amplificadores de pequeña señal

Amplificadores de pequeña señal con BJT
Aura Milena Alba (262019), Walter Castro (262036), David Trujillo (262093)
Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C.

Abstract – This report presents the design and practical results of amplification circuits, using the Bipolar Junction Transistor (BJT), in its three principal architectures of amplification circuits, the common emitter, the common baseand the common collector. Also, we present other characteristics like input impedance, voltage gain and frequency of 3dB.
I. INTRODUCCIÓN
Los dispositivos de tres terminales, como los transistores de unión bipolar, tienen amplias aplicaciones. Este dispositivo puede ser utilizado para realizar una fuente controlada, que es la base para el diseño de amplificadores. También se puede lograrcontrolar la corriente que circula por el tercer terminal, de tal manera que llegue a ser muy grande y así ocasionar que el dispositivo se comporte como interruptor, elemento básico de los circuitos digitales.
Según las diferentes configuraciones que se tienen para utilizar este transistor como amplificador, se verificará su comportamiento experimentalmente para obtener una ganancia de voltaje definida.Para esto, se realizarán los correspondientes cálculos de cada circuito, recordando que el transistor debe permanecer en activo.
II. MARCO TEÓRICO
Transistor de unión bipolar (BJT), es un dispositivo semiconductor de tres terminales, (emisor, base y colector); en donde el voltaje entre dos terminales controla la corriente que circula en el tercer terminal. Consta de dos uniones pn y lacorriente circula por electrones y huecos, por esta razón recibe el nombre bipolar.

Figura 1. Estructura de un transistor BJT npn
Según sea la condición de la polarización de sus uniones (directa o inversa), el BJT podrá obtener diferentes modos de operación. Para el caso de amplificadores, deberá estar en modo activo, donde la unión emisor-base será polarizada de manera directa y la unión colector-basede manera inversa.
Amplificación de pequeña señal, para analizar el funcionamiento del transistor BJT se realiza este tipo de modelos donde las señales de pequeña amplitud y baja frecuencia permiten describir su funcionamiento por medio de ecuaciones lineales y sencillas. Se realiza una sustitución del transistor por un circuito equivalente compuesto por elementos lineales.

Figura 2. Circuitosequivalentes, representados por una fuente controlada por voltaje.
Ganancia de voltaje, es la relación entre las amplitudes de la señal de entrada y la señal de salida del amplificador. Depende de los elementos y estructura del circuito que se está analizando.
Frecuencia a 3dB, es aquella a la que una magnitud disminuye en 0.7, es decir se divide entre . A esta frecuencia la potencia se reduce ala mitad.
III. DISEÑOS
Se realizan previamente cálculos necesarios para la correcta polarización del transistor y lograr obtener la ganancia exigida en las diferentes configuraciones de amplificación.
Los circuitos se realizaron con el transistor 2N3904, con un VT de 25 mV, un beta de 200, un voltaje de Early VA de 74 V. Se asume un generador con resistencia de salida de 50 Ω, y diseñados paratrabajar a una frecuencia de 10 kHz.
A. Amplificador de emisor común
El primer circuito a diseñar es de emisor común. Inicialmente se diseñará un circuito en configuración de emisor común con degeneración, observado en la figura 3.

Figura 3. Emisor común con degeneración.
Para el diseño de este circuito se hizo el análisis del circuito en DC para garantizar su correcta polarización, y del modeloen pequeña señal, de donde se halló una expresión para la ganancia total, diseñando el circuito para obtener una ganancia de 45.

Uniendo las expresiones del análisis que se hizo anteriormente, y definiendo una corriente de colector de 30 mA. Así, se obtuvieron resistencias de los valores que se muestran a continuación.




Se aproximaron los valores de las resistencias a los valores comerciales...