Amplificadores - Guía rápida

Cada materialen la naturaleza tiene ciertas propiedades. Estas propiedades definen el comportamiento de los materiales. La ciencia de los materiales es una rama de la electrónica que se ocupa del estudio del flujo de electrones en diversos materiales o espacios, cuando están sujetos a diversas condiciones.

Debido a la mezcla de átomos en sólidos, en lugar de niveles de energía individuales, se formarán bandas de niveles de energía. Este conjunto de niveles de energía, que están muy compactos, se denominanEnergy bands.

Tipos de materiales

La banda de energía en la que están presentes los electrones de valencia se llama Valence band, mientras que la banda en la que están presentes los electrones de conducción se llama Conduction band. La brecha de energía entre estas dos bandas se llamaForbidden energy gap.

Electrónicamente, los materiales se clasifican en general como aislantes, semiconductores y conductores.

• Insulators- Los aislantes son aquellos materiales en los que la conducción no puede tener lugar, debido al gran espacio prohibido. Ejemplos: madera, caucho.

• Semiconductors- Los semiconductores son aquellos materiales en los que la brecha de energía prohibida es pequeña y la conducción tiene lugar si se aplica alguna energía externa. Ejemplos: silicio, germanio.

• Conductors- Los conductores son materiales en los que la brecha de energía prohibida desaparece a medida que la banda de valencia y la banda de conducción se acercan mucho y se superponen. Ejemplos: cobre, aluminio.

De los tres, los aislantes se utilizan cuando se desea resistir a la electricidad y los conductores se utilizan cuando la conducción debe ser alta. Los semiconductores son los que dan lugar a un interés específico de cómo se utilizan.

Semiconductores

UN Semiconductores una sustancia cuya resistividad se encuentra entre los conductores y los aislantes. La propiedad de resistividad no es la única que decide un material como semiconductor, pero tiene pocas propiedades como sigue.

• Los semiconductores tienen una resistividad menor que los aisladores y mayor que los conductores.

• Los semiconductores tienen coeficiente de temperatura negativo. La resistencia en semiconductores, aumenta con la disminución de temperatura y viceversa.

• Las propiedades conductoras de un semiconductor cambian cuando se le añade una impureza metálica adecuada, que es una propiedad muy importante.

Los dispositivos semiconductores se utilizan ampliamente en el campo de la electrónica. El transistor ha reemplazado a los voluminosos tubos de vacío, a partir de los cuales el tamaño y el costo de los dispositivos se redujeron y esta revolución ha seguido aumentando su ritmo dando lugar a nuevos inventos como la electrónica integrada. Los semiconductores se pueden clasificar como se muestra a continuación.

Un semiconductor en su forma extremadamente pura se dice que es un intrinsic semiconductor. Pero la capacidad de conducción de esta forma pura es demasiado baja. Para aumentar la capacidad de conducción del semiconductor intrínseco, es mejor agregar algunas impurezas. Este proceso de agregar impurezas se llamaDoping. Ahora, este semiconductor intrínseco dopado se llama como unExtrinsic Semiconductor.

Las impurezas agregadas son generalmente pentavalent y trivalentimpurezas. Dependiendo de este tipo de impurezas, se realiza otra clasificación. Cuando unapentavalent se agrega impureza a un semiconductor puro, se llama como N-type extrinsic Semiconductor. Además, cuando untrivalent se agrega impureza a un semiconductor puro, se llama como P-type extrinsic Semiconductor.

Unión PN

Cuando un electrón se mueve de su lugar, se dice que se forma un agujero allí. Entonces, un agujero es la ausencia de un electrón. Si se dice que un electrón se mueve de una terminal negativa a una positiva, significa que un agujero se mueve de una terminal positiva a una negativa.

Los materiales mencionados anteriormente son los fundamentos de la tecnología de semiconductores. losN-type material formado por la adición de impurezas pentavalentes tiene electrons as its majority carriersy huecos como portadores minoritarios. Mientras que laP-type material formado por la adición de impurezas trivalentes tiene holes as its majority carriers y electrones como portadores minoritarios.

Tratemos de entender qué sucede cuando los materiales P y N se unen.

Si se acerca un material tipo P y uno tipo N, ambos se unen para formar una unión, como se muestra en la figura siguiente.

Un material tipo P tiene holes como el majority carriers y un material tipo N tiene electrons como el majority carriers. A medida que se atraen cargas opuestas, pocos huecos en el tipo P tienden a ir al lado n, mientras que pocos electrones en el tipo N tienden a ir al lado P.

A medida que ambos viajan hacia la unión, los huecos y los electrones se recombinan entre sí para neutralizar y formar iones. Ahora, en esta unión, existe una región donde se forman los iones positivos y negativos, llamada comoPN junction o barrera de unión como se muestra en la figura.

La formación de iones negativos en el lado P e iones positivos en el lado N da como resultado la formación de una región cargada estrecha a cada lado de la unión PN. Esta región ahora está libre de portadores de carga móviles. Los iones presentes aquí han sido estacionarios y mantienen una región de espacio entre ellos sin ningún portador de carga.

Como esta región actúa como una barrera entre los materiales de tipo P y N, esto también se denomina como Barrier junction. Este tiene otro nombre llamadoDepletion regionlo que significa que agota ambas regiones. Se produce una diferencia de potencial V _D debido a la formación de iones, a través de la unión denominada comoPotential Barrierya que evita un mayor movimiento de huecos y electrones a través de la unión. Esta formación se llama comoDiode.

Sesgo de un diodo

Cuando un diodo o cualquiera de los dos componentes terminales están conectados en un circuito, tiene dos condiciones polarizadas con el suministro dado. SonForward biased condición y Reverse biased condición.

Condición sesgada hacia adelante

Cuando un diodo está conectado en un circuito, con su anode to the positive terminal y cathode to the negative terminal del suministro, entonces se dice que dicha conexión es forward biased condición.

Este tipo de conexión hace que el circuito esté cada vez más polarizado hacia adelante y ayuda en una mayor conducción. Un diodo conduce bien en condición de polarización directa.

Condición de sesgo inverso

Cuando un diodo está conectado en un circuito, con su anode to the negative terminal y cathode to the positive terminal del suministro, entonces se dice que dicha conexión es Reverse biased condición.

Este tipo de conexión hace que el circuito tenga una polarización cada vez más inversa y ayuda a minimizar y prevenir la conducción. Un diodo no puede conducir en condición de polarización inversa.

Con la información anterior, ahora tenemos una buena idea de qué es una unión PN. Con este conocimiento, sigamos adelante y aprendamos sobre los transistores en el próximo capítulo.

Después de conocer los detalles sobre una única unión PN, o simplemente un diodo, intentemos elegir la conexión de dos conexiones PN. Si se agrega otro material tipo P o material tipo N a una única unión PN, se formará otra unión. Tal formación se llama simplemente comoTransistor.

UN Transistor es un dispositivo semiconductor de tres terminales que regula el flujo de corriente o voltaje y actúa como un interruptor o puerta para señales.

Usos de un transistor

• Un transistor actúa como an Amplifier, donde debe aumentarse la intensidad de la señal.

• Un transistor también actúa como switch para elegir entre las opciones disponibles.

• También regulates el entrante current and voltage de las señales.

Detalles constructivos de un transistor

El transistor es un dispositivo de estado sólido de tres terminales que se forma conectando dos diodos espalda con espalda. Por lo tanto tienetwo PN junctions. Se extraen tres terminales de los tres materiales semiconductores presentes en él. Este tipo de conexión ofrece dos tipos de transistores. SonPNP y NPN lo que significa un material tipo N entre dos tipos P y el otro es un material tipo P entre dos tipos N respectivamente.

La siguiente ilustración muestra la construcción básica de transistores.

Los tres terminales extraídos del transistor indican Emitter, Base y Collectorterminales. Tienen su funcionalidad como se explica a continuación.

Emisor

• El lado izquierdo de la estructura mostrada arriba puede entenderse como Emitter.

• Esto tiene un moderate size y es heavily doped ya que su función principal es supply un numero de majority carriers, es decir, electrones o huecos.

• Como este emite electrones, se llama Emisor.

• Esto se indica simplemente con la letra E.

Base

• El material intermedio en la figura anterior es el Base.

• Esto es thin y lightly doped.

• Su función principal es pass la mayoría portadores del emisor al colector.

• Esto se indica con la letra B.

Coleccionista

• El material del lado derecho en la figura anterior puede entenderse como un Collector.

• Su nombre implica su función de collecting the carriers.

• Esto es un bit largeren tamaño que el emisor y la base. Esmoderately doped.

• Esto se indica con la letra C.

Los símbolos de los transistores PNP y NPN se muestran a continuación.

los arrow-head en las figuras anteriores indica el emitterde un transistor. Como el colector de un transistor tiene que disipar una potencia mucho mayor, se hace grande. Debido a las funciones específicas de emisor y colector, sonnot interchangeable. Por lo tanto, los terminales siempre deben tenerse en cuenta al usar un transistor.

En un transistor práctico, hay una muesca cerca del cable del emisor para su identificación. Los transistores PNP y NPN se pueden diferenciar usando un multímetro. La siguiente imagen muestra cómo se ven diferentes transistores prácticos.

Hasta ahora hemos discutido los detalles de construcción de un transistor, pero para comprender el funcionamiento de un transistor, primero debemos conocer la polarización.

Polarización de transistores

Como sabemos que un transistor es una combinación de dos diodos, aquí tenemos dos uniones. Como una unión está entre el emisor y la base, eso se llama comoEmitter-Base junction y del mismo modo, el otro es Collector-Base junction.

Biasingestá controlando el funcionamiento del circuito proporcionando fuente de alimentación. La función de ambas uniones PN se controla proporcionando polarización al circuito a través de algún suministro de CC. La siguiente figura muestra cómo se polariza un transistor.

Al observar la figura anterior, se entiende que

• El material tipo N recibe suministro negativo y el material tipo P recibe suministro positivo para hacer que el circuito Forward bias.

• El material tipo N recibe suministro positivo y el material tipo P recibe suministro negativo para hacer que el circuito Reverse bias.

Al aplicar el poder, el emitter base junction es siempre forward biasedya que la resistencia del emisor es muy pequeña. loscollector base junction es reverse biasedy su resistencia es un poco mayor. Una pequeña polarización directa es suficiente en la unión del emisor, mientras que una alta polarización inversa debe aplicarse en la unión del colector.

La dirección de la corriente indicada en los circuitos anteriores, también llamada Conventional Current, es el movimiento de la corriente del agujero que es opposite to the electron current.

Operación del transistor PNP

El funcionamiento de un transistor PNP se puede explicar observando la siguiente figura, en la que la unión emisor-base tiene polarización directa y la unión colector-base tiene polarización inversa.

El voltaje V_EEproporciona un potencial positivo en el emisor que repele los orificios en el material tipo P y estos orificios cruzan la unión emisor-base para alcanzar la región de la base. Allí, un porcentaje muy bajo de huecos se vuelve a combinar con electrones libres de la región N. Esto proporciona una corriente muy baja que constituye la corriente base.I_B. Los orificios restantes cruzan la unión colector-base, para constituir la corriente del colector.I_C, que es la corriente del agujero.

Cuando un agujero llega al terminal del colector, un electrón del terminal negativo de la batería llena el espacio del colector. Este flujo aumenta lentamente y la corriente minoritaria de electrones fluye a través del emisor, donde cada electrón que ingresa al terminal positivo deV_EE, se reemplaza por un agujero moviéndose hacia la unión del emisor. Esto constituye la corriente del emisorI_E.

Por lo tanto, podemos entender que:

• La conducción en un transistor PNP se realiza a través de orificios.

• La corriente del colector es ligeramente menor que la corriente del emisor.

• El aumento o disminución de la corriente del emisor afecta la corriente del colector.

Operación del transistor NPN

El funcionamiento de un transistor NPN se puede explicar observando la siguiente figura, en la que la unión emisor-base tiene polarización directa y la unión colector-base tiene polarización inversa.

El voltaje V_EEproporciona un potencial negativo en el emisor que repele los electrones en el material tipo N y estos electrones cruzan la unión emisor-base para alcanzar la región de la base. Allí, un porcentaje muy bajo de electrones se vuelve a combinar con los huecos libres de la región P. Esto proporciona una corriente muy baja que constituye la corriente base.I_B. Los orificios restantes atraviesan la unión colector-base, para constituir la corriente del colector.I_C.

Cuando un electrón sale del terminal colector y entra en el terminal positivo de la batería, un electrón del terminal negativo de la batería V_EEentra en la región emisora. Este flujo aumenta lentamente y la corriente de electrones fluye a través del transistor.

Por lo tanto, podemos entender que:

• La conducción en un transistor NPN se realiza a través de electrones.

• La corriente del colector es mayor que la corriente del emisor.

• El aumento o disminución de la corriente del emisor afecta la corriente del colector.

Ventajas de los transistores

Hay muchas ventajas de usar un transistor, como:

• Ganancia de alto voltaje.
• Es suficiente una tensión de alimentación más baja.
• Más adecuado para aplicaciones de baja potencia.
• Más pequeño y liviano.
• Mecánicamente más fuerte que los tubos de vacío.
• No se requiere calentamiento externo como tubos de vacío.
• Muy adecuado para integrar con resistencias y diodos para producir circuitos integrados.

Hay algunas desventajas, como que no se pueden usar para aplicaciones de alta potencia debido a una menor disipación de energía. Tienen una impedancia de entrada más baja y dependen de la temperatura.

Cualquier transistor tiene tres terminales, el emitter, la base, y el collector. Usando estos 3 terminales, el transistor se puede conectar en un circuito con un terminal común tanto a la entrada como a la salida en tres configuraciones posibles diferentes.

Los tres tipos de configuraciones son Common Base, Common Emitter y Common Collectorconfiguraciones. En cada configuración, la unión del emisor está polarizada hacia adelante y la unión del colector está polarizada hacia atrás.

Configuración de base común (CB)

El nombre en sí implica que el BaseEl terminal se toma como terminal común tanto para la entrada como para la salida del transistor. La conexión de base común para los transistores NPN y PNP se muestra en la siguiente figura.

En aras de la comprensión, consideremos el transistor NPN en configuración CB. Cuando se aplica el voltaje del emisor, ya que está polarizado hacia adelante, los electrones del terminal negativo repelen los electrones del emisor y la corriente fluye a través del emisor y la base hacia el colector para contribuir con la corriente del colector. La tensión del colector V _CB se mantiene constante durante todo este proceso.

En la configuración CB, la corriente de entrada es la corriente del emisor I_E y la corriente de salida es la corriente del colector I_C.

Factor de amplificación actual (α)

La relación entre el cambio en la corriente del colector (ΔI _C ) y el cambio en la corriente del emisor (ΔI _E ) cuando el voltaje del colector V _CB se mantiene constante, se denominaCurrent amplification factor. Se denota porα.

$\alpha = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E}$a constante V _CB

Expresión de la corriente del colector

Con la idea anterior, intentemos dibujar alguna expresión para corriente de colector.

Junto con la corriente del emisor que fluye, hay una cierta cantidad de corriente base I_Bque fluye a través del terminal base debido a la recombinación de huecos de electrones. Como la unión colector-base tiene polarización inversa, hay otra corriente que fluye debido a los portadores de carga minoritarios. Esta es la corriente de fuga que puede entenderse comoI_leakage. Esto se debe a que las compañías de carga son minoritarias y, por lo tanto, muy pequeñas.

La corriente del emisor que llega al terminal del colector es

$$\alpha I_E$$

Corriente total del colector

$$I_C = \alpha I_E + I_{leakage}$$

Si el voltaje de la base del emisor V _EB = 0, incluso entonces, fluye una pequeña corriente de fuga, que puede denominarse I _CBO (corriente de la base del colector con la salida abierta).

