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Transistor como amplificador

transistor

Para que un transistor actúe como amplificador, debe estar polarizado correctamente. Discutiremos la necesidad de un sesgo adecuado en el próximo capítulo. Aquí, centrémonos en cómo funciona un transistor como amplificador.

Amplificador de transistores

Un transistor actúa como amplificador aumentando la fuerza de una señal débil. La tensión de polarización de CC aplicada a la unión de la base del emisor hace que permanezca en condición de polarización directa. Esta polarización directa se mantiene independientemente de la polaridad de la señal. La siguiente figura muestra cómo se ve un transistor cuando está conectado como amplificador.

Transistor

La baja resistencia en el circuito de entrada permite que cualquier pequeño cambio en la señal de entrada resulte en un cambio apreciable en la salida. La corriente del emisor causada por la señal de entrada contribuye con la corriente del colector, que cuando fluye a través de la resistencia de carga RL, da como resultado una gran caída de voltaje a través de él. Por lo tanto, un voltaje de entrada pequeño da como resultado un voltaje de salida grande, lo que muestra que el transistor funciona como un amplificador.

Ejemplo

Deje que haya un cambio de 0.1v en el voltaje de entrada que se está aplicando, lo que además produce un cambio de 1mA en la corriente del emisor. Esta corriente del emisor obviamente producirá un cambio en la corriente del colector, que también sería de 1 mA.

Una resistencia de carga de 5 k & ohm; colocado en el colector produciría un voltaje de

5 k & ohm; × 1 mA = 5 V

Por lo tanto, se observa que un cambio de 0.1v en la entrada da un cambio de 5v en la salida, lo que significa que el nivel de voltaje de la señal se amplifica.

Rendimiento del amplificador

Como el modo de conexión de emisor común se adopta principalmente, primero comprendamos algunos términos importantes con referencia a este modo de conexión.

Resistencia de entrada

Como el circuito de entrada tiene polarización directa, la resistencia de entrada será baja. La resistencia de entrada es la oposición que ofrece la unión base-emisor al flujo de la señal.

Por definición, es la relación de un pequeño cambio en el voltaje base-emisor (ΔVSER) al cambio resultante en la corriente base (ΔIB) a voltaje colector-emisor constante.

Resistencia de entrada, $ R_i = frac { Delta V_ {BE}} { Delta I_B} $

Donde RI = resistencia de entrada, VSER = voltaje base-emisor, y yoB = corriente base.

Resistencia de salida

La resistencia de salida de un amplificador de transistor es muy alta. La corriente del colector cambia muy levemente con el cambio en el voltaje colector-emisor.

Por definición, es la relación de cambio en el voltaje colector-emisor (ΔVCE) al cambio resultante en la corriente del colector (ΔIC) a corriente base constante.

Resistencia de salida = $ R_o = frac { Delta V_ {CE}} { Delta I_C} $

Donde Ro = Resistencia de salida, VCE = Voltaje colector-emisor, y yoC = Voltaje colector-emisor.

Carga efectiva del colector

La carga está conectada al colector de un transistor y para un amplificador de una sola etapa, el voltaje de salida se toma del colector del transistor y para un amplificador de múltiples etapas, el mismo se recolecta de un circuito de transistor de etapas en cascada.

Por definición, es la carga total vista por la corriente alterna del colector. En el caso de amplificadores de una sola etapa, la carga efectiva del colector es una combinación en paralelo de RC y Ro.

Carga efectiva del recolector, $ R_ {AC} = R_C // R_o $

$$ = frac {R_C times R_o} {R_C + R_o} = R_ {AC} $$

Por lo tanto, para un amplificador de una sola etapa, la carga efectiva es igual a la carga del colector RC.

En un amplificador de múltiples etapas (es decir, que tiene más de una etapa de amplificación), la resistencia de entrada RI de la siguiente etapa también entra en escena.

La carga efectiva del colector se convierte en una combinación paralela de RC, Ro y RI es decir,

Carga efectiva del recolector, $ R_ {AC} = R_C // R_o // R_i $

$$ R_C // R_i = frac {R_C R_i} {R_C + R_i} $$

Como resistencia de entrada RI es bastante pequeño, por lo que se reduce la carga efectiva.

Ganancia de corriente

La ganancia en términos de corriente cuando se observan los cambios en las corrientes de entrada y salida, se denomina como Ganancia de corriente. Por definición, es la relación de cambio en la corriente del colector (ΔIC) al cambio en la corriente base (ΔIB).

Ganancia actual, $ beta = frac { Delta I_C} { Delta I_B} $

El valor de β varía de 20 a 500. La ganancia de corriente indica que la corriente de entrada se convierte en β veces en la corriente del colector.

Ganancia de voltaje

La ganancia en términos de voltaje cuando se observan los cambios en las corrientes de entrada y salida, se denomina como Ganancia de voltaje. Por definición, es la relación de cambio en el voltaje de salida (ΔVCE) al cambio en el voltaje de entrada (ΔVSER).

Ganancia de voltaje, $ A_V = frac { Delta V_ {CE}} { Delta V_ {BE}} $

$$ = frac {Cambio : en : salida : actual veces efectivo : carga} {Cambio : en : entrada : corriente veces entrada : resistencia} $$

$$ = frac { Delta I_C times R_ {AC}} { Delta I_B times R_i} = frac { Delta I_C} { Delta I_B} times frac {R_ {AC}} {R_i} = beta times frac {R_ {AC}} {R_i} $$

Para una sola etapa, RC.A. = RC.

Sin embargo, para multietapa,

$$ R_ {AC} = frac {R_C times R_i} {R_C + R_i} $$

Donde RI es la resistencia de entrada de la siguiente etapa.

Ganancia de poder

La ganancia en términos de potencia cuando se observan los cambios en las corrientes de entrada y salida, se llama Ganancia de poder.

Por definición, es la relación entre la potencia de la señal de salida y la potencia de la señal de entrada.

Ganancia de potencia, $ A_P = frac {( Delta I_C) ^ 2 times R_ {AC}} {( Delta I_B) ^ 2 times R_i} $

$$ = left ( frac { Delta I_C} { Delta I_B} right) times frac { Delta I_C times R_ {AC}} { Delta I_B times R_i} $$

= Ganancia de corriente × ganancia de voltaje

Por lo tanto, estos son todos los términos importantes que se refieren al rendimiento de los amplificadores.

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