Documento de Apoyo Para Preprivado de Electrónica

download Documento de Apoyo Para Preprivado de Electrónica

of 12

description

CONCEPTOS BASICOS DE ELECTRONICA

Transcript of Documento de Apoyo Para Preprivado de Electrónica

  • + +

    C vvvvv

    CONCEPTOS BSICOS

    TEORA ATMICA El tomo de hidrgeno se compone de dos partculas bsicas, el protn y el electrn. El ncleo del tomo de hidrgeno es el protn, una partcula con carga positiva. El electrn orbital lleva una carga negativa que es de magnitud igual a la carga positiva del protn. En todos los dems elementos, el ncleo contiene tambin neutrones que no tienen carga elctrica. En todos los tomos neutros, el numero de electrones igual al de protones. Los distintos tomos tienen diversos nmeros de electrones en las capas concntricas, en torno al ncleo. El nmero de electrones por capa viene dado por 2n2, donde n es el nmero de la capa. Se ha determinado que las cargas distintas se atraen, mientras que las iguales se repelen. La fuerza de atraccin o repulsin se puede determinar mediante la ley de Coulomb: F (atraccin o repulsin) = kQ1Q2 r2 F est en newtons, k es constante y k = 9.0 * 109, Q1, Q2 son las cargas en coulombs, y r en metros es la distancia entre las dos cargas. Puesto que el ncleo consiste en muchas cargas positivas (protones), existe una gran fuerza de atraccin para los electrones en orbitas cercanas al ncleo. Al aumentar la distancia entre el ncleo y los electrones orbitales, la fuerza de atraccin disminuye, hasta que se hace mnima en la subcapa exterior (la mayor r). Debido a las fuerzas ms dbiles de atraccin, se necesitar menos energa para retirar un electrn de una subcapa exterior que de otra interior. Esta propiedad de los tomos, que permite el retiro de electrones en ciertas condiciones, es esencial para crear un movimiento de carga. Cuando un electrn obtiene suficiente energa del medio circundante para abandonar su tomo original, se le da el nombre de electrn libre. Cuando un tomo pierde su electrn libre, adquiere una carga neta positiva y se le denomina ion positivo. Ele electrn libre se puede desplazar entre esos iones positivos y dejar la zona general original de los tomos, mientras que los iones positivos oscilan solo en una posicin fina media. Por esta razn, el electrn libre es el portador de carga en el conductor slido de la electricidad. La carga asociada con 6.242 * 1018 electrones es 1 coulomb (C). Si un coulomb de carga se desplaza a travs de un punto particular en un segundo, se dice que el flujo de carga o corriente es de 1 amperio (A). El flujo de carga lo establece una presin externa derivada de la energa que una masa tiene a causa de posicin (energa potencial). En una batera, la accin qumica interna establece una acumulacin de cargas negativas (electrones) en la terminal negativa y cargas positivas (iones positivos) en la terminal positiva. Esta colocacin de cargas originar una diferencia de potencial entre las terminales; esta diferencia se mide en voltios y para fuentes con diferencia de potencial (como la batera) se le llama fuerza electromotriz (fem). Existir una diferencia de potencial de 1 voltio (V) entre dos puntos si se gasta 1 joule (J) de energa al desplazar 1 coulomb de carga entre los dos puntos. CONDUCTORES Y AISLADORES Diferentes alambres colocados a travs de las mismas terminales de una batera permitirn que diversas cantidades de carga fluyan entre dichas terminales. Muchos factores, como la estabilidad, densidad y movilidad del material, explican estas variaciones en el flujo de la carga. Los conductores son los materiales que permiten un flujo generoso de electrones con muy poca fuerza electromotriz aplicada. Los materiales que tiene muy pocos electrones libres, alta estabilidad, gran densidad y baja movilidad se denominan aisladores, puesto que se requiere una fuerza electromotriz muy elevada para producir en ellos una corriente elctrica importante. Entre la clase de elementos denominados aisladores y los llamados conductores existe un grupo de elementos de importancia significativa llamados semiconductores.

