ANÁLISIS GRÁFICO DEL AMPLIFICADOR BASE A MASA

Amplificador con transistor conectado a masa

Realizaremos su estudio en las curvas características del transistor, aplicado al ejemplo del circuito de la figura siguiente.

Esquema del circuito de un amplificador con transistor a masa

Se trata de hallar los valores estáticos de I_E , I_C , V_BC  y  P_C , siendo P_C la potencia

disipada por el transistor.

Para diferenciar los valores alternos de los continuos se empleará el siguiente convenio:

valores continuos -------- letras mayúsculas

valores alternos ---------- letras minúsculas

Cálculo de I_E 

El valor estático de I_E viene dado por:

I_E = V_EE/R_E = 4 mA

La variación del i_E alrededor de I_E vendrá dada por:

i_{E p-p} = e_{s p-p} / R_E = 2 V / 1 K = 2 mA

o lo que es lo mismo, una señal variable cuyo valor máximo o de pico es de 1 mA;

por tanto, I_E oscilará entre un valor máximo de 5 mA y otro mínimo de 3 mA.

Cálculo de I_C 

El valor estático o de trabajo de I_C se halla trazando la recta de carga, y donde corte a la curva de      I_E = 4 mA, ya hallada, dará un punto cuya ordenada será el valor de la I_C de trabajo.

Determinación de la recta de carga y punto de trabajo

Para trazar la recta de carga se parte de la ecuación del circuito de salida:

V_CC = V_BC + I_C · R_C         I_C = 0   =====  V_BC = V_CC   

                                           V_BC = 0  =====   I_C = V_CC/R_C

con los datos del circuito del ejemplo se tiene:

I_C = 0 =====   V_BC = 20 V            

V_BC = 0  =====  I_C = 20 V / 2 K = 10 mA

Marcando estos dos puntos y uniéndolos se traza la recta de carga, y donde corta a la curva I_E= 4 mA se obtienen los valores I_C y V_BC estáticos o de trabajo.

I_C = 4 mA  y  V_BC = - 12 V

Cálculo de la ganancia de tensión

La variación de la corriente de colector alrededor de su valor estático será:

ɅI_C = αɅI_E = 1 · 2 = 2 mA_P-P      

Por tanto, la variación de la señal de salida será:

Ʌeo = Ʌi_C · R_C

Ʌeo = 2 mA · 2 Kohmios = 4 V_P-P

La ganancia de tensión será la relación entre la variación a la salida y a la entrada.

A_V = 4 V / 2 V = 2

Resulta un valor muy bajo, pero se comprueba que coincide con la relación que

antes se halló A_V = R_C/R_E . Para mejorar la ganancia habría que aumentar el valor de R_C.

La disipación de potencia de transistor será:

P_C = V_CB · I_C = 12 V · 4 mA = 48 mW

El que resulte o no excesiva depende de los mW que el transistor sea capaz de disipar.

Gráfica de la ganancia de tensión de un transistor de uniones PNP del tipo 2N43A

Apreciaciones para el diseño de la etapa

Si se aumenta la resistencia de carga para incrementar la ganancia, se corre el peligro de salirse de la zona lineal de funcionamiento, produciéndose una distorsión a la salida.

Si, por ejemplo, Rc = 5 Kohmios, se comprueba cómo la nueva recta de carga estará entre los puntos:

I_C = 0     =====  V_CB = 20 V

V_CB = 0  =====  I_C = 20 V / 5 K = 4 mA

Trazando dicha recta de carga y como la I_E de entrada no ha variado, se ve en las características cómo la tensión de colector se hace positiva durante la mitad del ciclo. Como el transistor trabaja en saturación se produce la consiguiente distorsión a la salida, ya que en dicho semiciclo positivo apenas se produce variación de intensidad de colector, mientras en el semiciclo negativo la variación es de 1mA.

Se comprueba que el aumentar la Rc, para mejorar la ganancia, trae consigo el

peligro de entrar en la zona de saturación, con la consiguiente distorsión de la señal.

Gráfica ganancia de tensión y recta de carga de un transistor de unión PNP, del tipo 2N43A

Conclusiones del amplificador en base común

• Amplifica en tensión y en potencia, dado que la impedancia de entrada del amplificador es baja por estar polarizada directamente, mientras que la de salida es muy grande por estarlo inversamente.

• No amplifica intensidad, ya que, como se ha explicado, A_i = α y α < 1.

• El amplificador en base común no desfasa.

• Alfa es un parámetro característico del transistor e indica la amplificación de

corriente del transistor como elemento.

Escrito por Archie Tecnology

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