El amplificador en base común y colector común
 

 

OBJETIVO:

Construir un amplificador en base común y otro en colector común; y comprobar prácticamente sus características eléctricas tales como Zi,Zo,Avy Ai.

BASE COMUN
La configuración en base común. Esta configuración no produce ganancia de corriente, pero sí de la tensión y además tiene propiedades útiles en altas frecuencias.

En la práctica, los valores de los parámetros no se obtienen necesariamente por medio de las pendientes de las curvas. Frecuentemente se usan valores tabulados de los parámetros, para un punto de operación dado. Se puede observar que para cada parámetro se da un valor central de diseño como también valores máximos y mínimos. Los intervalos de valores para cada parámetro indican que en la práctica es razonable hacer algunas aproximaciones. Las hojas de datos suministradas por los fabricantes, generalmente no muestrancurvas características de entrada(Base o Emisor), pero contienen las curvas características estáticas de colector de las conexiones emisor y base común, para una temperatura ambiente dada.

En nuestro casose realizarán todos los cálculos apoyándonos en nuestrascurvas características del transistor a utilizar y con la curva de transconductancia.

MODELO DEL AMPLIFICADOR EN B.C.


A continuación se mostrará el amplificador en base común:


Figura 4.1(a) y (b)Amplificador B.C. con transistor npn.

Ahora mostraremos el circuito equivalente de CC.
 

 


Figura 4.2(a) y (b)Circuito equivalente de C.C.

El circuito de la figura 4.2 corresponde al análisis de circuito de polarización por divisor de voltaje.
 

 

A continuación se mostrará el circuito equivalente de CA
 

 

Figura 4.3 Circuito equivalente de C.A.
 
 


Figura 4.4 circuito equivalente del amp. Base Común de CA

A continuación se muestra la lista del material y equipo a utilizar para esta práctica

-Osciloscopio

-Generador de señales

-Fuente de alimentación Vdc

-La lista de valores de los componentes (resistencias y capacitores)variará respecto a las curvas del transistor que se utilice para realizar este amplificador (se recomienda utilizar el transistor 2N3904).

EJEMPLO

Diseñar un amplificador en base común con un transistor 2N3904, que contenga los cálculos de las impedancias y ganancias así como el cálculo de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador.

Determinar los valores de los componentes para el circuito de la figura 4.5.

Cabe aclarar que para poder calcular los componentes a utilizar en el circuito debemos realizar lo siguiente:

-Obtener con ayuda del trazador de curvas la familia de curvas correspondiente al transistor a utilizar.

-Identificar en las curvas los valores ICQ, VCEQ y hfe (véase en la figura 4.6).

Elegiremos las siguientes condiciones de polarización para el circuito de ejemplo:

Transistor 2N3904

RL = 3.3kW

ri = 50 W

Vcc = 12v

ICQ = 2.34mA

VCEQ = 6V

F = 10kHz

hfe = 234

VBE = 0.7v

Figura 4.5 Circuito en base común

DESARROLLO

Se describirá el procedimiento para:

-Calcular los valores de los componentes que formarán el amplificador en base común.

-Calcular los parámetros del amplificador.

-Calcular además el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador en una frecuencia de 10kHz.

Solución


Como las condiciones de c.c. para obtener los siguientes parámetros son iguales que en emisor común entonces tendremos que:

Para determinar RE recordamos que 




Ahoracalcularemos Rc con VE=1.2

Con hfe tendremos la resistencia de base:


La VBBse determina por lo tanto:


y R1 resultará :


también R2 se obtendrá con:

(su valor comercial seráde 100kW) 

para poder calcular nuestra Zi tendremos primero que determinar hie:

Calcularemos la impedancia de entrada del amplificador de la siguiente forma:

Para hfb y hib:

La ganancia del circuito se obtendrá así:


a partir de lo anterior:


donde:

Av =123.9

Ahora nuestra ganancia de corriente es:


entonces:


por lo tanto:

debido a lo anterior se tiene:

Cálculo de los Capacitores
 

 

Con los siguientes cálculos obtendremos el valor de los capacitores que serán de gran ayuda para nuestro amplificador.