Por lo tanto, la corriente del colector se puede expresar como

$$I_C = \alpha I_E + I_{CBO}$$

$$I_E = I_C + I_B$$

$$I_C = \alpha (I_C + I_B) + I_{CBO}$$

$$I_C (1 - \alpha) = \alpha I_B + I_{CBO}$$

$$I_C = \frac{\alpha}{1 - \alpha}I_B + \frac{I_{CBO}}{1 - \alpha}$$

$$I_C = \left ( \frac{\alpha}{1 - \alpha} \right )I_B + \left ( \frac{1}{1 - \alpha} \right )I_{CBO}$$

Por lo tanto, el derivado anterior es la expresión de corriente de colector. El valor de la corriente del colector depende de la corriente base y la corriente de fuga junto con el factor de amplificación de corriente de ese transistor en uso.

Características de la configuración de CB

• Esta configuración proporciona ganancia de voltaje pero no ganancia de corriente.

• Siendo constante V _CB , con un pequeño aumento en el voltaje de base del emisor V _EB , la corriente del emisor I _E aumenta.

• La corriente del emisor I _E es independiente del voltaje del colector V _CB .

• El voltaje del colector V _CB puede afectar la corriente del colector I _C solo a voltajes bajos, cuando V _EB se mantiene constante.

• La resistencia de entrada R_ies la relación del cambio en el voltaje de base del emisor (ΔV _EB ) al cambio en la corriente del emisor (ΔI _E ) a un voltaje de base del colector constante V _CB .

$R_i = \frac{\Delta V_{EB}}{\Delta I_E}$a constante V _CB

• Como la resistencia de entrada es de muy bajo valor, un valor pequeño de V _EB es suficiente para producir un gran flujo de corriente de emisor corriente I _E .

• La resistencia de salida R_oes la relación de cambio en el voltaje base del colector (ΔV _CB ) al cambio en la corriente del colector (ΔI _C ) a la corriente constante del emisor IE.

$R_o = \frac{\Delta V_{CB}}{\Delta I_C}$en constante I _E

• Como la resistencia de salida es de muy alto valor, un gran cambio en V _CB produce una muy poco cambio en la corriente de colector I $ _C .

• Esta configuración proporciona una buena estabilidad frente al aumento de temperatura.

• La configuración CB se utiliza para aplicaciones de alta frecuencia.

Configuración de emisor común (CE)

El nombre en sí implica que el EmitterEl terminal se toma como terminal común tanto para la entrada como para la salida del transistor. La conexión de emisor común para los transistores NPN y PNP se muestra en la siguiente figura.

Al igual que en la configuración de CB, la unión del emisor está polarizada hacia adelante y la unión del colector está polarizada hacia atrás. El flujo de electrones se controla de la misma manera. La corriente de entrada es la corriente baseI_B y la corriente de salida es la corriente del colector I_C aquí.

Factor de amplificación de corriente base (β)

La relación entre el cambio en la corriente del colector (ΔI _C ) y el cambio en la corriente base (ΔI _B ) se conoce comoBase Current Amplification Factor. Se denota por β.

$$\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B}$$

Relación entre β y α

Intentemos derivar la relación entre el factor de amplificación de la corriente de base y el factor de amplificación de la corriente del emisor.

$$\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B}$$

$$\alpha = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E}$$

$$I_E = I_B + I_C$$

$$\Delta I_E = \Delta I_B + \Delta I_C$$

$$\Delta I_B = \Delta I_E - \Delta I_C$$

Podemos escribir

$$\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E - \Delta I_C}$$

Dividiendo por ΔI _E

$$\beta = \frac{\Delta I_C/\Delta I_E}{\frac{\Delta I_E}{\Delta I_E} - \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E}}$$

Tenemos

$$\alpha = \Delta I_C / \Delta I_E$$

Por lo tanto,

$$\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$$

De la ecuación anterior, es evidente que, cuando α se acerca a 1, β alcanza el infinito.

Por lo tanto, the current gain in Common Emitter connection is very high. Esta es la razón por la que esta conexión de circuito se usa principalmente en todas las aplicaciones de transistores.

Expresión de corriente de colector

En la configuración del emisor común, I _B es la corriente de entrada e I _C es la corriente de salida.

Sabemos

$$I_E = I_B + I_C$$

Y

$$I_C = \alpha I_E + I_{CBO}$$

$$= \alpha(I_B + I_C) + I_{CBO}$$

$$I_C(1 - \alpha) = \alpha I_B + I_{CBO}$$

$$I_C = \frac{\alpha}{1 - \alpha}I_B + \frac{1}{1 - \alpha}I_{CBO}$$

Si el circuito base está abierto, es decir, si I _B = 0,

El colector emisor de corriente con base abierta es I _CEO

$$I_{CEO} = \frac{1}{1 - \alpha}I_{CBO}$$

Sustituyendo el valor de este en la ecuación anterior, obtenemos

$$I_C = \frac{\alpha}{1 - \alpha}I_B + I_{CEO}$$

$$I_C = \beta I_B + I_{CEO}$$

Por tanto, se obtiene la ecuación para la corriente de colector.

Voltaje de rodilla

En la configuración CE, al mantener constante la corriente de base I _B , si se varía V _CE , I _C aumenta casi a 1v de V _CE y se mantiene constante a partir de entonces. Este valor de V _CE hasta el cual la corriente de colector I _C cambia con V _CE se llamaKnee Voltage. Los transistores mientras funcionan en configuración CE, funcionan por encima de este voltaje de rodilla.

Características de la configuración CE

• Esta configuración proporciona una buena ganancia de corriente y de voltaje.

• Manteniendo V _CE constante, con un pequeño aumento en V _BE, la corriente de base I _B aumenta rápidamente que en las configuraciones CB.

• Para cualquier valor de V _CE encima de la tensión de la rodilla, I _C es aproximadamente igual a βI _B .

• La resistencia de entrada R_ies la relación entre el cambio en el voltaje del emisor base (ΔV _BE ) y el cambio en la corriente base (ΔI _B ) a un voltaje del emisor del colector constante V _CE .

$R_i = \frac{\Delta V_{BE}}{\Delta I_B}$a constante V _CE

• Como la resistencia de entrada es de muy bajo valor, un valor pequeño de V _BE es suficiente para producir un gran flujo de corriente de corriente de base I _B .

• La resistencia de salida R_oes la relación de cambio en el colector emisor de voltaje (? V _CE ) para el cambio en la corriente de colector (? I _C ) en constante I _B .

$R_o = \frac{\Delta V_{CE}}{\Delta I_C}$en constante I _B

• Como la resistencia de salida del circuito CE es menor que la del circuito CB.

• Esta configuración se usa generalmente para métodos de estabilización de polarización y aplicaciones de frecuencia de audio.

Configuración de colector común (CC)

El nombre en sí implica que el CollectorEl terminal se toma como terminal común tanto para la entrada como para la salida del transistor. La conexión de colector común para los transistores NPN y PNP se muestra en la siguiente figura.

Al igual que en las configuraciones CB y CE, la unión del emisor está polarizada hacia adelante y la unión del colector está polarizada hacia atrás. El flujo de electrones se controla de la misma manera. La corriente de entrada es la corriente baseI_B y la corriente de salida es la corriente del emisor I_E aquí.

Factor de amplificación actual (γ)

La relación entre el cambio en la corriente del emisor (ΔI _E ) y el cambio en la corriente base (ΔI _B ) se conoce comoCurrent Amplification factoren configuración de colector común (CC). Se denota por γ.

$$\gamma = \frac{\Delta I_E}{\Delta I_B}$$

• La ganancia actual en la configuración CC es la misma que en la configuración CE.
• La ganancia de voltaje en la configuración CC es siempre menor que 1.

Relación entre γ y α

Intentemos trazar alguna relación entre γ y α

$$\gamma = \frac{\Delta I_E}{\Delta I_B}$$

$$\alpha = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E}$$

$$I_E = I_B + I_C$$

$$\Delta I_E = \Delta I_B + \Delta I_C$$

$$\Delta I_B = \Delta I_E - \Delta I_C$$

Sustituyendo el valor de I _B , obtenemos

$$\gamma = \frac{\Delta I_E}{\Delta I_E - \Delta I_C}$$

Dividiendo por ΔI _E

$$\gamma = \frac{\Delta I_E / \Delta I_E}{\frac{\Delta I_E}{\Delta I_E} - \frac{\Delta I_C}{\Delta I_E}}$$

$$= \frac{1}{1 - \alpha}$$

$$\gamma = \frac{1}{1 - \alpha}$$

Expresión de corriente de colector

Sabemos

$$I_C = \alpha I_E + I_{CBO}$$

$$I_E = I_B + I_C = I_B + (\alpha I_E + I_{CBO})$$

$$I_E(1 - \alpha) = I_B + I_{CBO}$$

$$I_E = \frac{I_B}{1 - \alpha} + \frac{I_{CBO}}{1 - \alpha}$$

$$I_C \cong I_E = (\beta + 1)I_B + (\beta + 1)I_{CBO}$$

Lo anterior es la expresión de corriente de colector.

Características de la configuración CC

• Esta configuración proporciona ganancia de corriente pero no ganancia de voltaje.

• En la configuración CC, la resistencia de entrada es alta y la resistencia de salida es baja.

• La ganancia de voltaje proporcionada por este circuito es menor que 1.

• La suma de la corriente del colector y la corriente base es igual a la corriente del emisor.

• Las señales de entrada y salida están en fase.

• Esta configuración funciona como una salida de amplificador no inversora.

• Este circuito se utiliza principalmente para igualar impedancias. Eso significa, para impulsar una carga de baja impedancia desde una fuente de alta impedancia.

La alimentación de CC se proporciona para el funcionamiento de un transistor. Este suministro de CC se proporciona a las dos uniones PN de un transistor que influye en las acciones de los portadores mayoritarios en estas uniones de emisor y colector.

Las uniones están sesgadas hacia adelante y hacia atrás según nuestro requisito. Forward biased es la condición en la que se aplica un voltaje positivo al material de tipo py se aplica un voltaje negativo al material de tipo n. Reverse biased es la condición en la que se aplica un voltaje positivo al material de tipo ny se aplica un voltaje negativo al material de tipo p.

Polarización de transistores

El suministro de voltaje de CC externo adecuado se denomina biasing. Se realiza polarización directa o inversa a las uniones de emisor y colector del transistor.

Estos métodos de polarización hacen que el circuito de transistores funcione en cuatro tipos de regiones, como Active region, Saturation region, Cutoff region y Inverse active region(rara vez se usa). Esto se entiende echando un vistazo a la siguiente tabla.

Unión del emisor	Cruce de colectores	Región de operación
Adelante sesgado	Adelante sesgado	Región de saturación
Adelante sesgado	Polarización inversa	Región activa
Polarización inversa	Adelante sesgado	Región activa inversa
Polarización inversa	Polarización inversa	Región de corte

Entre estas regiones, la región activa inversa, que es solo la inversa de la región activa, no es adecuada para ninguna aplicación y, por lo tanto, no se usa.

Región activa

Esta es la región en la que los transistores tienen muchas aplicaciones. Esto también se llamalinear region. Un transistor mientras está en esta región, actúa mejor como unAmplifier.

El siguiente diagrama de circuito muestra un transistor que funciona en una región activa.

Esta región se encuentra entre la saturación y el corte. El transistor opera en la región activa cuando la unión del emisor está polarizada hacia adelante y la unión del colector está polarizada hacia atrás.

En el estado activo, la corriente del colector es β veces la corriente base, es decir

$$I_C = \beta I_B$$

Donde I _C = corriente del colector, β = factor de amplificación de corriente e I _B = corriente de base.

Región de saturación

Esta es la región en la que el transistor tiende a comportarse como un interruptor cerrado. El transistor tiene el efecto de que su colector y emisor estén en corto. Las corrientes de colector y emisor son máximas en este modo de operación.

La siguiente figura muestra un transistor funcionando en la región de saturación.

El transistor opera en la región de saturación cuando tanto las uniones del emisor como del colector están polarizadas hacia adelante.

En modo de saturación,

$$\beta < \frac{I_C}{I_B}$$

Como en la región de saturación, el transistor tiende a comportarse como un interruptor cerrado,

$$I_C = I_E$$

Donde I _C = corriente del colector e I _E = corriente del emisor.

Región de corte

Esta es la región en la que el transistor tiende a comportarse como un interruptor abierto. El transistor tiene el efecto de abrir su colector y su base. Las corrientes de colector, emisor y base son todas cero en este modo de operación.

La siguiente figura muestra un transistor funcionando en la región de corte.

El transistor opera en la región de corte cuando las uniones del emisor y del colector tienen polarización inversa.

Como en la región de corte, la corriente del colector, la corriente del emisor y las corrientes base son nulas, podemos escribir como

$$I_C = I_E = I_B = 0$$

Donde I _C = corriente de colector, I _E = corriente de emisor e I _B = corriente de base.

Hasta ahora hemos discutido las diferentes regiones de operación de un transistor. Pero entre todas estas regiones, hemos descubierto que el transistor funciona bien en la región activa y, por lo tanto, también se denomina comolinear region. Las salidas del transistor son la corriente del colector y los voltajes del colector.

Características de salida

Cuando se consideran las características de salida de un transistor, la curva se ve a continuación para diferentes valores de entrada.

En la figura anterior, las características de salida se dibujan entre la corriente del colector I_C y voltaje del colector V_CE para diferentes valores de corriente base I_B. Estos se consideran aquí para diferentes valores de entrada para obtener diferentes curvas de salida.

Linea de carga

Cuando se considera un valor para la máxima corriente de colector posible, ese punto estará presente en el eje Y, que no es más que el Saturation point. Además, cuando se considera un valor para el voltaje máximo posible del emisor del colector, ese punto estará presente en el eje X, que es elCutoff point.

Cuando se dibuja una línea que une estos dos puntos, dicha línea se puede llamar como Load line. Esto se llama así porque simboliza la salida en la carga. Esta línea, cuando se dibuja sobre la curva característica de salida, hace contacto en un punto llamadoOperating point o quiescent point o simplemente Q-point.

El concepto de línea de carga se puede entender en el siguiente gráfico.

La línea de carga se dibuja uniendo los puntos de saturación y corte. La región que se encuentra entre estos dos es ellinear region. Un transistor actúa como un buen amplificador en esta región lineal.

Si esta línea de carga se dibuja solo cuando se da polarización de CC al transistor, pero no input se aplica la señal, entonces dicha línea de carga se llama como DC load line. Considerando que la línea de carga trazada bajo las condiciones cuando uninput signal junto con los voltajes de CC se aplican, dicha línea se llama como AC load line.

Línea de carga DC

Cuando el transistor recibe la polarización y no se aplica ninguna señal en su entrada, la línea de carga dibujada en tales condiciones puede entenderse como DCcondición. Aquí no habrá amplificación ya que elsignal is absent. El circuito será como se muestra a continuación.

El valor del voltaje del emisor del colector en un momento dado será

$$V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C$$

Como V _CC y R _C son valores fijos, el anterior es una ecuación de primer grado y, por lo tanto, será una línea recta en las características de salida. Esta línea se llamaD.C. Load line. La siguiente figura muestra la línea de carga de CC.

Para obtener la línea de carga, se deben determinar los dos puntos finales de la línea recta. Deje que esos dos puntos sean A y B.

Para obtener A

Cuando colector emisor voltaje V _CE = 0, la corriente de colector es máxima y es igual a V _CC / R _C . Esto da el valor máximo de V _CE . Esto se muestra como

$$V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C$$

$$0 = V_{CC} - I_C R_C$$

$$I_C = V_{CC}/R_C$$

Esto da el punto A (OA = V _CC / R _C ) en el eje de corriente del colector, que se muestra en la figura anterior.

Para obtener B

Cuando la corriente del colector I _C = 0, entonces el voltaje del emisor del colector es máximo y será igual a V _CC . Esto da el valor máximo de I _C . Esto se muestra como

$$V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C$$

$$= V_{CC}$$

(COMO YO _C = 0)

Esto da el punto B, lo que significa (OB = V _CC ) en el eje de voltaje del emisor del colector que se muestra en la figura anterior.

