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                                              Facultad de Ingeniería en Petróleos
                                          AMPLIFICADORES CON TRANSISTORES
Introducción La polarización de un transistor es la responsable de establecer las corrientes y tensiones que fijan su punto
de trabajo en la región lineal (bipolares) o saturación (FET), regiones en donde los transistores presentancaracterísticas más o
menos lineales. Al aplicar una señal alterna a la entrada, el punto de trabajo se desplaza y amplifica esa señal. El análisis del
comportamiento del transistor en amplificación se simplifica enormemente cuando su utiliza el llamado modelo de
pequeña señal obtenido a partir del análisis del transistor a pequeñas variaciones de tensiones y corrientes en sus terminales.
Bajo adecuadas condiciones, el transistor puede ser modelado a través de un circuito lineal que incluye equivalentes Thévenin,
Norton y principios de teoría de circuitos lineales. El modelo de pequeña señal del transistor es a veces llamado
modeloincremental de señal. Los circuitos que se van a estudiar aquí son válidos a frecuencias medias, aspecto que se tendrá en
cuenta en el siguiente tema. En la práctica, el estudio de amplificadores exige previamente un análisis en continua para
determinar la polarización de los transistores. Posteriormente, es preciso abordar los cálculos de amplificación e impedancias
utilizando modelos de pequeña señal con objeto de establecer un circuito equivalente. Ambas fases en principio son
independientes pero están íntimamente relacionadas.

                                            AMPLIFICADORES DE BASE COMUN

La configuración en base común. Esta configuración no produce ganancia de corriente, pero sí de la tensión y además tiene
propiedades útiles en altas frecuencias.
En la práctica, los valores de los parámetros no se obtienen necesariamente por medio de las pendientes de las curvas.
Frecuentemente se usan valores tabulados de los parámetros, para un punto de operación dado. Se puede observar que para
cada parámetro se da un valor central de diseño como también valores máximos y mínimos. Los intervalos de valores para cada
parámetro indican que en la práctica es razonable hacer algunas aproximaciones. Las hojas de datos suministradas por los
fabricantes, generalmente no muestrancurvas características de entrada(Base o Emisor), pero contienen las curvas
características estáticas de colector de las conexiones emisor y base común, para una temperatura ambiente dada.
En nuestro casose realizarán todos los cálculos apoyándonos en nuestrascurvas características del transistor a utilizar y con la
curva de transconductancia.




La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada
como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia sólo de tensión. La impedancia de entrada es baja y la ganancia de
corriente algo menor que uno, debido a que parte de la corriente de emisor sale por la base. Si añadimos una resistencia de
emisor, que puede ser la propia impedancia de salida de la fuente de señal, un análisis similar al realizado en el caso de emisor

común, nos da la ganancia aproximada siguiente:                     .

La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos
dinámicos.

                                                      COLECTOR COMÚN
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                                              Facultad de Ingeniería en Petróleos


La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la señal de entrada
como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es ligeramente inferior a la
unidad. La impedancia de entrada es alta, aproximadamente β+1 veces la impedancia de carga. Además, la impedancia de salida
es baja, aproximadamente β veces menor que la de la fuente de señal.
 Colector común

 En electrónica, a colector común (también conocido como seguidor del emisor o seguidor del voltaje) amplificador es uno de
 tres single-stage básicos transistor de ensambladura bipolar Topologías del amplificador (BJT), usadas típicamente como
 a voltaje almacenador intermediario. En este circuito el terminal bajo del transistor sirve como la entrada, el emisor la salida
 y el colector es común a ambos, por lo tanto a su nombre. Un circuito análogo llamado dren común es el usar
 construido transistores del efecto de campo.

 Un aspecto de la acción tapón es transformación de impedancias. Por ejemplo, Resistencia de Thévenin de una combinación
 de un seguidor del voltaje conducido por una fuente del voltaje con la alta resistencia de Thévenin se reduce solamente a la
 resistencia de salida del seguidor del voltaje, una resistencia pequeña. Esa reducción de la resistencia hace la combinación
 una fuente más ideal del voltaje. Inversamente, un seguidor del voltaje insertado entre una resistencia pequeña de la carga y
 una etapa que conduce presenta una carga grande a la etapa que conduce, una ventaja en juntar una señal del voltaje a una
 carga pequeña.

 Contenido

         1 Usos

         2 Características

         3 Vea también

         4 Acoplamientos externos

 Usos

 El circuito de colector común se puede demostrar para tener a voltaje aumento casi de la unidad tomando el voltaje de la
 salida y dividiéndolo por el voltaje de entrada. Matemáticamente, el aumento mira gusto:

 Por lo tanto un cambio pequeño del voltaje en el terminal de la entrada será replegado en la salida (que depende levemente
 del valor del transistor del aumento y del resistencia de la carga; vea el fórmula del aumento abajo). Este circuito es útil
 porque tiene un grande impedancia de la entrada, así que no cargará abajo del circuito anterior:[1]

 y un pequeño impedancia de la salida, así que puede conducir cargas de la bajo-resistencia:

 (Típicamente, el resistor del emisor es perceptiblemente más grande y se puede quitar de la ecuación):

 Esto permite una fuente con un grande impedancia de la salida para conducir un pequeño impedancia de la carga; funciona
 como un voltaje almacenador intermediario.

 Es decir el circuito tiene aumento actual (que dependa en gran parte del h FE del transistor) en vez del aumento del voltaje. Un
 cambio pequeño a los resultados actuales de la entrada en un cambio mucho más grande en la corriente de salida proveída a
 la carga de la salida.

 Esta configuración es de uso general en las etapas de la salida de clase-b y CLASE-AB amplificador - el circuito bajo se
 modifica para funcionar el transistor en clase-b o modo del AB. En clase-UNo modo, a veces un activo fuente actualse utiliza
 en vez de RE para mejorar linearidades y/o eficacia. Vea [2].
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                                               Facultad de Ingeniería en Petróleos
 Características

 En las frecuencias bajas y usar simplificado modelo híbrido-pi, el siguiente señal pequeña las características pueden ser
 derivadas. ( paralelo las líneas indican componentes en paralelo.)


                            Definición Expresión Expresión aproximada Condiciones



    Aumento actual



  Aumento del voltaje



Resistencia de la entrada



  Resistencia de salida


 Donde es Thévenin resistencia equivalente de la fuente.

