Diseno de Amplificadores Emisor Comun

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL CIRCUITOS ELECTRNICOS

_______________________________________________________________________________________________________ ING. TARQUINO SNCHEZ

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CAPTULO

1 DISEO DE AMPLIFICADORES MONOETAPA

1.1 AMPLIFICADORES CON TRANSISTORES BIPOLARES DE JUNTURA

El 23 de diciembre de 1947 la industria electrnica fue testigo del desarrollo de una tecnologa

completamente nueva, donde Walter H. Brattain y John Bardeen demostraron el efecto

amplificador del primer transistor en los laboratorios de la Bell Telephone. El transistor es un

dispositivo semiconductor de 3 capas compuesto ya sea de dos capas de material tipo n y una de

tipo p, o 2 capas de material tipo p y un tipo n, denominndose transistor npn o pnp.

Smbolo:

Para que el transistor est apto para amplificar debe cumplir las siguientes condiciones:

Juntura BE en polarizacin directa. Juntura CB en polarizacin indirecta.

Existen 3 tipos de configuracin para que el TBJ sea un amplificador:

- Configuracin en emisor comn

- Configuracin en base comn - Configuracin en colector comn

A continuacin se har una descripcin de cada una de las configuraciones mencionadas.

Fig. 1.1 a) Smbolo de TBJ npn.

b) Smbolo de TBJ pnp.



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1.1.1 CONFIGURACIN EN EMISOR COMN.

1.1.1.1 EMISOR COMN CON CAPACITOR DE EMISOR

CB, CC: Son capacitores que permiten bloquear la componente de continua de la fuente VCC hacia el

generador (C B) y hacia la carga R L (C C).

C E: Controla la ganancia de voltaje el cual para el anlisis de AC corresponde a un cortocircuito y

para el anlisis de DC un circuito abierto.

1.1.1.2 ANLISIS EMPLEANDO PARMETROS T PARA EC.

El circuito equivalente empleando parmetros [T] del TBJ en la configuracin E.C es la presentada

en la siguiente figura:

Fig. 1.2 Configuracin emisor comn con capacitor en el emisor.

Fig. 1.3 Representacin del circuito emisor comn utilizando parmetros T.



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Donde:

= Voltaje trmico y es igual a

K: Constante de Boltzman

q: carga del electrn y es igual 1.6 *10 -9

Reemplazando los valores en la expresin arriba mencionada se tiene:

Resistencia dinmica de la

Decenas de (despreciable)

Si se considera que:

Fig 1.4 Circuito emisor comn en parmetros T reducidos

A continuacin se detallan las frmulas correspondientes a esta configuracin

Donde es la carga del circuito.

=



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Ganancia de corriente, se define como la relacin entre la corriente de salida y la corriente de entrada, para la configuracin en emisor comn se observa que al corriente de salida es y la corriente de entrada es :

Ganancia de voltaje, se define como la relacin entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada y se lo representa por

Si

Impedancia de entrada al transistor:

Impedancia de entrada:

Impedancia de salida del transistor:

Impedancia de salida; Zo:

Como

Clculo :



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1.1.1.3 ANLISIS DEL AMPLIFICADOR E.C. SIN CE.

Fig. 1.5 Circuito emisor comn en parmetros T. sin capacitor de emisor.

Ganancia de Corriente

Ganancia de voltaje

Si

Impedancia de entrada al transistor:

Impedancia de entrada:

Impedancia de salida del transistor:

Impedancia de salida; Zo:



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Como

Como se observa, cuando existe el capacitor de emisor, la ganancia de voltaje depende

inversamente de re y a su vez este depende de la temperatura.

Para procurar que se independice de la temperatura se divide a en dos partes como se observa en al siguiente figura:

Fig. 1.6 Resistencia de Emisor dividida por un capacitor.

Para DC:

Para AC:

Para el clculo del :

Para que sea un cortocircuito para AC se debe cumplir:



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1.1.1.4 CRITERIOS DE DISEO EMISOR COMN:

Fig. 1.7 Configuracin emisor comn con estabilidad en el emisor.

Fig. 1.8 Criterios de diseo para evitar recortes.

DC

AC

DC

+

DC

AC

DC

Limite mnimo para Vin para enviar recortes

Lmite mximo para Vo para enviar recortes

t



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Para que no existan recortes:

1)

Es el voltaje mnimo para que no exista distorsin:

2) Se garantiza que no haya distorsin debido a la corriente de colector.

3) Se garantiza que no haya distorsin debido a la corriente de emisor.

4) Para calcular el valor de la fuente de polarizacin Vcc:

Para diseo se toma un 10% y 20% del valor calculado



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EJERCICIO 1

1) Disear un amplificador en E.C. que permita amplificar 10 veces la seal de entrada

Vin=0.5senwt [V] Si la carga es de 1k, para el efecto se dispone de un TBJ npn de silicio con

min = 50, tpico = 80 y mx = 100. La frecuencia mnima de trabajo es 1 KHz y la mxima de 20

KHz

DATOS:

DESARROLLO

Clculo de

1k



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Calculo de capacitores:

1)

2)

2)

Comprobacin:

EJERCICIO 2:

2) Disear un amplificador en emisor comn con las siguientes caractersticas:

DESARROLLO:

Primer Mtodo:



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Por otro lado:

Aplicacin del primer mtodo:

Si no est normalizado, tmese el

valor ms grande, por condiciones

de estabilidad trmica



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Verificamos si cumple

Clculo de capacitores:



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Comprobacin:

Segundo Mtodo

A partir del desarrollo anterior se encontr que

A continuacin se aplica al segundo mtodo:

Asumo:

Para asegurar que se cumpla

Para asegurar que se cumpla



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Comprobacin:

Tercer Mtodo: (Maximizacin de RB): Este mtodo consiste en dar el mismo valor a las

resistencias de base RB1 y RB2, con lo cual se logra que el valor de RBB sea lo ms grande posible lo

cual influye a su vez en incrementar el valor de Zin

A partir del desarrollo anterior se encontr que:



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A continuacin utilizamos el mtodo de Maximizacin de RB


Comprobacin:

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