Teoría del 1º previo de electrónica II docx

8/17/2019 Teoría del 1º previo de electrónica II docx

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CIRCUITOS DE POLARIZACION DEL TRANSISTOR BIPOLAR1.- POLARIZACIÓN POR BASE.- Esta polarización es la peor cuando se trata de fijar el punto Q.La razón es que en la zona activa la corriente de colector es muy sensible a la ganancia decorriente. En un circuito como éste, el punto Q se desplazó a lo largo de toda la línea de carga concambios del transistor o de temperatura.

ecorremos la malla! para obtener la corriente "#$ %‒ && ' "#.# ' %#E ( ). * "#.# ( %&& + %#E ( * "#( %&& + %#E - # (/

"E( "#!'0-(, "&( "#.0(. 12ora recorremos la malla 3 para obtener el %&E$%‒ && ' "&.& ' %&E ( ). * %&E ( %&& "‒ &.&(. 4ara obtener los puntos de corte

de la recta de carga de &.& tomamos la ecuación anterior para 2allar la "&sat-, y2acemos %&E(), entonces tenemos )( %&& "‒ &5at-.&, de donde"&5at-( %&& &(, y lo mismo para 2allar el %&E&orte-, a2ora 2acemos "&() yobtenemos que %&E&orte- ( %&&. 4ara 2allar los voltajes de base, colector yemisor, 2acemos la respectiva malla para 2allar cada uno de esos voltajes.&omo el emisor no tiene resistencia su voltaje es %E(). 12ora podemos 2allar el

%# por medio de %#E(%# %‒ E( ).6%, como %E() entonces %# ( %#E().6%. 4ara 2allar el %&2acemos la malla y obtenemos$ %‒ && ' "& 7 & ' %& ()/ * %& ( %&& "‒ & 7 & (/ 4ara 2allar lapotencia que disipa el transistor utilizamos la siguiente fórmula$ 48( %&EQ. "&Q(.

2.- POLARIZACIÓN POR RETROALIMENTACIÓN DEL EMISOR.- 4ara estabilizar el punto Q seintrodujo una resistencia en el emisor y se obtuvo esta polarización. El proceso de racionamientoes el siguiente$5í "& aumenta, %E crece y también %#. 9ayor %# significa menor tensión a través de #, con lo quedisminuye "#, en contraposición al aumento de "&. 5e le llama realimentación porque el cambio detensión de emisor alimenta 2acia atr:s el circuito de base. ;ambién se denomina se negativaporque se opone al cambio original de corriente de colector.En la polarización con realimentación de emisor nunca llegó a ser popular. El desplazamiento delpunto Q es todavía grande para la mayoría de aplicaciones de fabricación masiva.

ecorremos la malla! para obtener la corriente "#$ %‒ &&'"#.#'%#E'"E.E(). &omo "#("E!'0-(, * "E!'0-.# '"EE ( %&& +%#E *

"E# !'0-'E- ( %&& + %#E ( * "E( %&& + %#E - # !'0-'E- (/ "#( "E!'0-(/"&( "#.0(. 12ora recorremos la malla 3 para obtener el %&E$ %‒ && ' "&.& ' %&E ' "E.E ( ). * %&E ( %&& "‒ & &'E-. 4ara obtener los puntos de corte de la rectade carga de &.& tomamos la ecuación anterior para 2allar la "&sat-, y 2acemos%&E(), * )( %&& "‒ &5at-7 &'E-, de donde "&5at-( %&& &'E- (, y lo mismopara 2allar el %&E&orte-, a2ora 2acemos "&() y obtenemos que %&E&orte- ( %&&.4ara 2allar los voltajes de base, colector y emisor, 2acemos la respectiva mallapara 2allar cada uno de esos voltajes. %‒ E ' "E 7 E ( ) * %E ( "E 7 E (/

para 2allar el %# 2acemos la malla y obtenemos$ %‒ # ' %#E ' "E 7 E ( ) * %# ( %#E ' "E 7 E(/a2ora 2acemos la malla para 2allar el %&$ %‒ && ' "&.& ' %& ( ) de donde el %& ( %&& "‒ & 7 & (/para 2allar la potencia que disipa el transistor utilizamos la siguiente fórmula$ 4 8( %&EQ 7 "&Q (.

La finalidad de la polarización de retroalimentación del emisor es compensar las variaciones en 0/esto equivale a que E sea muc2o mayor que #!'0-.En circuitos pr:cticos, sin embargo, no se puede 2acer E lo suficientemente grande como paracompensar los efectos de 0 sin saturar el transistor. Esto 2ace que la polarización deretroalimentación de emisor sea casi tan sensible a los cambios de 0 como en la polarización debase. 4or lo tanto, la polarización de retroalimentación de emisor no es una forma preferida depolarización, por lo que se debe evitar su uso.3.- POLARIZACIÓN POR DIVISOR DE VOLTAJE.- En los circuitos de polarización anteriores la

corriente de polarización "cQ y el voltaje %&EQ depolarización eran una función de la ganancia decorriente 0- del transistor. 5in embargo, debido a

que el 0 es sensible a la temperatura de lostransistores, lo mejor sería desarrollar un circuitoque fuera independiente de la beta del transistor.El circuito al que nos referimos es la polarizaciónpor divisor de voltaje de la figura


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Análisis e!"#$.- El lado de la base del circuito


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de voltaje de a2í el nombre para este circuito de polarización esto es$ %3(%cc. 3 ! ' 3-( %#.8ebido a que i(!'0-E G 0.E, la condición que definir:, en caso que pueda aplicarse a laapro7imación, ser: la siguiente$ 0.E H !).3. 5i la inecuación se cumple, la apro7imación podr:aplicarse con un alto grado de precisión. na vez determinado %3( %#, el nivel de %E puede calcularse a partir de %# ( %#E'%E(, entonces%E (%# + %#E(. &omo %E( "E.E (, entonces "E( %E E (, * "#( "E ! ' 0 -(, e "& ( "# 7 0(.El voltaje del colector+emisor se encuentra determinado por %&E ( %&& "‒ &7& '"E7E(, pero dadoque "&Q G"E * %&E ( %&& "‒ &7 & ' E - (/ %& ( %&& "‒ & 7 & (/ 48( %&EQ 7 "&Q(. 4ero las anterioresecuaciones también las podemos 2allar 2aciendo las mallas que se indican en la figura


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12ora recorremos la malla 3 para obtener el %&E$ %‒ && ' "&.& ' %&E ( ). * %&E ( %&& "‒ &.&(.4ara obtener los puntos de corte de la recta de carga de &.& tomamos la ecuación anterior para2allar la "&sat-, y 2acemos %&E(), entonces tenemos )( %&& "‒ &5at-.&, de donde "&5at-( %&& &(,y lo mismo para 2allar el %&E&orte-, a2ora 2acemos "&() y obtenemos que %&E&orte- ( %&&. 4ara2allar los voltajes de base, colector y emisor, 2acemos la respectiva malla para 2allar cada uno deesos voltajes. &omo el emisor no tiene resistencia su voltaje es % E(). 12ora podemos 2allar el %# por medio de %#E(%# %‒ E( ).6%, como %E() entonces %# ( %#E().6%. 4ara 2allar el %& 2acemos lamalla y obtenemos$ %‒ && ' "& 7 & ' %& ()/ * %& ( %&& "‒ & 7 & (. 4ara 2allar la potencia quedisipa el transistor utilizamos la siguiente fórmula$ 48( %&EQ. "&Q(.La polarización por retroalimentación de colector tiene otra ventana sobre la polarización de emisor/no se satura el transistor. &onforme decrece la resistencia de base, el punto de operación semueve sobre la línea de carga de cc 2acia el punto de operación. 4ero éste nunca llega asaturación, no importa lo baja que sea la resistencia de base.- POLARIZACIÓN POR RETROALIMENTACIÓN DE COLECTOR DE EMISOR.-Laspolarizaciones con retroalimentación de emisor y de colector representan los primeros esfuerzospor obtener polarizaciones m:s estables para los circuitos con transistores. 1 pesar de que la idea

de la realimentación negativa es buena, esos circuitos se quedan a mitad decamino al no proporcionar la suficiente realimentación negativa para lograr suobjetivo. 4or ello, el circuito que serie en la figura !!. La idea b:sica es usaruna combinación de una resistencia de emisor y una resistencia de colector.&omo se ver:, m:s cantidad no siempre significa m:s calidad. En este caso lacombinación de los dos tipos de realimentación en un circuito de desiertaayuda, pero esto sigue siendo insuficientes para los niveles necesarios en laproducción en serie.4ara 2allar las ecuaciones 2acemos primero la malla ! y obtenemos$

%‒ &&' "&.&'"#.#'%#E'"E.E()/ como "E( "#!'0-(, y "&( "#.0(/reemplazamos en la ecuación "#.0.# ' "#.# '"#!'0-E ( %&& %‒ #E *

"# 0.# '# '!'0-E- ( %&& %‒ #E * "#( %&& %‒ #E 0.# '# '!'0-E-. na vez conocida la "# Mallamos "E( "#!'0-(, y la "&( "#.0(.

