (4.17): I B = V C
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La ecuación de la malla colector-e
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CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN POR
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CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN POR
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Nota importante: Volviendo a los re
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CONFIGURACIÓN DE REALIMENTACIÓN D
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250 kΩ 10 V 4.7 kΩ 10 μF v o CON
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36 V (mA) 10 μF 150 kΩ 360 kΩ R
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Solución: Ec. (4.44): I B = V EE -
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DIVERSAS CONFIGURACIONES DE POLARIZ
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R 1 8.2 kΩ R 2 2.2 kΩ B RTh V CC
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TABLA 4.1 Configuración de polariz
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con y V C = V CE + V E = 10 V + 2.4
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voltaje de alimentación. Seleccion
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I X R X +V CC I X R X I Q 2 +V CC Q
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R + E - E + - I R I Fuente de volta
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Al aplicar la ley de voltajes de Ki
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V i V CC = 5 V R C 0.82 kΩ V C RED
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Seleccionando I B = 60 mA para gara
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está conectado al colector del BJT
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50 A 40 A punto Q 30 A punto Q 20 A
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como se muestra en la figura 4.89.
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Si I C definida por la ecuación (4
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S() El último factor de estabilida
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en estado desenergizado (NO, normal
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V CC I fuente de corriente APLICACI
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Compuertas lógicas Por ahora proba
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Una vez que se establece la resiste
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16. Beta es muy sensible a la tempe
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cuyos parámetros son muy sensibles
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PROBLEMAS 233 I CQ + V B I BQ _ V C
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8. Dada la información provista en
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PROBLEMAS 237 I C V CE I B + V B V
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PROBLEMAS 239 V C FIG. 4.123 I B V
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PROBLEMAS 241 I FIG. 4.129 Problema
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PROBLEMAS 243 0 V 20 V 0.05 V + 20
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4.20 Análisis por computadora 58.
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5.1 INTRODUCCIÓN ● En el capítu
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MODELO DE UN TRANSISTOR BJT 249 + I
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5.4 MODELO r e DEL TRANSISTOR ● A
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Desde luego, por consiguiente, cuan
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V CC C 2 CONFIGURACIÓN DE POLARIZA
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470 kΩ 3 kΩ I o 12 V POLARIZACIÓ
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Para r o 10R C , A v = V o V i -
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Como normalmente b es mucho mayor q
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Para r o 10R C . A v = V o V i -
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cada ecuación a un nivel exactamen
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R B V CC I o R C C2 CONFIGURACIÓN
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Como por lo general R E es mucho ma
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e. Al comprobar la condición r o
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Solución: a. b. c. d. e. I E = V E
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Efecto de r o Z i Un análisis comp
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Z o : A v : Z o = r o 7R C 7R F = 2
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Para r b 10R C , A v = V o R F2 7R
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Para demostrar la validez de la ecu
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283 EFECTO DE R L Y R S I b + R s +
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Primero observe las marcadas simili
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TABLA 5.1 Amplificadores con transi
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TABLA 5.2 (Continuación) Amplifica
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Al aplicar una carga al sistema de
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Sin embargo, I s I s , por lo que
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No importa qué tan perfecto sea el
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En el punto de polarización, 26 mV
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La ganancia sin carga total es A vT
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Impedancia de entrada La impedancia
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Impedancia de salida La impedancia
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y la terminal emisor del circuito D
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Impedancia de salida Como la impeda
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por tanto I b1 = V i - b 1 b 2 I b1
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de modo que Z o ¿= r e 1 (5.121) b
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la relación de la corriente de sal
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I i V i I o I o + + + + h i - I i V
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Como la hoja de datos o el análisi
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Z i De la figura 5.107 con R B = R
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A v Para la ganancia de voltaje, se
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definidos para cada configuración.
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EJEMPLO 5.22 Para la red de la figu
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la cual es mayor que el valor deter
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5.22 MODELO P HÍBRIDO ● El últi
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Este valor parece bastar, pero obse
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V CC SOLUCIÓN DE FALLAS 333 R s +
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Micrófono + 1 k k 470 k 33 k 500 k
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En el dominio de ca, el capacitor d
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frecuencias muy bajas, todos los ca
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4. La impedancia de salida de una r
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Conexión Cascodo: A v = A v1 A v2
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Por ejemplo, 5.2, b es 90, con br e
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opción hacia abajo en la primera b
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6. Para la configuración en base c
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I o Z i 1.2 kΩ Z o 390 kΩ 20 V 2.