  • + +

    C vvvvv

    RESISTENCIA El flujo de carga a travs de cualquier material encuentra una fuerza opuesta similar, en muchos aspectos, a la friccin mecnica. Esta oposicin debida a las colisiones entre electrones, y entre electrones con otros tomos del material, que transforma la energa elctrica en calor, se denomina resistencia del material. La unidad de medida es el ohmio y su smbolo es (omega). La resistencia de cualquier material con un rea uniforme de su corte transversal se termina por los factores siguientes: Tipo de material, longitud del mismo, rea de su seccin transversal y la temperatura de ste. R = l . A CONDUCTANCIA Al obtener el recproco de la resistencia de un material, se tiene una medida de cun eficientemente el material conducir electricidad. A esta cantidad se le llama conductancia, tiene el smbolo G y se mide en siemens (S). G = 1 . R LEY DE OHM En un circuito elctrico, el efecto que se intenta establecer es el del flujo de carga o corriente. La diferencia de potencial entre dos puntos es la causa de ese flujo de carga y la oposicin a ste es la resistencia encontrada.

    Efecto = causa . Corriente = diferencia de potencial I = E . Oposicin resistencia R donde I es la corriente expresada en amperios (A), E es la diferencia de potencial o voltaje expresada en voltios (V) y R, la resistencia en ohmios (). POTENCIA La potencia es una indicacin de la cantidad de trabajo (conversin de energa de una forma a otra) que se puede hacer en una cantidad especfica de tiempo. La unidad elctrica de medida de la potencia es el watt (W) que equivale a 1 J/s; tambin se usa con frecuencia el caballo de fuerza (hp) que equivale a 746 watts.

    P = EI .

    CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELO CIRCUITOS EN SERIE Un circuito consiste en cierto nmero de elementos unidos en puntos terminales, proporcionando por lo menos una trayectoria cerrada por la que puede fluir la carga. Dos elementos estn en serie si tienen slo un punto en comn que no est conectado a un tercer elemento. Para encontrar la resistencia total de un circuito en serie, se aaden simplemente los valores de los diversos resistores. RT = R1 + R2 + R3 + . . . + RN En un circuito en serie, la corriente es la misma a travs de todos los elementos en serie. LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF

    La suma algebraica de las subidas y las cadas de tensin en torno a un circuito cerrado es cero

  • + +

    C vvvvv

    Un circuito cerrado es cualquier conexin continua de bifurcaciones que permite trazar una trayectoria que sale de un punto en una direccin y vuelve a l desde otra direccin diferente, sin abandonar el circuito. La aplicacin de la ley de tensiones de Kirchhoff (LTK) ha de hacerse en una misma direccin a lo largo de un circuito cerrado; se asigna un signo ms a un aumento de potencial y un signo menos a una cada. La evaluacin de la tensin que pasa por cualquier resistor o cualquier combinacin de resistores en un circuito en serie se puede reducir a un solo elemento utilizando la regla del divisor de tensin.

    VX = RX V . RT La regla anterior indica que, para un circuito en serie, la tensin que existe en cualquier resistor es igual al valor de ese resistor multiplicado por la diferencia de potencial de todo el circuito en serie y dividido entre la resistencia total del circuito. CIRCUITOS EN PARALELO Dos elementos o ramas estn en paralelo cuando tienen dos puntos en comn. El voltaje es siempre el mismo en los elementos en paralelo. La conductancia total (GT) de un circuito en paralelo se determina de modo similar al utilizado para calcular la resistencia total de un circuito en serie, o sea, es la suma de las conductancias individuales. GT = G1 + G2 + G3 + . . . + GN Para calcular la resistencia de dos resistores en paralelo, tambin se dispone de esta ecuacin: RT = R1 R2 . R1 + R2 y para tres resistores en paralelo: RT = R1 R2 R3 . R1R2 + R1R3 + R2R3 LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF

    La suma algebraica de las corrientes que entran y salen

    de un nodo es cero.