12ora recorremos la malla 3 para obtener el %&E$ %‒ && ' "&.& ' "E.E ' %&E ( ). * %&E ( %&& ‒"&.&'"E.E (, como "& G "E tenemos %&E ( %&& "‒ & 7 & ' E - ( . 4ara obtener los puntos de cortede la recta de carga de &.& tomamos la ecuación anterior para 2allar la "&sat-, y 2acemos %&E(),entonces tenemos )( %&& "‒ &5at-. & ' E - (, de donde "&5at-( %&& & ' E - (, y lo mismo para2allar el %&E&orte-, a2ora 2acemos "&() y obtenemos que %&E&orte- ( %&&. 4ara 2allar los voltajes debase, colector y emisor, 2acemos la respectiva malla para 2allar cada uno de esos voltajes.

%‒ E'"E7E ( ) * %E ("E7E (/ para 2allar el %# 2acemos la malla y obtenemos$ %‒ #'%#E ' "E 7 E ()* %# ( %#E ' "E 7 E(/ a2ora 2acemos la malla para 2allar el %&$ %‒ && ' "&.& ' %& ( ) de donde el%& ( %&& "‒ & 7 & (. 4ara 2allar la potencia que disipa el transistor utilizamos la siguiente fórmula$

48( %&EQ. "&Q(.4K#LE915 5K#E &"&";K5 8E 4KL1"1&"KI 8EL ;1I5"5;K #"4KL1

!.+ 4ara el circuito de la figura !, 3,


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E54E5;15 1 LK5 4K#LE915 8E &"&";K5 8E 4KL1"1&"KI 8EL ;1I5"5;K#"4KL1 4K4E5;K5

4ara la figura !$ ;M (


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4ero si la se=al de entrada es demasiado grande, las fluctuaciones en la línea de carga e7citaran altransistor a saturación y corte. Esto cortara los picos de una onda senoidal y el amplificador ya noser: lineal. 5i se escuc2a con muc2a atención una salida con un parlante.se oir: un sonido terribleporque la se=al esta distorsionada.

EL ;EKE91 8E 54E4K5"&"KI 411 194L"V"&18KE5

En un amplificador transistorizado, como el de figura !, la fuente de cc proporciona corrientes yvoltajes fijos. La fuente de ac produce fluctuaciones en estas corrientes y voltajes. La forma m:ssimple para analizar el circuito es la división del an:lisis en dos partes$ un an:lisis de cc y unan:lisis de ac. 1 esto se le llama el teorema de superposición y se utiliza cuando se analizanamplificadores transistorizados.Estos son los pasos a seguir para la aplicación del teorema de superposición de circuitostransistorizados$

Vigura !.+ 1mplificador en la configuración de emisor com?n con resistencia de emisor totalmente desacoplada. @) Z 1v > @))

!.+ ed?zcase la fuente de ac a cero/ esto significa poner en corto una fuente de voltaje o abrir unafuente de corriente. [branse todos los capacitores. 1l circuito restante se le llama circuitoequivalente de cc. &on este circuito se pueden calcular los voltajes y corrientes de cc.%er figura 3.3.+ ed?zcase la fuente de cc a cero/ esto equivale a poner en corto una fuente de voltaje o abrir

una fuente de corriente. 4ónganse en corto todos los capacitores de acoplamiento y de paso. 1lcircuito restante se le llama circuito equivalente de ac. Este es el circuito que se utiliza para elc:lculo de voltajes y corrientes de ac. %er figura


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La figura @d muestra la cuerva del diodo que relaciona a " E con %#E. En ausencia de una se=al deac, el transistor opera en el punto Q, el cual normalmente est: colocado en la mitad de la línea decarga de cc. &uando una se=al de ac e7cita a un transistor, se produce un cambio en voltaje ycorriente de emisor/ si la se=al es peque=a, el punto de operación varia senoidalmente desde Q2asta un pico positivo de corriente en 1, luego a un pico negativo de corriente en #, y de regresootra vez al punto Q, donde se repite el ciclo. Esto produce variaciones senoidales en " E y %#E comose indica.5i la se=al es peque=a, los pico 1 y # est:n muy cercanos a Q, y la operación es apro7imadamentelineal. En otras palabras, el arco entre 1 y # es casi una línea recta y debido a esto los cambios en

voltaje y corriente son apro7imadamente proporcionales. En lo referente a la se=al de 1&, el diodoaparece como una resistencia dada por r]e(^%#E^"E(, donde r]e(resistencia del emisor en ac/^%#E( peque=o cambio de voltaje de base+emisor/ ^"E( cambio correspondiente en la corriente deEmisor.&omo los cambios en %#E y en "E son equivalentes a la corriente y al voltaje de ac la resistencia seescribe normalmente como r]e ( vbe ie(/ donde r]e ( resistencia en ac del emisor/ vbe ( voltajeaplicado a los terminales base+emisor/ ie ( corriente de ac a través del emisor. 4or ejemplo, si vbees !)m% e ie ( ),@m1, entonces r]e ( !)m% ),@m1 ( 3,ARLa figura @c muestra el modelo de Ebers+9oll para 1&, que se utiliza cuando se analiza un circuitoequivalente de 1& de un amplificador. En este modelo, el diodo base a emisor es sustituido por unaresistencia de emisor a la 1&Las variaciones base+emisor son senoidales, como se indica en la figura @d. 5i la se=al espeque=a, las variaciones en corriente de emisor ser:n también senoidales/ pero cuando la se=al deentrada es grande, la corriente de emisor ya no ser: senoidal debido a la no linealidad de la curvadel diodo. &uando la se=al es demasiado grande, la corriente de emisor se e7tender: sobre elsemiciclo positivo y ser: comprimida en el semiciclo negativo, como se indica en la figura @e. naonda distorsionada como esta no se escuc2ara como se=al de entrada cuando e7cite una bocina.

L1 VK9L1 8E r]e.+ &omo r ]e es la relación entre la variación de %#E y la variación de "E, suvalor depende de la localización del punto Q. &uanto m:s alto est: Q en la curva, r]e, ser: m:speque=a debido a que el mismo cambio en voltaje base+emisor produce un cambio mayor en lacorriente de emisor/ la pendiente de la curva del diodo en el punto Q determina el valor de r]e.5u valor es r]e( 3Am% "E (.4or ejemplo, si el punto Q tiene una "E de ! m1, entonces r]e(3Am%!m1(3AR o, para un punto Qcon una "E( Am1 r]e decrece a r]e ( 3Am% Am1(AR5e sabe como se calcula "E en los circuitos de polarización/ por lo tanto, cuando se tiene "E sepuede encontrar el valor que corresponda a r]e. 8ebe recordarse que r]e es una cantidad de accuyo valor depende de una cantidad de cc "E-. Esto significa que el punto Q determina el r]e .La ecuación r]e( 3Am%"E es v:lida para una temperatura ambiente de alrededor de 3A\&. Laresistencia r]e aumenta apro7imadamente !_ por cada


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cambia con una unión no rectangular, el valor de r]e puede diferir algo del que se indica en laecuación r]e (3Amv"E. 1 pesar de esto, para localización de fallas y dise=o preliminaramplificadores de se=al peque=a, r]e (3Amv"E es un e7celente principio para cualquier transistor.#E;1 8E 1.&.+ La figura A muestra una gr:fica característica de "c en función de "#. 0cc es la razónde la corriente de colector de cc "c a la corriente de base a cc "#. &omo la gr:fica no es lineal, 0ccdepende de las coordenadas del punto Q. 4or eso, en las 2ojas técnicas 0cc queda especificadapara un valor particular de "c.

V"X1 A La curva de corriente de cc de colector contra la corriente de cc de base no es linealEl beta de 1& designada como 0ac o simplemente 0- es una cantidad de peque=a se=al que de

pende de la localización de Q. En términos de la figura A, beta se define como$ 0(^"c ^"# o,

como las corrientes alternas son las mismas que los cambios en las corrientes, 0 ( icib.Xr:ficamente, 0 es la pendiente de la curva en el punto Q/ por esta razón, tiene diferentes valoresa diferentes ubicaciones del punto Q.En las 2ojas técnicas 0 es identificada como 2fe. Kbsérvese que los subíndices de 2fe son letrasmin?sculas, mientras que los subíndices de 2VE son letras may?sculas. 4or lo tanto, cuando seconsultan las 2ojas técnicas no deben confundirse estas ganancias de corriente en cc y ac. Lacantidad 2VE es la relación de "& "#, también como 0cc. La cantidad 2fe es la relación es larelación icib, o sea 0.