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12 V V CC PROBLEMAS 357 I o 3.9 kΩ
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24 V PROBLEMAS 359 560 kΩ 4.3 kΩ
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5.16 Sistemas en cascada *45. Para
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PROBLEMAS 363 V i V o FIG. 5.178 Pr
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18 V PROBLEMAS 365 68 kΩ 2.2 kΩ I
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V CC = 14 V PROBLEMAS 367 v o v i (
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INTRODUCCIÓN 369 (Corriente de con
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Región de empobrecimiento e D I D
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En la figura 6.10 se aplica un volt
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CONSTRUCCIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE
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La ecuación de la red puede cambia
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Método abreviado Como la curva de
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CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA 3
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V DG no deben ser excedidos en cual
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el nivel de V p se puede estimar a
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la estructura básica sobre la cual
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y en I D = I DSS 2 , FIG. 6.31 todo
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El dispositivo que aparece en la fi
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Electrones atraídos a la compuerta
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Para las características de la fig
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I D (mA) I D (mA) 8 8 V GS = -6 V D
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. Ec. (6.15): Para V GS 5 V, I D =
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la corriente de drenaje en lugar de
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compuerta está conectada de manera
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Para ambos tipos de MOSFET la longi
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FIG. 6.54 Red utilizada para obtene
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PROBLEMAS 409 FIG. 6.57 Problemas 9
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PROBLEMAS 411 (V) FIG. 6.58 Problem
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Otra diferencia entre el análisis
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de la configuración, comúnmente c
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sin que se incremente significativa
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I D I DSS CONFIGURACIÓN DE AUTOPOL
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e. Ec. (7.13): f. Ec. (7.14): o V G
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Al aplicar la ley de voltajes de Ki
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Solución: a. Para las característ
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I D (mA) I DSS CONFIGURACIÓN EN CO
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7.6 CASO ESPECIAL: V GSQ 0 V ● U
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Estableciendo I D 0 mA resulta Est
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MOSFET TIPO ENRIQUECIMIENTO 433 FIG
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la que se escribe como sigue despu
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I D = mA MOSFET TIPO ENRIQUECIMIENT
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la que se traza en la misma gráfic
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Solución: Por experiencia ahora sa
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una red, la leve variación debida
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7.12 SOLUCIÓN DE FALLAS LOS FET DE
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guiente ejemplo demostrará que con
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ción de las escalas para m y M se
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Y V G se obtiene como Para encontra
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V GS = -2 V: R DS = V GS = -2.5 V:
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total, aunque hay que entender que
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- 8 V + R 1 R 2 R 3 R 4 10 M 8 M 1
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es de sólo 0.7 V en vez de 4 V par
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eaccionará a la luz incidente y pe
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Ecuaciones: MOSFET tipo empobrecimi
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Multisim Ahora comprobaremos los re
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PROBLEMAS 467 V D V D FIG. 7.83 Pro
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7.7 MOSFET tipo empobrecimiento 18.
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*28. Aun cuando las lecturas de la
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de ca es un poco más simple que el
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molesto. Un método alternativo par
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Efecto de I D en g m Una relación
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8 7 6 5 4 3 2 I D (mA) ΔV DS = 5 V
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X C1 ≈ 0 Ω X C2 ≈ 0 Ω G D V i
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8.4 CONFIGURACIÓN DE AUTOPOLARIZAC
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de modo que o I o + I D = -g m 1I o
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EJEMPLO 8.8 La configuración de au
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y VP, todo lo que se tiene que hace
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+ I' Z' i - I' a I rd + CONFIGURACI
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Solución: a. b. g m0 = 2I DSS ƒV
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V gs - I S o + Z o g m V gs r d RS
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Sin r d , A v = = g m R S 12.28 mS2
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Como la definición de g m sigue si
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y de modo que A v = -g m 1R F ƒƒ
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y si r d 10R D , A v = V o V i -g
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Sustituyendo los valores conocidos
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TABLA 8.1 (continuación) Configura
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Para demostrar cada uno de los mét
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TABLA 8.2 Configuración A vL = V o
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Por tanto, el voltaje de salida a t
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aplicar a la misma terminal de comp
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la guitarra se oye en el micrófono
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que el nivel de cd esté presente d
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Sustituyendo los valores numéricos
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8.18 RESUMEN Conclusiones y concept
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voltaje aplicado. Ahora cambie SEL
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la red, y la ecuación de la gananc
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8.4 Configuración de autopolarizac
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+22 V PROBLEMAS 533 1.8 kΩ V o V i
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8.14 Efecto de R L y R sig 46. Para
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PROBLEMAS 537 V o V i 2 mV FIG. 8.