    Un nodo es la unin de dos o ms ramas o derivaciones. En otras palabras, la ley de corrientes de Kirchhoff expresa que la suma de las corrientes que entran a un nodo, debe ser igual a la suma de las corrientes que salen de l. REGLA DEL DIVISOR DE CORRIENTE Forma general:

    IX = RT .I RX

    para dos resistores en paralelo: I1 = R2 I . I2 = R1 I . R1 + R2 R1 + R2

    para dos derivaciones paralelas, la corriente que pasa por cualquier derivacin es igual al producto del otro resistor en paralelo y la corriente de entrada dividido entre la suma de los dos resistores en paralelo (no la resistencia en paralelo total). CIRCUITOS EN CORTO Un elemento est en corto circuito si sus efectos se alteran por una conexin directa de bajo valor resistivo en sus terminales. La corriente total que entra en las bifurcaciones en paralelo fluye por el corto, el resistor (o resistores) no tiene corriente que fluya por l, de tal manera que no se produce cada de voltaje a travs de l (ellos). Su efecto lo elimina completamente el corto.

  • + +

    C vvvvv

    MTODOS DE ANLISIS

    ANLISIS DE MALLAS El trmino malla se deriva de las similitudes de aspectos entre las trayectorias cerradas de una red y una cerca de malla de alambre. El procedimiento de aplicacin es el siguiente:

    1. Asignar una direccin de corriente a cada trayectoria cerrada independiente de la red (nominalmente se escoge la direccin en sentido de las agujas del reloj).

    2. Indicar las polaridades dentro de cada malla para cada resistor tal como se determina por la direccin de la corriente de malla para esa malla.

    3. Aplicar la ley de tensiones de Kirchhoff a cada malla cerrada: a) Si un resistor tiene dos o ms corrientes que fluyen por l, la corriente total que pasa

    por el resistor es la corriente de malla a la que se aplica la ley de tensiones de Kirchhoff, ms las corrientes de las otras mallas que pasan en la misma direccin, menos las corrientes que van en la direccin opuesta.

    b) La polaridad de una fuente de tensin no se ve afectada por las corrientes de malla que pasan por ella.

    4. Resolver, utilizando determinantes, las ecuaciones lineales simultneas resultantes para las corrientes supuestas de mallas.

    ANLISIS DE NODOS En el anlisis de nodos las ecuaciones generales de redes se obtienen mediante la aplicacin de la ley de corrientes de Kirchhoff. Antes de aplicar el mtodo, es necesario convertir todas las fuentes de tensin de la red a fuentes de corriente. El procedimiento es el siguiente:

    1. Se determina el nmero de nodos en la red 2. Se toma un nodo de referencia y se marcan todos los nodos restantes con un valor de

    tensin con subndice: V1, V2, etctera. 3. Se escribe la ley de corrientes de Kirchhoff en cada nodo, excepto el de referencia. 4. Se resuelven las ecuaciones resultantes para determinar las tensiones nodales.

    TEOREMAS DE LAS REDES

    TEOREMA DE LA SUPERPOSICIN

    La corriente o la tensin que existe en cualquier elemento de una red lineal bilateral es igual a la suma algebraica de las corrientes o las

    tensiones producidas independientemente por cada fuente. Considerar los efectos de cada fuente de manera independiente requiere que las fuentes se retiren y reemplacen sin afectar al resultado final. Para retirar una fuente de tensin al aplicar este teorema, la diferencia de potencial entre los contactos de la fuente de tensin se debe ajustar a cero (corto circuito); el retiro de una fuente de corriente requiere que sus contactos estn abiertos (circuito abierto). La corriente total a travs de cualquier porcin de la red es igual a la suma algebraica de las corrientes producidas independientemente por cada fuente; es decir, para una red de dos fuentes, si la corriente producida por una fuente sigue una direccin, mientras que la producida por la otra va en sentido opuesto a travs del mismo resistor, la corriente resultante ser la diferencia entre las dos y tendr la direccin de la mayor. Si las corrientes individuales tienen el mismo sentido, la corriente resultante ser la suma de ambas en la direccin de stas. Esta regla es vlida para redes con cualquier nmero de fuentes.

