CONDENSADOR DE ACOPLO Y DESACOPLO (EMISOR COMUN) EMISOR
El amplificador con transistor bipolar en emisor común (en adelante EC) es uno de los más utilizados, debido a sus elevadas ganancias tanto de tensión como de corriente, como al hecho de tener unas impedancias de entrada y salida con valores intermedios, lo ue le hace ideal para etapas intermedias! El punto de partida del amplificador en EC es el conocido circuito autopolarizado en emisor común con resistencia de emisor ue se puede apreciar en la figura siguiente, al ue se a"aden tres condensadores adicionales!
•
C#$%E$&'%# %E 'C#*#
C i
y
C o
son los condensadores condensadores de acoplo! &e usan para acoplar (o sea conectar ) el amplificador con las etapas
anterior y posterior! +or u se usan condensadores y no se hace la cone-ión directamente. orue por una cone-ión directa circula cualuier tipo de se"al además de la se"al a amplificar, como por e/emplo la corriente de polarización ue circula por R1 y R2 y fi/a el punto de traba/o traba/o del transistor! Esto es es algo ue
no nos podemos
permitir, ya ue el punto de traba/o variará en función de la impedancia de entrada o salida ue pongamos! &in embargo los los condensadores, al tener una impedancia variable variable de manera decreciente con la frecuencia ( ∞ para continua, 0 para una frecuencia lo suficientemente alta), permitirán ue l a tensión en la base (o el colector) permanezca estable y de/arán pasar la se"al a amplificar (alterna) como si de un conductor se tratase!
1
•
C E
CONDENSADOR DE DESACOPLO
es el conden condensa sador dor de desacoplo! &e usa para desacop desacoplar lar (o sea
desconectar )
la resistencia de emisor! ara
contestar a la pregunta de por ue ueremos desconectar dicha resistencia, lo primero ue debemos hacer es recordar por u la incluimos en el monta/e! *os transistores bipolares tienen una ganancia de corriente o hfe muy inestable frente a variaciones variaciones de temperatura temperatura o de componente, componente, pudiendo llegar a duplicarse! %e %e hecho, para el transistor de la figura, en las ho/as de caracter2sticas lo único ue nos dice el fabricante sobre la ganancia es ue está en
el intervalo 300 4 560! *a resistencia de emisor proporciona estabilidad al punto de traba/o frente a estas variaciones, pero limita mucho la ganancia! 'l incluir el condensador de desacoplo, se mantiene la estabilidad del punto de traba/o (ya ue la corriente continua seguirá pasando por R E ) pero se aumenta la ganancia de la alterna al comportarse el condensador como un cortocircuito para la se"al de alterna, haciendo desaparecer R E !
1. ANÁLISIS EN CONTINUA *o primero ue debemos hacer para analizar el comportamiento del amplificador, es el análisis en continua! # sea, calcular el punto de traba/o del transistor! %ebemos traba/ar con el circuito de continua del monta/e anterior! El circuito de continua se obtiene de manera bastante simple7 basta con fi/arse en ue lo único ue cambia son los condensadores ue en continua se comportarán como circuitos abiertos desapareciendo del circuito! Esto hace ue la entrada en la base uede desconectada, al igual ue la salida, y ue el condensador de emisor desaparezca, uedando la resistencia de emisor sola! El circuito resultante es el monta/e ya analizado hasta la saciedad en el tema de transistores!
Comenzamos por dibu/ar la recta de carga, ue como sabemos es el lugar geomtrico de todos los posibles puntos de traba/o del monta/e y ue no es más ue la ecuación de la malla de salida del circuito suponiendo I C 8 I E !
V CC
9
= I C R RC +
V CE
9
+ I C R R E ⇒
V CE
16V − I C 91!1 K
=
15 V / / 1.
/ 1 .1 K =¿ corte corte enlo en loss ejes ejes : V CE =0= ¿ I C =15 V / I C =0= V CE =V CC =15 V
13.6mA
Circuito equivalente de continua
Recta de carga en continua
:na vez hallada la recta de carga, debemos situar sobre sta el punto de traba/o en el ue estará nuestro transistor! uesto ue traba/amos con un transistor de elevada ganancia, podemos hacer ciertas suposiciones ue faciliten el análisis de continua! Esta elevada ganancia nos lleva a ue I B sea despreciable con respecto al resto de corrientes del circuito, por lo ue podemos suponer7 1!