                                              AMPLICADOR DE EMISOR COMÚN

Después que un transistor se haya polarizado con un punto Q cerca de la mitad de la linea de carga de cc, se puede acoplar muna
pequeña señal de ca en la base. Esto produce alternancias o fluctuaciones de igual forma y frecuencia en la corriente de colector.
Por ejemplom si la entrada es una onda senoidal con una frecuencia de 1 Khz, la salida sera una onda senoidal amplificada con
una frecuencia de 1 Khz. El amplificador se llama lineal (o de alta fidelidad) sin no cambia la forma de la señal. Si la amplitud de
la señal es pequeña, el transistor solo usara una pequeña parte de la linea de carga y la operación sea lineal.

Por otra parte, si la señal de entrada es demasiado grande, las fuluctuaciones en la linea de carga excitaran al transistor a
saturación y corte. Esto cortara los picos de una onda senoidal y el amplificador ya no sera lineal. Si se escucha con mucha
atenciaon una salida con un altavoz, se oira un sonido terrible porque la señal se distorsiona grandemente.

Un capacitor de acoplamiento permite el paso de una señal de ca de un punto a otro.

En un amplificador transistorizado, la fuente de cc proporciona corrientes y voltajes fijos. La fuente de ca produce fluctuaciones
en estas corrientes y voltajes. La forma mas simple para analizar el circuito es la división del análisis en dos partes: un alalisis de
cc y un alalisis de ca. En otras palabras, puede usarse el teorema de la superposición cuando se analicen amplificadores
transistorizados.

Circuitos equivalentes de Ca y CC

En seguida se enumeran algunos pasos para la aplicación del teorema de la superposición de circuitos transistorizados:

1.- Reduzcase la fuente de ca a cero; esto significa poner en corto una fuente de voltaje o abrir una fuente de corriente. Abranse
todos los capacitores. Al circuito restante se le llama circuito equivalente de cc. Con este circuito se pueden calcular los voltajes y
corrintes en cc que se deseen.

2.- Reduzcase la fuente de cc a cero; esto equivale a poner en corto una fuente de voltaje o abrir una fuente de corriente.
Pongase en corto todos los capacitores de paso y de acoplamiento. Al circuito restante se le llama circuito equivalente de ca. Este
es el circuito que se utiliza para el calculo de voltajes y corrientes de ca.

3.- La corriente total en cualquier rama del circuito es la suma de las corrientes de cc y ca que se encuentran presentes en esta
rama; el voltaje total aplicado en cualquier rama es la suma de los voltajes de ca y cc que se encuentran aplicados a esa rama.
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                                               Facultad de Ingeniería en Petróleos
Esta es la forma como se aplica el teorema de superposición al amplificador de la figura.




                                                              Figura A

Primero, se reducen todas las fuentes de ca a cero, se abren todos los capacitores y lo que quedas es el cuircuito que se tiene en
la figura siguiente:




                                                              Figura B

Este el circuito equivalente de cc. Esto es lo que realmente interesa en lo que respecta a voltajes y corrientes de cc. Con este
circuito se pueden calcular los voltajes y corrientes fijos.

Seguidamente se pone en corto la fuente de voltaje y tambien los capacitores de acoplamiento y de paso; lo restante es el
circuito equivalente en ca que se muestra en la figura:




                                                              Figura C

Debe notarse que el emisor esta a tierra de ca, debido a que el capacitor de paso esta en paralelo con RE. Asi mismo, cuando la
fuente de alimentación de cc esta en corto, pone a tierra un extremo de R1 y de Rc; dicho de otra manera, el punto de
alimentación de cc es una tierra de ca porque tienen una impedancia interna que se aproxima a cero. Con el circuito equivalente
de ca que se indico en la figura puede calcularse cualquier voltaje y corriente de ca que se desee.

El Alfa y Beta del transistor
Una forma de medir la eficiencia del BJT es a través de la proporción de electrones capaces de cruzar la base y alcanzar el
colector. El alto dopaje de la región del emisor y el bajo dopaje de la región de la base pueden causar que muchos más electrones
sean inyectados desde el emisor hacia la base que huecos desde la base hacia el emisor. La ganancia de corriente emisor
común está representada por βF o por hfe. Esto es aproximadamente la tasa de corriente continua de colector a la corriente
continua de la base en la región activa directa y es típicamente mayor a 100. Otro parámetro importante es la ganancia de
corriente base común, αF. La ganancia de corriente base común es aproximadamente la ganancia de corriente desde emisor a
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                                              Facultad de Ingeniería en Petróleos
colector en la región activa directa. Esta tasa usualmente tiene un valor cercano a la unidad; que oscila entre 0.98 y 0.998. El Alfa
y Beta están más precisamente determinados por las siguientes relaciones (para un transistor NPN):




La proporción de electrones capaces de cruzar la base y alcanzar el colector es una forma de medir la eficiencia del TBJ. El alto
dopaje de la región del emisor y el bajo dopaje de la región de la base pueden causar que muchos más electrones sean
inyectados desde el emisor hacia la base que huecos desde la base hacia el emisor. La ganancia de corriente emisor común está
representada por βF o por hfe. Esto es aproximadamente la tasa de corriente contínua de colector a la corriente contínua de la
base en la región activa directa, y es típicamente mayor a 100. Otro parámetro importante es la ganancia de corriente base
común, aF. La ganancia de corriente base común es aproximadamente la ganancia de corriente desde emisor a colector en la
región activa directa. Esta tasa usualmente tiene un valor cercano a la unidad; que oscila entre 0.98 y 0.998. El Alfa y Beta están
más precisamente determinados por las siguientes relaciones (para un transistor NPN):




                                             UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL

 (comúnmente abreviado A.O., op-amp u OPAM), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado)
que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia):
Vout = G·(V+ − V−)
El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob
Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería
sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología
bipolar.
Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración,
derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre.
El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una
impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se
dice que las corrientes de entrada son cero.



