05/07/2012

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AMPLIFICADOR EN BASE

DE

TRANSITOR

BJT

Ing. Roberto Prez Checa

AMPLIFICADOR BJTPrincipios:

Amplificador.- es un circuito electrnico al que le ingresa una seal y a su salida se obtiene una seal de la misma forma pero con valores diferentes de amplitud.

AMPLIFICADOR BJTPrincipios:

Primero el circuito debe estar polarizado en la zona activa.

Con l se trata de amplificar una tensin cualquiera vi de entrada.

Una vez amplificada vo aplicarla a una carga que simbolizamos por la resistencia RL.

AMPLIFICADOR BJTPrincipios:

Los amplificadores con transistores se agrupan en una de las tres configuraciones bsicas de circuitos, segn el terminal del transistor que sea comn a la seal de entrada y salida.

Base comn.

Emisor comn.

Colector comn.

Cada configuracin tiene sus propias caractersticas y por lo tanto, sus propias aplicaciones.

AMPLIFICADOR BJTPrincipio de Superposicin:

Para el anlisis de este tipo de circuitos amplificadores se utilizar el principio de superposicin.

Para ello en cada punto o rama calcularemos las tensiones y corrientes de continua y de alterna por separado, de forma que al final las tensiones y corrientes finales sern la suma de las calculadas en cada parte.

AMPLIFICADOR BJTPrincipio de Superposicin:

Para alterna vamos a suponer que el valor de la capacidad de los condensadores, as como la frecuencia de las seales que tenemos es tal que la impedancia que presentan los condensadores es lo suficientemente pequea para considerarla nula.

Mientras que en continua, estos condensadores presentarn una impedancia infinita.

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AMPLIFICADOR BJTPrincipio de Superposicin:

Es decir, consideraremos que en continua los condensadores se comportan como circuitos abiertos (impedancia ) mientras que en alterna equivaldrn a cortocircuitos (impedancia 0).

Aplicando estas consideraciones obtendremos los circuitos equivalentes en DC y en AC que tendremos que resolver separadamente.

AMPLIFICADOR BJTPrincipio de Superposicin:

Circuito Original

Circuito Alterna

Circuito Continua

AMPLIFICADOR BJTPrincipio de Superposicin:

Al aplicar el principio de superposicin, es conveniente ser cuidadoso con la nomenclatura de las distintas variables elctricas para no confundir ni mezclar las variables de alterna con las de continua.

Lo comn es la utilizacin de maysculas para las variables de continua y minsculas para las variables de corriente alterna.

AMPLIFICADOR BJTRecta de Carga Esttica: La Recta de Carga Esttica representa la sucesin

de los infinitos puntos de funcionamiento que puede tener el transistor.

Su ecuacin se obtiene al analizar la malla de salida del circuito equivalente en continua.

Est formada por los pares de valores (VCE, IC) que podra tenerel transistor con esa malla de salida.

Para obtener su ecuacin matemtica f(VCE,IC) = 0, planteamos las tensiones en la malla de salida del circuito equivalente en DC.

AMPLIFICADOR BJTRecta de Carga Esttica:

Obteniendo la Recta de Carga Esttica as:

El punto de funcionamiento Q se fijar mediante el circuito de polarizacin de entrada fijando la IBcorrespondiente.

AMPLIFICADOR BJTRecta de Carga Dinmica:

Se obtiene al analizar la malla de salida del circuito equivalente de AC.

Est formada por la sucesin de los pares de valores (VCE, iC).

Notar que a diferencia del caso anterior, en este caso nos referimos a los valores totales (alterna ms continua) tanto de tensin como de corriente.

Para obtener la ecuacin matemtica de esta recta f(VCE,iC) = 0, analizamos la malla de salida del circuito equivalente en alterna

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AMPLIFICADOR BJTRecta de Carga Dinmica:

Obteniendo la Recta de Carga Dinmica as:

La Recta de Carga Dinmica siempre tiene ms pendiente que la Recta de Carga Esttica. nicamente en el caso de un circuito en el que RE = 0 y la salida est en circuito abierto (RL = ) ambas rectas coincidirn..