EL 194L"V"&18K 8E E9"5K &K9ILa figura ! muestra un amplificador de emisor com?n con resistencia de emisor totalmentedesacoplada. &omo el emisor est: acoplado a tierra por medio de un capacitor, a este amplificador

algunas veces se les llama amplificador con emisor a tierra$ esto significa que el emisor est: atierra de ac, pero no a tierra de cc. ;iene acoplada a la base una peque=a onda senoidal, lo cualproduce variaciones en la corriente de base.La corriente de colector es una forma de onda senoidal amplificada de la misma frecuencia, debidaa 0. Esta corriente senoidal de colector, fluye por la resistencia de colector y produce un voltajeamplificado de salida."I%E5"KI 8E V15E.+ 8ebido a las fluctuaciones de ac en la corriente de colector, el voltaje desalida de la figura! varia senoidalmente en la parte superior e inferior del voltaje est:tico o dereposo. 8ebe notarse que el voltaje de salida de ac est: invertido con respecto al voltaje de ac deentrada, lo cual significa que est: desfasado !F)\ con respecto a la entrada. 8urante el primer ciclopositivo del voltaje de entrada aumenta la corriente de base, dando origen a un incremento en la

corriente de colector. Esto produce una caída de voltaje mayor en el resistor del colector/ por lotanto, el voltaje de colector disminuye y se obtiene el primer semiciclo negativo del voltaje desalida. 4or el contrario, en el ciclo negativo del voltaje de entrada, fluye menos corriente de colector y disminuye la caída de voltaje en el resistor de colector. 4or esta razón, el voltaje de colector atierra aumenta y se obtiene el semiciclo positivo del voltaje de salida.

1n:lisis matem:tico del amplificador de emisor com?n con resistencia de emisor totalmentedesacoplada para 2allar los par:metros en cc utilizamos el circuito equivalente de cc de la figura 3.4ara 2allar los par:metros$ 1v, 1i, 1p, in, in#15E-, o/ partimos de los circuitos equivalentesdel amplificador seg?n las figuras < y B.

1v(Vo/Vin * + Vo –ic.rc=0 → Vo= -ic.rc; -Vin+ic.r’e = 0 → Vin= ic.r’e= Vb. Luego 1v(+ic.rc / ic.r’e → 1v( +rc / r’e; 1i= io/iin= ic/ib=β; 1p= po/pin=Vo. ic /Vin. iin= *

1p(1v.1i ( 1v.0(/ in(!3in#15E-(/ Zin=(b in#15E--( !3 0.r]e(/in#15E-(Vb/ib=


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ic. r’e /ib=; pero β=ic/ib → ib(ic/β= → in#15E-( ic. r’e / (ic/β)= → in#15E-( 0.r]e(/Vo=Vc y Vo= 1v.Vin=/ Ve=ov; o(r c(cL(/ Vin=Vf.Zin/(Rf+Zin)=.

La figura 6 nos muestra un amplificador en la configuración de emisor com?n con resistencia deemisor dividida o parcialmente desacoplada. Este amplificador tiene una ganancia de voltaje entre

mayor de !) y menor o igual a @). 4ara poder 2allar sus par:metros tanto en cc como en acdebemos utilizar los circuitos equivalentes de cc figura F y el circuito equivalente de ac figura J y

!), que nos facilita el calculo

Vigura 6.+ 1mplificador de emisor com?n de E dividida. Vigura F.+ &ircuito equivalente de cc

1v( Vo / Vin * + Vo –ic.rc = 0 → Vo = -ic.rc; -Vin + ic.(r’e+ r E- = 0 → Vin = ic. (r’e+ r E )= Vb. Luego 1v( +ic.rc / ic. (r’e+ r E - → 1v( +rc / (r’e+ r E-; 1i= io/iin=ic/ib=β; 1p= po/pin=Vo. ic /Vin. iin= * 1p(1v.1i ( 1p(1v.0(/ in(!3in#15E-(/Zin=(b in#15E--( !3 0(r’e+ r E ) (/ in#15E-(Vb/ib= Zin #15E-(ic.(r’e+ r E-/ib=;pero β=ic/ib →ib=ic/β= → in#15E-(ic.(r’e + r E )/(ic/β)= → in#15E-(0.r]e'r E- (/ Vo=Vc yVo= 1v.Vin=/ Ve= ie.r E; Vin=Vf.Zin/(Rf+Zin)=/ o(r c(cL(.La figura !! nos muestra un amplificador en la configuración de emisor com?n con resistencia deemisor sin desacoplar. Este amplificador tiene una ganancia de voltaje entre mayor de ) y menor o

igual a !). 4ara poder 2allar sus par:metros tanto en cc como en ac debemos utilizar los circuitosequivalentes de cc figura !3 y el circuito equivalente de ac figura !< y !@, que nos facilita el calculo

Vigura J.+ &ircuito equivalente de ac Vigura !).+ &ircuito equivalente para ac de un 1mplificador de E& con E dividida

Vigura !!.+ 1mplificador de E& de E sin desacoplar. Vigura !3.+ &ircuito equivalente de cc. 1v( Vo / Vin * + Vo –ic.rc = 0 → Vo = -ic.rc; -Vin + ic.(r’e+ E- = 0 → Vin = i c. (r’e+ E ) = Vb. Luego 1v( +ic.rc / ic.(r’e+ E - → 1v( +rc / (r’e+ E-; 1i=io/iin= ic/ib=β; 1p= po/pin=Vo. ic /Vin. iin= * 1p(1v.1i 1p( 1v.0(/ Zin=(b in#15E--( !3 0.r]e' E -(/ * in#15E-(Vb/ib= ic.(r’e+ E- /ib=; pero β=ic/ib →ib=ic/β= → in#15E-( ic. (r’e + E )/ (ic/β)= → in#15E-( 0.r]e' E -(/ Vo=Vc y Vo= 1v.Vin=/ Ve= ie. E; Vin=Vf.Zin/(Rf+Zin)=/ o(r c(cL(.


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Vigura !


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4ara 2allar la oE9"5K-, la impedancia vista desde el emisor- se 2ace t2evenin desde de labase y 2allamos la ;M que es igual a f!3, y también se 2alla el %;M que es el mismo %inque 2emos 2allado 2asta a2ora es decir. Vin=Vf( Zin / (Rf + Zin) y el circuito equivalente es$

Zo(EMISOR) =R th/β + r’e =; como Zo = Re// Zo(EMISOR) y Re ZZZZ Zo(EMISOR) * Zo ≈Zo(EMISOR)=R th/β +r’e =. !R "!R#I$%&O$$ Este amplificador 8arlington es un circuito transistorizadoampliamente utilizado, que consiste en emisores seguidores conectados en cascada, por lo generalun par es como el que se muestren la figura. La ganancia total de voltaje es cercana a la unidad. Elresultado principal es un incremento muy grande en la impedancias de entrada y un decrementoigualmente grande en la impedancia de salida.

%3(%#!( %cc.3 !'3-/ %E!(%3 D %#E(/ %E3( %E! D %#E(%3 D3 %#E/ %c!(%c3(%cc/ "E3( %3 D 3%#E- E/ "#3("E30'!-/ "c3(0."#3/ "E! ("#3 ( "E3 0'!-/ "#!( "E!0'!-( "E3 0'!- 0'!-( "E3 0'!-0'!-/ "#!( "E3 0'!-0'!-/ "c!(0."#3. Xanancia de corriente en c.c 1"( "o "in( "E3 "#!(0'!-0'!-.4ara la 1i en a.c es la misma ósea 1i(0'!-0'!-. La ganancia de vlotaje es$ 1v( VO/Vin( Re/ (r’e$+Re) =/* VO= 1v.Vin= ie$.Re=Ve2; donde Re= s L=/ y la Vin * -Vin+ie*.r’e*+ ie$. r’e$ +ie$ .Rs = 0

→ Vin= ie*.r’e*+ ie$. re$ +ie$.Rs = → Vin " ie$ (r’e$+Re) =; co!o ic$ " ie$ →

Vin= ic$ (r’e$ +Re) =; → 1v( ic$.Re / ic$ (r’e$ +Re) = → 5i Re >>>>> r’e → 1v"!/ 1i (io/ iin= ic$/ib*=; 1i (ie$ )/(ie*/ ( β + 1 ))=; como ie*" ib$ y ie* (ie$/ ( β + 1 ) → 1i ( ie$.( β + 1 ) / ( ie$ / ( β + 1 ))=; → !' =(β+1)(β+1). !=(O) / ')=; != !' . !* =; Z'=R//Z'(!SE)-1; R=R1//R2=; y Z'(!SE)-1=β(r’e*+ Z'(!SE)-2)

1i (0'!-0'!-. 1p(po pin-(/ 1p( 1i . 1v (/ in(bin#15E-Q!/ * b(!3(/ y in#15E-Q!(0r]e!+ in#15E-Q3- (/ in#15E-Q3=Vb$/ ib$=; #i Vb$=Vin$ y ic$ =β/ib$=;in#15E-Q3=ic $(r’e$+Re ) / ib$ 0=; →Zin(%&'),$= β (r’e$+Re) =; → Z'(!SE)-1=β(r’e*+ β (r’e$+Re) )=; Zin = in(! 3 Z'(!SE)-1 =. omo R Z'(!SE)-1. *inGR= R1// R2=. o ≈KE9"5K-Q3 ( (K(E9"5K-Q!/β)+r]e3 → K(EMISOR)-1= (Rth/β) + r]e!= → o E9"5K-Q3 =t20- + r]e!) 0 + r ’e3( * o E9"5K-Q3 = t2'0.r]e!- 0.0 ' r ’e3Go

194L"V"&18K EI L1 &KIV"X1&"I 8E #15E &K9`I

Este amplificador es de muy baja impedancia de entrada y es tan baja que sobrecarga la mayorparte de las fuentes de se=al y por esto la mayor parte de la se=al de entrada se pierde en laresistencia de la fuente (R). Este amplificador en forma discreta no se usa a bajas frecuencias, suaplicación es sobre todo en circuitos de alta frecuencia por encima de los !) 9Mz.Los dos circuitos que se muestran a continuación sólo tienen estas dos clases de polarización quese emplean para esta configuración. Lo ?nico que difiere de estos dos circuitos es el circuito depolarización/ porque el circuito equivalente de a.c. es igual para los dos amplificadores así tengandiferente circuito de polarización.