                                                             Sumador

                                                             El circuito sumador es una variante del restador presentado
                                                             anteriormente.
                                                             El punto A es una tierra virtual y por tanto la corriente de entrada
                                                             vale:

                                                             Iin = V1/R + V2/R + V3/R

Se obtiene:

Vout = -(V1+V2+V3)
Las entradas pueden ser positivas o negativas. En el caso de que las resistencias sean diferentes entre sí, se obtiene una suma
ponderada. Esto vale por ejemplo para hacer un sumador binario si las resistencias fuesen por ejemplo R, 2R, 4R, 8R, etc., y de
hecho constituye el fundamento de un convertidor analógico-digital (ADC: Analog to Digital Converter)
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                                                Facultad de Ingeniería en Petróleos
                                                        INTEGRADOR IDEAL




   Integra e invierte la señal (Vin y Vout son funciones dependientes del tiempo)



        Vinicial es la tensión de salida en el origen de tiempos
Nota: El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier señal pequeña de DC en la entrada puede ser
acumulada en el condensador hasta saturarlo por completo; sin mencionar la característica de offset del mismo operacional, que
también es acumulada. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados que son modelos basados en
variables de estado (valores que definen el estado actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de estado en el
voltaje de su condensador.

                                                         DERIVADOR IDEAL




   Deriva e invierte la señal respecto al tiempo



   Este circuito también se usa como filtro
NOTA: Es un circuito que no se utiliza en la práctica porque no es estable. Esto se debe a que al amplificar más las señales de alta
frecuencia se termina amplificando mucho el ruido.



                                               AMPLIFICADOR MULTIPLICADOR
Multiplicador de frecuencia (doblador t r ì p l i c a d o r o c u a d r i p l i c a d o r ) c u y a circuiterìa de salida esta
sintonizadaa       u n a i n t e g r a l               m ú l t i p l o             d e     l a frecuencia de entrada

                                                              EJERCICIOS
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                  ç
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                                                   OSCILADOR ELECTRÓNICO

Un oscilador electrónico es un circuito electrónico que produce una señal electrónica repetitiva, a menudo una onda senoidal o
una onda cuadrada.

Un oscilador de baja frecuencia (o LFO) es un oscilador electrónico que engendra una forma de onda de C.A. entre 0,1 Hz y 10 Hz.
Este término se utiliza típicamente en el campo de sintetizadores de audiofrecuencia, para distinguirlo de un oscilador de
audiofrecuencia.

Tipos de oscilador electrónicos

Hay dos tipos principales de oscilador electrónico: el oscilador armónico y el oscilador de la relajación. .

Oscilador armónico

El oscilador armónico produce una onda sinusoidal a la salida.

La forma básica de un oscilador armónico es un amplificador electrónico cuya salida está conectada a un filtro electrónico de
banda estrecha; la salida del filtro es conectada a su vez a la entrada del amplificador.

Cuando se enciende el amplificador, no hay que por no entregado a negros electrónicos. El ruido alimenta el amplificador, cuya
salida es filtrada y reaplicada a la entrada, hasta que fenómenos no-lineales impiden que la realimentación continúe hasta el
infinito.

Un cristal piezoeléctrico (comúnmente de cuarzo) se puede integrar en el circuito para estabilizar la frecuencia de la oscilación,
dando resultado un oscilador de cristal u Oscilador Pierce.

Hay muchas maneras de aplicar osciladores armónicos, porque hay las maneras diferentes de amplificar y filtrar. Por ejemplo:


    Oscilador LC
    Oscilador Hartley
    Oscilador Colpitts
    Oscilador Clapp
    Oscilador Pierce
    Oscilador de cambio de fase
    Oscilador RC (Puente de Wien y "Gemelo-T")
Enlaces externos

                                                            OSCILADORES

Un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna a una determinada
frecuencia. Tienen numerosas aplicaciones: generadores de frecuencias de radio y de televisión, osciladores locales en los
receptores, generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos, etc.




                               A) onda sinusoidal. B) onda cuadrada. C) onda tipo diente de sierra
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La mayoría de los equipos electrónicos utiliza para su funcionamiento señales eléctricas de uno de estos tres tipos: ondas
sinusoidales, ondas cuadradas y ondas tipo diente de sierra. Los osciladores son circuitos electrónicos generalmente alimentados
con corriente continua capaces de producir ondas sinusoidales con una determinada frecuencia. Existe una gran variedad de
tipos de osciladores que, por lo general, se conocen por el nombre de su creador. Igualmente, los multivibradores son circuitos
electrónicos que producen ondas cuadradas. Este tipo de dispositivos, es utilizado ampliamente en conmutación.

Los generadores de frecuencia son, junto con los amplificadores y las fuentes de alimentación, la base de cualquier circuito
electrónico analógico. Son utilizados para numerosas aplicaciones entre las que podemos destacar las siguientes: como
generadores de frecuencias de radio y de televisión en los emisores de estas señales, osciladores maestros en los circuitos de
sincronización, en relojes automáticos, como osciladores locales en los receptores, como generadores de barrido en los tubos de
rayos catódicos y de televisores, etc.

Osciladores

Los osciladores son generadores que suministran ondas sinusoidales y existen multitud de ellos. Generalmente, un circuito
oscilador está compuesto por: un "circuito oscilante", "un amplificador" y una "red de realimentación".




                                                 Esquema de un circuito oscilante

El circuito oscilante suele estar compuesto por una bobina (o inductancia) y por un condensador. El funcionamiento de los
circuitos osciladores (osciladores de ahora en adelante) suele ser muy similar en todos ellos; el circuito oscilante produce una
oscilación, el amplificador la aumenta y la red de realimentación toma una parte de la energía del circuito oscilante y la
introduce de nuevo en la entrada produciendo una realimentación positiva.




                                                 Esquema general de un oscilador

Hay que tener cuidado y no confundir "circuito oscilante" con "oscilador". El circuito oscilante es el encargado de producir las
oscilaciones deseadas; sin embargo, no es capaz de mantenerlas por sí solo. El oscilador es el conjunto que forman el circuito
oscilante, el amplificador y la red de realimentación juntos.

Circuito oscilante

Supongamos un circuito compuesto por un condensador y una inductancia conectados en paralelo. En primer lugar, conectamos
el condensador a una batería. Entonces, comienza a circular corriente eléctrica que va a provocar que el condensador se cargue.
Llegado este momento, la corriente eléctrica dejaría de circular y el condensador se encontraría totalmente cargado. A
continuación movemos el interruptor y conectamos el condensador con la inductancia. En este mismo instante, la bobina, en
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                                            Facultad de Ingeniería en Petróleos
principio, se opone al paso de la corriente. Sin embargo, comienza a circular corriente de forma progresiva haciendo que el
condensador se descargue y creando un campo magnético en la bobina. Al cabo de cierto tiempo, la corriente eléctrica comienza
a cesar de forma progresiva y, por lo tanto, el campo magnético se reduce. Se crea entonces una tensión inducida en la bobina
que hace que el condensador se cargue de nuevo, pero esta vez con la polaridad contraria. Una vez que el condensador se
encuentra totalmente cargado volvemos a estar como al principio, aunque esta vez con el condensador cargado de forma inversa
a como estaba antes. Comienza pues otra vez el proceso de descarga progresiva del condensador sobre la inductancia y de nuevo
vuelve a cargarse el condensador. Vemos, pues, cómo es un vaivén de corriente de un elemento a otro. Esto es lo que se conoce
como circuito oscilante. Para poder entender mejor este proceso se han esquematizado los pasos en la ilustración
correspondiente.




