INSTITUTO TECNOLGICO DE MRIDADEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICAINGENIERA ELECTRNICA

MATERIA:

DISEO CON TRANSISTORES

GRUPO:

6EM

INVESTIGACIN:

AMPLIFICADORES BJT

ALUMNO:

CAHUM CABALLERO GASPAR ADRIN

PROFESOR:

ING. PEDRO ALEJANDRO CISNEROS ROSADO

FECHA: 11 DE FEBRERO DE 2015

AMPLIFICADORES CON BJT Operacin BsicaEl Transistor Bipolar de Unin (BJT) es un dispositivo que amplifica la intensidad de corriente. Se caracteriza porque la corriente de salida es controlada por la corriente de entrada y amplificada por el factor de amplificacin ().

El comportamiento de un BJT puede analizarse a travs de sus curvas caractersticas, de forma similar a como se hace con el diodo de unin.

El BJT se comporta como un gran nodo en el cual se cumple la Ley de Kirchhoff de corrientes:

Sin embargo, la corriente de colector est formada por 2 componentes: Los portadores mayoritarios y los minoritarios. A la corriente minoritaria se le denomina por lo que:

Configuracin Utilizadas y CaractersticasTodos los transistores BJT, NPN y PNP, pueden polarizarse de manera que quede una terminal comn en su circuito de polarizacin; es decir, un elemento que forma parte tanto del lazo de entrada como del lazo de salida. ste puede ser cualquiera de las 3 terminales del dispositivo. As entonces, se tiene 3 configuraciones:

Amplificador en Emisor ComnLa terminologa de Emisor Comn se deriva del hecho de que el emisor es comn tanto a la entrada como a la salida de la configuracin. El emisor se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida.

Para describir el comportamiento de la configuracin Emisor Comn, se requiere de dos conjuntos de caractersticas: Parmetros de Entrada y Parmetros de Salida.Parmetros de EntradaSe relaciona la corriente de entrada (IB) con el voltaje de entrada (VBE) para varios niveles de voltaje de salida (VCE).

Una vez que el transistor esta encendido se supondr que el VBE es:

Parmetros de SalidaSe relaciona la corriente de salida (IC) con el voltaje de salida (VCE) para varios niveles de corriente de entrada (IB).

Regin ActivaLa unin colector-emisor se polariza inversamente, mientras que la unin base-emisor se polariza directamente.

La corriente de emisor, que es la corriente de salida, est formada por la suma de la corriente de base y la de colector:

En la configuracin Emisor Comn, la relacin siguiente que se usa tambin en la configuracin Base Comn:

Regin de Corte Tanto la unin base-emisor como la unin colector-emisor de un transistor tienen polarizacin inversa.En la regin de corte la no es igual a cero cuando es cero.Para propsitos de amplificacin lineal (la menor distorsin), el corte para la configuracin Emisor Comn se definir mediante:

Para La regin por debajo de debe evitarse si se requiere una seal de salida sin distorsin. Tanto la unin base-colector como la unin base-emisor de un transistor tienen polarizacin directa.Cuando es 0.2V (Silicio) la cae a cero debido a que las uniones estn en polarizacin directa, las corrientes se anulan.Un transistorestsaturadocuando:

Caractersticas Generales Baja impedancia de entrada (), entre y . Un poco ms que la Base Comn. Alta impedancia de salida (), entre (). Ms baja que la de Base Comn. Alta ganancia de corriente entre y Alta ganancia de voltaje.

Amplificador Base ComnLa terminologa de Base Comn se deriva del hecho de que la base es comn tanto a la entrada como a la salida de la configuracin.La base se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida.

De igual manera que con la configuracin Emisor Comn, la configuracin Base Comn requiere dos conjuntos de caractersticas: Parmetros de Entrada y Parmetros de Salida.Parmetros de EntradaSe relaciona la corriente de entrada () con el voltaje de entrada () para varios niveles de voltaje de salida ().Una vez que el transistor esta encendido se supondr que el es:

Parmetros de SalidaSe relaciona la corriente de salida () con el voltaje de salida () para varios niveles de corriente de entrada ().