Por lo tanto, determinamos tanto el punto de saturación como el de corte y aprendimos que la línea de carga es una línea recta. Por tanto, se puede trazar una línea de carga de CC.

Línea de carga de CA

La línea de carga de CC discutida anteriormente analiza la variación de las corrientes y voltajes del colector cuando no se aplica voltaje de CA. Mientras que la línea de carga de CA proporciona el voltaje pico a pico, o el máximo cambio de salida posible para un amplificador dado.

Consideraremos un circuito equivalente de CA de un amplificador CE para nuestra comprensión.

De la figura anterior,

$$V_{CE} = (R_C // R_1) \times I_C$$

$$r_C = R_C // R_1$$

Para que un transistor funcione como amplificador, debe permanecer en la región activa. El punto de reposo se elige de tal manera que la máxima excursión de la señal de entrada sea simétrica tanto en semiciclos negativos como positivos.

Por lo tanto,

$V_{max} = V_{CEQ}$ y $V_{min} = -V_{CEQ}$

Donde V _CEQ es el voltaje emisor-colector en el punto de reposo

El siguiente gráfico representa la línea de carga de CA que se traza entre los puntos de saturación y corte.

Del gráfico anterior, el IC actual en el punto de saturación es

$$I_{C(sat)} = I_{CQ} + (V_{CEQ}/r_C)$$

El voltaje V _CE en el punto de corte es

$$V_{CE(off)} = V_{CEQ} + I_{CQ}r_C$$

Por lo tanto, la corriente máxima para ese V _CEQ = V _CEQ / (R _C // R ₁ ) correspondiente es

$$I_{CQ} = I_{CQ} * (R_C // R_1)$$

Por lo tanto, al agregar corrientes de reposo, los puntos finales de la línea de carga de CA son

$$I_{C(sat)} = I_{CQ} + V_{CEQ}/ (R_C // R_1)$$

$$V_{CE(off)} = V_{CEQ} + I_{CQ} * (R_C // R_1)$$

Línea de carga de CA y CC

Cuando las líneas de carga de CA y CC se representan en un gráfico, se puede entender que no son idénticas. Ambas líneas se cruzan en elQ-point o quiescent point. Los puntos finales de la línea de carga de CA son los puntos de saturación y de corte. Esto se entiende a partir de la figura siguiente.

De la figura anterior, se entiende que el punto de reposo (el punto oscuro) se obtiene cuando el valor de la corriente base IB es de 10 mA. Este es el punto donde se cruzan las líneas de carga de CA y CC.

En el próximo capítulo, discutiremos el concepto de quiescent point o la operating point en detalle.

Cuando se dibuja una línea que une los puntos de saturación y corte, dicha línea se puede llamar como Load line. Esta línea, cuando se dibuja sobre la curva característica de salida, hace contacto en un punto llamadoOperating point.

Este punto de operación también se denomina quiescent point o simplemente Q-point. Puede haber muchos de estos puntos de intersección, pero el punto Q se selecciona de tal manera que, independientemente de la oscilación de la señal de CA, el transistor permanece en la región activa.

El siguiente gráfico muestra cómo representar el punto de operación.

El punto de funcionamiento no debe perturbarse, ya que debe permanecer estable para lograr una amplificación fiel. Por tanto, el punto de reposo o punto Q es el valor dondeFaithful Amplification se consigue.

Amplificación fiel

El proceso de aumentar la intensidad de la señal se denomina Amplification. Esta amplificación, cuando se realiza sin pérdida alguna en los componentes de la señal, se denomina comoFaithful amplification.

Faithful amplificationes el proceso de obtener porciones completas de la señal de entrada aumentando la intensidad de la señal. Esto se hace cuando se aplica una señal de CA en su entrada.

En el gráfico anterior, la señal de entrada aplicada se amplifica completamente y se reproduce sin pérdidas. Esto puede entenderse comoFaithful Amplification.

El punto de operación se elige de modo que quede en el active region y ayuda en la reproducción de la señal completa sin ninguna pérdida.

Si el punto de operación se considera cercano al punto de saturación, entonces la amplificación será igual a debajo.

Si el punto de operación se considera cercano al punto de corte, entonces la amplificación será como por debajo.

Por lo tanto, la ubicación del punto de operación es un factor importante para lograr una amplificación fiel. Pero para que el transistor funcione correctamente como amplificador, su circuito de entrada (es decir, la unión base-emisor) permanece polarizado hacia adelante y su circuito de salida (es decir, unión colector-base) permanece polarizado hacia atrás.

Por tanto, la señal amplificada contiene la misma información que en la señal de entrada, mientras que la fuerza de la señal aumenta.

Factores clave para la amplificación fiel

Para garantizar una amplificación fiel, deben cumplirse las siguientes condiciones básicas.

• Corriente de colector de señal cero adecuada
• Voltaje mínimo adecuado base-emisor (V _BE ) en cualquier instante.
• Voltaje mínimo colector-emisor adecuado (V _CE ) en cualquier instante.

El cumplimiento de estas condiciones asegura que el transistor funcione sobre la región activa con polarización directa de entrada y polarización inversa de salida.

Corriente de colector de señal cero adecuada

Para entender esto, consideremos un circuito de transistor NPN como se muestra en la siguiente figura. La unión base-emisor está polarizada hacia adelante y la unión colector-emisor está polarizada hacia atrás. Cuando se aplica una señal en la entrada, la unión base-emisor del transistor NPN se polariza hacia adelante para el semiciclo positivo de la entrada y, por lo tanto, aparece en la salida.

Para semiciclo negativo, la misma unión se polariza inversamente y, por lo tanto, el circuito no conduce. Esto lleva aunfaithful amplification como se muestra en la figura siguiente.

Introduzcamos ahora una batería V _BB en el circuito base. La magnitud de este voltaje debe ser tal que la unión base-emisor del transistor debe permanecer polarizada hacia adelante, incluso para el semiciclo negativo de la señal de entrada. Cuando no se aplica ninguna señal de entrada, fluye una corriente continua en el circuito, debido a V _BB . Esto se conoce comozero signal collector currentI _C .

Durante el semiciclo positivo de la entrada, la unión base-emisor está más polarizada hacia adelante y, por lo tanto, aumenta la corriente del colector. Durante el semiciclo negativo de la entrada, la unión de entrada está menos polarizada hacia adelante y, por lo tanto, la corriente del colector disminuye. Por tanto, ambos ciclos de la entrada aparecen en la salida y, por tanto,faithful amplification resultados, como se muestra en la siguiente figura.

Por lo tanto, para una amplificación fiel, debe fluir la corriente de colector de señal cero adecuada. El valor de la corriente del colector de señal cero debe ser al menos igual a la corriente máxima del colector debido a la señal sola.

Mínimo adecuado V _BE en cualquier instante

El voltaje mínimo de base a emisor V _BE debe ser mayor que el voltaje de corte para que la unión tenga polarización directa. El voltaje mínimo necesario para que conduzca un transistor de silicio es de 0,7 V y para que conduzca un transistor de germanio es de 0,5 V. Si el voltaje de base-emisor V _BE es mayor que este voltaje, la barrera de potencial se supera y, por lo tanto, la corriente de base y las corrientes de colector aumentan bruscamente.

Por lo tanto, si V _BE cae bajo para cualquier parte de la señal de entrada, esa parte se amplificará en menor medida debido a la pequeña corriente de colector resultante, lo que da como resultado una amplificación infiel.

V _CE mínimo adecuado en cualquier instante

Para lograr una amplificación fiel, el voltaje del emisor del colector V _CE no debe caer por debajo del voltaje de corte, que se denomina comoKnee Voltage. Si V _CE es menor que el voltaje de rodilla, la unión de la base del colector no tendrá una polarización inversa adecuada. Entonces el colector no puede atraer los electrones que son emitidos por el emisor y fluirán hacia la base, lo que aumenta la corriente de base. Por tanto, el valor de β cae.

Por lo tanto, si V _CE cae bajo para cualquier parte de la señal de entrada, esa parte se multiplicará en menor medida, lo que resultará en una amplificación infiel. Entonces, si V _CE es mayor que V _KNEE, la unión colector-base tiene una polarización inversa adecuada y el valor de β permanece constante, lo que resulta en una amplificación fiel.

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 transistor

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.

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 R _L , da como resultado una gran caída de voltaje a través de ella. 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 1 mA 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 kΩ colocada en el colector produciría un voltaje de

5 kΩ × 1 mA = 5 V

Por 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

Dado que el modo de conexión de emisor común se adopta principalmente, primero comprendamos algunos términos importantes con respecto a este modo de conexión.

Resistencia de entrada

Como el circuito de entrada está polarizado hacia adelante, 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 (ΔV _BE ) al cambio resultante en la corriente base (ΔI _B ) a un voltaje colector-emisor constante.

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

Donde R _i = resistencia de entrada, V _BE = voltaje base-emisor e I _B = 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 entre el cambio en el voltaje colector-emisor (ΔV _CE ) y el cambio resultante en la corriente del colector (ΔI _C ) a corriente base constante.

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

Donde R _o = resistencia de salida, V _CE = voltaje colector-emisor e I _C = voltaje colector-emisor.

Carga efectiva del recolector

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 etapa única, la carga efectiva del colector es una combinación en paralelo de R _C y R _o .

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

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

Por lo tanto para un solo amplificador de etapa, carga efectiva es igual a la carga de colector R _C .

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

La carga efectiva del colector se convierte en una combinación paralela de R _C , R _o y R _i , es decir,

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

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

Como resistencia de entrada R _i es bastante pequeña, la carga por lo tanto eficaz se reduce.

Ganancia de corriente

La ganancia en términos de corriente cuando se observan los cambios en las corrientes de entrada y salida, se llama Current gain. Por definición, es la relación entre el cambio en la corriente del colector (ΔI _C ) y el cambio en la corriente base (ΔI _B ).

Ganancia de corriente, $\beta = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_B}$

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 Voltage gain. Por definición, es la relación entre el cambio en el voltaje de salida (ΔV _CE ) y el cambio en el voltaje de entrada (ΔV _BE ).

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

$$= \frac{Change \: in\: output \: current \times effective\: load}{Change \: in\: input \: current \times input \: resistance}$$

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

Para una sola etapa, R _AC = R _C .

Sin embargo, para multietapa,

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

Donde R _i 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 denomina como Power gain.

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.

El sesgo es el proceso de proporcionar voltaje de CC que ayuda en el funcionamiento del circuito. Un transistor se basa para hacer que la unión de la base del emisor esté polarizada hacia adelante y la unión de la base del colector polarizada hacia atrás, de modo que se mantenga en la región activa, para que funcione como un amplificador.

En el capítulo anterior, explicamos cómo un transistor actúa como un buen amplificador, si tanto la sección de entrada como la de salida están polarizadas.

Polarización de transistores

El flujo adecuado de corriente de colector de señal cero y el mantenimiento del voltaje de colectorremisor adecuado durante el paso de la señal se conoce como Transistor Biasing. El circuito que proporciona polarización de transistores se denominaBiasing Circuit.

Necesidad de polarización de CC

Si se da una señal de voltaje muy pequeño a la entrada de BJT, no se puede amplificar. Porque, para que un BJT amplifique una señal, deben cumplirse dos condiciones.

• El voltaje de entrada debe exceder cut-in voltage para que el transistor sea ON.

• El BJT debe estar en el active region, para ser operado como un amplifier.

Si las fuentes externas proporcionan tensiones y corrientes de CC adecuadas a través de BJT, de modo que BJT funcione en la región activa y superponga las señales de CA que se van a amplificar, entonces este problema se puede evitar. El voltaje y las corrientes de CC dados se eligen de modo que el transistor permanezca en la región activa durante todo el ciclo de CA de entrada. Por lo tanto, se necesita polarización de CC.

La siguiente figura muestra un amplificador de transistor provisto con polarización de CC en los circuitos de entrada y salida.

Para que un transistor funcione como un amplificador fiel, el punto de operación debe estabilizarse. Echemos un vistazo a los factores que afectan la estabilización del punto de operación.

Factores que afectan el punto de operación

El principal factor que afecta el punto de funcionamiento es la temperatura. El punto de funcionamiento cambia debido al cambio de temperatura.

A medida que aumenta la temperatura, los valores de I _CE , β, V _BE se ven afectados.

• I _CBO se duplica (por cada 10 ^o aumento)
• V _BE disminuye en 2,5 mv (por cada 1 ^o aumento)

Por tanto, el principal problema que afecta al punto de funcionamiento es la temperatura. Por tanto, el punto de funcionamiento debe ser independiente de la temperatura para lograr la estabilidad. Para lograr esto, se introducen circuitos de polarización.

Estabilización

El proceso de hacer que el punto de operación sea independiente de los cambios de temperatura o variaciones en los parámetros del transistor se conoce como Stabilization.

Una vez que se logra la estabilización, los valores de I _C y V _{CE se} vuelven independientes de las variaciones de temperatura o del reemplazo del transistor. Un buen circuito de polarización ayuda a estabilizar el punto de operación.

Necesidad de estabilización

La estabilización del punto de operación debe lograrse por las siguientes razones.

• Dependencia de la temperatura de I _C
• Variaciones individuales
• Escapes térmicos

Entendamos estos conceptos en detalle.

Dependencia de la temperatura de I _C

Como la expresión para la corriente de colector I _C es

$$I_C = \beta I_B + I_{CEO}$$

$$= \beta I_B + (\beta + 1) I_{CBO}$$

La corriente de fuga del colector I _CBO está muy influenciada por las variaciones de temperatura. Para salir de esto, las condiciones de polarización se establecen de modo que la corriente del colector de señal cero I _C = 1 mA. Por lo tanto, el punto de funcionamiento debe estabilizarse, es decir, es necesario mantener constante I _C.

Variaciones individuales

Como el valor de β y el valor de V _BE no son iguales para todos los transistores, siempre que se reemplaza un transistor, el punto de operación tiende a cambiar. Por tanto, es necesario estabilizar el punto de funcionamiento.

Escapes térmicos

Como la expresión para la corriente de colector I _C es

$$I_C = \beta I_B + I_{CEO}$$

$$= \beta I_B + (\beta + 1)I_{CBO}$$

El flujo de corriente del colector y también la corriente de fuga del colector provocan la disipación de calor. Si el punto de funcionamiento no se estabiliza, se produce un efecto acumulativo que aumenta esta disipación de calor.

La autodestrucción de un transistor tan desestabilizado se conoce como Thermal run away.

Para evitar thermal runawayy la destrucción del transistor, es necesario estabilizar el punto de funcionamiento, es decir, mantener constante I _C.

Factor de estabilidad

Se entiende que I _C debe mantenerse constante a pesar de las variaciones de I _CBO o I _CO . La medida en que un circuito de polarización tiene éxito en mantener esto se mide porStability factor. Se denota porS.

Por definición, la tasa de cambio de la corriente del colector I _C con respecto a la corriente de fuga del colector I _CO a β e I _B constantes se llamaStability factor.

$S = \frac{d I_C}{d I_{CO}}$en constante I _B y β

Por lo tanto, podemos entender que cualquier cambio en la corriente de fuga del colector cambia en gran medida la corriente del colector. El factor de estabilidad debe ser lo más bajo posible para que la corriente del colector no se vea afectada. S = 1 es el valor ideal.

La expresión general del factor de estabilidad para una configuración CE se puede obtener como se indica a continuación.

$$I_C = \beta I_B + (\beta + 1)I_{CO}$$

Al diferenciar la expresión anterior con respecto a I _C , obtenemos

$$1 = \beta \frac{d I_B}{d I_C} + (\beta + 1)\frac{d I_{CO}}{dI_C}$$

O

$$1 = \beta \frac{d I_B}{d I_C} + \frac{(\beta + 1)}{S}$$

Ya que $\frac{d I_{CO}}{d I_C} = \frac{1}{S}$

O

$$S = \frac{\beta + 1}{1 - \beta \left (\frac{d I_B}{d I_C} \right )}$$

Por lo tanto el factor de estabilidad S depende de β, I _B y _C .