                                           Funcionamiento de un circuito oscilante




                                                        EJERCICIOS:

1: EJEMPLO
Diseñar un amplificador en base común con un transistor 2N3904, que contenga los cálculos de las impedancias y ganancias así
como el cálculo de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador.
Determinar los valores de los componentes para el circuito de la figura 4.5.
Cabe aclarar que para poder calcular los componentes a utilizar en el circuito debemos realizar lo siguiente:
       -Obtener con ayuda del trazador de curvas la familia de curvas correspondiente al transistor a utilizar.
       -Identificar en las curvas los valores ICQ, VCEQ y hfe (véase en la figura 4.6).
      Elegiremos las siguientes condiciones de polarización para el circuito de ejemplo:
      Transistor 2N3904
      RL = 3.3kW
      ri = 50 W
      Vcc = 12v
      ICQ = 2.34mA
      VCEQ = 6V
      F = 10kHz
      hfe = 234
      VBE = 0.7v




                                                Figura 4.5 Circuito en base común
DESARROLLO
Se describirá el procedimiento para:
              -Calcular los valores de los componentes que formarán el amplificador en base común.
              -Calcular los parámetros del amplificador.
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                                            Facultad de Ingeniería en Petróleos
              -Calcular además el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores para el buen funcionamiento del
                  amplificador en una frecuencia de 10kHz.
                                                           SOLUCIÓN

Como las condiciones de c.c. para obtener los siguientes parámetros son iguales que en emisor común entonces tendremos que:
Para determinar RE recordamos que




Ahoracalcularemos Rc con VE=1.2




Con hfe tendremos la resistencia de base:




La VBBse determina por lo tanto:




y R1 resultará :




también R2 se obtendrá con:


                                                           (su valor comercial seráde 100kW)
para poder calcular nuestra Zi tendremos primero que determinar hie:



Calcularemos la impedancia de entrada del amplificador de la siguiente forma:




Para hfb y hib:



La ganancia del circuito se obtendrá así:




a partir de lo anterior:
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                                            Facultad de Ingeniería en Petróleos




donde:




                                                              Av =123.9
Ahora nuestra ganancia de corriente es:




entonces:




por lo tanto:



debido a lo anterior se tiene:



Cálculo de los Capacitores


Con los siguientes cálculos obtendremos el valor de los capacitores que serán de gran ayuda para nuestro amplificador.
Capacitor Ci:




Capacitor Co:
                                                     RTH = RC + RL = 5500W




Capacitor CB:




                                                          CB = 13.9Nf



2: EJEMPLO
Escuela Politécnica Nacional
                                            Facultad de Ingeniería en Petróleos
Diseñar un amplificador en colector común con un transistor 2N3904, que contenga los cálculos de las impedancias y ganancias
así como él cálculo de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador.
Determinar los valores de los componentes para el circuito de la figura 4.9.
Cabe aclarar que para poder calcular los componentes a utilizar en el circuito debemos realizar lo siguiente:
-Obtener con ayuda del trazador de curvas la familia de curvas correspondiente al transistor a utilizar.
-Identificar en las curvas los valores ICQ, VCEQ y hfe (véase en la figura 4.10).
       Elegiremos las siguientes condiciones de polarización para el circuito de ejemplo:
       Transistor 2N3904
       RL = 3.3kW
       ri = 50 W
       Vcc = 12v
       ICQ = 2.28mA
       VCEQ = 6V
       F = 10kHz
       hfe = 228
       VBE = 0.7v
       En seguida se muestra el circuito amplificador en colector común:




                                        Figura 4.9 Circuito amplificador colector común
DESARROLLO


Se describirá el procedimiento para:
              -Calcular los valores de los componentes que formarán el amplificador en colector común.
              -Calcular los parámetros del amplificador.
              -Calcular además el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores para el buen funcionamiento del
                   amplificador en una frecuencia de 10kHz.
                                                            Solución:

Como las condiciones de c.c. para obtener los siguientes parámetros son iguales que en emisor común entonces tendremos que:
VCEQ= 6v
entonces VRE=6v




Con esto deduciremos que RB es:




Por lo tanto con RB y RE obtendremos


Ahora calcularemos R1:




entonces:



para él cálculo de la impedancia de entrada se obtendrá:
Escuela Politécnica Nacional
                                              Facultad de Ingeniería en Petróleos



ya con esto podremos calcular la Zi:




por lo tanto la Zo será:




y la ganancia de voltaje es:




Cálculo del capacitor Ci:




Cálculo del capacitor Co:




3: Calcular la potencia de entrada, la potencia de salida y la eficiencia del amplificador de la figura 1 para un voltaje de entrada
    que produce una corriente de 10mA pico. Los valores para el circuito son: R =1K, V =20v, R =20W y β=25
                                                                                B       CC       C
Escuela Politécnica Nacional
                                              Facultad de Ingeniería en Petróleos




Este punto de polarización se marca sobre las características del transistor de la figura 2. La variación en ac de la señal de salida
puede obtenerse en forma gráfica empleando la recta de carga dc y uniendo V =V =20v con I =V /R =1000mA=1A, como se
                                                                                 CE   CC          C   CC   C
muestra. Cuando la corriente de entrada incrementa la corriente de base desde su nivel de polarización la corriente de colector
aumenta en:




Esto produce que:




La eficiencia del amplificador de potencia se calcula entonces empleando de la siguiente forma:
Escuela Politécnica Nacional
                                         Facultad de Ingeniería en Petróleos




