66.08. Circuitos Electrónicos I

Junturas P-N y M-S.

Transistores TBJ, JFET, MOSFET y MESFET.

Tecnología de fabricación.Modelos.

Circuitos elementales con diodos.

Diodo con corriente continua y alterna superpuesta.

Amplificadores de pequeña y gran señal y de alto y bajo nivel de potencia.

Polarización de amplificadores de un transistor discreto.

Realimentación en continua y en alterna. Limitaciones de funcionamiento en transistores.

Criterios de diseño de amplificadores de un transistor discreto.

Amplificadores con más de un transistor. Cálculo de polarización y parámetros de pequeña señal.

Respuesta en frecuencia de amplificadores.

Método de las constantes de tiempo. Amplificadores diferenciales con carga resistiva y activa.

Modos diferencial y común. Tensión y corriente residuales.

Fuentes de corriente.

El amplificador operacional ideal.

Dispositivos Electrónicos: Estudio de la física y tecnología de materiales utilizados en circuitos electrónicos discretos e integrados. Funcionamiento de junturas P-N y metal-semiconductor.Funcionamiento de transistores bipolares de juntura (TBJ) y de efecto de campo de juntura P-N (JFET). Variación de los parámetros de funcionamiento con la corriente y tensión entre terminales. Modelos estáticos e incrementales. Modelos utilizados por el programa de simulación PSPICE Uso del JFET como resistor dependiente de la tensión. Tecnología de fabricación de dispositivos discretos y circuitos integrados (CI) analógicos. Análisis del sistema MOS. Obtención de la tensión de umbral. Capacitancia de pequeña señal. Efecto de la polarización del canal. Efecto de la polarización del sustrato. Transistor de efecto de campo de compuerta aislada (IGFET o MOSFET). Característica de salida y transferencia. Ecuación de Sah. Efecto de la modulación del largo del canal. Polarización del sustrato. Amplificación y velocidad de respuesta. Modelo incremental. Limitaciones de temperatura. Tecnología del IGFET. Circuitos integrados analógicos N y PMOS, CMOS y BICMOS. Parámetros para los modelos utilizados en PSPICE. Utilización de GaAs. Transistores MESFET. Tecnología de fabricación de CI analógicos de GaAs. Parámetros para los modelos utilizados en PSPICE.

Circuitos con Diodos: Características estáticas ideales y reales. Diodo con corriente continua y alterna superpuesta. Circuitos recortadores y reguladores de tensión. Utilización del programa PSPICE en circuitos con diodos.

Dispositovs de control de señal: Principios básicos. Características estáticas de entrada, transferencia y salida. Curvas de carga. Modos de funcionamiento. Dispositivo amplificador en modo analógico analizado como dispositivo activo en base a las potencias puestas en juego en el circuito de salida. Amplificadores de pequeña y gran señal. Linealización. Amplificadores de alto y bajo nivel de potencia. Parámetros característicos de un circuito amplificador. Amplificadores ideales. Condiciones para que un amplificador real se aproxime a uno ideal. Distorsión por alinealidad y por respuesta en frecuencia. Relación SeñalRuido.

Amplificadores de un transistor discreto de bajo nivel de potencia a frecuencias medias. Introcucción a su respuesta en frecuencia: Clases de operación. El TBJ, el JFET y el MOSFET como amplificadores lineales. Recta de carga estática y dinámica. Condiciones para mantener la linealidad. Recorte por corte y saturación. Máxima excursión simétrica. Selección del punto de trabajo en amplificadores con un único transistor. Polarización utilizando fuente única y doble fuente de alimentación. Causas del corrimiento del punto de trabajo. Dispersión de las características de los dispositivos activos. Variación de sus parámetros con la temperatura. Necesidad de estabilizar el punto de reposo y formas de lograrlo. Realimentación en continua. Interpretación de los mecanismos de estabilización del punto de reposo de los distintos circuitos de estabilización en continua a partir del efecto de la realimentación negativa. Curva de carga estática con carga lineal y alineal. Análisis de circuitos prácticos de polarización y estabilización. Fuentes de corriente. Principios generales. Fuente espejo simple. Su utilización para estabilizar la corriente de reposo. Amplificación de un transistor discreto. Circuitos con acoplamiento R-C y directo. Parámetros característicos del circuito para las tres configuraciones posibles del transistor. Análisis comparativo de las propiedades de las tres configuraciones. Transistor amplificador cargado con otro transistor. Efectos de la realimentación en circuitos con señal. Distintas configuraciones de realimentación. Su incidencia sobre la transferencia y los niveles de impedancia de entrada y salida. Parámetro de transferencia estabilizado en cada caso. Modificación de las características de un amplificador mediante la realimentación negativa. Aproximación a amplificadores ideales. Limitaciones de tensión, corriente y potencia en los transistores. Efectos de la temperatura. Respuesta en baja y alta frecuencia de circuitos amplificadores de un transistor discreto. Solución exacta y aproximada. Efectos de la realimentación negativa. Circuitos pasivos R-C y R-L con un solo componente reactivo. Análisis cualitativo de la respuesta temporal y en frecuencia. Determinación de polos y ceros por inspección. Relación con la respuesta en frecuencia de los amplificadores con un sólo transistor. Consideraciones de diseño de amplificadores con un sólo transistor. Casos más comunes. Limitaciones de los circuitos. Simulación con PSPICE de circuitos amplificadores de un transistor discreto en problemas de verificación y diseño.