La polarización en los circuitos de transistores se realiza utilizando dos fuentes de CC V _BB y V _CC . Es económico minimizar la fuente de CC a una fuente en lugar de dos, lo que también simplifica el circuito.

Los métodos de polarización de transistores más utilizados son

• Método de resistencia base
• Sesgo de colector a base
• Polarización con resistencia de retroalimentación de colector
• Sesgo del divisor de voltaje

Todos estos métodos tienen el mismo principio básico de obtener el valor requerido de I _B e I _C de V _CC en las condiciones de señal cero.

Método de resistencia base

En este método, se conecta una resistencia R _B de alta resistencia en la base, como su nombre lo indica. La corriente de base señal cero requerida es proporcionada por V _CC que fluye a través de R _B . La unión del emisor de la base está polarizada hacia adelante, ya que la base es positiva con respecto al emisor.

El valor requerido de la corriente base de la señal cero y, por lo tanto, la corriente del colector (como I _C = βI _B ) se puede hacer fluir seleccionando el valor adecuado de la resistencia base RB. Por tanto, debe conocerse el valor de R _B. La siguiente figura muestra cómo se ve un método de circuito de polarización de resistencia base.

Sea I _C la corriente de colector de señal cero requerida. Por lo tanto,

$$I_B = \frac{I_C}{\beta}$$

Considerando el circuito cerrado de V _CC , base, emisor y tierra, mientras aplicamos la ley de voltaje de Kirchhoff, obtenemos,

$$V_{CC} = I_B R_B + V_{BE}$$

O

$$I_B R_B = V_{CC} - V_{BE}$$

Por lo tanto

$$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{I_B}$$

Dado que V _BE es generalmente bastante pequeño en comparación con V _CC , el primero puede despreciarse con poco error. Luego,

$$R_B = \frac{V_{CC}}{I_B}$$

Sabemos que V _CC es una cantidad conocida fija y que I _B se elige con un valor adecuado. Como R _B se puede encontrar directamente, este método se llama comofixed bias method.

Factor de estabilidad

$$S = \frac{\beta + 1}{1 - \beta \left ( \frac{d I_B}{d I_C} \right )}$$

En el método de sesgo de sesgo fijo, I _B es independiente de I _{C, de} modo que,

$$\frac{d I_B}{d I_C} = 0$$

Sustituyendo el valor anterior en la ecuación anterior,

Factor de estabilidad, $S = \beta + 1$

Por tanto, el factor de estabilidad en un sesgo fijo es (β + 1), lo que significa que I _C cambia (β + 1) veces tanto como cualquier cambio en I _CO .

Ventajas

• El circuito es simple.
• Solo se requiere una resistencia R _E.
• Las condiciones de polarización se establecen fácilmente.
• No hay efecto de carga ya que no hay resistencia en la unión base-emisor.

Desventajas

• La estabilización es mala ya que no se puede detener el desarrollo de calor.

• El factor de estabilidad es muy alto. Por lo tanto, existen grandes posibilidades de fuga térmica.

Por tanto, este método rara vez se emplea.

Colector a sesgo de base

El circuito de polarización del colector a la base es el mismo que el circuito de polarización de la base, excepto que la resistencia de la base R _B se devuelve al colector, en lugar de al suministro de V _CC , como se muestra en la figura siguiente.

Este circuito ayuda a mejorar considerablemente la estabilidad. Si el valor de I _C aumenta, el voltaje en R _L aumenta y, por lo tanto, el V _CE también aumenta. Esto a su vez reduce la corriente de base I _B . Esta acción compensa de alguna manera el aumento original.

El valor requerido de R _B necesario para dar la corriente de colector de señal cero I _C se puede calcular de la siguiente manera.

La caída de voltaje en R _L será

$$R_L = (I_C + I_B)R_L \cong I_C R_L$$

De la figura,

$$I_C R_L + I_B R_B + V_{BE} = V_{CC}$$

O

$$I_B R_B = V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L$$

Por lo tanto

$$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L}{I_B}$$

O

$$R_B = \frac{(V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L)\beta}{I_C}$$

Aplicando KVL tenemos

$$(I_B + I_C)R_L + I_B R_B + V_{BE} = V_{CC}$$

O

$$I_B(R_L + R_B) + I_C R_L + V_{BE} = V_{CC}$$

Por lo tanto

$$I_B = \frac{V_{CC} - V_{BE} - I_C R_L}{R_L + R_B}$$

Dado que V _BE es casi independiente de la corriente del colector, obtenemos

$$\frac{d I_B}{d I_C} = - \frac{R_L}{R_L + R_B}$$

Lo sabemos

$$S = \frac{1 + \beta}{1 - \beta (d I_B / d I_C)}$$

Por lo tanto

$$S = \frac{1 + \beta}{1 + \beta \left ( \frac{R_L}{R_L + R_B} \right )}$$

Este valor es menor que (1 + β) que se obtiene para el circuito de polarización fija. Por tanto, hay una mejora en la estabilidad.

Este circuito proporciona una retroalimentación negativa que reduce la ganancia del amplificador. Por lo tanto, la mayor estabilidad del circuito de polarización del colector a la base se obtiene a costa de la ganancia de voltaje de CA.

Polarización con resistencia de retroalimentación de colector

En este método, la resistencia de base R _B tiene un extremo conectado a la base y el otro al colector como su nombre lo indica. En este circuito, la corriente base de la señal cero está determinada por V _CB pero no por V _CC .

Es evidente que V _CB polariza la unión base-emisor y por lo tanto la corriente de base I _B fluye a través de R _B . Esto hace que la corriente del colector de señal cero fluya en el circuito. La siguiente figura muestra la polarización con el circuito de resistencia de retroalimentación del colector.

El valor requerido de R _B necesario para dar la corriente de señal cero I _C se puede determinar de la siguiente manera.

$$V_{CC} = I_C R_C + I_B R_B + V_{BE}$$

O

$$R_B = \frac{V_{CC} - V_{BE} - I_C R_C}{I_B}$$

$$= \frac{V_{CC} - V_{BE} - \beta I_B R_C}{I_B}$$

Ya que $I_C = \beta I_B$

Alternativamente,

$$V_{CE} = V_{BE} + V_{CB}$$

O

$$V_{CB} = V_{CE} - V_{BE}$$

Ya que

$$R_B = \frac{V_{CB}}{I_B} = \frac{V_{CE} - V_{BE}}{I_B}$$

Dónde

$$I_B = \frac{I_C}{\beta}$$

Matemáticamente,

Factor de estabilidad, $S < (\beta + 1)$

Por tanto, este método proporciona una mejor estabilidad térmica que la polarización fija.

Los valores del punto Q para el circuito se muestran como

$$I_C = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{R_B/ \beta + R_C}$$

$$V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C$$

Ventajas

• El circuito es simple ya que solo necesita una resistencia.
• Este circuito proporciona cierta estabilización, para cambios menores.

Desventajas

• El circuito no proporciona una buena estabilización.
• El circuito proporciona retroalimentación negativa.

Método de polarización del divisor de voltaje

Entre todos los métodos para proporcionar sesgo y estabilización, el voltage divider bias methodes el más destacado. Aquí, se emplean dos resistencias R ₁ y R ₂ , que están conectadas a V _CC y proporcionan polarización. La resistencia R _E empleada en el emisor proporciona estabilización.

El nombre de divisor de voltaje proviene del divisor de voltaje formado por R ₁ y R ₂ . La caída de voltaje a través de R ₂ sesgos hacia adelante la unión base-emisor. Esto provoca que la corriente de base y, por tanto, la corriente del colector fluya en condiciones de señal cero. La siguiente figura muestra el circuito del método de polarización del divisor de voltaje.

Suponga que la corriente que fluye a través de la resistencia R ₁ es I ₁ . Como la corriente de base I _B es muy pequeña, por lo tanto, se puede suponer con una precisión razonable que la corriente que fluye a través de R ₂ también es I ₁ .

Ahora intentemos derivar las expresiones para la corriente del colector y el voltaje del colector.

Corriente de colector, I _C

Desde el circuito, es evidente que,

$$I_1 = \frac{V_{CC}}{R_1 + R_2}$$

Por lo tanto, el voltaje a través de la resistencia R ₂ es

$$V_2 = \left ( \frac{V_{CC}}{R_1 + R_2}\right ) R_2$$

Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al circuito base,

$$V_2 = V_{BE} + V_E$$

$$V_2 = V_{BE} + I_E R_E$$

$$I_E = \frac{V_2 - V_{BE}}{R_E}$$

Dado que I _E ≈ I _C ,

$$I_C = \frac{V_2 - V_{BE}}{R_E}$$

De la expresión anterior, es evidente que I _C no depende de β. V _BE es muy pequeño, por lo que I _C no se ve afectado en absoluto por V _BE . Por lo tanto, I _C en este circuito es casi independiente de los parámetros del transistor y, por lo tanto, se logra una buena estabilización.

Voltaje colector-emisor, V _CE

Aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff al lado del colector,

$$V_{CC} = I_C R_C + V_{CE} + I_E R_E$$

Ya que I _E ≅ I _C

$$= I_C R_C + V_{CE} + I_C R_E$$

$$= I_C(R_C + R_E) + V_{CE}$$

Por lo tanto,

$$V_{CE} = V_{CC} - I_C(R_C + R_E)$$

R _E proporciona una excelente estabilización en este circuito.

$$V_2 = V_{BE} + I_C R_E$$

Suponga que hay un aumento de temperatura, luego la corriente del colector I _C disminuye, lo que hace que aumente la caída de voltaje en R _E. Como la caída de voltaje en R ₂ es V ₂ , que es independiente de I _C , el valor de V _BE disminuye. El valor reducido de I _B tiende a restaurar I _C al valor original.

Factor de estabilidad

La ecuación para Stability factor de este circuito se obtiene como

Factor de estabilidad = $S = \frac{(\beta + 1) (R_0 + R_3)}{R_0 + R_E + \beta R_E}$

$$= (\beta + 1) \times \frac{1 + \frac{R_0}{R_E}}{\beta + 1 + \frac{R_0}{R_E}}$$

Dónde

$$R_0 = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2}$$

Si la relación R ₀ / R _E es muy pequeña, entonces R0 / RE puede despreciarse en comparación con 1 y el factor de estabilidad se convierte en

Factor de estabilidad = $S = (\beta + 1) \times \frac{1}{\beta + 1} = 1$

Este es el valor más pequeño posible de S y conduce a la máxima estabilidad térmica posible.

Hasta ahora hemos visto diferentes técnicas de estabilización. La estabilización se produce debido a la acción de retroalimentación negativa. La retroalimentación negativa, aunque mejora la estabilidad del punto de funcionamiento, reduce la ganancia del amplificador.

Como la ganancia del amplificador es una consideración muy importante, se utilizan algunas técnicas de compensación para mantener una excelente polarización y estabilización térmica. Veamos ahora estas técnicas de compensación de sesgos.

Compensación de diodos por inestabilidad

Estos son los circuitos que implementan técnicas de compensación que utilizan diodos para hacer frente a la inestabilidad de polarización. Las técnicas de estabilización se refieren al uso de circuitos de polarización resistiva que permiten que I _B varíe para mantener I _C relativamente constante.

Hay dos tipos de métodos de compensación de diodos. Ellos son -

• Compensación de diodos por inestabilidad debido a la variación de V _BE
• Compensación de diodos por inestabilidad debido a la variación de I _CO

Entendamos estos dos métodos de compensación en detalle.

Compensación de diodos por inestabilidad debido a la variación V _BE

En un transistor de silicio, los cambios en el valor de V _BE resultados en los cambios en la I _C . Se puede emplear un diodo en el circuito del emisor para compensar las variaciones en V _BE o I _CO . Como el diodo y el transistor utilizados son del mismo material, el voltaje V _{D a} través del diodo tiene el mismo coeficiente de temperatura que V _BE del transistor.

La siguiente figura muestra el auto sesgo con estabilización y compensación.

El diodo D está polarizado por la fuente V _DD y la resistencia R _D . La variación de V _BE con la temperatura es la misma que la variación de V _D con la temperatura, por lo que la cantidad (V _BE - V _D ) permanece constante. Entonces, la corriente I _C permanece constante a pesar de la variación en V _BE .

Compensación de diodo por inestabilidad debido a la variación de I _CO

La siguiente figura muestra el diagrama de circuito de un amplificador de transistor con diodo D utilizado para la compensación de la variación en I _CO .

Por lo tanto, la corriente de saturación inversa I _O del diodo aumentará con la temperatura a la misma velocidad que la corriente de saturación del colector del transistor I _CO .

$$I = \frac{V_{CC} - V_{BE}}{R} \cong \frac{V_{CC}}{R} = Constant$$

El diodo D está polarizado inversamente por V _BE y la corriente a través de ella es la corriente de saturación inversa I _O .

Ahora la corriente base es,

$$I_B = I - I_O$$

Sustituyendo el valor anterior en la expresión de corriente de colector.

$$I_C = \beta (I - I_O) + (1 + \beta)I_{CO}$$

Si β ≫ 1,

$$I_C = \beta I - \beta I_O + \beta I_{CO}$$

Ies casi constante y si I _O del diodo y I _CO del transistor se rastrean entre sí en el rango de temperatura de funcionamiento, entonces I _C permanece constante.

Otras compensaciones

Existen otras técnicas de compensación que se refieren al uso de dispositivos sensibles a la temperatura como diodos, transistores, termistores, sensores, etc. para compensar la variación de corrientes.

Hay dos tipos populares de circuitos en este método, uno que usa un termistor y el otro que usa un Sensistor. Echemos un vistazo a ellos.

Compensación de termistor

El termistor es un dispositivo sensible a la temperatura. Tiene coeficiente de temperatura negativo. La resistencia de un termistor aumenta cuando la temperatura disminuye y disminuye cuando aumenta la temperatura. La siguiente figura muestra un amplificador de autopolarización con compensación de termistor.

En un circuito amplificador, los cambios que ocurren en I _CO , V _BE y β con la temperatura, aumentan la corriente del colector. Se emplea un termistor para minimizar el aumento de la corriente del colector. Como la temperatura aumenta, la resistencia R _T del termistor disminuye, lo que aumenta la corriente a través de él y la resistencia R _E . Ahora, el voltaje desarrollado a través de R _E aumenta, lo que invierte polariza la unión del emisor. Esta polarización inversa es tan alta que el efecto de las resistencias R ₁ y R _{2 que} proporcionan polarización directa también se reduce. Esta acción reduce el aumento de la corriente del colector.

Por lo tanto, la sensibilidad a la temperatura del termistor compensa el aumento en la corriente del colector, ocurrido debido a la temperatura.

Compensación de Sensistor

Un Sensistor es un semiconductor muy dopado que tiene un coeficiente de temperatura positivo. La resistencia de un Sensistor aumenta con el aumento de temperatura y disminuye con la disminución de temperatura. La siguiente figura muestra un amplificador de autopolarización con compensación Sensistor.

En la figura anterior, la Sensistor puede ser colocado en paralelo con R ₁ o en paralelo con R _E . A medida que aumenta la temperatura, la resistencia de la combinación en paralelo, el termistor y R ₁ aumenta y su caída de voltaje también aumenta. Esto disminuye la caída de voltaje en R ₂ . Debido a la disminución de este voltaje, la polarización directa neta del emisor disminuye. Como resultado de esto, I _C disminuye.

Por lo tanto, al emplear el Sensistor, se controla el aumento en la corriente del colector que es causado por el aumento de I _CO , V _BE y β debido a la temperatura.

Resistencia termica

El transistor es un dispositivo dependiente de la temperatura. Cuando se opera el transistor, la unión del colector recibe un gran flujo de electrones y, por lo tanto, se genera mucho calor. Este calor, si aumenta más allá del límite permitido, daña la unión y, por lo tanto, el transistor.

Para protegerse a sí mismo de daños, el transistor disipa el calor de la unión a la caja del transistor y de allí al aire libre que lo rodea.

