Transistor como amplificador

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El Transistor como Ampli…cador
R. Carrillo, J.I.Huircan
Abstract— La incorp oración de excitaciones de corriente alterna (ca), pro duc en variaciones en iB , vBE , las que asu vez m o di…can las variables iC y VCE del BJT. La incrop oración de capacitores en el circuito, hace que éste se com p orte de distinta form a para ca com o para cc. D e esta form a se tiene una recta de carga paracc y ca. Para asegurar una am pli…cación lineal y m áxim a excursión sim étrica se deb e colo car el punto Q en el centro de la recta de carga de ca. Index Terms— Am pli…cadores Transistorizados

i B [uA] IBQ RC RB vi (t) + + V EQ C
t
IB Q IC +

i C [mA] V CC ICQ

t

I. Introduction Una de las aplicaciones más típicas del BJT es su uso como ampli…cador de corriente alterna. Dichaaplicación consiste en un sistema capaz de ampli…car la señal de entrada en un factor de ganancia determinado, que será la relación de salida sobre la entrada. En términos de señales del voltaje, se habla de ganancia de voltaje Av = vo . Para vi que este sistema funcione, el BJT debe estar polarizado en zona activa. Esto signi…ca que simultáneamente conviven elementos de corriente continua (cc) y corrientealterna (ca). En los siguientes apartados se análizan los efectos de ambas componentes y se introducen conceptos dinámicos de funcionamiento de los sistemas basados en BJT. II. Variaciones en el punto Q debido a excitaciones alternas Sea el transistor polarizado de la Fig. 1a. Considerando que se encuentra en zona activa, sean los valores de iC = ICQ , vCE = VCEQ; iB = IBQ y vBE = VBEQ mostradosen la Fig. 1b (los valores indicados son en corriente continua).
i B [uA] I BQ t

VB B

v [V] CE

t

(a)
Fig. 2. Q.

(b)

(a) Circuito con excitación variable. (b) Variaciones del punto

Rb + V BB IB

Q

Rc Ic + I CQ V cc

i C [mA]

haciendo que VCE disminuya. Si la variación en la entrada hace disminuir el voltaje VBE , entonces IC disminuye, VCE crece, como se indica enla Fig.2b. Se observa que cada una de las variables posee una componente continua y una componente alterna. Considerado que el transistor será usado como un sistema capaz de ampli…car señales, el dispositivo recibe corriente continua para efectos de polarización (funcionamiento) y señales de corriente alterna, las que serán ampli…cadas. Éstas deben convivir simultáneamente sin que cada una afecte ala otra produciendo un funcionamiento anómalo del sistema. Una de las con…guraciones típicas ampli…cadoras es el circuito de emisor común de la Fig. 3, el cual recibe una señal vi (t) que es transmitida hacia la salida vo (t) y que además tiene una fuente de polarización de corriente continua VCC .
Vcc Rc R1 Cc Q R2 vo RL CE

vCE [V] V CEQ (a) (b)

t

t

Ci v i RE

Fig. 1. (a) Circuitode Polarización Fija. (b) Variación del punto Q .

Considerando una excitación vi (t) de tipo alterna al circuito de base como lo indica el circuito de la Fig. 2a, el voltaje aplicado a la juntura base-emisor será variable. Si las variaciones son tales que el voltaje VBE aumenta, entonces la corriente de base IB , también aumenta, por lo tanto, IC aumenta, de esta forma, la tensión RC IC creceP re p a ra d o e n e l D e p to . In g . E lé c tric a , U n ive rsid a d d e L a Fro nte ra . D e p a rta m e nto d e In g . E lé c tric a . Ve r. 3 .0 , 2 0 1 0 .

Fig. 3. Am pli…cador de em isor común.

Los capacitores, permiten conectar la excitación con el circuito y a su vez unir el circuito con la carga, por lo que reciben el nombre de capacitores de acoplo. Estos condensadorespermiten la interconexión con fuentes de señal,

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carga u otra etapa de ampli…cación, su rol consiste en bloquear las componentes de cc. Por otro lado CE (bypassed capacitor) en ca, funciona como un cortocircuito haciendo que el emisor sea el terminal común, desde el punto de vista de las señales. III. Recta de carga Alterna A. Circuitos de cc y ca Dada la existencia de componente continua y...