BIBLIOGRAFIA:

      http://www.mailxmail.com/curso-transistor-dispositivo-electronico/circuito-base-comun
      http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor#Colector_com.C3.BAn
      http://www.multilingualarchive.com/ma/enwiki/es/Common_collector
      http://html.rincondelvago.com/amplificadores-de-emisor-comun.html
      http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar
      http://www.monografias.com/trabajos71/transistor-bipolar/transistor-bipolar2.shtml
      http://www.scribd.com/doc/35081469/Problemas-Resueltos
      http://www.lcardaba.com/articles/opamps.html
      http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional
      http://www.tecnologiaindustrial.es/attachments/016_11_AOEjerciciosResueltos_2D.pdf

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Trabajo de electronica

  • 1. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos AMPLIFICADORES CON TRANSISTORES Introducción La polarización de un transistor es la responsable de establecer las corrientes y tensiones que fijan su punto de trabajo en la región lineal (bipolares) o saturación (FET), regiones en donde los transistores presentancaracterísticas más o menos lineales. Al aplicar una señal alterna a la entrada, el punto de trabajo se desplaza y amplifica esa señal. El análisis del comportamiento del transistor en amplificación se simplifica enormemente cuando su utiliza el llamado modelo de pequeña señal obtenido a partir del análisis del transistor a pequeñas variaciones de tensiones y corrientes en sus terminales. Bajo adecuadas condiciones, el transistor puede ser modelado a través de un circuito lineal que incluye equivalentes Thévenin, Norton y principios de teoría de circuitos lineales. El modelo de pequeña señal del transistor es a veces llamado modeloincremental de señal. Los circuitos que se van a estudiar aquí son válidos a frecuencias medias, aspecto que se tendrá en cuenta en el siguiente tema. En la práctica, el estudio de amplificadores exige previamente un análisis en continua para determinar la polarización de los transistores. Posteriormente, es preciso abordar los cálculos de amplificación e impedancias utilizando modelos de pequeña señal con objeto de establecer un circuito equivalente. Ambas fases en principio son independientes pero están íntimamente relacionadas. AMPLIFICADORES DE BASE COMUN La configuración en base común. Esta configuración no produce ganancia de corriente, pero sí de la tensión y además tiene propiedades útiles en altas frecuencias. En la práctica, los valores de los parámetros no se obtienen necesariamente por medio de las pendientes de las curvas. Frecuentemente se usan valores tabulados de los parámetros, para un punto de operación dado. Se puede observar que para cada parámetro se da un valor central de diseño como también valores máximos y mínimos. Los intervalos de valores para cada parámetro indican que en la práctica es razonable hacer algunas aproximaciones. Las hojas de datos suministradas por los fabricantes, generalmente no muestrancurvas características de entrada(Base o Emisor), pero contienen las curvas características estáticas de colector de las conexiones emisor y base común, para una temperatura ambiente dada. En nuestro casose realizarán todos los cálculos apoyándonos en nuestrascurvas características del transistor a utilizar y con la curva de transconductancia. La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia sólo de tensión. La impedancia de entrada es baja y la ganancia de corriente algo menor que uno, debido a que parte de la corriente de emisor sale por la base. Si añadimos una resistencia de emisor, que puede ser la propia impedancia de salida de la fuente de señal, un análisis similar al realizado en el caso de emisor común, nos da la ganancia aproximada siguiente: . La base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos. COLECTOR COMÚN
  • 2. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia de corriente, pero no de tensión que es ligeramente inferior a la unidad. La impedancia de entrada es alta, aproximadamente β+1 veces la impedancia de carga. Además, la impedancia de salida es baja, aproximadamente β veces menor que la de la fuente de señal. Colector común En electrónica, a colector común (también conocido como seguidor del emisor o seguidor del voltaje) amplificador es uno de tres single-stage básicos transistor de ensambladura bipolar Topologías del amplificador (BJT), usadas típicamente como a voltaje almacenador intermediario. En este circuito el terminal bajo del transistor sirve como la entrada, el emisor la salida y el colector es común a ambos, por lo tanto a su nombre. Un circuito análogo llamado dren común es el usar construido transistores del efecto de campo. Un aspecto de la acción tapón es transformación de impedancias. Por ejemplo, Resistencia de Thévenin de una combinación de un seguidor del voltaje conducido por una fuente del voltaje con la alta resistencia de Thévenin se reduce solamente a la resistencia de salida del seguidor del voltaje, una resistencia pequeña. Esa reducción de la resistencia hace la combinación una fuente más ideal del voltaje. Inversamente, un seguidor del voltaje insertado entre una resistencia pequeña de la carga y una etapa que conduce presenta una carga grande a la etapa que conduce, una ventaja en juntar una señal del voltaje a una carga pequeña. Contenido 1 Usos 2 Características 3 Vea también 4 Acoplamientos externos Usos El circuito de colector común se puede demostrar para tener a voltaje aumento casi de la unidad tomando el voltaje de la salida y dividiéndolo por el voltaje de entrada. Matemáticamente, el aumento mira gusto: Por lo tanto un cambio pequeño del voltaje en el terminal de la entrada será replegado en la salida (que depende levemente del valor del transistor del aumento y del resistencia de la carga; vea el fórmula del aumento abajo). Este circuito es útil porque tiene un grande impedancia de la entrada, así que no cargará abajo del circuito anterior:[1] y un pequeño impedancia de la salida, así que puede conducir cargas de la bajo-resistencia: (Típicamente, el resistor del emisor es perceptiblemente más grande y se puede quitar de la ecuación): Esto permite una fuente con un grande impedancia de la salida para conducir un pequeño impedancia de la carga; funciona como un voltaje almacenador intermediario. Es decir el circuito tiene aumento actual (que dependa en gran parte del h FE del transistor) en vez del aumento del voltaje. Un cambio pequeño a los resultados actuales de la entrada en un cambio mucho más grande en la corriente de salida proveída a la carga de la salida. Esta configuración es de uso general en las etapas de la salida de clase-b y CLASE-AB amplificador - el circuito bajo se modifica para funcionar el transistor en clase-b o modo del AB. En clase-UNo modo, a veces un activo fuente actualse utiliza en vez de RE para mejorar linearidades y/o eficacia. Vea [2].