Sea, la temperatura ambiente o la temperatura del aire circundante = T _A ^o C

Y, la temperatura de la unión colector-base del transistor = T _J ^o C

Como T _J > T _A , la diferencia T _J - T _A es mayor que la potencia disipada en el transistor P _D será mayor. Así,

$$T_J - T_A \propto P_D$$

$$T_J - T_A = HP_D$$

Donde H es la constante de proporcionalidad, y se llama como Thermal resistance.

La resistencia térmica es la resistencia al flujo de calor desde la unión al aire circundante. Está denotado por H.

$$H = \frac{T_J - T_A}{P_D}$$

La unidad de H es ^o C / vatio.

Si la resistencia térmica es baja, la transferencia de calor del transistor al aire será fácil. Si la caja del transistor es más grande, la disipación de calor será mejor. Esto se logra mediante el uso de disipador de calor.

Disipador de calor

El transistor que maneja mayores potencias disipa más calor durante la operación. Este calor, si no se disipa correctamente, podría dañar el transistor. Por lo tanto, los transistores de potencia generalmente se montan en cajas de metal grandes para proporcionar un área más grande para obtener el calor irradiado que se genera durante su funcionamiento.

La hoja de metal que ayuda a disipar el calor adicional del transistor se conoce como heat sink. La capacidad de un disipador de calor depende de su material, volumen, área, forma, contacto entre la caja y el disipador y el movimiento del aire alrededor del disipador.

El disipador de calor se selecciona después de considerar todos estos factores. La imagen muestra un transistor de potencia con un disipador de calor.

Un pequeño transistor en la imagen de arriba está fijado a una hoja de metal más grande para disipar su calor, de modo que el transistor no se dañe.

Escapes térmicos

El uso de disipadores de calor evita el problema de Thermal Runaway. Es una situación en la que un aumento de temperatura conduce a la condición de que un aumento adicional de temperatura conduce a la destrucción del dispositivo en sí. Esta es una especie de retroalimentación positiva incontrolable.

Heat sinkno es la única consideración; Otros factores, como el punto de funcionamiento, la temperatura ambiente y el tipo de transistor utilizado, también pueden provocar un derrame térmico.

Esperamos que haya adquirido los conocimientos suficientes sobre el punto de operación, su estabilidad y las técnicas de compensación en el capítulo anterior. Intentemos ahora comprender los conceptos fundamentales de un circuito amplificador básico.

Una señal electrónica contiene información que no se puede utilizar si no tiene la potencia adecuada. El proceso de aumentar la intensidad de la señal se denominaAmplification. Casi todos los equipos electrónicos deben incluir algún medio para amplificar las señales. Encontramos el uso de amplificadores en dispositivos médicos, equipos científicos, automatización, herramientas militares, dispositivos de comunicación e incluso en equipos domésticos.

La amplificación en aplicaciones prácticas se realiza mediante amplificadores multietapa. Varios amplificadores de una etapa se conectan en cascada para formar un amplificador de etapas múltiples. Veamos cómo se construye un amplificador de una etapa, que es lo básico para un amplificador de etapas múltiples.

Amplificador de transistor de una etapa

Cuando solo se usa un transistor con circuitos asociados para amplificar una señal débil, el circuito se conoce como single-stage amplifier.

El análisis del funcionamiento de un circuito amplificador de una etapa nos facilita comprender la formación y el funcionamiento de los circuitos amplificadores de varias etapas. Un amplificador de transistor de una etapa tiene un transistor, circuito de polarización y otros componentes auxiliares. El siguiente diagrama de circuito muestra cómo se ve un amplificador de transistor de una sola etapa.

Cuando se envía una señal de entrada débil a la base del transistor como se muestra en la figura, fluye una pequeña cantidad de corriente de base. Debido a la acción del transistor, fluye una corriente mayor en el colector del transistor. (Como la corriente del colector es β veces la corriente base, lo que significa que I _C = βI _B ). Ahora, a medida que aumenta la corriente del colector, también aumenta la caída de voltaje a través de la resistencia R _C , que se recoge como salida.

Por lo tanto, una pequeña entrada en la base se amplifica como la señal de mayor magnitud y fuerza en la salida del colector. Por tanto, este transistor actúa como amplificador.

Circuito práctico de un amplificador de transistores

El circuito de un amplificador de transistor práctico es como se muestra a continuación, que representa un circuito de polarización del divisor de voltaje.

Los diversos elementos destacados del circuito y sus funciones se describen a continuación.

Circuito de polarización

Las resistencias R ₁ , R ₂ y R _E forman el circuito de polarización y estabilización, lo que ayuda a establecer un punto de funcionamiento adecuado.

Condensador de entrada C _en

Este condensador acopla la señal de entrada a la base del transistor. El condensador de entrada C _in permite la señal de CA, pero aísla la fuente de señal de R ₂ . Si este condensador no está presente, la señal de entrada se aplica directamente, que cambia el sesgo en R ₂ .

Condensador de acoplamiento C _C

Este condensador está presente al final de una etapa y lo conecta a la otra etapa. Como empareja dos etapas, se llama comocoupling capacitor. Este capacitor bloquea la CC de una etapa para que ingrese a la otra, pero permite que la CA pase. De ahí que también se le llame comoblocking capacitor.

Debido a la presencia del condensador de acoplamiento C _C , la salida a través de la resistencia R _L está libre de la tensión CC del colector. Si esto no está presente, las condiciones de polarización de la siguiente etapa cambiarán drásticamente debido al efecto de derivación de R _C , ya que vendría en paralelo a R ₂ de la siguiente etapa.

Condensador de derivación del emisor C _E

Este condensador se emplea en paralelo a la resistencia de emisor R _E . La señal de CA amplificada se pasa a través de este. Si esto no está presente, esa señal pasará a través de R _{E, lo} que producirá una caída de voltaje en R _E que retroalimentará la señal de entrada reduciendo el voltaje de salida.

La resistencia de carga R _L

La resistencia R _L conectada a la salida se conoce comoLoad resistor. Cuando se utilizan varias etapas, R _L representa la resistencia de entrada de la siguiente etapa.

Varias corrientes de circuito

Pasemos por varias corrientes de circuito en el circuito amplificador completo. Estos ya se mencionan en la figura anterior.

Corriente base

Cuando no se aplica ninguna señal en el circuito base, la corriente base CC I _B fluye debido al circuito de polarización. Cuando se aplica una señal de CA, también fluye la corriente de base de CA i _b . Por lo tanto, con la aplicación de la señal, la corriente base total i _B viene dada por

$$i_B = I_B + i_b$$

Corriente del colector

Cuando no se aplica ninguna señal, una corriente CC de colector I _C fluye debido al circuito de polarización. Cuando se aplica la señal de CA, también fluye la corriente de colector de CA i _c . Por lo tanto, la corriente total del colector i _C viene dada por

$$i_C = I_C + i_c$$

Dónde

$I_C = \beta I_B$ = corriente de colector de señal cero

$i_c = \beta i_b$ = corriente de colector debido a la señal

Corriente del emisor

Cuando no se aplica ninguna señal, fluye una corriente de emisor de CC I _E. Con la aplicación de la señal, la corriente total del emisor i _E viene dada por

$$i_E = I_E + i_e$$

Debe recordarse que

$$I_E = I_B + I_C$$

$$i_e = i_b + i_c$$

Como la corriente de base suele ser pequeña, cabe señalar que

$I_E \cong I_C$ y $i_e \cong i_c$

Estas son las consideraciones importantes para el circuito práctico del amplificador de transistores. Ahora háganos saber sobre la clasificación de amplificadores.

Un circuito amplificador es aquel que refuerza la señal. La acción del amplificador y las consideraciones importantes para el circuito práctico del amplificador de transistor también se detallaron en capítulos anteriores.

Intentemos ahora comprender la clasificación de los amplificadores. Los amplificadores se clasifican de acuerdo con muchas consideraciones.

Basado en el número de etapas

Dependiendo del número de etapas de amplificación, existen amplificadores de una etapa y amplificadores de múltiples etapas.

• Single-stage Amplifiers - Tiene un solo circuito de transistor, que es una amplificación de etapa única.

• Multi-stage Amplifiers - Tiene un circuito de transistores múltiples, que proporciona amplificación de varias etapas.

Basado en su salida

Dependiendo del parámetro que se amplifique en la salida, existen amplificadores de voltaje y potencia.

• Voltage Amplifiers - El circuito amplificador que aumenta el nivel de voltaje de la señal de entrada, se denomina amplificador de voltaje.

• Power Amplifiers - El circuito amplificador que aumenta el nivel de potencia de la señal de entrada, se denomina amplificador de potencia.

Basado en las señales de entrada

Según la magnitud de la señal de entrada aplicada, se pueden clasificar como amplificadores de señal pequeña y de señal grande.

• Small signal Amplifiers - Cuando la señal de entrada es tan débil que produce pequeñas fluctuaciones en la corriente del colector en comparación con su valor de reposo, el amplificador se conoce como amplificador de pequeña señal.

• Large signal amplifiers - Cuando las fluctuaciones en la corriente del colector son grandes, es decir, más allá de la parte lineal de las características, el amplificador se conoce como amplificador de señal grande.

Basado en el rango de frecuencia

Dependiendo del rango de frecuencia de las señales que se utilizan, existen amplificadores de audio y radio.

• Audio Amplifiers - El circuito amplificador que amplifica las señales que se encuentran en el rango de frecuencia de audio, es decir, de 20 Hz a 20 KHz, se denomina amplificador de audio.

• Power Amplifiers - El circuito amplificador que amplifica las señales que se encuentran en un rango de frecuencia muy alto, se denomina amplificador de potencia.

Basado en condiciones de sesgo

Dependiendo de su modo de funcionamiento, existen amplificadores de clase A, clase B y clase C.

• Class A amplifier - Las condiciones de polarización en el amplificador de potencia de clase A son tales que la corriente del colector fluye por toda la señal de CA aplicada.

• Class B amplifier - Las condiciones de polarización en el amplificador de potencia de clase B son tales que la corriente del colector fluye durante el medio ciclo de la señal de CA de entrada aplicada.

• Class C amplifier - Las condiciones de polarización en el amplificador de potencia de clase C son tales que la corriente del colector fluye durante menos de la mitad del ciclo de la señal de CA de entrada aplicada.

• Class AB amplifier - El amplificador de potencia de clase AB es aquel que se crea combinando tanto la clase A como la clase B para tener todas las ventajas de ambas clases y minimizar los problemas que tienen.

Basado en el método de acoplamiento

Dependiendo del método de acoplamiento de una etapa a la otra, hay amplificadores acoplados por RC, acoplados por transformador y acoplados directamente.

• RC Coupled amplifier - Un circuito amplificador de varias etapas que se acopla a la siguiente etapa mediante una combinación de resistencia y condensador (RC) se puede denominar como amplificador acoplado a RC.

• Transformer Coupled amplifier - Un circuito amplificador de etapas múltiples que se acopla a la siguiente etapa, con la ayuda de un transformador, puede denominarse amplificador acoplado a transformador.

• Direct Coupled amplifier - Un circuito amplificador de múltiples etapas que se acopla directamente a la siguiente etapa, se puede llamar amplificador de acoplamiento directo.

Basado en la configuración del transistor

Dependiendo del tipo de configuración del transistor, existen amplificadores CE CB y CC.

• CE amplifier - El circuito amplificador que se forma utilizando una combinación de transistores configurados con CE se denomina amplificador CE.

• CB amplifier - El circuito amplificador que se forma utilizando una combinación de transistores configurados CB se denomina amplificador CB.

• CC amplifier - El circuito amplificador que se forma utilizando una combinación de transistores configurados en CC se denomina amplificador CC.

Cualquier amplificador de transistor, utiliza un transistor para amplificar las señales que está conectado en una de las tres configuraciones. Para un amplificador, es mejor tener una impedancia de entrada alta, para evitar el efecto de carga en circuitos de etapas múltiples y una impedancia de salida más baja, para entregar la máxima salida a la carga. La ganancia de voltaje y la ganancia de potencia también deben ser altas para producir una mejor salida.

Estudiemos ahora diferentes configuraciones para entender qué configuración se adapta mejor para que un transistor funcione como amplificador.

Amplificador CB

El circuito amplificador que se forma utilizando una combinación de transistores configurados CB se denomina amplificador CB.

Construcción

El circuito amplificador de base común que utiliza un transistor NPN es el que se muestra a continuación, la señal de entrada se aplica en la unión de la base del emisor y la señal de salida se toma de la unión de la base del colector.

La unión de la base del emisor está polarizada hacia adelante por V _EE y la unión de la base del colector está polarizada hacia atrás por V _CC . El punto de funcionamiento se ajusta con la ayuda de las resistencias Re y R _c . Por tanto, los valores de I _c , I _b e I _cb se deciden por V _CC , V _EE , R _e y R _c .

Operación

Cuando no se aplica ninguna entrada, se forman las condiciones de reposo y no hay salida. Como V _be es negativo con respecto a tierra, la polarización directa disminuye para la mitad positiva de la señal de entrada. Como resultado de esto, la corriente base I _B también disminuye.

La siguiente figura muestra el amplificador CB con circuito de autopolarización.

Como sabemos eso,

$$I_C \cong I_E \cong \beta I_B$$

Tanto la corriente del colector como la del emisor disminuyen.

La caída de voltaje en R _C es

$$V_C = I_C R_C$$

Este V _C también se reduce.

A medida que I _C R _C disminuye, V _CB aumenta. Es porque,

$$V_{CB} = V_{CC} - I_C R_C$$

Por lo tanto, se produce una salida de medio ciclo positiva.

En la configuración de CB, una entrada positiva produce una salida positiva y, por lo tanto, la entrada y la salida están en fase. Por lo tanto, no hay inversión de fase entre la entrada y la salida en un amplificador CB.

Si se considera la configuración de CB para la amplificación, tiene una impedancia de entrada baja y una impedancia de salida alta. La ganancia de voltaje también es baja en comparación con la configuración CE. Por lo tanto, los amplificadores configurados CB se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia.

Amplificador CE

El circuito amplificador que se forma utilizando una combinación de transistores configurados con CE se denomina amplificador CE.

Construcción

El circuito amplificador de emisor común que utiliza un transistor NPN es como se muestra a continuación, la señal de entrada se aplica en la unión de la base del emisor y la señal de salida se toma de la unión de la base del colector.

La unión de la base del emisor está polarizada hacia adelante por V _EE y la unión de la base del colector está polarizada hacia atrás por V _CC . El punto de funcionamiento se ajusta con la ayuda de las resistencias R _e y R _c . Por tanto, los valores de I _c , I _b e I _cb se deciden por V _CC , V _EE , R _e y R _c .

Operación

Cuando no se aplica ninguna entrada, se forman las condiciones de reposo y no hay salida. Cuando se aplica la mitad positiva de la señal, el voltaje entre la base y el emisor V _be aumenta porque ya es positivo con respecto a tierra.

A medida que aumenta la polarización directa, la corriente base también aumenta en consecuencia. Dado que I _C = βI _B , la corriente del colector también aumenta.

El siguiente diagrama de circuito muestra un amplificador CE con circuito de autopolarización.

La corriente del colector cuando fluye a través de R _C , aumenta la caída de voltaje.

$$V_C = I_C R_C$$

Como consecuencia de esto, la tensión entre colector y emisor disminuye. Porque,

$$V_{CB} = V_{CC} - I_C R_C$$

Por lo tanto, la tensión amplificada aparece a través de R _C .

Por lo tanto, en un amplificador CE, como la señal positiva aparece como una señal negativa, se entiende que hay un cambio de fase de 180 ^o entre la entrada y la salida.

El amplificador CE tiene una impedancia de entrada alta y una impedancia de salida más baja que el amplificador CB. La ganancia de voltaje y la ganancia de potencia también son altas en el amplificador CE y, por lo tanto, esto se usa principalmente en amplificadores de audio.