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1v( Vo / Vin = * Vo – ic.rc = 0 → Vo = ic.rc =; - Vin+ic.r’e = 0 → Vin = Ve = ic.r’e =Vf Zin / (Zin+ Rf )=; → 1v( ic.rc / ic.r’e → 1v(rc / r’e; 1i= io / iin = ic / ie = ; 1p =po / pin = Vo. ic / Vi iin= * 1p( 1v 7 1i (/ 1p ( 1v 7 (/ la 1v$ 1v( VO/Vin(/* VO=

1v.Vin= ; VO=io. rc=; como io= ic → VO=ic.rc=Vc; donde rc = c L=/ V =0 V; Zin(%&')= $O 3! OR-5E #! !SE ES&! ! &IERR!. Zin = RE // r’e =; como RE r’e → Zin " r’e; y r’e =26mV/E; Zo = rc = c L=.

4K#LE915 5K#E 194L"V"&18KE5 &KI ;1I5"5;KE5 #"4KL1E5 8E 5E1L4EQE1 E5EL;K5 411 1I1L"1

!+ &on la información que ofrece la figura !. 8etermine, si el β=200a-.+ Los voltajes y corrientes de a.c. y la potencia que disipa el transistor.b-.+ La ganancia de potencia real que disipa & c-.+ La ganancia de corriente real en L.

3+ 8e la figura 3. 8etermine, si el β=200 a-.+Los voltajes y corrientes de c.c y a.c. y la potencia que disipa el transistor.b-.+La ganancia de potencia real que disipa L.& -.+La ganancia de corriente real en c.

!.+ %3(!F'!F-UB)C


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r ]e(!B,B33R/ r &(BCJC(

1veal(!J,6JA/ 1pealL(!J,6JAU

1iealc( i& if (!,!m16,F@JS1(!@),!@A/ 1veal(B.B),!F(


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. 4K#LE915 5K#E 194L"V"&18KE5 &KI ;1I5"5;KE5 #"4KL1E5411 E5KL%E!.+ &on la información que ofrecen las figuras !, 3 y @. 8etermine, si el β=200 a-.+Los voltajes y corrientes de a.c, y la potencia que disipa el transistor.b-.+La ganancia de potencia real que disipa L.&-.+La ganancia de corriente real en c.

3.+ 8e la figura


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4ara analizar este amplificador multietapa de tres etapas como el de la figura!, aplicamos elteorema de superposición para analizar primero el circuito de corriente continua y luego el circuitode corriente alterna.4ara analizar el circuito de corriente de continua se cortocircuita la fuente de voltaje de ac, y loscondensadores se comportan como interruptores abiertos quedando el circuito de la figura ! comose muestra en las figuras 3, < y @.

12ora analizamos cada circuito por separado en la parte de corriente continua$Mallamos el valor de %3+! en la figura 3$ %3+!(%cc.3+!!+!'3+!-(, y el %3+!(%#! . Macemos la malla !para 2allar la "E3$ * %‒ 3'%#E'%#E'"E3.E() * "E3(%3 ‒ 3%#E- E (/ Mallada la "E3 puedo 2allar lasdem:s corrientes$"E!( "#3 ( "E3 0 ' ! -(/ "&!( "#!.0(/ "&3 ( "#30(/"#!( "E! 0 ' ! -( "E3 0 ' ! -- 0 ' ! -("#!("E3 0 ' ! - 0 ' ! -- (. Mallamos los voltajes de cada uno de los transistores$%#!(%3/ %E!(%3 %‒ #E(%#3/ %E3(%E! %‒ #E( %3 3%‒ #E( "E3.E(/%&!(%&3(%&&.

1nalizamos el circuito de la figura < que es la segunda etapa esta polarizado por divisor de voltaje.Mallamos el valor de %3+3 en la figura


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resistencia equivalente que la llamaremos #


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8"5EK 8E 194L"V"&18KE5 &KI ;1I5";KE5 #"4KL1E5 #W;- 8E I1 K 915E;1415

194L"V"&18K EI L1 &KIV"X1&"KI 8E E9"5K &K9I &KI E5"5;EI&"1 5"I8E51&K4L1

4K#LE91 8"5EK. 8ise=ar un amplificador emisor com?n con resistencia de emisor sindesacoplar que cumpla con los siguientes par:metros$ 1%( + F/ %f(


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IK;1$ Esta tabla se aplica para losdise=os de los amplificadores deresistencia de emisor totalmentedesacopladas y también en los dise=os de base com?n.

1v 2allo r & . 5i r &( L D U _ - L. &onocida r & 2allo c. 5i r & ( c L c ' L -( * c( r &L L D r &- ( 1v( + c r ]e ( * r ]e ( + r & 1v(/ y r ]e( 3Amv "E G "c (. 4ara el valor de %E lo tomoentre ).A% > %E H


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%!( %cc + %3("# ( "c 9edido-(/ "!(!!."#/ "3(!)."#/ !(%! "!(/ 3(%3 "3(/ &cin(! 3f oin-(/ in(! 3 9edido-.R%& r]e-/ &co( !) 3f oL-(/ &co(&co!(&co3.8"5EK 8E I 194L"V"&18K 9L;"E;141 8E 1&K4LE &

4K#LE91 8"5EK. 8ise=ar un amplificador deacople & que tenga los siguientes par:metros$ 1v(


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8ebemos recordar que este es un acople directo y debemos seleccionar un voltaje en E3adecuado para facilitar los c:lculos de polarización de la primera etapa y así lograr una buenase=al sin distorsión a la salida de cada etapa. El voltaje de E3 lo asumimos %E3H


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La corriente de colector para esta clase de circuitos la puede dar el dise=ador,;eniendo en cuenta que la "c! > "c3&:lculo del %E;.El voltaje en E; para esta clase de circuitos se toma como$ %E;(!B-7%cc&:lculo de E;( rE ' E!(/ * E;( %ccB"c(/ &:lculo de %&E$ * %&E(%c+%E(/ &:lculo de r E! y E!$r E(r c!1v (, y r c!(c!in3. La r E calculada solo tomamos el BA_, para así lograr perfectamente laganancia requerida por el circuito. rE ( ),BAr E E!( E;+ rE(&:lculo del voltaje en ! y 3 &:lculo de ! y 3.

%3( %E;' %#E(/ y %!(%cc+%3(/ 3( 57E (/ !( %!Uin %3. 8onde in( 37 E;&:lculo de in in( ! 37r]e ' rE -(. &:lculo de los condensadores de acople.&cin( ! 3..fc.in-(/ &co( !) 3..fc.L-(/ &bp!( !) 3..fc.E!- (/ &bp3( !) 3..fc. E3-(.&alculo de los diodos de acople.Los diodos a utilizar son de silicio que tienen un voltaje de ),B%, el n?mero de diodos que se

utilizar:n en el acople se determinar:n como sigue a continuación$ de diodos(%c ! + %#3- ),B(5i %c!(%cc3(/ y %#3(%E3'%#E.

5e puede también utilizar un diodo zener tomando esa diferencia de voltaje$ %z( %c ! + %#3(.5e recomienda utilizar en paralelo con los diodos ó el diodo zener un condensador de ),!f paraevitar perdidas en la ganancia del circuito debido a la caída de tensión que produce la resistenciainterna de los diodos.

EL ;1I5"5;K 8E EVE&;K 8E &194K. VE;( Vield Effect ;ransistor-El transistor de efecto de campo VE;- es un dispositivo de tres terminales que se utiliza paraaplicaciones diversas que se asemejan, en una gran proporción, a las del transistor #W;. 1unquee7isten importantes diferencias entre los dos tipos de dispositivos, también es cierto que tienenmuc2as similitudes que se presentar:n a continuación.4ueden 2acerse unas cuantas comparaciones generales entre los dispositivos VE; y #W; y loscircuitos resultantes.!.+El VE; tiene una resistencia de entrada e7tremadamente alta con un valor típico de casi!))9h.La resistencia típica de entrada de un #W; es de 3Ch-.3.+El VE; no tiene voltaje de unión cuando de utiliza como interruptor o muestrador. El #W; tieneun %#E (),6%-.


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dispositivo unipolar que depende unicamente de la conducción o bien, de electrones canal+n- o de2uecos canal+p-.El término efecto de campo se debe a un campo eléctrico que se establece mediante las cargaspresentes que controlaran la conducción del circuito de salida, sin la necesidad de un contactodirecto entre las cantidades controladoras y controladas.