Regin ActivaLa unin base-colector se polariza inversamente, mientras que la unin base-emisor se polariza directamente.La corriente de emisor, que es la corriente de entrada, est formada por la suma de la corriente de base y la de colector (). En una primera aproximacin se puede decir que:

Regin de Corte Tanto la unin base-colector como la unin base-emisor de un transistor tienen polarizacin inversa.Un transistorestencorte cuando:

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistores el voltaje de alimentacin del circuito. Normalmente se presenta cuando la corriente debase ()

Tanto la unin base-colector como la unin base-emisor de un transistor tienen polarizacin directa.Un transistorestsaturadocuando:

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistores . Caractersticas Generales Baja impedancia de entrada (), entre y . Alta impedancia de salida (), entre ( y ). Ganancia de corriente menor que 1 (). Alta ganancia de voltaje ().

Amplificador Colector ComnLa terminologa de Colector Comn se deriva del hecho de que el colector es comn tanto a la entrada como a la salida de la configuracin.El colector se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida.

De igual manera que con las configuraciones Emisor Comn y Base Comn, el Colector Comn necesita los mismos conjuntos de caractersticas: Parmetros de Entrada y Parmetros de Salida.Parmetros de EntradaSe relaciona la corriente de entrada () con el voltaje de entrada () para varios niveles de voltaje de salida ().Tiene misma grfica que la configuracin Emisor Comn. Una vez que el transistor esta encendido se supondr que el es:Parmetros de SalidaSe relaciona la corriente de salida () con el voltaje de salida () para varios niveles de corriente de entrada ().Regiones de Operacin Desde el punto de vista de diseo de un circuito con un transistor en la configuracin colector comn, se utilizan las caractersticas de emisor comn. Teniendo en cuenta que debido a que ; , por tanto las caractersticas en colector comn seran casi idnticas a las de emisor comn. Es por ello que, como se ha dicho anteriormente, para el diseo de circuitos de transistores en colector comn, se utilizan las caractersticas de emisor comn.Caractersticas de Colector ComnCon este tipo de circuitos no vamos a conseguir una amplificacin de tensin, pero son muy buenos amplificadores de la corriente y de ah viene su utilidad. Este circuito tambin se llama seguidor de emisor, nombre que le viene porque el emisor sigue a la base, lo que quiere decir que la tensin que le apliquemos a la base va a ser reproducida por el emisor.Este tipo de circuitos tiene un comportamiento muy bueno frente a las variaciones de temperatura y es debido a que tiene conectada una resistencia, . El problema que puede tener este tipo de circuitos es que disipan mucha potencia.La caracterstica ms importante de esta configuracin es que ofrece una "alta impedancia" (o resistencia) de entrada y una baja impedancia de salida. La corriente de entrada va a ser muy pequea, mientras que la de salida puede llegar a ser muy grande.Caractersticas Generales Alta impedancia de entrada (), entre a . Baja impedancia de salida (), entre a . Alta ganancia de corriente definido por: . No amplifica voltaje, menos de la unidad.

Amplificacin de etapa mltipleSe llama amplificador multietapa a los circuitos o sistemas que tienen mltiples transistores y adems pueden ser conectadas entre s para mejorar sus respuestas tanto en ganancia, , o ancho de banda. Las aplicaciones pueden ser tanto de CC como de CA.

Un amplificador ideal es aquel que guarda sus parmetros caractersticos constantes independientemente de los sistemas que le precedan o los sistemas que le sigan (carguen). En el esquema se muestran los distintos tipos de amplificadores ideales que se pueden obtener.

Un amplificador real, tiene una impedancia de entrada finita y una impedancia de salida no nula. Su esquema viene representado:

Un criterio universal al plantearse el diseo de un amplificador, consiste en, seleccionar la primera etapa de este como un pre-amplificador, es decir, como un amplificador que permita preparar adecuadamente la fuente de seal para ser posteriormente procesada y amplificada. Una segunda etapa, consistir netamente en obtener amplificacin de 0 las variables involucradas. En muchos casos, y con el fin de evitar niveles de saturacin, se reserva ms de una etapa para esta tarea. Por lo general, la etapa final ser exclusivamente una etapa de potencia. Esta etapa, es en realidad la que permite la materializacin de su aplicacin en un ambiente completamente ajeno a las pequeas seales. No debe dejarse de lado, el hecho de que las etapas iniciales y finales, tambin son las responsables de las caractersticas de impedancia que ofrecer el amplificador. Tipos de acoplamientoLos dispositivos que se utilizan para interconectar las etapas permiten definir el tipo de acoplamiento a utilizarse. Los dispositivos usuales de acoplamiento son: Cable, Condensador, y Transformador.