  • 3. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos Características En las frecuencias bajas y usar simplificado modelo híbrido-pi, el siguiente señal pequeña las características pueden ser derivadas. ( paralelo las líneas indican componentes en paralelo.) Definición Expresión Expresión aproximada Condiciones Aumento actual Aumento del voltaje Resistencia de la entrada Resistencia de salida Donde es Thévenin resistencia equivalente de la fuente. AMPLICADOR DE EMISOR COMÚN Después que un transistor se haya polarizado con un punto Q cerca de la mitad de la linea de carga de cc, se puede acoplar muna pequeña señal de ca en la base. Esto produce alternancias o fluctuaciones de igual forma y frecuencia en la corriente de colector. Por ejemplom si la entrada es una onda senoidal con una frecuencia de 1 Khz, la salida sera una onda senoidal amplificada con una frecuencia de 1 Khz. El amplificador se llama lineal (o de alta fidelidad) sin no cambia la forma de la señal. Si la amplitud de la señal es pequeña, el transistor solo usara una pequeña parte de la linea de carga y la operación sea lineal. Por otra parte, si la señal de entrada es demasiado grande, las fuluctuaciones en la linea de carga excitaran al transistor a saturación y corte. Esto cortara los picos de una onda senoidal y el amplificador ya no sera lineal. Si se escucha con mucha atenciaon una salida con un altavoz, se oira un sonido terrible porque la señal se distorsiona grandemente. Un capacitor de acoplamiento permite el paso de una señal de ca de un punto a otro. En un amplificador transistorizado, la fuente de cc proporciona corrientes y voltajes fijos. La fuente de ca produce fluctuaciones en estas corrientes y voltajes. La forma mas simple para analizar el circuito es la división del análisis en dos partes: un alalisis de cc y un alalisis de ca. En otras palabras, puede usarse el teorema de la superposición cuando se analicen amplificadores transistorizados. Circuitos equivalentes de Ca y CC En seguida se enumeran algunos pasos para la aplicación del teorema de la superposición de circuitos transistorizados: 1.- Reduzcase la fuente de ca a cero; esto significa poner en corto una fuente de voltaje o abrir una fuente de corriente. Abranse todos los capacitores. Al circuito restante se le llama circuito equivalente de cc. Con este circuito se pueden calcular los voltajes y corrintes en cc que se deseen. 2.- Reduzcase la fuente de cc a cero; esto equivale a poner en corto una fuente de voltaje o abrir una fuente de corriente. Pongase en corto todos los capacitores de paso y de acoplamiento. Al circuito restante se le llama circuito equivalente de ca. Este es el circuito que se utiliza para el calculo de voltajes y corrientes de ca. 3.- La corriente total en cualquier rama del circuito es la suma de las corrientes de cc y ca que se encuentran presentes en esta rama; el voltaje total aplicado en cualquier rama es la suma de los voltajes de ca y cc que se encuentran aplicados a esa rama.
  • 4. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos Esta es la forma como se aplica el teorema de superposición al amplificador de la figura. Figura A Primero, se reducen todas las fuentes de ca a cero, se abren todos los capacitores y lo que quedas es el cuircuito que se tiene en la figura siguiente: Figura B Este el circuito equivalente de cc. Esto es lo que realmente interesa en lo que respecta a voltajes y corrientes de cc. Con este circuito se pueden calcular los voltajes y corrientes fijos. Seguidamente se pone en corto la fuente de voltaje y tambien los capacitores de acoplamiento y de paso; lo restante es el circuito equivalente en ca que se muestra en la figura: Figura C Debe notarse que el emisor esta a tierra de ca, debido a que el capacitor de paso esta en paralelo con RE. Asi mismo, cuando la fuente de alimentación de cc esta en corto, pone a tierra un extremo de R1 y de Rc; dicho de otra manera, el punto de alimentación de cc es una tierra de ca porque tienen una impedancia interna que se aproxima a cero. Con el circuito equivalente de ca que se indico en la figura puede calcularse cualquier voltaje y corriente de ca que se desee. El Alfa y Beta del transistor Una forma de medir la eficiencia del BJT es a través de la proporción de electrones capaces de cruzar la base y alcanzar el colector. El alto dopaje de la región del emisor y el bajo dopaje de la región de la base pueden causar que muchos más electrones sean inyectados desde el emisor hacia la base que huecos desde la base hacia el emisor. La ganancia de corriente emisor común está representada por βF o por hfe. Esto es aproximadamente la tasa de corriente continua de colector a la corriente continua de la base en la región activa directa y es típicamente mayor a 100. Otro parámetro importante es la ganancia de corriente base común, αF. La ganancia de corriente base común es aproximadamente la ganancia de corriente desde emisor a
  • 5. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos colector en la región activa directa. Esta tasa usualmente tiene un valor cercano a la unidad; que oscila entre 0.98 y 0.998. El Alfa y Beta están más precisamente determinados por las siguientes relaciones (para un transistor NPN): La proporción de electrones capaces de cruzar la base y alcanzar el colector es una forma de medir la eficiencia del TBJ. El alto dopaje de la región del emisor y el bajo dopaje de la región de la base pueden causar que muchos más electrones sean inyectados desde el emisor hacia la base que huecos desde la base hacia el emisor. La ganancia de corriente emisor común está representada por βF o por hfe. Esto es aproximadamente la tasa de corriente contínua de colector a la corriente contínua de la base en la región activa directa, y es típicamente mayor a 100. Otro parámetro importante es la ganancia de corriente base común, aF. La ganancia de corriente base común es aproximadamente la ganancia de corriente desde emisor a colector en la región activa directa. Esta tasa usualmente tiene un valor cercano a la unidad; que oscila entre 0.98 y 0.998. El Alfa y Beta están más precisamente determinados por las siguientes relaciones (para un transistor NPN): UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL (comúnmente abreviado A.O., op-amp u OPAM), es un circuito electrónico (normalmente se presenta como circuito integrado) que tiene dos entradas y una salida. La salida es la diferencia de las dos entradas multiplicada por un factor (G) (ganancia): Vout = G·(V+ − V−) El primer amplificador operacional monolítico, que data de los años 1960, fue el Fairchild μA702 (1964), diseñado por Bob Widlar. Le siguió el Fairchild μA709 (1965), también de Widlar, y que constituyó un gran éxito comercial. Más tarde sería sustituido por el popular Fairchild μA741 (1968), de David Fullagar, y fabricado por numerosas empresas, basado en tecnología bipolar. Originalmente los A.O. se empleaban para operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, división, integración, derivación, etc.) en calculadoras analógicas. De ahí su nombre. El A.O. ideal tiene una ganancia infinita, una impedancia de entrada infinita, un ancho de banda también infinito, una impedancia de salida nula, un tiempo de respuesta nulo y ningún ruido. Como la impedancia de entrada es infinita también se dice que las corrientes de entrada son cero. Sumador El circuito sumador es una variante del restador presentado anteriormente. El punto A es una tierra virtual y por tanto la corriente de entrada vale: Iin = V1/R + V2/R + V3/R Se obtiene: Vout = -(V1+V2+V3) Las entradas pueden ser positivas o negativas. En el caso de que las resistencias sean diferentes entre sí, se obtiene una suma ponderada. Esto vale por ejemplo para hacer un sumador binario si las resistencias fuesen por ejemplo R, 2R, 4R, 8R, etc., y de hecho constituye el fundamento de un convertidor analógico-digital (ADC: Analog to Digital Converter)