El volta/e en la base V BB será el fi/ado por el divisor de tensión formado por R1 y R2, ya ue se puede suponer ue por la base no circula corriente!
3!
uesto ue I B es mucho menor ue I C C , podemos suponer I C 8 I E !
Tension ension en base base : v BB=
R2 R1 + R2
. V CC =
1 K
.15 V =1.36 V 1 K + 10 K
Malla de entrada : V BB = V BE − I E . R E =¿ I E=
V BB −V BE R E
=
1.36 V −0.7 V 100 Ω
6.6 mA
Malla de salida : V CC = I C . RC + V CE + I E . I E= ¿ V CE =V CC − I C . RC − I E . R E =¿
¿ 15 V − −6.6 mA .1 k −6.6 mA .100 Ω=7.7 V Q=( 7.7 V , 6,6 mA )
$uestro circuito, en en ausencia de se"al, permanecerá permanecerá estable en en su punto de traba/o, manteniendo manteniendo en el colector una tensión constante de 7.7V , ue no pasará el condensador de salida al ser continua lo ue hará ue Vo = 0V !
. RECTA DE CARGA EN ALTERNA
2
'l introducir una se"al de alterna en la entrada, nuestro punto de traba/o variará a lo largo de la recta de carga de la siguiente forma7 'l 'l introducir una se"al senoidal var2a la tensión en la base, base, de tal forma ue a más tensión en la base, más corriente de base y por t anto más corriente de colector, mientras ue a menos tensión en la base, menos corriente de base y por tanto menos corriente de colector! Esto se traduce en ue el I C ↑ ↑ , V CE punto de traba/o se desplaza a la izuierda ) cuando la se"al de entrada es mayor ue cero ¿ y a la derecha ( I C , V CE ↑ ↑) cuando es menor ue cero! 'l 'l decir ue el punto de traba/o se desplaza a lo largo de la recta de carga, no nos referimos a la recta de carga hallada anteriormente para continua! En alterna la recta de carga var2a su pendiente ue debido a ue en la malla de salida la resistencia ahora no es RC + R E , ya ue R E desaparece por efecto del condensador de desacoplo, uedando solo RC ! or otra parte , en continua la salida estaba abierta debido al condensador condensador de acoplo de salida , pero en alterna dicho condensador se comportara como un conductor , de tal forma ue la corriente de alterna pasará por la resistencia de colector y tambin por la resistencia de carga, motivando ue se tenga ue dividir entre las dos esistencias , por lo ue en alterna la pendiente de la recta de carga será 'l conectar una resistencia de carga de 1; a la salida del circuito anterior, la pendiente de la recta de carga 'hora será
1
R C / ¿ R !
−
1
=0.5 K
1 K / ¿ 1 K
=alla de salida en alterna
ecta de carga en alterna
odemos observar ue la pendiente es mayor, debido a ue la resistencia es menor! Esto va a motivar ue la rect rectaa de carg cargaa no cort cortee al e/e e/e hori horizo zont ntal al en
15V ,
si no en un punt punto o infe inferi rior or!! Este Este punt punto o es fáci fácill de hall hallar ar
geomtricamente7
V CE ( CE ( corte) corte )
=
>> R L ) = ?!? ?!?V @!@mA 90!6 K = 11V 11V V CE ( Q ) + I CE ( RC >> R V + @!@ mA90!6 CE ( Q ) 9( R
11V ! Esto :na consecuencia relevante de esto es ue ahora la tensión má-ima en el transistor no serán 15V si no 11V
significa ue la variación má-ima del punto de traba/o hacia la derecha va a estar limitada a7
V (ma-)
=
−V = 11 V CE (corte) V − ?!? V = A!A V 11V ?!?V A!AV corte) CE (Q)
*a variación má-ima a la ue puede someterse el punto de traba/o se denomina Margen dinámico y representa el valor de pico má-imo de la onda a la salida! $ótese ue el hecho de incluir condensador de desacoplo y resistencia de carga nos limita notablemente el margen dinámico! El margen dinámico será un factor a tener en cuenta a la hora de calcular el valor má-imo ue pueden tener las se"ales a la entrada para ue no sature el amplificador como veremos más adelante!
