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Amplificadores. Conceptos, Modelos y Dispositivos: Transistores

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Amplificadores Conceptos, Modelos y Dispositivos Básicos: Transistores
1. Fuentes controladas 2. Amplificadores 3. Transistores

Un amplificador puede ser definido como un dispositivo o circuito capaz de aumentar una señal dada. Para conseguir una amplificación trabajamos con los llamados componentes activos, que sondispositivos capaces de provocar cambios en las condiciones de un circuito reaccionando ante las señales aplicadas. Podemos considerar que los elementos activos “aportan” energía al circuito, en lugar de consumirla (como es el caso con las resistencias, condensadores y bobinas). La mayoría de los elementos activos utilizados en los circuitos modernos son dispositivos creados a partir de materialessemiconductores. En este tema trataremos principalmente los transistores, elementos más simples en el proceso de amplificación.

1. Fuentes controladas
En relación con la característica de amplificar señales podemos distinguir diversos tipos diferentes de elementos del circuito que modulan la información: son las fuentes controladas, elementos multiterminales con cuatro terminales agrupadas dos a dos enlas denominadas, respectivamente, puertas de entrada y de salida. En cada una de estas puertas nos interesa medir la tensión y la intensidad, que denotaremos con los subíndices in (para la puerta de entrada) y out (para la de salida). En función a las características de estos datos podemos clasificar las fuentes controladas en cuatro categorías: • Fuente de intensidad controlada por intensidad(CCCS): La puerta de entrada es un cortocircuito (por tanto v in = 0 ) y la intensidad de salida es múltiplo de la intensidad de entrada. • Fuente de intensidad controlada por tensión (VCCS): La puerta de entrada es un circuito abierto ( i in = 0 ) y la intensidad de salida es un múltiplo del potencial de entrada. • Fuente de tensión controlada por intensidad (CCVS): La puerta de entrada es uncortocircuito y la tensión de salida depende de la intensidad de entrada. • Fuente de tensión controlada por tensión (VCVS): La puerta de entrada es un circuito abierto y la tensión de salida es un múltiplo de la tensión de entrada.

Electrónica Básica

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En general las fuentes controladas se representan con un rombo en los esquemas de un circuito, como puedeobservarse en la Figura 1. Su dependencia con el valor de la tensión o intensidad suele indicarse mediante una fórmula junto al (a) de tensión (b) de intensidad símbolo de la fuente. Para estudiar los casos anteriores resulta útil introducir el Figura 1 Fuentes controladas. concepto de ganancia, que representa en todos los casos el factor de amplificación y se obtiene como cociente entre la señalde entrada y de salida. Dependiendo del tipo de fuente controlada que estudiemos hablaremos de ganancia de tensión (cociente entre las tensiones de entradas y de salida, utilizado en las fuentes VCVS) o de intensidad (para las fuentes CCCS). En estos casos observamos que el factor de ganancia es adimensional. Sin embargo, en los dos tipos restantes de fuentes controladas la ganancia tendráunidades; bien de resistencia (VCCS), o bien de conductancia (CCVS). Observemos que cada tipo de fuente controlada que hemos mencionado anteriormente representa un tipo de amplificador ideal, ya que es capaz de reaccionar ante una señal dada y producir una señal de salida mayor.

Ejercicio 1

Crear un circuito cuya característica i – v corresponda a la de una resistencia “negativa” (i.e., recta de...