Amplificador polarizado en Colector Común (Seguidor de Emisor).

Hola de nuevo.

Han pasado unos meses desde el último artículo, debido a diversas razones personales en las que no quiero entrar. 🙂

Os informo de que va a haber un par de cambios en el blog:

El primero la página de Archivo, ya que los programas que venía haciendo en python, los haré en Java. ¿El por qué de esto? Pues porque prefiero dejar python para mas adelante, ya que me quiero centrar en aprender Java al 99% (o todo lo que pueda).

Mas cosas. He empezado a estudiar el Grado de Informática en la UNED, así que en el blog habrán artículos de electrónica y de informática. Estos últimos serán de mas peso según vaya pasando el tiempo.

Y eso es todo de momento, así que vayamos al artículo que nos interesa:

Vamos a ver en este artículo la polarización de un transistor en colector común.

¿Que características tiene? Impedancia de entrada alta, Impedancia de salida baja y ganancia de tensión cercana a la unidad.

Sea el siguente esquema:

Vamos a hacer una serie de cálculos, en concreto la impedancia de entrada y la ganancia de tensión. Empecemos:

La tensión en la base es de 4.5 voltios (por el divisor de tensión). La corriente por R3 será la siguiente:

$IE = \frac{4.5-0.7}{3900} = 1mA$

La r’e (resistencia del transistor en alterna) será de:

$r'e = \frac{25mV}{1mA} = 25 \Omega$

La re será el paralelo de las dos resistencias, R3 y LOAD:

$re = \frac{10k \cdot 3k9}{10k + 3k9} = 2k8$

La impedancia de entrada en la base será:

$Zin(base) = \beta \cdot (re + r'e) = 240 \cdot (2k8 + 25) = 678k$

La beta estimo que sea de 240. ¿La razón? El dato es la hfe mínima (no confundir con hFE, que es la beta de continua) que nos aporta el datasheet que es para una corriente de 2 mili-amperios (nosotros consumimos 1 mili-amperio).

Con este valor calculamos la impedancia de entrada de la etapa, que será el paralelo de las resistencias del divisor de tensión y de la impedancia de la base:

$Zin(etapa) = 10k // 10k // 678k = 4963.4 \Omega$

Vemos que se puede despreciar la impedancia de la base, ya que es bastante mas elevada que las dos del divisor de tensión (R1 y R2), con lo que:

$Zin(etapa) = 10k // 10k = 5k$

Con re y r’e podemos calcular la ganancia de la etapa, que será la siguiente:

$Av = \frac{re}{re+r'e} = \frac{2k8}{2k8+25} = 0.991$

Vamos a calcular ahora la impedancia de salida, lo que en principio resulta mas complejo. Para reducir esa dificultad, vamos a ver el circuito de colector común en corriente alterna. Esto último no hace falta que lo entendáis del todo, es solo para que veáis de la manera que se obtiene la fórmula.

Equivalente en alterna de un circuito amplificador en colector común.

Para calcular la impedancia de salida, haremos uso del Teorema de Thevenin (lo explicaré en un artículo posterior, al igual que el de Norton).

RG es la impedancia interna del generador. Esto es debido a que es un generador real, no uno ideal. RE en este circuito es R3.

De momento, me tendréis que creer si os digo que la impedancia vista desde la etiqueta Vth hacia la izquierda es la siguiente:

$Zout = RE // (r'e + \frac{RG // R1 // R2}{\beta})$

Vamos a calcular el paralelo de RG // R1 // R2, que es el siguiente:

$Z = \frac{1}{\frac{1}{RG} + \frac{1}{R1} + \frac{1}{R2}} = \frac{1}{\frac{1}{600} + \frac{1}{10k} + \frac{1}{10k}} = 535.71 \Omega$

Lo divido por beta y le sumo r’e: 27.23 \Omega

Ahora calculo el paralelo de RE // 27.23, que es el siguiente:

$Zout = \frac{3k9 \cdot 27.23}{3k9 + 27.23} = 27.04 \Omega$

Veamos la gráfica de las señales de entrada y salida. Deberían ser prácticamente idénticas:

Como podemos ver, la señal no llega a un voltio que es lo que da el generador. Esto es debido a su impedancia interna, que es de 600 ohmios en este caso.

En próximos artículos veremos lo que es un transistor darlington, los teoremas de Thevenin y Norton y quizás hasta una aplicación practica de lo visto hasta ahora; vamos que haremos de todo, hasta algo de bricolaje! 🙂