Basado en configuraciones
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Cualquier amplificador de transistor utiliza un transistor para amplificar las señales, que se pueden conectar en una de tres configuraciones. Es mejor que un amplificador tenga una impedancia de entrada alta para evitar efectos de carga en circuitos de varias etapas y una impedancia de salida más baja para proporcionar la máxima potencia a la carga. El voltaje y la ganancia de potencia también deben ser altos para proporcionar la mejor salida.
Examinemos ahora las diversas configuraciones para comprender qué configuración es la más adecuada para operar el transistor como amplificador.
Un circuito amplificador formado utilizando una combinación de transistores con una configuración CB se denomina amplificador CB.
A continuación se muestra un circuito amplificador de base común que utiliza un transistor NPN, la señal de entrada se aplica a la unión de la base del emisor y la señal de salida se toma de la unión de la base del colector.
La unión de la base del emisor está polarizada hacia adelante por VEE, y la unión de la base del colector está polarizada hacia atrás por VCC. El punto de funcionamiento se ajusta con las resistencias Re y Rc. Por tanto, los valores de Ic, Ib e Icb están determinados por VCC, VEE, Re y Rc.
Cuando no se aplica ninguna entrada, se genera una condición inactiva y no hay salida disponible. Dado que Vbe es negativo con respecto a tierra, la polarización directa se reduce para la mitad positiva de la señal de entrada. Como resultado, la corriente base IB también disminuye.
La siguiente figura muestra un amplificador CB con un circuito de autopolarización.
Tal como lo conocemos,
$$ I_C cong I_E cong beta I_B $$
Tanto la corriente del colector como la corriente del emisor disminuyen.
La caída de voltaje en RC es
$$ V_C = I_C R_C $$
Este VC también disminuye.
Cuando el CICR disminuye, el VCB aumenta. Eso es porque,
$$ V_ {CB} = V_ {CC} – I_C R_C $$
Así, se obtiene un semiciclo de salida positivo.
En una configuración de CB, una entrada positiva da una salida positiva y, por lo tanto, la entrada y la salida están en fase. Por lo tanto, no hay inversión de fase entre la entrada y la salida en un amplificador CB.
Si se considera una configuración de interruptor para amplificación, tiene una impedancia de entrada baja y una impedancia de salida alta. La ganancia de voltaje también es baja en comparación con la configuración CE. Por lo tanto, los amplificadores con una configuración CB se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia.
Un circuito amplificador formado utilizando una combinación de transistores con una configuración CE se denomina amplificador CE.
A continuación se muestra un circuito amplificador de emisor común que utiliza un transistor NPN, la señal de entrada se aplica a la unión de la base del emisor y la señal de salida se toma de la unión de la base del colector.
La unión de la base del emisor está polarizada hacia adelante por VEE, y la unión de la base del colector está polarizada hacia atrás por VCC. El punto de funcionamiento se ajusta con las resistencias Re y Rc. Por tanto, los valores de Ic, Ib e Icb están determinados por VCC, VEE, Re y Rc.
Cuando no se aplica ninguna entrada, se genera una condición inactiva y no hay salida disponible. Cuando se aplica la mitad positiva de la señal, el voltaje Vbe de base a emisor aumenta porque ya es positivo con respecto a tierra.
A medida que aumenta la polarización directa, la corriente base aumenta en consecuencia. Dado que IC = βIB, la corriente del colector también aumenta.
El siguiente diagrama esquemático muestra un amplificador CE con autopolarización.
La corriente del colector aumenta la caída de voltaje a medida que fluye a través del RC.
$$ V_C = I_C R_C $$
Como resultado, el voltaje entre el colector y el emisor disminuye. Porque,
$$ V_ {CB} = V_ {CC} – I_C R_C $$
Por tanto, aparece un voltaje amplificado a través del RC.
Por lo tanto, en el amplificador CE, dado que una señal positiva aparece como una señal negativa, debe entenderse que hay un cambio de fase de 180 ° entre la entrada y la salida.
El amplificador CE tiene una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida más baja que el amplificador CB. La ganancia de voltaje y potencia también es alta en el amplificador CE y, por lo tanto, se utiliza principalmente en amplificadores de audio.
Un circuito amplificador formado usando una combinación de transistores CC se llama amplificador CC.
A continuación se muestra un circuito amplificador de colector común que utiliza un transistor NPN, la señal de entrada se aplica a la unión base-colector y la señal de salida se toma de la unión emisor-colector.
La unión del emisor de la base está polarizada hacia adelante por el VEE, y la unión de la base del colector está polarizada hacia atrás por el VCC. Los valores Q de Ib e Ie están regulados por Rb y Re.
Cuando no se aplica ninguna entrada, se genera una condición inactiva y no hay salida disponible. Cuando se aplica la mitad positiva de la señal, la polarización directa aumenta porque Vbe es positivo con respecto al colector o tierra. Esto aumenta la corriente de base IB y la corriente de colector IC.
El siguiente diagrama esquemático muestra un amplificador CC con autopolarización.
Por lo tanto, la caída de voltaje a través de Re, es decir el voltaje de salida aumenta. El resultado es un semiciclo positivo. Dado que la entrada y la salida están en fase, no hay inversión de fase.
Si se considera una configuración CC para la amplificación, aunque el amplificador CC tiene una mejor impedancia de entrada y una impedancia de salida más baja que el amplificador CE, la ganancia de voltaje CC es muy baja, lo que limita su aplicación únicamente a la adaptación de impedancia.
Comparemos las características de los amplificadores CB, CE y CC.
| Característica | CE | CB | CC |
|---|---|---|---|
| Impedancia de entrada | Bajo (de 1 a 2 mil) | Muy bajo (30-150 ohmios) | Alto (20-500 kΩ;) |
| Impedancia de salida | Grande (≈ 50 K) | Alto (≈ 500 K) | Bajo (50-1000 kOhm) |
| Beneficio actual | Si alto | α <1 | Alto (1 + β) |
| Amplificación de voltaje | Alto (≈ 1500) | Alto (≈ 1500) | Menos que uno |
| Aumento de potencia | Alto (≈ 10,000) | Alto (≈ 7500) | Bajo (250-500) |
| Fase entre entrada y salida | invertido | mismo | mismo |
Las configuraciones de emisor común se utilizan con mayor frecuencia en circuitos amplificadores debido a su compatibilidad y características.
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