  • 6. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos INTEGRADOR IDEAL  Integra e invierte la señal (Vin y Vout son funciones dependientes del tiempo)   Vinicial es la tensión de salida en el origen de tiempos Nota: El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier señal pequeña de DC en la entrada puede ser acumulada en el condensador hasta saturarlo por completo; sin mencionar la característica de offset del mismo operacional, que también es acumulada. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados que son modelos basados en variables de estado (valores que definen el estado actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de estado en el voltaje de su condensador. DERIVADOR IDEAL  Deriva e invierte la señal respecto al tiempo   Este circuito también se usa como filtro NOTA: Es un circuito que no se utiliza en la práctica porque no es estable. Esto se debe a que al amplificar más las señales de alta frecuencia se termina amplificando mucho el ruido. AMPLIFICADOR MULTIPLICADOR Multiplicador de frecuencia (doblador t r ì p l i c a d o r o c u a d r i p l i c a d o r ) c u y a circuiterìa de salida esta sintonizadaa u n a i n t e g r a l m ú l t i p l o d e l a frecuencia de entrada EJERCICIOS
  • 7. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos ç
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  • 9. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos OSCILADOR ELECTRÓNICO Un oscilador electrónico es un circuito electrónico que produce una señal electrónica repetitiva, a menudo una onda senoidal o una onda cuadrada. Un oscilador de baja frecuencia (o LFO) es un oscilador electrónico que engendra una forma de onda de C.A. entre 0,1 Hz y 10 Hz. Este término se utiliza típicamente en el campo de sintetizadores de audiofrecuencia, para distinguirlo de un oscilador de audiofrecuencia. Tipos de oscilador electrónicos Hay dos tipos principales de oscilador electrónico: el oscilador armónico y el oscilador de la relajación. . Oscilador armónico El oscilador armónico produce una onda sinusoidal a la salida. La forma básica de un oscilador armónico es un amplificador electrónico cuya salida está conectada a un filtro electrónico de banda estrecha; la salida del filtro es conectada a su vez a la entrada del amplificador. Cuando se enciende el amplificador, no hay que por no entregado a negros electrónicos. El ruido alimenta el amplificador, cuya salida es filtrada y reaplicada a la entrada, hasta que fenómenos no-lineales impiden que la realimentación continúe hasta el infinito. Un cristal piezoeléctrico (comúnmente de cuarzo) se puede integrar en el circuito para estabilizar la frecuencia de la oscilación, dando resultado un oscilador de cristal u Oscilador Pierce. Hay muchas maneras de aplicar osciladores armónicos, porque hay las maneras diferentes de amplificar y filtrar. Por ejemplo:  Oscilador LC  Oscilador Hartley  Oscilador Colpitts  Oscilador Clapp  Oscilador Pierce  Oscilador de cambio de fase  Oscilador RC (Puente de Wien y "Gemelo-T") Enlaces externos OSCILADORES Un oscilador es un dispositivo capaz de convertir la energía de corriente continua en corriente alterna a una determinada frecuencia. Tienen numerosas aplicaciones: generadores de frecuencias de radio y de televisión, osciladores locales en los receptores, generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos, etc. A) onda sinusoidal. B) onda cuadrada. C) onda tipo diente de sierra
  • 10. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos La mayoría de los equipos electrónicos utiliza para su funcionamiento señales eléctricas de uno de estos tres tipos: ondas sinusoidales, ondas cuadradas y ondas tipo diente de sierra. Los osciladores son circuitos electrónicos generalmente alimentados con corriente continua capaces de producir ondas sinusoidales con una determinada frecuencia. Existe una gran variedad de tipos de osciladores que, por lo general, se conocen por el nombre de su creador. Igualmente, los multivibradores son circuitos electrónicos que producen ondas cuadradas. Este tipo de dispositivos, es utilizado ampliamente en conmutación. Los generadores de frecuencia son, junto con los amplificadores y las fuentes de alimentación, la base de cualquier circuito electrónico analógico. Son utilizados para numerosas aplicaciones entre las que podemos destacar las siguientes: como generadores de frecuencias de radio y de televisión en los emisores de estas señales, osciladores maestros en los circuitos de sincronización, en relojes automáticos, como osciladores locales en los receptores, como generadores de barrido en los tubos de rayos catódicos y de televisores, etc. Osciladores Los osciladores son generadores que suministran ondas sinusoidales y existen multitud de ellos. Generalmente, un circuito oscilador está compuesto por: un "circuito oscilante", "un amplificador" y una "red de realimentación". Esquema de un circuito oscilante El circuito oscilante suele estar compuesto por una bobina (o inductancia) y por un condensador. El funcionamiento de los circuitos osciladores (osciladores de ahora en adelante) suele ser muy similar en todos ellos; el circuito oscilante produce una oscilación, el amplificador la aumenta y la red de realimentación toma una parte de la energía del circuito oscilante y la introduce de nuevo en la entrada produciendo una realimentación positiva. Esquema general de un oscilador Hay que tener cuidado y no confundir "circuito oscilante" con "oscilador". El circuito oscilante es el encargado de producir las oscilaciones deseadas; sin embargo, no es capaz de mantenerlas por sí solo. El oscilador es el conjunto que forman el circuito oscilante, el amplificador y la red de realimentación juntos. Circuito oscilante Supongamos un circuito compuesto por un condensador y una inductancia conectados en paralelo. En primer lugar, conectamos el condensador a una batería. Entonces, comienza a circular corriente eléctrica que va a provocar que el condensador se cargue. Llegado este momento, la corriente eléctrica dejaría de circular y el condensador se encontraría totalmente cargado. A continuación movemos el interruptor y conectamos el condensador con la inductancia. En este mismo instante, la bobina, en