Acoplamiento DirectoConsiste bsicamente en interconectar directamente cada etapa mediante un cable. Presenta buena resistencia a baja frecuencia. Tpicamente se utiliza para interconectar etapas de emisor comn con otras de seguidor de emisor.La etapa 1, se disea segn los criterios ya vistos, por lo tanto, conocemos el punto de operacin para cada una de las variables del circuito. Para disear la segunda etapa se debe considerar:

Acoplamiento CapacitivoPermite desacoplar los efectos de polarizacin entre las etapas. Permite dar una mayor libertad al diseo. Pues, la polarizacin de una etapa no afectar a la otra.

Acoplamiento por TransformadorMuy popular en el dominio de las radiofrecuencias. Seleccionando la razn de las vueltas en el transformador permite lograr incrementos de tensin o de corriente.Se puede utilizar:

Configuracin DarlintongCorresponde a dos etapas seguidor emisor. Presenta alta impedancia de entrada, adems produce un efecto multiplicativo sobre la corriente de emisor de la etapa final. Configuracin de Darlintong en Directa (derecha) y en Continua (izquierda).

Amplificador DiferencialSe define as, a la configuracin amplificadora en la que la seal de salida corresponde a la diferencia entre 2 seales de entrada:

En un amplificador ideal, las salidas deben cumplir:

En un amplificador real, la salida es:

Para que un amplificador diferencial slo responda a la entrada diferencial, lgicamente debe ocurrir: .Se define Razn de Rechazo en Modo Comn a la cantidad:

En la prctica, RRMC mide la cantidad del amplificador diferencial.Medicin de los parmetrosSi en ocurre , entonces

Si en las entradas se presentan en desfase de 180, entonces , luego:

Configuracin Si los parmetros de circuito y de los transistores para cada etapa, son idnticos, entonces para idntica seal de entrada la seal debe ser nula. Lo cual se conoce como circuito balanceado.

Con ambos transistores iguales:

En la prctica lo que se desea es que la sea independiente de los transistores y de valor constante. Tambin se desear que sea lo ms grande posible. Cumpliendo lo anterior se obtendr una RRMC de valor alto y con ello, una respuesta diferencial ms prxima al ideal de diferencial.Ejemplo:Demostrar que una gran valor de , mejora la respuesta del amplificador diferencial.Si la calidad del amplificador, se mide segn el parmetro RRMC, entonces

Entonces:

- En modo Comn:

Del circuito:

Luego: Por malla de entrada:

Por lo tanto

- Modo Diferencial

Dado que ambas seales estn desfasadas entre s, entonces: luego: ,Obtenindose

Finalmente: Observando:

Entonces:

Lgicamente, mientras mayor resulte , tanto mayor, ser la RRMC y mejorar notablemente la calidad del amplificador diferencial.En la prctica es difcil lograr el requisito anterior, debido a:1) Dificultad en integrar altos valores para 2) Si aumenta , tambin debe aumentar la polarizacin (para mantener fijo el punto de trabajo ).El problema se resuelve, si se reemplaza por un circuito que proporcione una fuente de corriente constante. Por lo que un ejemplo de lo anterior sera:

Por lo tanto

Seleccionando una adecuada, se concluye que:

Lgicamente la corriente puede ser constante y , no necesariamente de valor elevado

REFERENCIAS http://www.ie.itcr.ac.cr/marin/lic/el2207/wmarinCH03.pdf https://www.academia.edu/3769944/3_4._Configuraci%C3%B3n_en_Emisor_Com%C3%BAn https://www.academia.edu/3769943/3_5._Configuraci%C3%B3n_en_Colector_Com%C3%BAn https://www.academia.edu/3769942/3_3._Configuraci%C3%B3n_en_Base_Com%C3%BAn http://146.83.206.1/~jhuircan/PDF_CTOI/MultIee2.pdf http://referencias111.wikispaces.com/file/view/Capitulo3_ce1.pdf