&KI5&&"KI &11&;E"5;"&15 8E LK5 WVE;&omo se indico anteriormente, el WVE; es un dispositivo de tres terminales, con un terminal capazde controlar la corriente de las otras dos, y contiene una unión p+n b:sica y puede construirse comoun VE; de unión WVE;$ junctión VE;- ó como un transistor de efecto de campo VE; metal+o7ido+semiconductor 9K5VE; por las siglas en inglés de 9etal+K7ide+5emiconductor+Vield+Effect+;ransistor-.La construcción b:sica del WVE; de canal+n se muestra en la figura


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&K"EI;E 8E VX1 8EL X1818K4uesto que la unión graduador+surtidor es un diodo polarizado inversamente, a través de élfluye sólo una peque=a corriente inversa. "dealmente, la corriente de graduador es cero, y por tanto, la corriente del drenador es igual a la corriente del surtidor. 4or esta razón, la ?nica corrientesignificativa en un WVE; es la corriente del drenador, simbolizada como "8.

1L;1 E5"5;EI&"1 8E EI;181May una diferencia muy grande entre un WVE; y un transistor bipolar/ la impedancia de entrada abajas frecuencias. 4uesto que por el graduador casi no circula corriente inversa, la resistencia deentrada de un WVE; es de decenas o cientos de mego2mios. 4or lo tanto, es preferible usar unWVE; en las aplicaciones en que se requiere un alta impedancia de entrada, lo malo de alcanzar esta alta impedancia de entrada es tener un menor control sobre la corriente de salida, y unamenor ganancia de voltaje. En otras palabras, un WVE; necesita mayores variaciones en el voltajede entrada para producir peque=as varaciones de corriente a la salida. 4or esta razón, unamplificador con WVE; tiene muc2a menor ganancia de voltaje que un amplificador bipolar.5"9#KLK5Los símbolos gr:ficos para los WVE; de canal+n y canal p se presentan en la figura A. Kbsérveseque la flec2a se encuentra apuntando 2acia adentro para el dispositivo de canal n, con el objeto derepresentar la dirección en la cual fluiría "X si la unión p+n tuviera polarización directa. La ?nicadiferencia en el símbolo es la dirección de la flec2a para el dispositivo de canal p.

&%15 8EL 8EI18KLa figura B muestra una familia de curvas del drenador de un WVE;. Kbsérvese la similitud con las

curvas del colector de un bipolar. 5e encuentra una región de saturación, una región activa, unaregión de ruptura y una región de corte. 4ara % X5() corresponde a la condición de graduador encorto circuito ya que es equivalente a conectar directamente el graduador con el surtidor. &uando el%X5() la "8 se incrementa r:pidamente 2asta su m:7imo valor que es la "855.El subíndice de "855 se refiere a una corriente del drenador con el graduador en corto circuito y esla m:7ima corriente de drenador que un WVE; puede producir.El nivel de %X5 que d: por resultado "8() m1 se encuentra definido por %X5(%4, siendo %4 unvoltaje negativo para los dispositivos de canal+n y un voltaje positivo para los de canal p.E59EIna cantidad importante de par:metros y relaciones se 2an presentado 2asta a2ora. Ktros cuyareferencia ser: frecuente en el an:lisis del WVE;, asi como otros en el siguiente analisis de los

WVE; de canal+n, se describen a continuación$La corriente m:7ima se encuentra definida como "855 y ocurre cuando %X5()v y %85 H %4.4ara los voltajes del drenador a la fuente %X5 menores que m:s negativos que- el nivel deestrec2amiento, la corriente de drenador es igual a )1 " 8()1-.


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4ara todos los niveles de %X5 entre )%y el nivel de estrec2amiento, la corriente "8 se encontrar: enel rango entre "855 y ) amperios.5e puede desarrollar una lista similar para los WVE; de canal p.

&%1 &11&;E"5;"&1 8E ;1I5VEEI&"1 K 8E ;1I5&KI8&;1I&"1.4ara el transistor #W; la corriente de salida "c y la corriente de control " # fueron relacionadas por 0-beta, considerada como constante para el an:lisis que fue desarrollado. En forma de ecuación,

En esta ecuación e7iste una relación lineal entre "c e "#. 5i se duplica el nivel de "# e "c, seincrementar: también por un factor de 3.8esafortunadamente, esta relación lineal no e7iste entre las cantidades de salida y de entrada deun WVE;. La relación entre "8 y %X5 se encuentra definida por la ecuación de 52ocYley$

El término cuadr:tico de la ecuación dar: por resultado una relación no lineal entre " 8 y %X5,produciendo una curva que crece e7ponencialmente con las magnitudes decrecientes de %X5.

Las curvas características de transferencia definidas por la ecuación de 52ocYley no resultanafectadas por la red en la cual se utiliza el dispositivo.5e puede obtener la curva de transferencia utilizando la ecuación de 52ocYley o a partir de lascaracterísticas de salida en la figura A. En la figura 6 se proporcionan dos gr:ficas con la escalavertical en miliamperios para cada gr:fica. na es una gr:fica de " 8 en función de %85, mientrasque la otra es de "8 en función de %X5. &on las características de drenaje a la derec2a del eje y esposible dibujar una línea 2orizontal desde la región de saturación de la curva denotada %X5() y aleje "8. El nivel resultante de corriente para ambas gr:ficas es "855. El punto de intersección en lacurva "8 en función de %X5 ser: el que se mostró antes, ya que el eje vertical est: definido&omo %X5( )v.

&"&";K5 8E 4KL1"1&"KI. 1sí como en los transistores bipolares se utilizaron unos circuitos de polarización para ubicar elpunto Q, también se utilizar:n unos circuitos de polarización muy similares a los del bipolar.Estos circuitos de polarización son$4olarización de graduador o compuerta.4olarización por 1utopolarización.4olarización por divisor de voltaje.4olarización por surtidor o fuente.4olarización por fuente de corriente.4KL1"1&"KI 8E X1818K K &K94E;1. La figura Fa es un ejemplo de polarizacin de graduador similar a la polarización de la base de untransistor bipolar-. La figura Fb muestra un diagrama simplificado. Esta es la peor forma posible defijar el punto Q para un amplificador WVE; lineal. La razón es que e7iste una variación considerableentre los valores mínimos y m:7imos de los par:metros de un WVE;.


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Esto implica que las curvas de transferencia mínima y m:7imo est:n separadas como se muestraen la figura Fc. La polarización por graduador proporciona un voltaje fijo en el graduador, y esto2ace que la ubicación del punto q dependa fuertemente del WVE; empleado.4ara 2allar los par:metros del circuito polarizado por graduador de la siguiente ecuación$%X5(%X + %5(/ como %5()%, entonces %X5(%X( + %XX. &onocido el %X5 podemos 2allar la "8, y asílos dem:s par:metros por mallas. "8("855!++%XX-%4-(/ +%88'"8.8'%8() *%8(%88+ "88(/48(%857"8(.

4KL1"1&"KI 4K 1;K+4KL1"1&"KI.La figura Ja muestra la auto+polarización, que es otra forma de polarizar un WVE;. Iótese que sólose usa una fuente de alimentación en el drenador/ no 2ay alimentación en el graduador. La idea esusar el voltaje que se encuentra en el resistor del surtidor 5 para producir el voltaje inverso en elgraduador graduador+surtidor-. Esta es una forma de retroalimentación local similar a la que seutiliza con transistores bipolares. ;eniendo presente la función de esta retroalimentación, se ve quesi la corriente de drenador se incrementa, la caída de voltaje en 5/ esto aumenta el voltaje inversode graduador+surtidor, lo que provoca que el canal se 2aga m:s angosto y que reduzca la corrientede drenador. El efecto resultante es desajustar parcialmente el incremento original de la corrientede drenador.%KL;1WE 8E X1818K.+4uesto que el graduador esta polarizado inversamente fig. Ja-, la

corriente de graduador que fluye a través de X es despreciable, por lo que el voltaje de graduador respecto a tierra es cero$ %X()%.El voltaje de surtidor a tierra es igual al producto de la corriente de drenador y la resistencia desurtidor o fuente$ %5("85( .El voltaje graduador+surtidor es igual a la diferencia entre el voltaje de graduador y el voltaje desurtidor$ %X5(%X + %5 ()% + "85( %X5 ( + "85.Esto significa que el voltaje de graduador+surtidor es igual al valor negativo de voltaje en el resistor de surtidor, de tal forma que cuanto mayor sea la corriente de drenador, m:s negativo se 2ace elvoltaje de graduador.L"IE1 8E 1;K4KL1"1&"KI.+;odo circuito auto+polarizado tiene una curva de trans+conductancia y una línea de auto+polarización como se muestra en la figura Jb. La pendiente de la

línea de auto+polarización es +!s puesto que esta línea es la gr:fica de la ley de K2m para laresistencia s. La ?nica forma de satisfacer tanto la ley de K2m como la curva de trans+conductancia es ubicando el punto Q en el punto de intersección.EVE&;K 8E L1 E5"5;EI&"1 8E 5;"8K.+ La figura Jc muestra la variación del punto Qcuando cambia la resistencia de surtidor. &uando s es grande, el punto Q desciende sobre lacurva de trans+conductancia o de transferencia y la corriente de drenador es peque=a. &uando ses peque=a el punto Q asciende sobre la curva de trans+conductancia y la corriente de drenador es grande. E7iste un valor óptimo de s que fija el punto Q cerca del centro de la curva de trans+conductancia.

