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Gain di un bootstrapped emitter follower

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 2 gen 2017, 14:32

Piccola digressione: certe volte ho realizzato la bilancia comparatrice di Schmitt con transistor bipolari, convinto che le impedenze dei due ingressi si mantenessero almeno sul kohm. Invece proprio nell'attraversare il punto di commutazione si ha un brusco assorbimento di corrente dall'ingresso crescente, e l'alta impedenza di ingresso si dilegua proprio nel momento in cui sarebbe utile. In effetti "l'altro" transistor si comporta da emitter follower quindi dinamicamente ammazza la classica resistenza posta sui due emettitori. Finivo per aggiungere altri due transistor in Darlington, peggiorando la precisione di tutto quanto, o ricorrere ai comparatori integrati e ai loro miracoli. O rinunziare all'alta impedenza, un po' di potenza quando ci vuole ci vuole.
Voglio dire che quel circuito bootstrap alla fine l'ho capito, in effetti mi mancava, prima di entusiasmarmi vorrei capire meglio gli ordini di grandezza possibili, che a volte sono quelli che fanno la differenza, specie coi circuiti reazionati.
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[12] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto Utenteelfo » 2 gen 2017, 14:52

rugweri ha scritto:Da cui si ricava:

\frac{V_o}{V_{in}} = \frac{\frac{1}{r_e} + \frac{1}{R_3}}{\frac{1}{R_L}+\frac{1}{r_e} + \frac{1}{R_3}} = \frac{R_L \parallel R_3 \parallel r_e}{R_3 \parallel r_e} = \frac{R_L(R_3+r_e)}{R_L+R_3+r_e}

\frac{V_o}{V_{in}} e' un guadagno (adimensionale)
\frac{R_L(R_3+r_e)}{R_L+R_3+r_e} mi sembra che abbia le dimensioni di una resistenza
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[13] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto Utenterugweri » 2 gen 2017, 15:17

Mi vergogno della bestialità che ho scritto :oops:

Volevo scrivere \frac{R_L}{R_L + (R_3 \parallel r_e)}, ed è uscita quella schifezza...
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[14] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtentePiercarlo » 2 gen 2017, 20:33

rugweri ha scritto: Volevo scrivere \frac{R_L}{R_L + (R_3 \parallel r_e)}, ed è uscita quella schifezza...


E, se non è sfuggito a me un passaggio, R3 andrebbe divisa per il guadagno in corrente del transistor prima di essere messa in parallelo ad "re" e pertanto andrebbe almeno scrita con un apice, R3' - altrimenti, se non "transistora" non si capisce cosa ci stia a fare il transistor: il suo guadagno in corrente da qualche parte deve pur andare a finire...

Ciao
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[15] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 2 gen 2017, 21:22

rugweri ha scritto:Buongiorno :D
Continuando a studiare "The art of electronics", mi sono imbattuto in questo circuito:

Sai calcolare l'impedenza di ingresso di questo altro circuito? Nota che non c'e` nessuna rete di polarizzazione



Supponi di conoscere del transistor \beta_0, r_\pi e g_m
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[16] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto Utenterugweri » 3 gen 2017, 1:40

Provo a procedere per logica (al momento non ho a disposizione un foglio per disegnarmi il circuito equivalente): tra base ed emettitore la tensione è di un "diode drop" ~0.6V (il circuito che mi proponi ha la funzione di un emitter follower, suppongo, quindi possiamo porre che la polarizzazione della giunzione base-emettitore sia diretta) e tale rimane, per cui una variazione v_i su V_B = V_{in} si riflette sulla tensione tra emettitore e massa. Lavorando solo sulla variazione, questo vuol dire che

i_e = (\beta_0 + 1) i_b = \frac{v_i}{\frac{r_{\pi}}{\beta_0} + R_E}

(Do per scontata la relazione r_e = \frac{V_T}{I_C} = \frac{r_{\pi}}{\beta_0}). Da ciò ricavo che:

Z_{in} = \frac{v_i}{i_b} = (\beta_0 + 1) \frac{v_i}{\frac{v_i}{\frac{r_\pi}{\beta_0} + R_E}} = (\beta_0 + 1)(\frac{r_\pi}{\beta_0} + R_E)

Ho ragionato bene? :D
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[17] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtentePioz » 3 gen 2017, 2:28

Ciao, mi intrometto.
Il risultato e' quasi giusto ma ti sei perso qualcosa nella prima formula che hai scritto.
Ma l'hai scritta cosi' direttamente o sei partito dall'equazione della maglia? Perche' se scrivi prima la maglia di tensione non puoi sbagliare.
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[18] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 3 gen 2017, 4:58

Si`, solo un dettaglio sulla re che vale r_e=\frac{V_T}{I_E} non diviso IC, e quindi il denominatore della frazione viene

Z_in = \frac{v_i}{i_b} = (\beta_0 + 1) \frac{v_i}{\frac{v_i}{\frac{r_\pi}{\beta_0+1} + R_E}} = (\beta_0 + 1)(\frac{r_\pi}{\beta_0+1} + R_E)=r_\pi+(\beta_0+1)R_E
Ho barato un pochino, ma poco poco :-) Si poteva fare direttamente con una equazione alla maglia con il circuito equivalente a pi greco ibrido.

A questo punto prendiamo il circuito di bootstrap nella banda di lavoro, in cui il condensatore puo` essere considerato un cortocircuito. Il circuito quindi diventa il secondo della figura, con un transistore che ha la stessa r_\pi e lo stesso \beta_0 del transistore iniziale.



Ora considera solo il transistore con la resistenza R3, e cerchiamo un transistore equivalente del transistore originale e della sola R3.

R3 e` in parallelo a rpi, ed e` come se il transistore avesse una rpiequivalente pari a r_{\pi eq}=R_3/\!/r_\pi. Inoltre di tutta la corrente Ib1 che viene mandata nella base, solo una frazione Ib va nella base, I_b=I_{b1}\frac{R_3}{R_3+r_\pi} per cui il beta equivalente vale \beta_{0eq}=\beta_0\frac{R_3}{R_3+r_\pi}.

Ora si conoscono i parametri equivalenti del transistore della terza figura, di cui si puo` calcolare l'impedenza di ingresso: Z_{in}=r_{\pi eq}+(\beta_{0 eq}+1)(R_e/\!/R_1/\!/R_3) riutilizzando un risultato gia` noto.

Se si deve sviluppare l'espressione analitica probabilmente ci sono metodi piu` veloci, ma per il calcolo numerico questo se la cava egregiamente. Da notare che e` un metodo esatto, non ci sono approssimazioni, mentre mi pare che in quello proposto dallo Horowitz Hill ci sia di mezzo il teorema di Miller usato in forma approssimata (o qualche teorema sul calcolo delle impedenze dei sistemi retroazionati).

Il titolo e` un po' fuorviante, dato che parli di guadagno e poi in realta` calcoli l'impedenza. Se vuoi farti venire un po' di mal di testa con l'impedenza di un emitter follower, prova a guardare qui
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[19] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 3 gen 2017, 9:02

IsidoroKZ ha scritto:impedenza di ingresso: Z_{in}=r_{\pi eq}+(\beta_{0 eq}+1)(R_e/\!/R_1/\!/R_3)

Ho seguìto in parte questi utili sviluppi e vorrei riuscire a vedere il vantaggio del bootstrap.
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[20] Re: Gain di un bootstrapped emitter follower

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 3 gen 2017, 9:35

Senza bootstrap, quindi con sole R1 ed R2 collegate direttamente alla base, l'impedenza di ingresso diventa Z_{in}=R_1/\!/R_2/\!/(r_\pi+(\beta_0+1)R_e) e l'alta impedenza di ingresso dovuta al termine \beta_0 R_e viene notevolmente abbassata dalle resistenze R1 ed R2.
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