UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO-FACULT TRUJILLO-FACULTAD AD DE CC.FF.Y MM -ESCUELA PROFESIONAL DE FÍSICA
ANÁLISIS TEÓRICO DEL AMPLIFICADOR EMISOR COMUN OBJETIVOS:
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Analizar y Determinar teóricamente los parámetros de un amplificador bajo el modelo .
FUNDAMENTO TEORICO TRANSISTOR: El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la l a contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra práctica-mente en todos los enseres domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadores, reproductores de audio y vídeo, hornos de microondas, lavarropas automáticos, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, etc. Tipos de Transistor:
Transistor de punta de contacto Transistor de unión bipolar: BJT Fototransistor, Transistor de unión unipolar. Transistor de efecto de campo: FET
Existen dos subclases y pueden ser: NPN o PNP.
Díaz Desposorio Félix. N.
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Las corrientes de los transistores NPN y PNP guardan una relación entre ellas, como se indica a continuación:
= +
=
=
=
=
AMPLIFICADOR: 2
El análisis del transistor como amplificador, se hace bajo condiciones donde se encuentra linealidad entre las características de la señal de entrada y la señal de salida. Estas son las de tener pequeña amplitud y baja frecuencia; es decir cuando la entrada es menor de 26mV con el fin de no sobrepasar la linealidad entre las curvas de entrada como diodo BE y utilizando frecuencias en la banda de audio-frecuencia que es de 100Hz a 10KHz, pudiendo abarcar alta fidelidad hasta 30KHz y ultra sonido hasta 100KHz. Una de las configuraciones al ubicar un transistor dentro de un circuito amplificador tiene como resultado que el emisor forma parte tanto de la malla de entrada como de la malla de salida para la señal AC, por lo que el amplificador recibe el nombre de emisor común. Después que el transistor se haya polarizado con su punto Q cerca del centro de la línea de carga de DC, se puede acoplar una pequeña AC en la base. Esto produce fluctuaciones de igual forma y frecuencia en la malla del colector pero amplificada. Si la amplitud de la señal AC es pequeña, el transistor sólo usará una pequeña parte de la línea de carga y la operación será lineal, por lo que su comportamiento puede ser predicho (mediante el análisis de circuito) por uno de los modelos más populares de representación lineal del transistor. El circuito requerido tiene una configuración de polarización por divisor de voltaje, por tanto, podemos usar el análisis aproximado para determinar con alto grado de certeza los valores teóricos requeridos en esta configuración. La resistencia es la resistencia equivalente entre la base y tierra para el transistor con un resistor de emisor . La resistencia reflejada entre la base y el emisor está definida por:
= ( + 1) …(1) Si es mucho mayor que la resistencia , la corriente será mucho menor que debido a que la corriente siempre busca la trayectoria de menor resistencia, e será aproximadamente igual a . Si se acepta la aproximación que es esencialmente cero comparada con o , entonces, = y y pueden considerarse elementos en serie. El voltaje a través de , que en realidad es el voltaje base puede calcularse mediante el uso de la regla del divisor de voltaje.
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Entonces tenemos:
=
+
…(2)
Debido a que
= ( + 1) ≅
3
En consecuencia la condición que definirá, si se aplica o no la aproximación, será la siguiente:
≥ 10 …(3) En otras palabras, si beta a veces es el valor de es por lo menos 10 veces mayor que el valor de , la aproximación podrá aplicarse con un alto grado de precisión. Una vez determinado , el nivel de puede calcularse a partir de:
= − …(4) La corriente del emisor se puede calcular a partir de:
=
…(5)
Además:
≅ …(6) El voltaje colector-emisor se encuentra determinado por:
= − − …(7) Pero dado que ≅
Tenemos:
= − ( + ) …(8) Obtuvimos ecuaciones independientes de beta, demostrando la independencia del punto Q respecto a esta.
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DISEÑO DEL CIRCUITO
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ANÁLISIS TEÓRICO DEL CIRCUITO Para usar esta aproximación, necesitamos que se cumpla condición impuesta en la inecuación (3). Según los valores de las componentes del circuito mostrado, tenemos que:
1.5 Ω ∗ ≥ 10 ∗ 2.2 Ω → β ≥ 14.67 Como el transistor 2N3904 tienen como mínimo un = 100, entonces es evidente que la condición dada en la ecuación (3) se cumple para nuestro circuito. De la ecuación (2) y los datos del circuito tenemos:
10 ∗ 2.2 ∗ 10 Ω = = 1.803 ( 2.2 + 10) ∗ 10 Ω = . …( ) Entonces, de (4) obtenemos:
= 1.803 − 0.7 = 1.103 = . …( ) Díaz Desposorio Félix. N.
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Usando ahora (5) calculamos:
= =
1.103 1.5 Ω
= 0.735
= . …( ) 5
Finalmente, de las ecuaciones (6) y (8) tendremos que:
= 10 − 0.735 ∗ ( 4.7 + 1.5) Ω = 5.443 V = . … ( ) Para la configuración de polarización por divisor de voltaje tenemos que:
= + = 5.443 V + 1.103 = . …( )
CONCLUSIONES: Se calcularon teóricamente los parámetros de un amplificador emisor común, cuyos resultados se muestran en las expresiones (11) (12) (13) (14) y (15) cuyos valores se comprobaran experimentalmente y el análisis de dichos datos empíricos se presentaran en el siguiente informe.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
Antolín Prieto M. y Vilma Méndez G. / “El amplificador emisor común”/ laboratorio de Electrónica de la Universidad Nacional de Trujillo, 2011, Trujillo. R. Boylestad y L. Nashelsky/ “Teoría de Circuitos”/ Ed. Pearson, sexta edición, México, 1997.
Díaz Desposorio Félix. N.