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9.2 LOGARITMOS ● En este campo no
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EJEMPLO 9.4 Utilizando una calculad
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9.3 DECIBELES ● El concepto de de
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. G v = 20 log 10 V o V i Q 40 = 20
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y a las frecuencias de media potenc
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A v FIG. 9.11 549 0 dB − 3 dB −
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obtenemos, utilizando la frecuencia
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Para frecuencias f f 1 , u = tan -
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Utilizando la letra mayúscula A pa
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+ R s R 1 ⎜⎜R 2 h ie = r e RESP
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Como se satisface el voltaje de cd
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que V E es de 3.166 V, comparado co
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RESPUESTA EN BAJA FRECUENCIA; AMPLI
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Utilizando la ganancia de banda med
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+ V i I i Z i R i C M = (1 − A υ
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RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA; AMPLI
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y el colector, se forma un lazo de
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con = 6 pF + 36 pF + [1 - (-90)]4 p
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9.11 RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA;
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. Con Pspice para Windows, el esque
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o ec1 + a f 2- 1>2 n 1 b d f = ec1
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ocasionada por el amplificador. Por
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9.14 RESUMEN Conclusiones y concept
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2. a. Determine el logaritmo común
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PROBLEMAS 591 V o V i Z i FIG. 9.7
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f Ho c. Determine f Hi y . d. Trace
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Entrada 1 Entrada no inversora + IN
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Rechazo en modo común Una caracter
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Solución: Ec. (10.1): I E = V EE -
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= I b I b1 CIRCUITO DEL AMPLIFICADO
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CIRCUITO DEL AMPLIFICADOR DIFERENCI
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I D (mA) I D (mA) nMOS pMOS 0 +V Th
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constante. Se toma una sola salida
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El resultado en la ecuación (10.8)
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V 1 + Amplificador operacional R f
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CIRCUITOS PRÁCTICOS DE AMPLIFICADO
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v 1 (t) Amplificador operacional v
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de salida resultante. Al aplicar su
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0.707A VD A VD A v ESPECIFICACIONES
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Solución: Para una ganancia de mag
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características eléctricas a una
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Solución: a. b. c. Ec. (10.8): V o
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Entradas comunes Cuando las dos se
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Solución: A partir de las medicion
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10.11 ANÁLISIS POR COMPUTADORA PSp
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PROBLEMAS *Nota: Los asteriscos ind
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8. Calcule el voltaje de salida des
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15. Calcule V o en el circuito de l
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Aplicaciones del amplificador opera
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MULTIPLICADOR DE GANANCIA CONSTANTE
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Solución: El resistor para cada et
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V o = -c R f R f a - V R 3 R 1 b +
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EJEMPLO 11.9 Muestre la conexión d
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CIRCUITOS DE INSTRUMENTACIÓN 651 F
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la cual envía 600 mA a través de
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11.6 FILTROS ACTIVOS ● Una aplica
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Filtro activo pasoaltas Se pueden c
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Amplificador sumador de voltajes: A
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Seleccione GLOBAL (conector global)
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PROBLEMAS 665 FIG. 11.45 Filtro act
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8. Determine el voltaje de salida p
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17. Calcule las frecuencias de cort
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Amplificadores de potencia 12 ESQUE
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TABLA 12.1 Comparación de clases d
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Incluso con una señal de ca aplica
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12.3 AMPLIFICADOR CLASE A ACOPLADO
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Solución: Ec. 112.112: a N 2 1 b =
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EJEMPLO 12.4 Calcule la potencia de
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Eficiencia teórica máxima Para un
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dondeI1p2 es el valor pico de la fo
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EJEMPLO 12.8 Para un amplificador c
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utiliza una etapa de BJT con salida
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CIRCUITOS DEL AMPLIFICADOR CLASE B
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EJEMPLO 12.11 Para el circuito de l
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I Cmáx DISTORSIÓN DE UN AMPLIFICA
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Señal senoidal distorsionada V 1 s
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Es interesante observar qué valor
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amplificadores de potencia. Se nece
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Operación clase B: I cd = 2 p I1p2
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A partir de los resultados del aná
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La potencia de salida se calcula en
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*14. Calcule la eficiencia de un am
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Circuitos integrados analógicos-di
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En general, el nivel de referencia
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La figura 13.6 muestra cómo se pue