  • + +

    C vvvvv

    TEOREMA DE THEVENIN

    Cualquier red lineal bilateral de corriente directa de dos terminales se puede reemplazar con un circuito equivalente que consiste en una fuente de tensin y un resistor en serie.

    Las etapas que conducen al valor apropiado de RTh y ETh son:

    1) Retirar la porcin de la red a travs de la cual se debe encontrar el circuito equivalente de Thevenin.

    2) Marcar las terminales de la red restante de dos terminales. 3) Calcular RTh ajustando primero todas las fuentes a cero (las fuentes de tensin se

    reemplazan con circuitos en corto y las de corriente con circuitos abiertos) y luego determinar la resistencia resultante entre las dos terminales marcadas.

    4) Calcular ETh reemplazando primero las fuentes de corriente y de tensin y determinando luego la tensin del circuito abierto entre las terminales marcadas.

    5) Trazar el circuito equivalente de Thevenin reemplazando la porcin del circuito que se retir previamente, entre las terminales del circuito equivalente.

    TEOREMA DE NORTON

    Cualquier red lineal bilateral de corriente directa de dos terminales se puede reemplazar con un circuito equivalente que consiste en una fuente de corriente y un resistor en paralelo.

    Las etapas que conducen al valor apropiado de RN e IN son:

    1) Retirar la porcin de la red a travs de la cual se debe encontrar el circuito equivalente de Norton.

    2) Marcar las terminales de la red restante de dos terminales. 3) Calcular RN ajustando primero todas las fuentes a cero (las fuentes de tensin se

    reemplazan con circuitos en corto y las de corriente con circuitos abiertos) y luego determinar la resistencia resultante entre las dos terminales marcadas.

    4) Calcular IN reemplazando primero las fuentes de corriente y de tensin y determinando luego la corriente a circuito en corto entre las terminales marcadas.

    5) Trazar el circuito equivalente de Norton reemplazando la porcin del circuito que se retir previamente, entre las terminales del circuito equivalente.

    Los circuitos equivalentes de Norton y de Thevenin se pueden determinar tambin uno a partir del otro, utilizando la conversin de fuentes RTh = RN ETh = IN RN IN = ETh RTh

  • + +

    C vvvvv

    CORRIENTE ALTERNA SENOIDAL

    Se denomina corriente alterna a la corriente en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda, tales como la triangular o la cuadrada. La razn del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformacin, cualidad de la que carece la corriente continua.

    La energa elctrica viene dada por el producto de la tensin, la intensidad y el tiempo. Dado que la seccin de los conductores de las lneas de transporte de energa elctrica depende de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensin), disminuyendo en igual proporcin la intensidad de corriente. Con esto la misma energa puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas prdidas. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanas, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o domstico de forma cmoda y segura.

    Una seal senoidal, a(t), tensin, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemticamente segn sus parmetros caractersticos, como una funcin del tiempo por medio de la siguiente ecuacin:

    donde:

    A0 es la amplitud en voltios o amperios (tambin llamado valor mximo o de pico), la pulsacin en radianes/segundo, t el tiempo en segundos, y el ngulo de fase inicial en radianes.

    Dado que la velocidad angular es ms interesante para matemticos que para ingenieros, la frmula anterior se suele expresar como:

    donde f es la frecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del perodo

    Los valores ms empleados en la distribucin son 50 Hz y 60 Hz.

  • + +

    C vvvvv

    VALORES SIGNIFICATIVOS

    A continuacin se indican otros valores significativos de una seal senoidal:

    Valor instantneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado.

    Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o mximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor mximo de sen(x) es +1 y el valor mnimo es -1, una seal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2A0.

    Valor medio (Amed): Valor del rea que forma con el eje de abscisas partido por su perodo. El valor medio se puede interpretar como la componente de continua de la onda sinusoidal. El rea se considera positiva si est por encima del eje de abscisas y negativa si est por debajo. Como en una seal sinusoidal el semiciclo positivo es idntico al negativo, su valor medio es

    nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el clculo integral se puede demostrar que su expresin es la siguiente:

    Pico o cresta: Valor mximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal del espectro electromagntico, cada medio ciclo, a partir del punto 0. Ese valor aumenta o disminuye a medida que. la amplitud A de la propia onda crece o decrece positivamente por encima del valor "0".

    Valor eficaz (A): su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorfico que su equivalente en corriente continua. Matemticamente, el valor eficaz de una magnitud variable con el tiempo, se define como la raz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantneos alcanzados durante un perodo:

    En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrtico medio), y de hecho en matemticas a veces es llamado valor cuadrtico medio de una funcin. En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energticas se hacen con dicho valor. De ah que por rapidez y claridad se represente con la letra mayscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresin:

    El valor A, tensin o intensidad, es til para calcular la potencia consumida por una carga. As, si una tensin de corriente continua (CC), VCC, desarrolla una cierta potencia P en una carga resistiva dada, una tensin de CA de Vrms desarrollar la misma potencia P en la misma carga si Vrms = VCC.

    Para ilustrar prcticamente los conceptos anteriores se considera, por ejemplo, la corriente alterna en la red elctrica domstica en Europa: cuando se dice que su valor es de 230 V CA, se est diciendo que su valor eficaz (al menos nominalmente) es de 230 V, lo que significa que tiene los mismos efectos calorficos que una tensin de 230 V de CC. Su tensin de pico (amplitud), se obtiene despejando de la ecuacin antes reseada:

    As, para la red de 230 V CA, la tensin de pico es de aproximadamente 325 V y de 650 V (el doble) la tensin de pico a pico.

  • + +

    C vvvvv

    Su frecuencia es de 50 Hz, lo que equivale a decir que cada ciclo de la onda sinusoidal tarda 20 ms en repetirse. La tensin de pico positivo se alcanza a los 5 ms de pasar la onda por cero (0 V) en su incremento, y 10 ms despus se alcanza la tensin de pico negativo. Si se desea conocer, por ejemplo, el valor a los 3 ms de pasar por cero en su incremento, se emplear la funcin senoidal:

    REPRESENTACIN FASORIAL

    EL DIODO SEMICONDUCTOR

    Es el dispositivo semiconductor ms sencillo y se puede encontrar, prcticamente en cualquier circuito electrnico. Los diodos se fabrican en versiones de silicio (la ms utilizada) y de germanio. Constan de dos partes una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura tambin llamada barrera o unin. Esta barrera o unin es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.7 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

    El diodo se puede hacer funcionar de 2 maneras diferentes:

    Polarizacin directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del nodo al ctodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportndose prcticamente como un corto circuito.

    Polarizacin inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del ctodo al nodo. En este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prcticamente como un circuito abierto.

  • + +

    C vvvvv

    El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi todos los casos), tanto en polarizacin directa como en polarizacin inversa.

    APLICACIONES

    Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de las ms comunes es el proceso de conversin de corriente alterna (C.A.) a corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador.

    EL DIODO ZENER

    Es un tipo especial de diodo que a diferencia del funcionamiento de los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus caractersticas de polarizacin directa y polarizacin inversa) el diodo Zener siempre se utiliza en polarizacin inversa, en donde la corriente desea circular en contra de la flecha que representa el mismo diodo.

