Circuito amplificador diferencial, problema con la saturación

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Tengo un problema con la tarea con respecto al amplificador diferencial.

  

Tenemos un amplificador diferencial con suministro simétrico (es decir, \ $ V_ {CC} = - V_ {EE} \ $).   Los emisores están conectados a una fuente de corriente perfecta \ $ I_ {EE} \ $. La base de T2 está conectada a tierra. La base de T1 (entrada del circuito) está conectada a un generador de onda sin, \ $ V_ {PPUIN1} = 2mV, \ \ overline {V_ {IN1}} = 0V \ $.   También sabemos que \ $ \ overline {V_ {OUT2}} = 8V, \ V_ {PPOUT2} = 400mV \ $, donde \ $ V_ {OUT2} \ $ es "wy2" en la imagen de abajo. \ $ R_C = 5k \ Omega, \ V_ {CESAT} = 0.2V, \ V_ {BE} = 0.7V \ $

  1. Calcular \ $ I_ {EE}, \ V_ {CC} \ $
  2. \ $ V_ {IN1} \ $ se cambió a \ $ - 1V \ $. Calcule \ $ V_ {OUT1}, \ V_ {OUT2} \ $
  3. Dibuje la característica de transferencia para ambas salidas para \ $ V_ {IN1} \ in < -1V; 1V > \ $

Desde \ $ U_ {IN} = U_ {IN1} < 2 \ varphi_T \ $, asumimos que ambos transistores están activos. Por lo tanto, podemos usar esta fórmula (no estoy familiarizado con la convención de nomenclatura en inglés, así que, si mi suposición es incorrecta):

\ $ G_ {DIFF2} = \ frac {g_mR_C} {2} = \ frac {I_ {EE} R_C} {4 \ varphi_T} = \ frac {V_ {PPOUT2}} {V_ {PPUIN1}} = \ frac {400mV} {2mV} = 200V / V \ rightarrow I_ {EE} = 4mA \ $

El valor promedio en la segunda salida es \ $ \ overline {V_ {OUT2}} = V_ {CC} - \ frac {I_ {EE} R_C} {2} \ rightarrow V_ {CC} = 18V \ $

Y ahora calculemos para qué se satura \ $ U_ {IN1} \ $ T1:

\ $ V_ {CC} -I_ {EE} R_C-V_ {CES} = V_ {IN1} -V_ {BE} \\ V_ {IN1} = - 1.5V \ $

así que ... parece que nuestra suposición era incorrecta y que ambos transistores no están activos. Pero desde el otro lado, si T1 está saturado, entonces T2 debe cortarse ... lo cual no tiene sentido, ya que nos dieron la información de que hay una onda sinusoidal en la segunda salida. En este punto, no sé qué hacer a continuación

    
pregunta SantaXL

1 respuesta

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Me temo que nos equivocamos. Basta con echar un vistazo a esto

Comopuedevereneldiagrama,tenemos:

\$V_{CC}=15V,I_{EE}=1\textrm{mA},Rc=12\textrm{k}\Omega\$

Ycomopuedeverenlacaracterísticadetransferencia,elvoltajedesalidaenelcolector\$T_2\$esiguala\$3V\$para\$-1V\$enlaentrada(baseT1).

\$V_{out2}=15V-1\textrm{mA}\cdot12\textrm{k}\Omega=3V\$

Ytambiénnoteque\$T_2\$noestáenlaregióndesaturaciónenestecaso.

Porquemientras\$T_2\$elcolectorestáen\$3V\$.Labase\$T_2\$estáen\$0V\$Porlotanto,launiónbase-colectorestápolarizadainversamente.

Yelvoltajedelemisoresalrededorde\$-0.7V\$y\$V_{CE2}=3V-(-0.7V)=3.7V\$

Ypodemoscalcularfácilmenteelpuntoenelque\$T_1\$transistoringresaalaregióndesaturación.Porejemplo,siasumimosque\$V_{CE2(sat)}=0.2V,\V_{BE}=0.7V\$podemosresolverelvoltajemínimonecesarioenlaentradaparasaturareltransistor\$T_1\$.

\$U_{1(sat)}=3V-0.2V+0.7V=3.5V\$

¿Yesperoqueestononecesitemásexplicaciones?

Peropermítamevolverasuproblemaactualyaestapregunta:

  
  • \ $ V_ {IN1} \ $ se cambió a \ $ - 1V \ $. Calcule \ $ V_ {OUT1}, \ V_ {OUT2} \ $
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    En este circuito, tenemos \ $ V_ {CC} = 18V, Rc = 5 \ textrm {k} \ Omega, I_ {EE} = 4 \ textrm {mA} \ $

    Debería estar claro para usted que una tensión negativa tan grande en la base \ $ T_1 \ $ cortará \ $ T_1 \ $ y permitirá que toda la corriente \ $ I_ {EE} \ $ fluya a través de la \ $ T_2 \ $ transistor (T1 no puede ser un encendido porque esto causaría un voltaje muy grande en la unión del emisor de base T2).

    Si es así, el voltaje en el colector \ $ T_2 \ $ es:

    \ $ V_ {OUT2} = 18 \ textrm {V} - 4 \ textrm {mA} \ cdot 5 \ textrm {k} \ Omega = -2 \ textrm {V} \ $

    Pero observe que la \ $ T_2 \ $ base está en \ $ 0V \ $ y \ $ T_2 \ $ el voltaje del emisor está en \ $ - 0.7V \ $.

    Y el voltaje del colector-emisor es \ $ V_ {CE2} = -2V - (-0.7V) = -1.3V \ $

    Pero en el transistor NPN no podemos tener un voltaje negativo entre el colector y el emisor (el voltaje del colector no puede ser más bajo que el voltaje del emisor).

    Entonces, este resultado nos dice que nuestro BJT (\ $ T_2 \ $) está en la región de saturación para \ $ - 1V \ $ en la entrada.

    Por lo tanto:

    \ $ V_ {out2} = V_ {E2} + V_ {CE (sat)} = -0.7 + 0.2V = -0.5V \ $

    Y el \ $ T_2 \ $ colector actual es

    \ $ I_ {C2 (sat)} = \ frac {V_ {CC} - V_ {out2}} {R_ {C2}} = 3.5 \ textrm {mA} \ $

    La corriente de base es \ $ I_ {B2} = I_ {EE} -I_ {C2 (sat)} = 4 \ textrm {mA} - 3.5 \ textrm {mA} = 0.5 \ textrm {mA} \ $

    Espero que esto explique por qué \ $ T_2 \ $ está de hecho en la región de saturación para \ $ - 1V \ $ en la entrada (base T1). Porque aquí tenemos una situación diferente a la que se muestra en su ejemplo, característica de transferencia.

        
    respondido por el G36

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