Amplificador CC

El circuito amplificador que se forma utilizando una combinación de transistores configurados en CC se denomina amplificador CC.

Construcción

El circuito amplificador de colector común que utiliza un transistor NPN es el que se muestra a continuación, la señal de entrada se aplica en la unión del colector base y la señal de salida se toma de la unión del colector del emisor.

La unión de la base del emisor está polarizada hacia adelante por V _EE y la unión de la base del colector está polarizada hacia atrás por V _CC . Los valores Q de I _b y I _e se ajustan mediante R _b y R _e .

Operación

Cuando no se aplica ninguna entrada, se forman las condiciones de reposo y no hay salida. Cuando se aplica la mitad positiva de la señal, la polarización directa aumenta porque V _be es positivo con respecto al colector o tierra. Con esto, se aumentan la corriente de base I _B y la corriente de colector I _C.

El siguiente diagrama de circuito muestra un amplificador CC con circuito de autopolarización.

En consecuencia, la caída de voltaje en R _e, es decir, el voltaje de salida aumenta. Como resultado, se obtiene un semiciclo positivo. Como la entrada y la salida están en fase, no hay inversión de fase.

Si se considera la configuración CC para la amplificación, aunque el amplificador CC tiene una mejor impedancia de entrada y una impedancia de salida más baja que el amplificador CE, la ganancia de voltaje de CC es muy menor, lo que limita sus aplicaciones solo a la adaptación de impedancia.

Comparación entre amplificadores CB CE CC

Comparemos los detalles característicos de los amplificadores CB, CE y CC.

Característica	CE	CB	CC
Resistencia de entrada	Bajo (1K a 2K)	Muy bajo (30-150 Ω)	Alto (20-500 KΩ)
Resistencia de salida	Grande (≈ 50 K)	Alto (≈ 500 K)	Bajo (50-1000 KΩ)
Ganancia de corriente	Si alto	α <1	Alto (1 + β)
Ganancia de voltaje	Alto (≈ 1500)	Alto (≈ 1500)	Menos que uno
Ganancia de poder	Alto (≈ 10,000)	Alto (≈ 7500)	Bajo (250-500)
Fase entre entrada y salida	invertido	mismo	mismo

Debido a la compatibilidad y las características características, la configuración de emisor común se usa principalmente en circuitos amplificadores.

En aplicaciones prácticas, la salida de un amplificador de un solo estado suele ser insuficiente, aunque es un amplificador de voltaje o de potencia. Por lo tanto, son reemplazados porMulti-stage transistor amplifiers.

En los amplificadores de varias etapas, la salida de la primera etapa se acopla a la entrada de la siguiente etapa mediante un dispositivo de acoplamiento. Estos dispositivos de acoplamiento generalmente pueden ser un condensador o un transformador. Este proceso de unir dos etapas amplificadoras utilizando un dispositivo de acoplamiento se puede llamar comoCascading.

La siguiente figura muestra un amplificador de dos etapas conectado en cascada.

La ganancia general es el producto de la ganancia de voltaje de las etapas individuales.

$$A_V = A_{V1} \times A_{V2} = \frac{V_2}{V_1} \times \frac{V_0}{V_2} = \frac{V_0}{V_1}$$

Donde A _V = ganancia total, A _V1 = ganancia de voltaje de la ^1ª etapa y A _V2 = ganancia de voltaje de la ^2ª etapa.

Si hay n número de etapas, el producto de las ganancias de voltaje de los n etapas será la ganancia total de ese circuito amplificador de etapas múltiples.

Propósito del dispositivo de acoplamiento

Los propósitos básicos de un dispositivo de acoplamiento son

• Para transferir la CA de la salida de una etapa a la entrada de la siguiente etapa.

• Bloquear la CC para pasar de la salida de una etapa a la entrada de la siguiente etapa, lo que significa aislar las condiciones de CC.

Tipos de acoplamiento

Unir una etapa del amplificador con la otra en cascada, utilizando dispositivos de acoplamiento forman un Multi-stage amplifier circuit. Existenfour métodos básicos de acoplamiento, utilizando estos dispositivos de acoplamiento como resistencias, condensadores, transformadores, etc. Vamos a tener una idea sobre ellos.

Acoplamiento resistencia-capacitancia

Este es el método de acoplamiento más utilizado, formado utilizando simples resistor-capacitorcombinación. El condensador que permite AC y bloquea DC es el principal elemento de acoplamiento utilizado aquí.

El condensador de acoplamiento pasa la CA desde la salida de una etapa a la entrada de su siguiente etapa. Mientras bloquea los componentes de CC de los voltajes de polarización de CC para efectuar la siguiente etapa. Entremos en los detalles de este método de acoplamiento en los próximos capítulos.

Acoplamiento de impedancia

La red de acoplamiento que utiliza inductance y capacitance como elementos de acoplamiento se puede llamar red de acoplamiento de impedancia.

En este método de acoplamiento de impedancia, la impedancia de la bobina de acoplamiento depende de su inductancia y frecuencia de señal, que es jwL. Este método no es tan popular y rara vez se emplea.

Acoplamiento de transformador

El método de acoplamiento que utiliza un transformer as the couplingEl dispositivo se puede llamar acoplamiento de transformador. No se utiliza ningún condensador en este método de acoplamiento porque el propio transformador transporta el componente de CA directamente a la base de la segunda etapa.

El devanado secundario del transformador proporciona una ruta de retorno de base y, por lo tanto, no hay necesidad de resistencia de base. Este acoplamiento es popular por su eficiencia y su adaptación de impedancia y, por lo tanto, se usa principalmente.

Acoplamiento directo

Si la etapa del amplificador anterior está conectada directamente a la siguiente etapa del amplificador, se denomina como direct coupling. Las condiciones de polarización de la etapa del amplificador individual están diseñadas de modo que las etapas se puedan conectar directamente sin aislamiento de CC.

El método de acoplamiento directo se usa principalmente cuando la carga está conectada en serie, con el terminal de salida del elemento del circuito activo. Por ejemplo, auriculares, altavoces, etc.

Papel de los condensadores en amplificadores

Aparte del propósito de acoplamiento, hay otros propósitos para los que se emplean especialmente pocos condensadores en amplificadores. Para comprender esto, háganos saber sobre el papel de los condensadores en los amplificadores.

El condensador de entrada C _en

El condensador de entrada C _en presente en la etapa inicial del amplificador, parejas señal de CA a la base del transistor. Este condensador C _en si no está presente, la fuente de señal será en paralelo a la resistencia R ₂ y la tensión de polarización de la base del transistor será cambiado.

Por lo tanto, C _in permite que la señal de CA de la fuente fluya hacia el circuito de entrada, sin afectar las condiciones de polarización.

El condensador de derivación del emisor C _e

El condensador de derivación del emisor C _e está conectado en paralelo a la resistencia del emisor. Ofrece una ruta de baja reactancia a la señal de CA amplificada.

En ausencia de este capacitor, el voltaje desarrollado a través de R _E retroalimentará al lado de entrada, reduciendo así el voltaje de salida. Por tanto, en presencia de C _e, la CA amplificada pasará a través de ella.

Condensador de acoplamiento C _C

El condensador C _C es el condensador de acoplamiento que conecta dos etapas y evita la interferencia de CC entre las etapas y controla el cambio del punto de operación. Esto también se llamablocking capacitor porque no permite que la tensión CC pase a través de él.

En ausencia de este condensador, R _C vendrá en paralelo con la resistencia R ₁ de la red de polarización de la siguiente etapa y, por lo tanto, cambiará las condiciones de polarización de la siguiente etapa.

Consideración del amplificador

Para un circuito amplificador, la ganancia general del amplificador es una consideración importante. Para lograr la máxima ganancia de voltaje, busquemos la configuración de transistor más adecuada para la conexión en cascada.

Amplificador CC

• Su ganancia de voltaje es menor que la unidad.
• No es apto para etapas intermedias.

Amplificador CB

• Su ganancia de voltaje es menor que la unidad.
• Por lo tanto, no es adecuado para cascada.

Amplificador CE

• Su ganancia de voltaje es mayor que la unidad.
• La ganancia de voltaje se incrementa aún más en cascada.

Las características del amplificador CE son tales que esta configuración es muy adecuada para conectar en cascada en circuitos amplificadores. Por tanto, la mayoría de los circuitos amplificadores utilizan una configuración CE.

En los capítulos siguientes de este tutorial, explicaremos los tipos de amplificadores de acoplamiento.

El acoplamiento resistencia-capacitancia se denomina, en breve, acoplamiento RC. Esta es la técnica de acoplamiento más utilizada en amplificadores.

Construcción de un amplificador acoplado RC de dos etapas

Los detalles de construcción de un circuito amplificador de transistor acoplado RC de dos etapas son los siguientes. El circuito amplificador de dos etapas tiene dos transistores, conectados en configuración CE y se utiliza una fuente de alimentación común V _CC . La red divisoria de potencial R ₁ y R ₂ y la resistencia R _e forman la red de polarización y estabilización. El condensador de derivación del emisor C _e ofrece una ruta de baja reactancia a la señal.

La resistencia R _L se utiliza como impedancia de carga. El condensador de entrada C _en presente en la etapa inicial de la señal de AC parejas amplificador a la base del transistor. El condensador C _C es el condensador de acoplamiento que conecta dos etapas y evita la interferencia de CC entre las etapas y controla el cambio de punto de operación. La siguiente figura muestra el diagrama del circuito del amplificador acoplado RC.

Funcionamiento del amplificador acoplado RC

Cuando se aplica una señal de entrada de CA a la base del primer transistor, se amplifica y aparece en la carga del colector R _L que luego pasa a través del condensador de acoplamiento C _C a la siguiente etapa. Esta se convierte en la entrada de la siguiente etapa, cuya salida amplificada aparece nuevamente a través de su carga de colector. Por tanto, la señal se amplifica paso a paso.

El punto importante que debe tenerse en cuenta aquí es que la ganancia total es menor que el producto de las ganancias de las etapas individuales. Esto se debe a que cuando se hace una segunda etapa para seguir a la primera, eleffective load resistancede la primera etapa se reduce debido al efecto de derivación de la resistencia de entrada de la segunda etapa. Por tanto, en un amplificador multietapa, solo la ganancia de la última etapa permanece sin cambios.

Como consideramos aquí un amplificador de dos etapas, la fase de salida es la misma que la de entrada. Porque la inversión de fase se realiza dos veces mediante el circuito amplificador configurado CE de dos etapas.

Respuesta de frecuencia del amplificador acoplado RC

La curva de respuesta de frecuencia es un gráfico que indica la relación entre la ganancia de voltaje y la función de la frecuencia. La respuesta de frecuencia de un amplificador acoplado a RC se muestra en el siguiente gráfico.

A partir del gráfico anterior, se entiende que la frecuencia cae o disminuye para las frecuencias por debajo de 50 Hz y para las frecuencias por encima de 20 KHz. mientras que la ganancia de voltaje para el rango de frecuencias entre 50Hz y 20 KHz es constante.

Lo sabemos,

$$X_C = \frac{1}{2 \pi f_c}$$

Significa que la reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia.

A bajas frecuencias (es decir, por debajo de 50 Hz)

La reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia. A bajas frecuencias, la reactancia es bastante alta. La reactancia del condensador de entrada C _en y el condensador de acoplamiento C _C son tan altas que sólo se permite pequeña parte de la señal de entrada. La reactancia del condensador de derivación del emisor C _E también es muy alta durante las bajas frecuencias. Por tanto, no puede desviar la resistencia del emisor de forma eficaz. Con todos estos factores, la ganancia de voltaje se reduce a bajas frecuencias.

A altas frecuencias (es decir, por encima de 20 KHz)

De nuevo, considerando el mismo punto, sabemos que la reactancia capacitiva es baja a altas frecuencias. Entonces, un capacitor se comporta como un cortocircuito, a altas frecuencias. Como resultado de esto, aumenta el efecto de carga de la siguiente etapa, lo que reduce la ganancia de voltaje. Junto con esto, a medida que disminuye la capacitancia del diodo emisor, aumenta la corriente base del transistor debido a lo cual se reduce la ganancia de corriente (β). Por tanto, la ganancia de voltaje se reduce a altas frecuencias.

En frecuencias medias (es decir, 50 Hz a 20 KHz)

La ganancia de voltaje de los capacitores se mantiene constante en este rango de frecuencias, como se muestra en la figura. Si la frecuencia aumenta, la reactancia del condensador C _C disminuye, lo que tiende a aumentar la ganancia. Pero esta reactiva de menor capacitancia aumenta el efecto de carga de la siguiente etapa por la cual hay una reducción en la ganancia.

Debido a estos dos factores, la ganancia se mantiene constante.

Ventajas del amplificador acoplado RC

Las siguientes son las ventajas del amplificador acoplado RC.

• La respuesta de frecuencia del amplificador RC proporciona una ganancia constante en un amplio rango de frecuencia, por lo que es más adecuado para aplicaciones de audio.

• El circuito es simple y tiene un costo menor porque emplea resistencias y condensadores que son baratos.

• Se vuelve más compacto con la tecnología de actualización.

Desventajas del amplificador acoplado RC

Las siguientes son las desventajas del amplificador acoplado RC.

• El voltaje y la ganancia de potencia son bajos debido a la resistencia de carga efectiva.

• Se vuelven ruidosos con la edad.

• Debido a la mala adaptación de impedancia, la transferencia de energía será baja.

Aplicaciones del amplificador acoplado RC

Las siguientes son las aplicaciones del amplificador acoplado RC.

• Tienen una excelente fidelidad de audio en una amplia gama de frecuencias.

• Ampliamente utilizado como amplificadores de voltaje

• Debido a la mala adaptación de impedancia, el acoplamiento RC rara vez se usa en las etapas finales.

Hemos observado que el principal inconveniente del amplificador acoplado RC es que la resistencia de carga efectiva se reduce. Esto se debe a que la impedancia de entrada de un amplificador es baja, mientras que su impedancia de salida es alta.

Cuando se acoplan para hacer un amplificador multietapa, la alta impedancia de salida de una etapa viene en paralelo con la baja impedancia de entrada de la siguiente etapa. Por tanto, disminuye la resistencia a la carga efectiva. Este problema puede superarse mediante untransformer coupled amplifier.

En un amplificador acoplado por transformador, las etapas del amplificador se acoplan mediante un transformador. Veamos los detalles de construcción y operación de un amplificador acoplado por transformador.

Construcción del amplificador acoplado por transformador

El circuito amplificador en el que, la etapa anterior se conecta a la etapa siguiente mediante un transformador de acoplamiento, se denomina amplificador acoplado por transformador.

El transformador de acoplamiento T ₁ se utiliza para alimentar la salida de la ^1ª etapa a la entrada de la ^2ª etapa. La carga del colector se reemplaza por el devanado primario del transformador. El devanado secundario está conectado entre el divisor de potencial y la base de la ^2ª etapa, que proporciona la entrada a la ^2ª etapa. En lugar de acoplar el condensador como en el amplificador acoplado RC, se utiliza un transformador para acoplar dos etapas cualesquiera, en el circuito amplificador acoplado por transformador.

La siguiente figura muestra el diagrama de circuito del amplificador acoplado por transformador.

La red de divisores de potencial R ₁ y R ₂ y la resistencia R _e juntos forman la red de polarización y estabilización. El condensador de derivación del emisor C _e ofrece una ruta de baja reactancia a la señal. La resistencia R _L se utiliza como impedancia de carga. El condensador de entrada C _en presente en la etapa inicial de la señal de AC parejas amplificador a la base del transistor. El condensador C _C es el condensador de acoplamiento que conecta dos etapas y evita la interferencia de CC entre las etapas y controla el cambio de punto de operación.

Funcionamiento del amplificador acoplado por transformador

Cuando se aplica una señal de CA a la entrada de la base del primer transistor, el transistor la amplifica y aparece en el colector al que está conectado el primario del transformador.