    DIODO LED

    El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo comn, pero que al ser atravesado por la corriente elctrica emite luz. Existen diodos LED de varios colores y dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, mbar, infrarrojo. Elctricamente el diodo LED se comporta igual que un diodo de silicio o germanio. Si se pasa una corriente a travs del diodo semiconductor, se inyectan electrones y huecos en las regiones P y N, respectivamente. Dependiendo de la magnitud de la corriente, hay recombinacin de los portadores de carga (electrones y huecos). Hay un tipo de recombinaciones que se llaman recombinaciones radiantes (aqu la emisin de luz). La relacin entre las recombinaciones radiantes y el total de recombinaciones depende del material semiconductor utilizado (GaAs, GaAsP,y GaP). Dependiendo del material de que est hecho el LED, ser la emisin de la longitud de onda y por ende el color.

    Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda daar. El LED tiene un voltaje de operacin que va de 1.5 V a 2.2 voltios. aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por l est entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.

    Diodo Zener Diodo Led

  • + +

    C vvvvv

    EL TRANSISTOR

    El transistor bipolar es el ms comn de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio. Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la direccin del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el grfico de cada tipo de transistor.

    El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el grfico de transistor.

    El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), l entregar por otra (emisor), una cantidad mayor a sta, en un factor que se llama amplificacin. Este factor se llama (beta) y es un dato propio de cada transistor.

    Entonces:

    - IC (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a (factor de amplificacin) por IB (corriente que pasa por la patilla base).

    - IC = * IB

    - IE (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que IC, slo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de l, o viceversa.

    Segn la frmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente IB cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.

    En el segundo grfico las corrientes de base (IB) muestran que a ms corriente la curva es ms alta.

    REGIONES OPERATIVAS DEL TRANSISTOR

    Regin de corte: Un transistor esta en corte cuando la corriente de colector = la corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0). En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentacin del circuito. Como no hay corriente circulando, no hay cada de voltaje (Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (IB = 0)

    Regin de saturacin: Un transistor est saturado cuando la corriente de colector = la corriente de emisor = la corriente mxima, (IC = IE = IMAX). En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentacin del circuito y de los resistores conectados en el colector o el emisor o en ambos, (ver la ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector veces ms grande. (recordar que IC = * IB)

  • + +

    C vvvvv

    Regin activa: Cuando un transistor no est ni en su regin de saturacin ni en la regin de corte entonces est en una regin intermedia, la regin activa. En esta regin la corriente de colector (IC) depende principalmente de la corriente de base (IB), de (ganancia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor.

    Esta regin es la ms importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador.

    CONFIGURACIONES DEL TRANSISTOR BIPOLAR

    Hay tres tipos de configuraciones tpicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con caractersticas especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicacin.

    - Amplificador emisor comn - Amplificador colector comn - Amplificador base comn

    EMISOR COMN

    La seal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida. En esta configuracin se tiene ganancia tanto de tensin como de corriente y alta impedancia de entrada. En caso de tener resistencia de emisor, RE > 50 , y para frecuencias bajas, la ganancia en tensin se aproxima bastante bien por la siguiente expresin: y la impedancia de salida, por RC- Como la base est conectada al emisor por un

    diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensin constante, VBE. Tambin supondremos que es constante. Entonces tenemos que la tensin de emisor es: VE = VB VBE

    y la corriente de emisor:

    La corriente de emisor es igual a la de colector ms la de base:

    La tensin de salida, que es la de colector se calcula como:

    BASE COMN

    La seal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida. En esta configuracin se tiene ganancia slo de tensin. 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 aadimos una resistencia de emisor, que puede ser la propia impedancia de salida de la fuente de seal, un anlisis similar al realizado en el caso de emisor comn, nos da la ganancia aproximada siguiente:

    La base comn se suele utilizar para adaptar fuentes de seal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrfonos dinmicos.

  • + +

    C vvvvv

    COLECTOR COMN

    La seal se aplica a la base del transistor y se extrae por el emisor. El colector se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida. En esta configuracin se tiene ganancia de corriente, pero no de tensin que es ligeramente inferior a la unidad. Esta configuracin multiplica la impedancia de salida por .