  • 11. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos principio, se opone al paso de la corriente. Sin embargo, comienza a circular corriente de forma progresiva haciendo que el condensador se descargue y creando un campo magnético en la bobina. Al cabo de cierto tiempo, la corriente eléctrica comienza a cesar de forma progresiva y, por lo tanto, el campo magnético se reduce. Se crea entonces una tensión inducida en la bobina que hace que el condensador se cargue de nuevo, pero esta vez con la polaridad contraria. Una vez que el condensador se encuentra totalmente cargado volvemos a estar como al principio, aunque esta vez con el condensador cargado de forma inversa a como estaba antes. Comienza pues otra vez el proceso de descarga progresiva del condensador sobre la inductancia y de nuevo vuelve a cargarse el condensador. Vemos, pues, cómo es un vaivén de corriente de un elemento a otro. Esto es lo que se conoce como circuito oscilante. Para poder entender mejor este proceso se han esquematizado los pasos en la ilustración correspondiente. Funcionamiento de un circuito oscilante EJERCICIOS: 1: EJEMPLO Diseñar un amplificador en base común con un transistor 2N3904, que contenga los cálculos de las impedancias y ganancias así como el cálculo de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador. Determinar los valores de los componentes para el circuito de la figura 4.5. Cabe aclarar que para poder calcular los componentes a utilizar en el circuito debemos realizar lo siguiente: -Obtener con ayuda del trazador de curvas la familia de curvas correspondiente al transistor a utilizar. -Identificar en las curvas los valores ICQ, VCEQ y hfe (véase en la figura 4.6). Elegiremos las siguientes condiciones de polarización para el circuito de ejemplo: Transistor 2N3904 RL = 3.3kW ri = 50 W Vcc = 12v ICQ = 2.34mA VCEQ = 6V F = 10kHz hfe = 234 VBE = 0.7v Figura 4.5 Circuito en base común DESARROLLO Se describirá el procedimiento para: -Calcular los valores de los componentes que formarán el amplificador en base común. -Calcular los parámetros del amplificador.
  • 12. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos -Calcular además el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador en una frecuencia de 10kHz. SOLUCIÓN Como las condiciones de c.c. para obtener los siguientes parámetros son iguales que en emisor común entonces tendremos que: Para determinar RE recordamos que Ahoracalcularemos Rc con VE=1.2 Con hfe tendremos la resistencia de base: La VBBse determina por lo tanto: y R1 resultará : también R2 se obtendrá con: (su valor comercial seráde 100kW) para poder calcular nuestra Zi tendremos primero que determinar hie: Calcularemos la impedancia de entrada del amplificador de la siguiente forma: Para hfb y hib: La ganancia del circuito se obtendrá así: a partir de lo anterior:
  • 13. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos donde: Av =123.9 Ahora nuestra ganancia de corriente es: entonces: por lo tanto: debido a lo anterior se tiene: Cálculo de los Capacitores Con los siguientes cálculos obtendremos el valor de los capacitores que serán de gran ayuda para nuestro amplificador. Capacitor Ci: Capacitor Co: RTH = RC + RL = 5500W Capacitor CB: CB = 13.9Nf 2: EJEMPLO
  • 14. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos Diseñar un amplificador en colector común con un transistor 2N3904, que contenga los cálculos de las impedancias y ganancias así como él cálculo de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador. Determinar los valores de los componentes para el circuito de la figura 4.9. Cabe aclarar que para poder calcular los componentes a utilizar en el circuito debemos realizar lo siguiente: -Obtener con ayuda del trazador de curvas la familia de curvas correspondiente al transistor a utilizar. -Identificar en las curvas los valores ICQ, VCEQ y hfe (véase en la figura 4.10). Elegiremos las siguientes condiciones de polarización para el circuito de ejemplo: Transistor 2N3904 RL = 3.3kW ri = 50 W Vcc = 12v ICQ = 2.28mA VCEQ = 6V F = 10kHz hfe = 228 VBE = 0.7v En seguida se muestra el circuito amplificador en colector común: Figura 4.9 Circuito amplificador colector común DESARROLLO Se describirá el procedimiento para: -Calcular los valores de los componentes que formarán el amplificador en colector común. -Calcular los parámetros del amplificador. -Calcular además el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador en una frecuencia de 10kHz. Solución: Como las condiciones de c.c. para obtener los siguientes parámetros son iguales que en emisor común entonces tendremos que: VCEQ= 6v entonces VRE=6v Con esto deduciremos que RB es: Por lo tanto con RB y RE obtendremos Ahora calcularemos R1: entonces: para él cálculo de la impedancia de entrada se obtendrá:
  • 15. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos ya con esto podremos calcular la Zi: por lo tanto la Zo será: y la ganancia de voltaje es: Cálculo del capacitor Ci: Cálculo del capacitor Co: 3: Calcular la potencia de entrada, la potencia de salida y la eficiencia del amplificador de la figura 1 para un voltaje de entrada que produce una corriente de 10mA pico. Los valores para el circuito son: R =1K, V =20v, R =20W y β=25 B CC C
  • 16. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos Este punto de polarización se marca sobre las características del transistor de la figura 2. La variación en ac de la señal de salida puede obtenerse en forma gráfica empleando la recta de carga dc y uniendo V =V =20v con I =V /R =1000mA=1A, como se CE CC C CC C muestra. Cuando la corriente de entrada incrementa la corriente de base desde su nivel de polarización la corriente de colector aumenta en: Esto produce que: La eficiencia del amplificador de potencia se calcula entonces empleando de la siguiente forma:
  • 17. Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería en Petróleos BIBLIOGRAFIA:  http://www.mailxmail.com/curso-transistor-dispositivo-electronico/circuito-base-comun  http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor#Colector_com.C3.BAn  http://www.multilingualarchive.com/ma/enwiki/es/Common_collector  http://html.rincondelvago.com/amplificadores-de-emisor-comun.html  http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_de_uni%C3%B3n_bipolar  http://www.monografias.com/trabajos71/transistor-bipolar/transistor-bipolar2.shtml  http://www.scribd.com/doc/35081469/Problemas-Resueltos  http://www.lcardaba.com/articles/opamps.html  http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_operacional  http://www.tecnologiaindustrial.es/attachments/016_11_AOEjerciciosResueltos_2D.pdf