El transformador que se utiliza como dispositivo de acoplamiento en este circuito tiene la propiedad de cambiar la impedancia, lo que significa que la baja resistencia de una etapa (o carga) puede reflejarse como una alta resistencia de carga a la etapa anterior. Por lo tanto, la tensión en el primario se transfiere de acuerdo con la relación de vueltas del devanado secundario del transformador.

Este acoplamiento de transformador proporciona una buena adaptación de impedancia entre las etapas del amplificador. El amplificador acoplado a transformador se utiliza generalmente para amplificación de potencia.

Respuesta de frecuencia del amplificador acoplado por transformador

La siguiente figura muestra la respuesta de frecuencia de un amplificador acoplado por transformador. La ganancia del amplificador es constante solo para un pequeño rango de frecuencias. El voltaje de salida es igual a la corriente del colector multiplicada por la reactancia del primario.

A bajas frecuencias, la reactancia del primario comienza a caer, lo que resulta en una disminución de la ganancia. A altas frecuencias, la capacitancia entre las vueltas de los devanados actúa como un condensador de derivación para reducir la tensión de salida y, por tanto, la ganancia.

Por lo tanto, la amplificación de las señales de audio no será proporcionada y también se introducirá algo de distorsión, lo que se denomina como Frequency distortion.

Ventajas del amplificador acoplado por transformador

Las siguientes son las ventajas de un amplificador acoplado por transformador:

• Se proporciona una excelente adaptación de impedancia.
• La ganancia alcanzada es mayor.
• No habrá pérdida de potencia en las resistencias de base y colector.
• Eficiente en funcionamiento.

Desventajas del amplificador acoplado por transformador

Las siguientes son las desventajas de un amplificador acoplado por transformador:

• Aunque la ganancia es alta, varía considerablemente con la frecuencia. De ahí una mala respuesta en frecuencia.

• La distorsión de frecuencia es mayor.

• Los transformadores tienden a producir zumbidos.

• Los transformadores son voluminosos y costosos.

Aplicaciones

Las siguientes son las aplicaciones de un amplificador acoplado por transformador:

• Se utiliza principalmente para fines de adaptación de impedancia.
• Se utiliza para amplificación de potencia.
• Se utiliza en aplicaciones donde se necesita la máxima transferencia de potencia.

El otro tipo de amplificador de acoplamiento es el amplificador de acoplamiento directo, que se utiliza especialmente para amplificar frecuencias más bajas, como amplificar la corriente fotoeléctrica o la corriente de termopar o algo así.

Amplificador de acoplamiento directo

Como no se utilizan dispositivos de acoplamiento, el acoplamiento de las etapas del amplificador se realiza directamente y, por lo tanto, se denomina como Direct coupled amplifier.

Construcción

La siguiente figura indica el amplificador de transistor de acoplamiento directo de tres etapas. La salida del transistor T ₁ de la primera etapa está conectada a la entrada del transistor T ₂ de la segunda etapa .

El transistor de la primera etapa será un transistor NPN, mientras que el transistor de la siguiente etapa será un transistor PNP y así sucesivamente. Esto se debe a que las variaciones en un transistor tienden a cancelar las variaciones en el otro. El aumento en la corriente del colector y la variación en β de un transistor se cancelan por la disminución del otro.

Operación

La señal de entrada cuando se aplica en la base del transistor T ₁ , se amplifica debido a la acción del transistor y la salida amplificada aparece en la resistencia del colector R _c del transistor T ₁ . Esta salida se aplica a la base del transistor T ₂ que además amplifica la señal. De esta forma, una señal se amplifica en un circuito amplificador de acoplamiento directo.

Ventajas

Las ventajas del amplificador de acoplamiento directo son las siguientes.

• La disposición del circuito es simple debido al uso mínimo de resistencias.

• El circuito es de bajo costo debido a la ausencia de costosos dispositivos de acoplamiento.

Desventajas

Las desventajas del amplificador de acoplamiento directo son las siguientes.

• No se puede utilizar para amplificar altas frecuencias.
• El punto de funcionamiento se desplaza debido a variaciones de temperatura.

Aplicaciones

Las aplicaciones del amplificador de acoplamiento directo son las siguientes.

• Amplificaciones de baja frecuencia.
• Amplificaciones de baja corriente.

Comparaciones

Intentemos comparar las características de los diferentes tipos de métodos de acoplamiento discutidos hasta ahora.

S. No	Especial	Acoplamiento RC	Acoplamiento de transformador	Acoplamiento directo
1	Respuesta frecuente	Excelente en rango de frecuencia de audio	Pobre	Mejor
2	Costo	Menos	Más	Menos
3	Espacio y peso	Menos	Más	Menos
4	Emparejamiento de impedancia	No está bien	Excelente	Bueno
5	Utilizar	Para amplificación de voltaje	Para amplificación de potencia	Para amplificar frecuencias extremadamente bajas

En la práctica, cualquier amplificador consta de pocas etapas de amplificación. Si consideramos la amplificación de audio, tiene varias etapas de amplificación, dependiendo de nuestro requerimiento.

Amplificador de poder

Después de que la señal de audio se convierte en señal eléctrica, se realizan varias amplificaciones de voltaje, después de lo cual la amplificación de potencia de la señal amplificada se realiza justo antes de la etapa de altavoz. Esto se muestra claramente en la siguiente figura.

Mientras que el amplificador de voltaje aumenta el nivel de voltaje de la señal, el amplificador de potencia aumenta el nivel de potencia de la señal. Además de elevar el nivel de potencia, también se puede decir que un amplificador de potencia es un dispositivo que convierte la potencia CC en CA y cuya acción está controlada por la señal de entrada.

La potencia DC se distribuye según la relación,

Entrada de energía CC = salida de energía CA + pérdidas

Transistor de potencia

Para tal amplificación de potencia, un transistor normal no funcionaría. Un transistor que se fabrica para adaptarse al propósito de la amplificación de potencia se denomina comoPower transistor.

Un transistor de potencia se diferencia de los demás transistores en los siguientes factores.

• Es de mayor tamaño, para poder manejar grandes potencias.

• La región del colector del transistor se hace grande y se coloca un disipador de calor en la unión colector-base para minimizar el calor generado.

• Las regiones de emisor y base de un transistor de potencia están muy dopadas.

• Debido a la baja resistencia de entrada, requiere poca potencia de entrada.

Por tanto, hay mucha diferencia en la amplificación de voltaje y la amplificación de potencia. Entonces, intentemos ahora entrar en detalles para comprender las diferencias entre un amplificador de voltaje y un amplificador de potencia.

Diferencia entre amplificadores de potencia y voltaje

Intentemos diferenciar entre voltaje y amplificador de potencia.

Amplificador de voltaje

La función de un amplificador de voltaje es elevar el nivel de voltaje de la señal. Un amplificador de voltaje está diseñado para lograr la máxima amplificación de voltaje.

La ganancia de voltaje de un amplificador viene dada por

$$A_v = \beta \left (\frac{R_c}{R_{in}} \right )$$

Las características de un amplificador de voltaje son las siguientes:

• La base del transistor debe ser delgada y, por lo tanto, el valor de β debe ser mayor que 100.

• La resistencia de la entrada de la resistencia R _en debe ser baja cuando se compara con carga de colector R _C .

• La carga del colector R _C debe ser relativamente alta. Para permitir una carga de colector alta, los amplificadores de voltaje siempre funcionan con una corriente de colector baja.

• Los amplificadores de voltaje se utilizan para pequeños voltajes de señal.

Amplificador de poder

La función de un amplificador de potencia es aumentar el nivel de potencia de la señal de entrada. Se requiere para entregar una gran cantidad de energía y debe manejar una gran corriente.

Las características de un amplificador de potencia son las siguientes:

• La base del transistor se hace más gruesa para manejar grandes corrientes. El valor de β es (β> 100) alto.

• El tamaño del transistor se hace más grande para disipar más calor, que se produce durante el funcionamiento del transistor.

• El acoplamiento de transformador se utiliza para igualar la impedancia.

• La resistencia del colector se reduce.

La comparación entre los amplificadores de potencia y voltaje se muestra a continuación en forma de tabla.

S. No	Especial	Amplificador de voltaje	Amplificador de poder
1	β	Alto (> 100)	Bajo (5 a 20)
2	R C	Alto (4-10 KΩ)	Bajo (5 a 20 Ω)
3	Acoplamiento	Por lo general, acoplamiento RC	Acoplamiento de transformador invariablemente
4	Voltaje de entrada	Bajo (algunos m V)	Alto (2-4 V)
5	Corriente del colector	Bajo (≈ 1 mA)	Alto (> 100 mA)
6	Salida de potencia	Bajo	Alto
7	Impedancia de salida	Alto (≈ 12 K Ω)	Bajo (200 Ω)

Los amplificadores de potencia amplifican el nivel de potencia de la señal. Esta amplificación se realiza en la última etapa en aplicaciones de audio. Las aplicaciones relacionadas con las radiofrecuencias emplean amplificadores de potencia de radio. Pero eloperating pointde un transistor, juega un papel muy importante en la determinación de la eficiencia del amplificador. losmain classification se realiza en base a este modo de funcionamiento.

La clasificación se realiza en función de sus frecuencias y también en función de su modo de funcionamiento.

Clasificación basada en frecuencias

Los amplificadores de potencia se dividen en dos categorías, según las frecuencias que manejan. Son los siguientes.

• Audio Power Amplifiers- Los amplificadores de potencia de audio aumentan el nivel de potencia de las señales que tienen un rango de frecuencia de audio (20 Hz a 20 KHz). También se les conoce comoSmall signal power amplifiers.

• Radio Power Amplifiers- Los amplificadores de potencia de radio o amplificadores de potencia sintonizados aumentan el nivel de potencia de las señales que tienen un rango de frecuencia de radio (3 KHz a 300 GHz). También se les conoce comolarge signal power amplifiers.

Clasificación basada en el modo de operación

Sobre la base del modo de funcionamiento, es decir, la parte del ciclo de entrada durante la cual fluye la corriente del colector, los amplificadores de potencia pueden clasificarse como sigue.

• Class A Power amplifier - Cuando la corriente del colector fluye en todo momento durante el ciclo completo de señal, el amplificador de potencia se conoce como class A power amplifier.

• Class B Power amplifier - Cuando la corriente del colector fluye solo durante el semiciclo positivo de la señal de entrada, el amplificador de potencia se conoce como class B power amplifier.

• Class C Power amplifier - Cuando la corriente del colector fluye durante menos de la mitad del ciclo de la señal de entrada, el amplificador de potencia se conoce como class C power amplifier.

Se forma otro amplificador llamado amplificador de clase AB, si combinamos los amplificadores de clase A y clase B para aprovechar las ventajas de ambos.

Antes de entrar en los detalles de estos amplificadores, echemos un vistazo a los términos importantes que deben considerarse para determinar la eficiencia de un amplificador.

Términos que consideran el desempeño

El objetivo principal de un amplificador de potencia es obtener la máxima potencia de salida. Para lograr esto, los factores importantes a considerar son la eficiencia del colector, la capacidad de disipación de potencia y la distorsión. Repasemos en detalle.

Eficiencia del colector

Esto explica qué tan bien un amplificador convierte la energía de CC en energía de CA. Cuando el suministro de CC es proporcionado por la batería pero no se proporciona una entrada de señal de CA, la salida del colector en tal condición se observa comocollector efficiency.

La eficiencia del colector se define como

$$\eta = \frac{average\: a.c \: power \: output}{average \: d.c \: power\: input\: to \: transistor}$$

Por ejemplo, si la batería suministra 15 W y la potencia de salida de CA es de 3 W. Entonces la eficiencia del transistor será del 20%.

El objetivo principal de un amplificador de potencia es obtener la máxima eficiencia del colector. Por lo tanto, cuanto mayor sea el valor de la eficiencia del colector, más eficiente será el amplificador.

Capacidad de disipación de energía

Cada transistor se calienta durante su funcionamiento. A medida que un transistor de potencia maneja grandes corrientes, se calienta más. Este calor aumenta la temperatura del transistor, lo que altera el punto de funcionamiento del transistor.

Por lo tanto, para mantener la estabilidad del punto de funcionamiento, la temperatura del transistor debe mantenerse dentro de los límites permitidos. Para ello, es necesario disipar el calor producido. Esta capacidad se denomina capacidad de disipación de energía.

Power dissipation capabilityse puede definir como la capacidad de un transistor de potencia para disipar el calor desarrollado en él. Se utilizan cajas de metal llamadas disipadores de calor para disipar el calor producido en los transistores de potencia.

Distorsión

Un transistor es un dispositivo no lineal. En comparación con la entrada, se producen pocas variaciones en la salida. En los amplificadores de voltaje, este problema no es predominante ya que se utilizan pequeñas corrientes. Pero en los amplificadores de potencia, como se utilizan grandes corrientes, sin duda surge el problema de la distorsión.

Distortionse define como el cambio de forma de onda de salida de la forma de onda de entrada del amplificador. Un amplificador que tiene menos distorsión, produce una mejor salida y, por lo tanto, se considera eficiente.

Ya nos hemos encontrado con los detalles de la polarización del transistor, que es muy importante para el funcionamiento de un transistor como amplificador. Por lo tanto, para lograr una amplificación fiel, la polarización del transistor debe realizarse de manera que el amplificador opere sobre la región lineal.

Un amplificador de potencia de Clase A es aquel en el que la corriente de salida fluye durante todo el ciclo de la fuente de entrada de CA. Por tanto, la señal completa presente en la entrada se amplifica en la salida. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito del amplificador de potencia de clase A.

En la figura anterior, se puede observar que el transformador está presente en el colector como una carga. El uso de transformador permite la adaptación de impedancia, lo que resulta en la transferencia de la potencia máxima a la carga, por ejemplo, un altavoz.

El punto de funcionamiento de este amplificador está presente en la región lineal. Se selecciona de modo que la corriente fluya durante todo el ciclo de entrada de CA. La siguiente figura explica la selección del punto de operación.

Las características de salida con el punto de funcionamiento Q se muestran en la figura anterior. Aquí (I _c ) _Q y (V _ce ) _Q representan corriente y voltaje del colector sin señal entre el colector y el emisor, respectivamente. Cuando se aplica la señal, el punto Q cambia a Q ₁ y Q ₂ . La corriente de salida aumenta a (I _c ) _max y disminuye a (I _c ) _min . De manera similar, el voltaje colector-emisor aumenta a (V _ce ) _máx y disminuye a (V _ce ) _mín .

La potencia de CC extraída de la batería del colector V _cc viene dada por

$$P_{in} = voltage \times current = V_{CC}(I_C)_Q$$

Esta potencia se utiliza en las dos partes siguientes:

• La potencia disipada en la carga del colector como calor viene dada por

$$P_{RC} = (current)^2 \times resistance = (I_C)^2_Q R_C$$

• La potencia dada al transistor está dada por

$$P_{tr} = P_{in} - P_{RC} = V_{CC} - (I_C)^2_Q R_C$$

Cuando se aplica la señal, la potencia dada al transistor se usa en las siguientes dos partes:

• Energía CA desarrollada a través de resistencias de carga RC que constituye la salida de energía CA.

  $$(P_O)_{ac} = I^2 R_C = \frac{V^2}{R_C} = \left ( \frac{V_m}{\sqrt{2}}\right )^2 \frac{1}{R_C} = \frac{V_m^2}{2R_C}$$

  Dónde I es el valor RMS de la corriente de salida de CA a través de la carga, V es el valor RMS del voltaje de CA, y V_m es el valor máximo de V.

• La potencia de CC disipada por el transistor (región del colector) en forma de calor, es decir, (P _C ) _dc

Hemos representado todo el flujo de energía en el siguiente diagrama.

Este amplificador de potencia de clase A puede amplificar pequeñas señales con la menor distorsión y la salida será una réplica exacta de la entrada con mayor fuerza.

Let us now try to draw some expressions to represent efficiencies.