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

La figura muestra el circuito amplificador emisor comn con CE.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

El anlisis con parmetros hbridos se realiza a partir del equivalente en c.a. del circuito.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

La sustitucin del smbolo del BJT por su modelo hbrido permite determinar los valores: Zi, Zo, Avy Ai.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

El circuito equivalente del amplificador emisor comn con CE utilizando el modelo hbrido queda como lo muestra la figura:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Despreciando hre y hoe, el circuito de la figura anterior se representa ahora como en la siguiente figura, en base al cual se realizan los clculos de Zi, Zo, Av y Ai.:

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AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZiZi::

La impedancia de entrada Zi se mide como la relacin entre el voltaje de entrada y la corriente de entrada del amplificador, en el circuito se observa como aquella impedancia vista por la fuente vi a partir de la lnea punteada.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZoZo::

La impedancia de salida Zo se mide como la relacin entre el voltaje de salida y la corriente de salida del amplificador. Para el clculo de Zoen el circuito de la anterior se requiere el uso de una fuente de prueba vo y la eliminacin de la fuente de entrada independiente vi, tal como muestra la figura.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZoZo::

Si vi=0, entonces iB=0 y por tanto hfeiB=0, resultando el

siguiente circuito.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZoZo::

Del ltimo circuito simplificado se tiene que:

La cual es la impedancia vista desde los terminales de salida del circuito.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AvAv::

La ganancia de voltaje del amplificador es la relacin entre el voltaje de salida vo y el voltaje de entrada vi:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AvAv::

El valor de Av negativo es indicativo del desfasaje entre la seal de salida y la seal de entrada del amplificador emisor comn

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AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AiAi::

La ganancia de corriente del amplificador es la relacin entre la corriente de salida iL y la

corriente de entrada ii:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn con CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AiAi::

La ganancia de corriente ser tambin un valor negativo, puesto que Av es negativo.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

El circuito amplificador emisor comn sin CE se muestra en la figura:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

El anlisis con parmetros hbridos se realiza a partir del equivalente en c.a. del circuito:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

La determinacin de Zi, Zo, Av y Ai se logra con la sustitucin del smbolo del BJT por su modelo hbrido mostrado en la siguiente figura:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

El circuito equivalente del amplificador emisor comn sin CE utilizando el modelo hbrido queda de la siguiente forma:

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AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Utilizando el modelo hbrido simplificado, hre0 y hoe0, el circuito queda como el mostrado en la siguiente figura:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Este circuito puede modificarse empleando un mtodo conocido como reflexin hacia la base, con lo que se obtendra un esquema mucho mas sencillo de analizar.

El mtodo permite reflejar o llevar hacia el circuito de entrada (base) los parmetros de voltaje y corriente que unen a los dos circuitos (entrada y salida).

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Se observa de la figura anterior y se tiene que:

pero

tambin puede escribirse como:

As:

Con lo que el circuito es equivalente a este nuevo esquema.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Con lo que el circuito es equivalente a este nuevo esquema:

En base a este circuito se realizan los clculos de Zi, Zo, Av y Ai.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZiZi::

La impedancia de entrada Zi se mide como la relacin entre el voltaje de entrada y la corriente de entrada del amplificador, en el circuito se observa como aquella impedancia vista por la fuente vi a partir de la lnea punteada.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZoZo::

La impedancia de salida Zo se mide como la relacin entre el voltaje de salida y la corriente de salida del amplificador.

Para el clculo de Zo se requiere el uso de una fuente de prueba vo y la eliminacin de la fuente de entrada independiente vi, tal como muestra la siguiente figura.

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AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZoZo::

Si vi=0, entonces iB=0 y por tanto hfeiB=0, resultando el mismo caso planteado para el clculo de Zo en el amplificador emisor comn con CE.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de ZoZo::

Por tanto aqu tambin se obtiene: Zo = RC , la cual es la impedancia vista desde los terminales de salida del circuito.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AvAv::

La ganancia de voltaje del amplificador es la relacin entre el voltaje de salida vo y el voltaje de entrada vi:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE, con

Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AvAv::

El valor de Av negativo es indicativo del desfasaje entre la seal de salida y la seal de entrada del amplificador emisor comn.

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AiAi::

La ganancia de corriente del amplificador es la relacin entre la corriente de salida iL y la

corriente de entrada ii:

AMPLIFICADOR BJTAnlisis del Amplificador Emisor Comn sin CE,

con Modelo Hbrido:

Clculo de Clculo de AiAi::

La ganancia de corriente ser tambin un valor negativo, puesto que Av es negativo.

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FELICES VACACIONES

CON MUCHOS HASTA EL

PROXIMO SEMESTRE

CON LOS DEMAS HASTA 6