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El voltaje de entrada diferencial (
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La función de una red en escalera
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Entrada analógica Comparador Deten
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C se descarga C se carga 7 8 4 Temp
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Solución: Con la ecuación (13.7),
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variar V C desde casi 9 V hasta cer
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Una unidad de PLL de gran aceptaci
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la malla permanece enganchada. La s
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MARCA Lazo de corriente Salida RS-2
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PROBLEMAS 737 FIG. 13.39 Oscilador
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12. ¿Cuántos pasos de conteo ocur
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TIPOS DE CONEXIONES DE REALIMENTACI
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Impedancia de entrada con realiment
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conexión más detallada con realim
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` ` ` ` Estabilidad de la ganancia
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EJEMPLO 14.4 Calcule la ganancia de
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Solución: Sin realimentación, A =
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Sabemos que la ganancia de un ampli
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14.5 OPERACIÓN DE UN OSCILADOR El
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medimos el desfasamiento por secci
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el amplificador operacional proporc
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CIRCUITO OSCILADOR SINTONIZADO 761
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14.9 OSCILADOR DE CRISTAL ● Un os
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eactancia inductiva de valor máxim
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salida FIG. 14.39 Algunas configura
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Ejemplo 14-12 Oscilador Colpitts de
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Los siguientes son los mismos cálc
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Fuentes de alimentación (regulador
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Solución: r = V r1rms2 V cd CONSID
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de obtener un voltaje de cd es que
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v v FIG. 15.7 Formas de onda del vo
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EJEMPLO 15.7 Calcule los componente
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I B = I C b = 11.3 mA 50 = 226 mA I
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REGULACIÓN DE VOLTAJE CON TRANSIST
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(La corriente a través del Zener y
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integrado proporciona un voltaje re
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EJEMPLO 15.12 Dibuje una fuente de
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15.7 APLICACIONES PRÁCTICAS Fuente
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Circuitos de cargador de baterías
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lida de la sección de RC para una
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Otros dispositivos de dos terminale
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Diodo Schottky Diodo de unión p-n
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la capacitancia C p son valores de
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DIODOS VARACTORES (VARICAP) 807 FIG
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de desempeño con ruido. Un Q alto
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DIODOS TÚNEL 811 FIG. 16.14 Diodo
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almacene energía en el inductor en
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de superficie particular. Por lo co
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16.7 CELDAS FOTOCONDUCTORAS CELDAS
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El flujo radiante en miliwatts cont
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Sellador y separador Polarizadores
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Curva de oscuridad sin luz incident
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TERMISTORES 825 Lugar geométrico d
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Aplicación En la figura 16.52 apar
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*9. Con la figura 16.10(a), determi
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Dispositivos pnpn y de otros tipos
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En el instante t t 1 aparecerá un
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Corriente de compuerta mínima requ
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APLICACIONES DEL SCR 837 Interrupto
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de termostatos. Los termostatos de
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si se emplea el valor correcto de R
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Luz Cubierta de cristal Ánodo Áno
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17.10 DIODO SHOCKLEY ● El diodo S
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el potencial de encendido. Luego se
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El símbolo para el transistor de m
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Valores nominales máximos absoluto
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La ecuación general para el period
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c. Determine si R 1 está dentro de
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En la figura 17.50 se dan algunas c
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configuraciones de circuito integra
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TRANSISTOR DE MONOUNIÓN PROGRAMABL
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Oscilador de relajación Una aplica
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= 20 * 10 -3 11.292 = 25.8 ms f = 1
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. A un voltaje fijo de ánodo a cá
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Parámetros híbridos: determinaci
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ƒh oe ƒ = ¢i c ¢v ce ` I B = co
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A.2 ECUACIONES DE CONVERSIÓN EXACT
Page 894 and 895:
Factor de rizo y cálculos de volta
Page 896 and 897:
Utilizando los detalles de la forma
Page 898 and 899:
APÉNDICE B 879 Carga ligera Carga
Page 900 and 901:
Apéndice C Gráficas y tablas 881
Page 902 and 903:
Apéndice D Soluciones a problemas
Page 904 and 905:
%¢V CE = 2.68% 17. (a) I C = 2.28
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17. (a) I DQ = 4 mA (b) V DQ = V DS
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Capítulo 13 9. 13. 17. 19. 21. V o
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ÍNDICE A Aisladores optoelectróni
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Dispositivos de dos terminales, 801
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