8"5EK 4K EL 9E;K8K 91;E91;"&K.+na vez conocido el %X5 ( "85. 8espejamos la "8/"8( %X5s(/ y la igualamos con la "8 de la formula que es "8("855! %X5%4-(/

%X5s ( "855! %X5%4- * %X5s."855(! 3%X5%4'%X5%4-/ 5i multiplicamos por %4tenemos$ %4%X5s."855( %4 3 %X5 %4'%X5. 12ora ordenamos la ecuación y obtendremos una


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ecuación de 3 grado$

%X5 3%4 %4s."855-%X5'%4()/ * %X5(3%4 %4s."855- 3%4 %4s."855- @%43(.El %X5 toma dos valores el cual uno sirve y el otro no, se toma aquel que cumpla que$%X5 > %4 .

Mallado el valor de %X5 podemos calcular la "8$* "8( %X5s(/ calculada la "8 podemos 2allar los dem:spar:metros por medio de mallas por ejemplo$

%88'"8.8'%8() *%8(%88 "88(/ también podemos2allar %85 por mallas o de la siguiente forma/ %85

(%8 %5(* %85(%88 "88 "85-(/%85(%88 "88'5-(/ y 48(%857"8(.8"5EK 4K EL 9E;K8K X1V"&K.+ 4ara dise=ar uncircuito auto+polarizado por el método gr:fico se toma la2oja técnica del WVE; que incluye una curva de trans+conductancia en el cual tiene las coordenadas de "855 y%4 y se 2ace lo siguiente$ desde el valor de "855 se trazauna 2orizontal al eje de las U %4-, luego tomo el valor de

%4 y trazo una vertical paralela al eje de la " 855-. ;razo una recta pendiente que se forma entreel punto de intersección de las dos rectas que acabo de trazar y el punto de origen, esta rectacorta la curva de trans+conductancia que es e7actamente donde se obtiene el punto Q optimo.

;ómese la lectura de las coordenadas del punto Q, y la razón de voltaje a corriente proporciona elvalor de dise=o de s$ s ( +%X5"8. %er la figura Jd4KL1"1&"KI 4K 8"%"5K 8E %KL;1WE.+La figura !)a muestra la polarización por divisor devoltaje que es muy similar a la usada con el transistor bipolar. 5i el voltaje de ;2évenen %;M aplicado a graduador o compuerta$ %;M(3!'3--7%88. Este es el voltaje de cc del graduador atierra. 1 causa de %X5, el voltaje de surtidor o fuente a tierra es$ %s(%;M+%X5. 4or lo tanto, lacorriente de drenador es igual a$ "8(%;M+%X5-s.5i %;M es lo suficientemente grande como para despreciar la %X5, la corriente de drenador esapro7imadamente constante para cualquier WVE;, como se muestra en la figura !)b.5in embargo, e7iste un problema$ En un transistor bipolar el % #E es apro7imadamente ).6 %, convariaciones mínimas de un transistor a otro, pero en los WVE; %X5 puede variar varios voltios de un

WVE; a otro. &on voltajes típicos de alimentación, es difícil 2acer el %;M lo suficientemente grandepara despreciar a %X5. 4or esta razón, la polarización por divisor de voltaje es menos efectiva enlos WVE;s que en los transistores bipolares.5i se grafica la ecuación de "8(%;M+%X5-s(, se obtiene la línea de polarización mostrada en lafigura !)c. Iótese como la corriente del drenador se incrementa al pasar de Q 3 a Q!. &uantomayor sea el %;M, la línea de carga se 2ar: m:s 2orizontal, pero e7iste un límite superior para elvalor de %;M. 4or lo tanto, aunque se obtiene una gran mejoría en la polarización por divisor devoltaje no es lo suficientemente buena para proporcionar el punto Q fijo que se est: buscando.&omo ambas ecuaciones de "8 est:n en función de %X5, y %X5 no lo conocemos, entoncesigualamos las dos ecuaciones y despejamos a %X5$ %;M+%X5-s( "855!+%X5%4-/ así 2emoseliminado la "8, continuamos con el despeje$ %;M %X5- s."855(! 3%X5%4'%X5%4-/ 5i

multiplicamos por %4 tenemos$ %4%;M %X5-s."855( %4 3 %X5.%4'%X5. La ordenamos yobtendremos una ecuación de 3grado$ %X5 3%4 %4 s."855--%X5'%4' %4%;M s."855 ()/

* %X5(3%4++%4s."855- 3%4++%4s."855-+@ %4! %;M s."855-3(.El %X5 toma dos valores el cual uno sirve y el otro no, se toma aquel que cumpla que$%X5 > %4 .Mallado el valor de %X5 podemos calcular la "8$* "8( %X5s(/ calculada la "8 podemos 2allar losdem:s par:metros por medio de mallas por ejemplo$ %88'"8.8'%8() *%8(%88 "88(/también podemos 2allar %85 por mallas o de la siguiente forma/ %85 (%8 %5(*%85(%88 "88 "85-(/ %85(%88 "88'5-(/ y 48(%857"8(.

4KL1"1&"KI 4K 5;"8K K VEI;E.+ La figura !! muestra la polarización por surtidor similar a la polarización de emisor. La idea es que de las variaciones de %X5 no sean marcadas. a

que la mayor parte de %55 aparece en s, la corriente de drenador es apro7imadamente igual a$"8(%ss+%X5-s.


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4ara que la polarización por surtidor opere bien, %ss debe ser muc2o mayor que%X5. 5in embargo, un intervalo típico para %X5 est: entre +! y +A %, donde esclaro que no es posible despreciar el efecto de %X5 usando voltajes típicos dealimentación.&omo ambas ecuaciones de "8 est:n en función de %X5, y %X5 no lo conocemos,entonces igualamos las dos ecuaciones y despejamos a %X5$ %ss %X5-s("855! %X5%4-/ así 2emos eliminado la "8, continuamos con el despeje$%ss %X5s."855(! 3%X5%4'%X5%4-/ 5i multiplicamos por %4 tenemos$%4%ss %X5-s."855( %4 3 %X5.%4'%X5. La ordenamos y obtendremos unaecuación de 3 grado$ %X5 3%4 %4s."855--%X5'%4'%4%sss."855-()

esolvemos la ecuación de 3 grado para 2allar el %X5$

%X5(3%4++%4s."855- 3%4++%4s."855-+@ %4! %;M s."855-3(.El %X5 toma dos valores el cual uno sirve y el otro no, se toma aquel que cumpla que$%X5>%4.Mallado el valor de %X5 podemos calcular la "8$* "8( %X5s(/ calculada la "8 podemos 2allar losdem:s par:metros por medio de mallas por ejemplo$ %88'"8.8'%8() *%8(%88 "88(/también podemos 2allar %85 por mallas o de la siguiente forma/ %85 (%8 %5(*%85(%88

"88 %EE "85-(/ %85(%88 ' %EE "88'5-(/ y 48(%857"8(.4KL1"1&"KI 4K VEI;E 8E &K"EI;E.+E7iste una forma de obtener un punto Q estableen los WVE;s$ se necesita producir una corriente de drenador independiente de % X5. La polarización

por divisor de voltaje y la polarización por fuente se intento realizar esto, pero como se e7plico esdifícil despreciar el %X5 con valores típicos de alimentación ya que %X5 puede ser de varios voltios. 1quí se analizan dos circuitos$ con fuente de alimentación bipolar ver figura !3a- y con fuentemonopolar ver la figura !