Amplificadores con varios dispositivos activos de bajo nivel de potencia: Amplificadores con acoplamiento R-C y directo. Puntos de reposo. Circuitos con fuente única y doble. Amplificadores con varios transistores (multietapa) con acople directo utilizando transistores complementarios – NPN y PNP en bipolares; NMOSFET y PMOSFET (CMOS) en MOSFET y canales N y P en JFET -. Circuitos con acople directo de distintos tipos de transistores –TBJ; JFET y MOSFET -. Configuraciones básicas con dos transistores, a partir de las tres configuraciones del transistor. Determinación de sus parámetros característicos. Análisis comparativo. Justificación de cuáles combinaciones de dos transistores son más utilizadas. Circuitos amplificadores. Determinación de sus parámetros característicos a frecuencias medias. Respuesta en baja y alta frecuencia de circuitos amplificadores. Solución exacta y aproximada. Justificación del uso del método de las constantes de tiempo para la determinación aproximada de las frecuencias de corte inferior y superior. Determinación de las constantes de tiempo asociadas con cada capacidad del circuito de acuerdo al método de las constantes de tiempo. Determinación de las constantes de tiempo asociadas a cada nodo de un circuito por aplicación del método de las constantes de tiempo. Diagramas de Bode aproximados y completos. Polo dominante. Simulación con PSPICE de circuitos amplificadores de más de un transistor en problemas de verificación y diseño.

Amplificadores Diferenciales: Dificultades debidas a la inestabilidad del punto de reposo en amplificadores de continua. Posibles soluciones. El par acoplado por emisor y par acoplado por source como solución más adecuada. Amplificadores diferenciales simétricos con carga resistiva. Características estáticas de transferencia. Efecto de la saturación de transistores. Modos diferencial y común para funcionamiento con señal. Parámetros característicos. Relación de rechazo de modo común (RRMC). Teorema de hemicircuitos. Limitaciones a su aplicación. Rango de tensión de entrada de modo común. Asimetrías. Amplificaciones cruzadas. Tensión y corriente residuales (offset). Correcciones. Conexión en cascada de amplificadores diferenciales. Parámetros característicos. Incidencia de las amplificaciones directas y cruzadas en la RRMC. Respuesta en frecuencia de amplificadores diferenciales para modo diferencial, para modo común y en la RRMC. Simulación con PSPICE de amplificadores diferenciales con carga resistiva en problemas de verificación y diseño.

Fuentes de corrientes y circuitos con cargas activas: Fuentes de corriente: espejo simple; espejo con ganancia de corriente; Widlar; Wilson; Cascode. Factor de copia. Resistencia de salida. Efectos de la temperatura. Comparación de características. La fuente de corriente utilizada como carga activa. El amplificador diferencial con carga activa. Par acoplado por emisor o source y por colector. Características estáticas de transferencia. Parámetros característicos de señal. Rango de tensión de entrada de modo común. Consideraciones de simetría. Correcciones para simetrizar en reposo. Tensión y corriente residual. Su relación con la RRMC. Etapas de entrada típicas utilizadas en CI analógicos. Tecnologías utilizadas. Análisis de esquemas circuitales de CI con TBJ, MOSFET, BIFET, BIMOS y MESFET. Respuesta en frecuencia de amplificadores diferenciales con carga activa para modo diferencial y modo común. RRMC. Simulación con PSPICE de fuentes de corriente y amplificadores diferenciales con carga activa. Introducción al análisis de circuitos integrados analógicos. Identificación de sus etapas circuitales componentes. El amplificador operacional ideal. Análisis de funcionamiento en reposo y señal. Su utilización en circuitos elementales.

Trabajo Práctico Nº1 - 1er Cuatrimestre 2007

Trabajo Práctico Nº3

Trabajo Práctico Nº4

Trabajo Práctico Nº1

Trabajo Práctico Nº2 A

Trabajo Práctico Nº2 B

Trabajo Práctico Nº3

Trabajo Práctico Nº4

Parcialito de nivelación del 28/03/2007

Primer parcial 19/05/07