Capacitor Ci:

Capacitor Co:

RTH = RC + RL = 5500W

Capacitor CB:

CB = 13.9nF

SEGUIDOR DE EMISOR

Un amplificador también puede utilizar un transistor con el colector conectado como terminal común. Este circuito se denomina generalmente con el nombre de emisor-seguidor, seguramente porque es análogo al seguidor catódico del tubo de vacío.Se podría creer que el procedimiento de análisis seria el mismo que el seguido para las conexiones en emisor común y en base común, pero este no es el caso.En este circuito, la terminal de entrada es el de la base y la terminal de salida es el emisor.Para encontrar los parámetros del amplificador del colector común gráficamente, se requieren las curvas características del transistor a utilizar.

La configuración en seguidor de emisor se caracteriza por una ganancia de tensión ligeramente menor que la unidad, una elevada impedancia de entrada y una baja impedancia de salida.Generalmente se utiliza como transformador de impedancia en los circuitos de entrada y salida de sistemas amplificadores.Cuando se sitúa en el circuito de entrada, su elevada impedancia de entrada traduce la carga aplicada a la fuente de señal.Cuando se sitúa en el circuito de salida sirve para aislar de la carga la etapa precedente del amplificador y además, da una baja impedancia de salida.

MODELO DEL AMPLIFICADOR EN C.C.


A continuación se mostrará el amplificador en colector común:

Figura 4.7. Circuito seguidor de emisor

Ahora mostraremos el circuito equivalente de CORRIENTE ALTERNA.

Figura 4.8 Circuito equivalente en CA


Impedancia de Entrada del amplificador:

Impedancia de salida del amplificador:

donde ri=ri||RB

La ganancia de voltaje se determina por:


 
 

Generalmente hib<< RL` por lo tanto:Av » 1

Ganancia de corriente en el transistor:

entonces:

Ai = 1+hfe

Ganancia de corriente del amplificador:

así resultará qué:

ytambién tendremos qué:

Así la ganancia de corriente estará dada por:

A continuación se muestra una lista del material y equipo a utilizar en esta práctica:

-Osciloscopio.

-Generador de señales.

-Fuente de alimentación Vdc.

-La lista de valores de los componentes (resistencias y capacitores)variará respecto a las curvas del transistor que se utilice para realizar este amplificador (se recomienda utilizar el transistor 2N3904).

EJEMPLO

Diseñar un amplificador en colector común con un transistor 2N3904, que contenga los cálculos de las impedancias y ganancias así como él cálculo de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador.

Determinar los valores de los componentes para el circuito de la figura 4.9.

Cabe aclarar que para poder calcular los componentes a utilizar en el circuito debemos realizar lo siguiente:

-Obtener con ayuda del trazador de curvas la familia de curvas correspondiente al transistor a utilizar.

-Identificar en las curvas los valores ICQ, VCEQ y hfe (véase en la figura 4.10).

Elegiremos las siguientes condiciones de polarización para el circuito de ejemplo:

Transistor 2N3904

RL = 3.3kW

ri = 50 W

Vcc = 12v

ICQ = 2.28mA

VCEQ = 6V

F = 10kHz

hfe = 228

VBE = 0.7v

En seguida se muestra el circuito amplificador en colector común:

Figura 4.9 Circuito amplificador colector común

DESARROLLO
 

 

Se describirá el procedimiento para:

-Calcular los valores de los componentes que formarán el amplificador en colector común.

-Calcular los parámetros del amplificador.

-Calcular además el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores para el buen funcionamiento del amplificador en una frecuencia de 10kHz.

Solución:


Como las condiciones de c.c. para obtener los siguientes parámetros son iguales que en emisor común entonces tendremos que:

VCEQ= 6v

entonces VRE=6v


Con esto deduciremos que RB es:


Por lo tanto con RB y RE obtendremos

Ahora calcularemos R1:

entonces:

para él cálculo de la impedancia de entrada se obtendrá:

ya con esto podremos calcular la Zi:

por lo tanto la Zo será:

y la ganancia de voltaje es:

 


Cálculo del capacitor Ci:

Cálculo del capacitor Co:

TABLA DE PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES DE LAS TRES CONFIGURACIONES BÁSICAS.


 
CONFIGURACIÓN
Emisor común
Seguidor de emisor
Base común
Ganancia
Ai» hfe
Av » 1
Impedancia de entrada
Impedancia de salida
Circuito equivalente más sencillo