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"I;E4E;1&"KI X1V"&1.+la figura !@ representa lainterpretación de m en términos de la curva de trans+conductancia. Entre los puntos 1 y #, un cambio de %X5produce un cambio en "8.La razón de cambio en "8 al cambio de %X5 es igual al valor de gm entre 1 y #. 5i se selecciona otro par de puntos mas arribade la curva, en & y 8, se obtiene una mayor variación en " 8para un cambio dado en %X5.4or tanto, gm tiene un valor mayor en la parte superior de lacurva. En pocas palabras, gm dice cuanto control tiene elvoltaje de graduador sobre la corriente de drenador. &uantomayor sea gm mas eficaz ser: el control del voltaje del

graduador sobre la corriente de drenador.9K8ELK 5"94LE 8E I WVE;.+la figura !A muestra un circuito equivalente simple de ac para unWVE;. na resistencia muy alta X5 est: entre el graduador y el surtidor. 5u valor es del orden delos cientos de mego2mios. El drenador del WVE; act?a como una fuente de corriente con un valor de gm.vgs. 5i se conoce gm y vgs puede calcularse la corriente de ac de drenador.Este modelo es una primera apro7imación ya que no incluye la resistencia interna r ds de la fuentede corriente, las capacitancias internas del WVE;, etc. 4ara bajas frecuencias, este modelo simple

de ac puede utilizarse en la localización de fallas y modelo preliminar.%1LK 8E L1 ;1I5&KI8&;1I&"1.+&uando %X5()%, gm tiene su valor m:7imo, el cual sedenota gmo, la relación entre gm para cualquier punto Q y la gm m:7ima, dada por$ gm( gmo !+%X5%4-(.Iótese que gm decrece linealmente cuando %X5 se 2ace m:s negativa, como se muestra en la

figura !B. Esta propiedad es ?til en el control autom:tico de ganancia mas adelante.%p(%X5apagado-( +3"855 gmo. Es muy difícil medir en forma precisa el valor de %4. 4or otro lado, "855y gmo pueden medirse con alta precisión. 4or lo tanto, el procedimiento normal es medir " 855 y gmopara después calcular el %X5 apagado-.El 194L"V"&18K 8E 5;"8K &K9I.+En la figura !6 muestra un amplificador enconfiguración surtidor com?n &5-. &uando se aplica una peque=a se=al de ac en el graduador,esta produce variaciones en el voltaje entre graduador y surtidor, que a su vez proporciona una

corriente de drenador senoidal. a que una corriente alterna fluye a través del resistor dedrenador,se obtiene a la salida un voltaje de ac amplificado."I%E5"KI 8E V15E.++n incremento en el voltaje entre el graduador y el surtidor producen mascorriente de drenador, lo que significa que el voltaje del drenador est: disminuyendo. 4uesto que elsemiciclo positivo del voltaje de entrada produce el semiciclo negativo del voltaje de salida, elamplificador en configuración &5 produce una inversión de fase.La figura !F muestra el modelo de ac de un amplificador &5. Iótese que el modelo de ac es similar al de un amplificador en la configuración de emisor com?n.

8"5;K5"KI.+ En virtud de que la curva de trans+conductancia no es lineal el WVE; distorsiona ase=ales grandes, como se muestra en la figura !J. 8ado un voltaje de entrada senoidal, a la salidase obtiene una corriente no senoidal en la que el ciclo positivo est: alargado y el semiciclonegativo est: comprimido. Este tipo de distorsión recibe el nombre de distorsión de ley cuadr:ticaya que la curva de trans+conductancia es parabólica. En cuanto a amplificadores lineales se refiere,la distorsión es indeseable. na forma de 2acer mínima la distorsión de ley cuadr:tica en los


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amplificadores WVE; es mantener la se=al peque=a. En este caso solo se usa una peque=a partede la curva de trans+conductancia, lo cual significa que la operación es apro7imadamente lineal.4ara 2allar los par:metros como son 1v, 1p, in y o. 4orque 1i no 2ay. tilizamos los mismosmétodos que en los transistores bipolares.

Macemos mallas para 2allar la 1v$ 1v$ 1v( VO/Vin(/ VO ? i4 r() * VO( i4 r/ donder ( 8 L y la i4 ( mV7# * VO( mV7# r 8 y la Vin → ? Vin V7# () → Vin( V7# ( → 1v( 7!V7# r 8 / V7# = → 1v( 7!. r 8. 1i no 2ay. 1p(VO) / Zo/ (Vin) Zin(/1p(1vZin Zo-(/ Zin( ! 3($y Zo(r Zo (8L(. &KI E5"5;K 8E &K94EI51&"KI.+ 1lgunas veces incluye un resistor de compensaciónsumado a la resistencia del surtidor, como se muestra en la figura 3).

8e esta manera, el surtidor ya no est: a tierra de ac. La corriente de drenador, al circular por rsproduce un voltaje de ac entre el surtidor y tierra. 5i rs es lo suficientemente grande, laretroalimentación local puede 2acerse mínima la linealidad de la curva de transconductancia.Entonces la ganancia de voltaje se apro7ima al valor ideal de +rdrs que es la razón de laresistencia equivalente de drenador a la resistencia de surtidor sin capacitor de paso.Iótese la similitud con la ganancia de un amplificador bipolar con resistencia de emisor dividida.4ara 2acer el an:lisis matem:tico$ La figura 3! nos muestra el circuito equivalente de ac. a quela in de un WVE; tiende a infinito, toda la corriente de drenador de ac fluye a través de r s,produciendo una caída de voltaje de mV7#.r#.8espués de 2ec2o el an:lisis matem:tico se sacan dos conclusiones$ primero, la resistencia decompensación reduce la 1v/ segundo las variaciones de m de un WVE; a otro tienen menos efectoen la 1v.4ara 2allar los par:metros como son 1v, 1p, in y o. 4orque 1i no 2ay. tilizamos los mismosmétodos que en los transistores bipolares.

Macemos mallas para 2allar la 1v$ 1v( VO/Vin(/ VO ? i4 r() * VO( i4 r/ donde r (8 L y la i4 ( 7!V7# *VO( 7!V7#r y la Vin → ? Vin'V7# + i4 r#() → Vin( V7#+7!V7#.r#= V7#(*+ 7!.r#)= → 1v( 7!V7# r / V7# (*+ 7!.r#)= → 1v( 7!. r ( !+ 7!.r#)=/* 1v( ? r ( !/ 7!+r#)= / donde ! / 7! es la resistencia din:mica deldispositivo. 1i no 2ay. 1p(VO) / Zo/ (Vin) Zin(/ 1p(1vZin Zo-(/ Zin( ! 3($y

Zo(r Zo (8L(.EL 194L"V"&18K 8E 8EI18K &K9I &8-.+ la figura 33 muestra un amplificador enconfiguración de drenador com?n. Es similar a un seguidor de emisor. na se=al de ac e7cita algraduador produciendo una corriente de drenador de ac, la cual fluye a través del resistor equivalente de surtidor, que no tiene capacitor de paso y produce un voltaje de ac de salida que esapro7imadamente igual al voltaje de entrada y con la misma fase. Esta es la razón por la que elcircuito se denomina surtidor seguidor. En virtud de su alta impedancia de entrada, este seguidor de surtidor se utiliza con frecuencia en la entrada de los instrumentos de medida como voltímetroselectrónicos y osciloscopios.En la figura 3< se muestra el circuito equivalente de ac. 4uede observarse que un voltaje deentrada se encuentra aplicado a la impedancia de entrada. En la polarización por divisor de voltaje

in es el paralelo de r! y r3. En una autopolarización, in es igual a X y asi para las otras formasde polarización. En la salida se encuentra la o la cual es igual a s en paralelo con !Xm.


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4ara 2allar los par:metros como son 1v, 1p, in y o. 4orque 1i no 2ay. tilizamos los mismosmétodos que en los transistores bipolares.Macemos mallas para 2allar la 1v$ 1v( VO/Vin(/ VO+ i4.Rs() * VO( i4.Rs; donde Rs= s

L=/ y la i4 ( mV7# * VO( mV7#. Rs y la Vin → ? Vin'V7# + i4 .Rs () → Vin(V7# + mV7#.Rs ( V7#(*+ m.Rs)= → 1v( mV7# Rs / V7# (*+ m. Rs)= →

1v(m. Rs (*+ m. Rs)= Rs (*/ m+ Rs)=/ 1v( Rs (*/ m+ Rs)=/ 5i Rs >>>>>

! gm entonces la 1%"!/ donde !/ m es la resistencia din:mica del dispositivo. 1i no 2ay. 1p(VO) / o/ (Vin) in(/ * 1p(1vin o-(/ in( ! 3($ y o(!gm Rs G ! gm.

EL 194L"V"&18K 8E X1818K &K9I&X-.+ la figura 3@ muestra un amplificadorgraduador com?n X&-.La figura 3A muestra el circuito equivalente de ac de base com?n. El voltaje de ac de salida es iguala la corriente del drenador por rd. 4or tanto, la impedancia de entrada de un amplificador degraduador com?n es baja, a diferencia de los amplificadores &5 y &8-, donde la impedancia deentrada se apro7ima a un valor infinito para bajas frecuencias. 1 causa de la baja impedancia deentrada con que cuenta el amplificador de &X, este tiene muy pocas aplicaciones.4ara 2allar los par:metros como son 1v, 1p, in y o. 4orque 1i no 2ay. tilizamos los mismos

métodos que en los transistores bipolares.Macemos mallas para 2allar la 1v$ 1v( VO/Vin(/ VO ? i4 r() * VO( i4 r/ donde r (8 L y la i4 ( mV7# * VO( mV7# r 8 y la Vin → ? Vin V7# () → Vin( ? V7# ( → 1v( 7!V7# r 8 / ? V7# = → 1v( 7! .r. 1i no 2ay. 1p(VO) / Zo/ (Vin) Zin(/1p(1vZin Zo-(/ Zin( !/ 7!($yZo(r Zo (8L(.

EL ;1I5"5;K 9K5VE;

El transistor 9K5VE; metal+o7idesemiconductor VE;-. &uenta con un surtidor,un graduador y un

drenador. 1 diferencia del WVE;, en el 9K5VE; el graduador est: aislado del canal, por lo que lacorriente del graduador es e7tremadamente peque=a sin importar que el graduador sea positivo onegativo. 1l 9K5VE; en algunas ocaciones se le denomina VE; con graduador aislado.9K5VE; 8EL ;"4K 8E E94K#E&"9"EI;K K 8E&E9EI;1.+ En la figura 3B muestra un9K5VE; canal tipo n, una barra conductora de material tipo n con una región tipo p a la derec2a yun graduador aislado a la izquierda. Los eléctrones libres pueden fluir desde el surtidor o fuente aldrenador a través del material tipo n. La región tipo p recibe el nombre de sustracto o cuerpo-/ estareduce físicamente la trayectoria de conducción a un canal angosto. Los eléctrones que fluyen delssurtidor al drenador deben pasar a través de este canal angosto.


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1 la izquierda del canal se deposita una capa delgada de o7ido de silicio 5iK3-. El o7ido de 5ilicioes lo mismo que el vidrio/ un aislante. En un 9K5VE; el graduador es met:lico. a que elgraduador, est: aislado del canal, la corriente en el graduador es despreciable aun cuando elvoltaje de graduador sea positivo. El diodo pn que e7iste es un WVE; se 2a suprimido en el9K5VE;.9K8K 8E E94K#E&"9"EI;K.+ La figura 36a muestra un 9K5VE; con graduador polarizado

negativamente. La alimentación de %88 fuerza a los eléctrones libres a fluir del surtidor al drenador.Estos electrones fluyen a través del canal angosto a la izquierda del sustrato tipo p.&omo antes, la tensión del graduador puede controlar el anc2o del canal. Entre m:s negativo seael voltaje en el graduador, m:s peque=a ser: la corriente del drenador. &uando el voltaje delgraduador es lo suficientemente negativo, la corriente de drenador se corta. 4or lo tanto, con unvoltaje negativo en el graduador, la operación de un 9K5VE; es similar a la de un WVE;. 4uestoque el efecto del voltaje negativo del graduador consiste en empobrecer de electrones libres elcanal.9K8K 8E EI"QE&"9"EI;K K 8E&E9EI;1L.+ a que el graduador de un 9K5VE; est:aislado del canal, podemos aplicarle un voltaje positivo, como se muestra en la figura 36b. Elvoltaje positivo en el graduador incrementa el n?mero de electrones libres que fluyen a través del

canal. &uanto m:s positivo sea el voltaje en el graduador, mejor ser: la conducción de surtidor adrenador. La operación del 9K5VE; con un voltaje positivo de graduador se basa en elenriquecimiento de la conductividad del canal. En cualquiera de los modos de operación, a causade la capa aislante, la corriente que fluye por el graduador es despreciable. La resistencia deentrada de un 9K5VE; es increíblemente alta, por lo com?n del orden de los diez mil 9h a diezmil millones de mego2mios.&%15 8EL 8EI18K.+ 4ara un 9K5VE; tipo empobrecimiento las curvas características deldrenador son muy similares a las de un VE;.

&%1 8E ;1I5&KI8&;1I&"1.+La curva de transconductancia de un 9K5VE; es muysimilar a la de un VE; y podemos tomar como ejemplo lafigura 6 donde se representa las curvas de drenador y lascurvas de transconductancia. "855 sigue representando lacorriente de drenador cuando el graduador est: en corto, osea que es su m:7ima corriente que puede circular por elcanal. La relación entre la corriente de drenador y el voltajegraduador+surtidor es todavía parabólica, por lo que puedeaplic:rsele la ecuación de la ley cuadr:tica definida para unVE;, con la diferencia de que el valor de %X5 puede ser a2ora positivo o negativo.

5"9#KLKX"1.+La figura 3Fa muestra el símbolo con que se representa un 9K5VE; 8E &1I1L Io de tipo de empobrecimiento. 1 la derec2a del graduador o compuerta est: la línea vertical que


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representa el canal I. La terminal del drenador sale de la parte superior del canal, y la terminal delsurtidor o fuente se conecta a la parte inferior. La flec2a en el sustrato tipo 4 apunta al material tipoI del canal. En algunas aplicaciones, puede suministrarse un voltaje al sustrato para tener unmayor control de la corriente de drenador. 4or esta razón algunos 9K5VE; tiene cuatro terminalese7ternos. 4or lo regular, el fabricante conecta internamente el sustrato al surtidor, resultando undispositivo de tres terminales cuyo símbolo se muestra en la figura 3Fa.E7iste también un 9K5VE; 8E &1I1L 4, o de tipo de empobrecimiento. &onsiste en una barra dematerial tipo 4 con una región tipo I a la derec2a y un graduador o compuerta aislada a laizquierda. El símbolo convencional para un 9K5VE; con canal tipo p es similar al de 9K5VE; concanal tipo n, e7cepto que la flec2a apunta 2acia fuera como se muestra en la figura 3Fa.

4KL1"1&"KI 8EL 9K5VE; 8EL ;"4K 8E E94K#E&"9"EI;K.+ ya que el9K5VE; del tipo de empobrecimiento su modo de operar es muy similar a los deun VE;, por lo que se puede no usar todos los métodos de polarización estudiadopara los VE;. Estos incluyen. 4olarización del graduador, autopolarización,polarización por divisor de voltaje y polarización por corriente del surtidor. 1dem:sde estos métodos de polarización los 9K5VE; del tipo de empobrecimiento puedeoperar, ya sea en el modo de empobrecimiento o en el de enriquecimiento, puedefijarse el punto Q en la cordenada de la "8, o sea que el %X5 sea igual a cero. 4orlo tanto una se=al de ac de entrada aplicada al graduador produce variaciones

arriba y abajo del punto Q. El 2ec2o de que %X5 pueda ser cero es una ventaja cuando se trata depolarizar. Ello permite usar el circuito de polarización que se muestra en la figura 3J. 1 este circuitotan simple no se le apllica voltaje ni al graduador, ni al surtidor. 4or lo tanto, %X5() e "8("855. Elvoltaje de cc en el drenador es$ %85(%88+"85578. La polarización cero de la figura 3J es unacaracterística peculiar de los 9K5VE;. Io es aplicable en transistores bipolares o en VE;.

4K#LE915 5K#E EL VE; 9K5VE;!.-En el circuito de la figura ! calcular$ %X, %8, %5, "8 e "855.

&omo el VE; es de canal 4, se busca el ;erminal m:s positivo para indicar queeste es el surtidor. La flec2a que indica !@%- es el voltaje que 2ay, desde estepunto con respecto a tierra y seg?n la teoría sería el %5(!@v y 2ago una malla$+33'3C"8 '!@() * "8( 33+!@-3Yh ( "8(@m1. Mallo el voltaje %3, polarizo las

resistencias y 2ago una malla alrededor de %3, %X5 y %5* %3(33'33-!,!9!,!9'!!9-(@ D%3' 3Y.@m1 D%X5() %X5( D @ ' F ( @ +%8 '@m1@Y+33() %8( +33 ' !B ( + B %58(%5 D %8 ( %58(!@++B-(3)% "855( "8! D%X5%4- ( * "855( @m1 ! D @B - / "855(


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&omo conocemos "855(!Bm1 "8(@m15 y Vp= D F%. 4odemos calcular%X5 a partir de la formula "8( "855 ! D %X5%4-(, despejamos a$%X5 ( %p ! x "8 "855- ( DF - ! x @m1 !Bm1 - ( D @% y D!3%.;omamos el %X5 ( D @%5 porque es valor que esta entre )% y D F%&alculamos el voltaje de %3.%3(33'33-63,393,39'339- ( @% @%'D @%-'@m1.s()s( F @m1( 3Ch. &omo conocemos el valor de s, 2allamos el valorde %s por la siguiente malla$ D%s'@m1.3C D 33 ( )* %s(D33'F( D !@%/como %85(!3% y %85 ( %8 D %s ( entonces %8( %85 ' %s( !3'D

!@-( D 3%/ para 2allar el valor de 8 2acemos la siguiente malla/ D 33' @m1.8 'D3- () * 8(33'3- @(BCh también podemos conocer el valor de %X por medio de$ %X5( %X D %s( * %X(%X5'%s( D@'D!@-( D !F%.

gm( D3-!Bm1DF--!D D@vDFv--( gm(3m5 1v(Dgmr 8( r 8( D1vgm( r 8(DD F-3m5( @Ch L(8.r 88 D r 8 - ( L( BC. @C BCD @C-(L( !3C in ( g ( ! 3 ( !. 3 !' 3- (in(g(3,39.339 3,39 ' 339- ( 39h Vi n =Vg=V 7#=Vf .-in -in&Rf4= 200mv.28 28&(00"= Vin =Vg=V gs =!B)mv; Vo=Vd =Vin.A)=!B)mv.+F-(!.3F%; i4 =V7#.7!

=!B)mv.3m5 =; i4 (


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4f (/ 1pE1LL( %o L - %f.if -(/ 1pE1LL( !.JA!%-6.AY-3))mv.J,6ABn1 4=; 1pE1LL(A)6,A3 !,JA!n (3B)!

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