Eficiencia general

La eficiencia global del circuito amplificador viene dada por

$$(\eta)_{overall} = \frac{a.c \: power \:delivered\: to \: the\: load}{total \: power\: delivered \: by \: d.c\: supply}$$

$$= \frac{(P_O)_{ac}}{(P_{in})_{dc}}$$

Eficiencia del colector

La eficiencia del colector del transistor se define como

$$(\eta)_{collector} = \frac{average\: a.c \: power \:output}{average \:d.c\: power\: input\: to\: transistor}$$

$$= \frac{(P_O)_{ac}}{(P_{tr})_{dc}}$$

Expresión de eficiencia general

$$(P_O)_{ac} = V_{rms} \times I_{rms}$$

$$= \frac{1}{\sqrt{2}} \left [ \frac{(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}}{2} \right ] \times \frac{1}{\sqrt{2}} \left [ \frac{(I_C)_{max} - (I_C)_{min}}{2}\right ]$$

$$= \frac{[(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}] \times [(I_C)_{max} - (I_C)_{min}]}{8}$$

Por lo tanto

$$(\eta)_{overall} = \frac{[(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}] \times [(I_C)_{max} - (I_C)_{min}]}{8 \times V_{CC} (I_C)_Q}$$

Ventajas de los amplificadores de clase A

Las ventajas del amplificador de potencia de clase A son las siguientes:

• La corriente fluye para completar el ciclo de entrada.
• Puede amplificar pequeñas señales.
• La salida es la misma que la entrada.
• No hay distorsión presente

Desventajas de los amplificadores de clase A

Las ventajas del amplificador de potencia de clase A son las siguientes:

• Salida de baja potencia
• Baja eficiencia del colector

El amplificador de potencia de clase A, como se discutió en el capítulo anterior, es el circuito en el que fluye la corriente de salida durante todo el ciclo de la fuente de entrada de CA. También hemos aprendido sobre las desventajas que tiene, como la baja potencia de salida y la eficiencia. Para minimizar esos efectos, se ha introducido el amplificador de potencia de clase A acoplado por transformador.

los construction of class A power amplifierse puede entender con la ayuda de la siguiente figura. Esto es similar al circuito amplificador normal pero conectado con un transformador en la carga del colector.

Aquí, R ₁ y R ₂ proporcionan una disposición de divisor potencial. La resistencia Re proporciona estabilización, C _e es el condensador de derivación y R _e para evitar el voltaje de CA. El transformador utilizado aquí es un transformador reductor.

El primario de alta impedancia del transformador está conectado al circuito colector de alta impedancia. El secundario de baja impedancia está conectado a la carga (generalmente altavoz).

Acción transformadora

El transformador utilizado en el circuito del colector es para igualar la impedancia. R _L es la carga conectada en el secundario de un transformador. R _L 'es la carga reflejada en el primario del transformador.

El número de vueltas en el primario es n ₁ y el secundario es n ₂ . Sean V ₁ y V ₂ los voltajes primario y secundario e I ₁ e I ₂ las corrientes primaria y secundaria, respectivamente. La siguiente figura muestra el transformador claramente.

Lo sabemos

$$\frac{V_1}{V_2} = \frac{n_1}{n_2}\: and\: \frac{I_1}{I_2} = \frac{n_1}{n_2}$$

O

$$V_1 = \frac{n_1}{n_2}V_2 \: and\: I_1 = \frac{n_1}{n_2}I_2$$

Por lo tanto

$$\frac{V_1}{I_1} = \left ( \frac{n_1}{n_2} \right )^2 \frac{V_2}{I_2}$$

Pero V ₁ / I ₁ = R _L '= resistencia de entrada efectiva

Y V ₂ / I ₂ = R _L = resistencia de salida efectiva

Por lo tanto,

$$R_L’ = \left ( \frac{n_1}{n_2}\right )^2 R_L = n^2 R_L$$

Dónde

$$n = \frac{number \: of \: turns \: in \: primary}{number\: of\: turns\: in\: secondary} = \frac{n_1}{n_2}$$

Se puede combinar un amplificador de potencia tomando la relación de giro adecuada en el transformador reductor.

Operación del circuito

Si el valor pico de la corriente del colector debido a la señal es igual a la corriente del colector de señal cero, entonces se obtiene la potencia de salida máxima de CA. Entonces, para lograr una amplificación completa, el punto de operación debe estar en el centro de la línea de carga.

El punto de operación, obviamente, varía cuando se aplica la señal. El voltaje del colector varía en fase opuesta a la corriente del colector. La variación del voltaje del colector aparece en el primario del transformador.

Análisis de circuitos

Se supone que la pérdida de potencia en el primario es insignificante, ya que su resistencia es muy pequeña.

La potencia de entrada en condiciones de CC será

$$(P_{in})_{dc} = (P_{tr})_{dc} = V_{CC} \times (I_C)_Q$$

Por debajo de la capacidad máxima del amplificador de clase A, el voltaje oscila de (V _ce ) _{máx. A} cero y la corriente de (I _c ) _máx . A cero.

Por lo tanto

$$V_{rms} = \frac{1}{\sqrt{2}} \left [\frac{(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}}{2} \right ] = \frac{1}{\sqrt{2}} \left[ \frac{(V_{ce})_{max}}{2}\right ] = \frac{2V_{CC}}{2\sqrt{2}} = \frac{V_{CC}}{\sqrt{2}}$$

$$I_{rms} = \frac{1}{\sqrt{2}} \left [\frac{(I_C)_{max} - (I_C)_{min}}{2} \right ] = \frac{1}{\sqrt{2}} \left[ \frac{(I_C)_{max}}{2}\right ] = \frac{2(I_C)_Q}{2\sqrt{2}} = \frac{(I_C)_Q}{\sqrt{2}}$$

Por lo tanto,

$$(P_O)_{ac} = V_{rms} \times I_{rms} = \frac{V_{CC}}{\sqrt{2}} \times \frac{(I_C)_Q}{\sqrt{2}} = \frac{V_{CC} \times (I_C)_Q}{2}$$

Por lo tanto,

Eficiencia del colector = $\frac{(P_O)_{ac}}{(P_{tr})_{dc}}$

O,

$$(\eta)_{collector} = \frac{V_{CC} \times (I_C)_Q}{2 \times V_{CC} \times (I_C)_Q} = \frac{1}{2}$$

$$= \frac{1}{2} \times 100 = 50\%$$

La eficiencia de un amplificador de potencia de clase A es casi del 30%, mientras que se ha mejorado al 50% mediante el uso del amplificador de potencia de clase A acoplado a transformador.

Ventajas

Las ventajas del amplificador de potencia de clase A acoplado a transformador son las siguientes.

• Sin pérdida de potencia de señal en las resistencias base o colector.
• Se logra una excelente adaptación de impedancia.
• La ganancia es alta.
• Se proporciona aislamiento de CC.

Desventajas

Las desventajas del amplificador de potencia de clase A acoplado por transformador son las siguientes.

• Las señales de baja frecuencia están menos amplificadas comparativamente.
• El ruido de zumbido es introducido por transformadores.
• Los transformadores son voluminosos y costosos.
• Respuesta de frecuencia deficiente.

Aplicaciones

Las aplicaciones del amplificador de potencia de clase A acoplado a transformador son las siguientes.

• Este circuito es donde la adaptación de impedancia es el criterio principal.

• Se utilizan como amplificadores de controlador y, a veces, como amplificadores de salida.

Hasta ahora, hemos visto dos tipos de amplificadores de potencia de clase A. Los principales problemas que deben abordarse son la baja potencia y la eficiencia. Es posible obtener una mayor potencia de salida y eficiencia que la del amplificador de clase A mediante el uso de un par de transistores combinacionales llamado comoPush-Pull configuración.

En este circuito, usamos dos transistores complementarios en la etapa de salida, uno de los cuales es del tipo NPN o canal N mientras que el otro transistor es del tipo PNP o canal P (el complemento) conectado para operarlos como PUSH a transistor to ON y PULL another transistor to OFFal mismo tiempo. Esta configuración push-pull se puede realizar en amplificadores de clase A, clase B, clase C o clase AB.

Construcción del amplificador de potencia Push-Pull de clase A

La construcción del circuito amplificador de potencia de clase A en configuración push-pull se muestra como en la figura siguiente. Esta disposición reduce principalmente la distorsión armónica introducida por la no linealidad de las características de transferencia de un solo amplificador de transistor.

En la disposición push-pull, los dos transistores idénticos T ₁ y T ₂ tienen sus terminales emisores en corto. La señal de entrada se aplica a los transistores a través del transformador T _r1 que proporciona señales de polaridad opuesta a ambas bases del transistor. Los colectores de ambos transistores están conectados al primario del transformador de salida T _r2 . Ambos transformadores tienen toma central. El suministro de V _CC se proporciona a los colectores de ambos transistores a través del primario del transformador de salida.

Las resistencias R ₁ y R ₂ proporcionan la disposición de polarización. La carga es generalmente un altavoz que se conecta a través del secundario del transformador de salida. La relación de vueltas del transformador de salida se elige de tal manera que la carga coincida bien con la impedancia de salida del transistor. Entonces, el amplificador entrega la máxima potencia a la carga.

Operación del circuito

La salida se obtiene del transformador de salida T _r2 . El primario de este transformador T _r2 prácticamente no tiene componente de cd a través de él. Los transistores T ₁ y T ₂ tienen sus colectores conectados al primario del transformador T _{r2 de} modo que sus corrientes sean iguales en magnitud y fluyan en direcciones opuestas a través del primario del transformador T _r2 .

Cuando se aplica la señal de entrada de CA, la base del transistor T ₁ es más positiva mientras que la base del transistor T ₂ es menos positiva. Por tanto, la corriente de colector i _c1 del transistor T ₁ aumenta mientras que la corriente de colector i _c2 del transistor T ₂ disminuye. Estas corrientes fluyen en direcciones opuestas en dos mitades del primario del transformador de salida. Además, el flujo producido por estas corrientes también será en direcciones opuestas.

Por lo tanto, el voltaje a través de la carga será voltaje inducido cuya magnitud será proporcional a la diferencia de corrientes de colector, es decir

$$(i_{c1} - i_{c2})$$

De manera similar, para la señal de entrada negativa, la corriente del colector i _c2 será mayor que i _c1 . En este caso, el voltaje desarrollado a través de la carga será nuevamente debido a la diferencia

$$(i_{c1} - i_{c2})$$

Como $i_{c2} > i_{c1}$

La polaridad del voltaje inducido a través de la carga se invertirá.

$$i_{c1} - i_{c2} = i_{c1} + (-i_{c2})$$

Para tener una mejor comprensión, consideremos la siguiente figura.

La operación general da como resultado un voltaje de CA inducido en el secundario del transformador de salida y, por lo tanto, se entrega energía de CA a esa carga.

Se entiende que, durante cualquier semiciclo dado de señal de entrada, un transistor está siendo impulsado (o empujado) profundamente en conducción mientras que el otro no es conductor (extraído). De ahí el nombrePush-pull amplifier. La distorsión armónica en el amplificador push-pull se minimiza de manera que se eliminan todos los armónicos pares.

Ventajas

Las ventajas del amplificador push-pull de clase A son las siguientes

• Se obtiene una salida de CA alta.

• La salida está libre de armónicos pares.

• El efecto de los voltajes de ondulación se equilibra. Estos están presentes en la fuente de alimentación debido a un filtrado inadecuado.

Desventajas

Las desventajas del amplificador push-pull de clase A son las siguientes

• Los transistores deben ser idénticos para producir la misma amplificación.
• Se requiere una toma central para los transformadores.
• Los transformadores son voluminosos y costosos.

Cuando la corriente del colector fluye solo durante el semiciclo positivo de la señal de entrada, el amplificador de potencia se conoce como class B power amplifier.

Operación Clase B

La polarización del transistor en operación de clase B es de tal manera que en condición de señal cero, no habrá corriente de colector. losoperating pointse selecciona para estar en el voltaje de corte del colector. Entonces, cuando se aplica la señal,only the positive half cycle se amplifica en la salida.

La siguiente figura muestra las formas de onda de entrada y salida durante la operación de clase B.

Cuando se aplica la señal, el circuito está polarizado hacia adelante para el semiciclo positivo de la entrada y, por lo tanto, fluye la corriente del colector. Pero durante el semiciclo negativo de la entrada, el circuito tiene polarización inversa y la corriente del colector estará ausente. Por lo tantoonly the positive half cycle se amplifica en la salida.

Como el semiciclo negativo está completamente ausente, la distorsión de la señal será alta. Además, cuando aumenta la señal aplicada, la disipación de potencia será mayor. Pero en comparación con el amplificador de potencia de clase A, la eficiencia de salida aumenta.

Bueno, para minimizar las desventajas y lograr baja distorsión, alta eficiencia y alta potencia de salida, la configuración push-pull se utiliza en este amplificador de clase B.

Amplificador push-pull de clase B

Aunque la eficiencia del amplificador de potencia de clase B es más alta que la de la clase A, ya que solo se usa medio ciclo de la entrada, la distorsión es alta. Además, la potencia de entrada no se utiliza por completo. Para compensar estos problemas, se introduce la configuración push-pull en el amplificador de clase B.

Construcción

El circuito de un amplificador de potencia push-pull de clase B consta de dos transistores idénticos T ₁ y T ₂ cuyas bases están conectadas al secundario del transformador de entrada con derivación central T _r1 . Los emisores están en cortocircuito y los colectores reciben la alimentación de V _{CC a} través del primario del transformador de salida T _r2 .

La disposición del circuito del amplificador push-pull de clase B es la misma que la del amplificador push-pull de clase A, excepto que los transistores están polarizados en el corte, en lugar de usar las resistencias de polarización. La siguiente figura muestra los detalles de la construcción de un amplificador de potencia de clase B push-pull.

El funcionamiento del circuito del amplificador push-pull de clase B se detalla a continuación.

Operación

El circuito del amplificador push-pull de clase B que se muestra en la figura anterior aclara que ambos transformadores tienen una toma central. Cuando no se aplica ninguna señal en la entrada, los transistores T ₁ y T ₂ están en condición de corte y, por lo tanto, no fluyen corrientes de colector. Como no se extrae corriente de V _CC , no se desperdicia energía.

Cuando se da la señal de entrada, se aplica al transformador de entrada T _r1 que divide la señal en dos señales que están desfasadas 180 ^o entre sí. Estas dos señales se envían a los dos transistores idénticos T ₁ y T ₂ . Para el semiciclo positivo, la base del transistor T _{1 se} vuelve positiva y la corriente del colector fluye. Al mismo tiempo, el transistor T ₂ tiene semiciclo negativo, lo que coloca al transistor T ₂ en condición de corte y, por lo tanto, no fluye corriente de colector. La forma de onda se produce como se muestra en la siguiente figura.

Para el siguiente medio ciclo, el transistor T ₁ entra en condición de corte y el transistor T ₂ entra en conducción, para contribuir con la salida. Por tanto, para ambos ciclos, cada transistor conduce alternativamente. El transformador de salida T _r3 sirve para unir las dos corrientes produciendo una forma de onda de salida casi sin distorsiones.

Eficiencia energética del amplificador push-pull de clase B

La corriente en cada transistor es el valor promedio de medio bucle sinusoidal.

Para medio bucle sinusoidal, I _dc está dado por

$$I_{dc} = \frac{(I_C)_{max}}{\pi}$$

Por lo tanto,

$$(p_{in})_{dc} = 2 \times \left [ \frac{(I_C)_{max}}{\pi} \times V_{CC} \right ]$$

Aquí se introduce el factor 2 ya que hay dos transistores en el amplificador push-pull.

Valor RMS de la corriente del colector = $(I_C)_{max}/ \sqrt{2}$

Valor RMS del voltaje de salida = $V_{CC} / \sqrt{2}$

En condiciones ideales de máxima potencia

Por lo tanto,

$$(P_O)_{ac} = \frac{(I_C)_{max}}{\sqrt{2}} \times \frac{V_{CC}}{\sqrt{2}} = \frac{(I_C)_{max} \times V_{CC}}{2}$$

Ahora máxima eficiencia general

$$\eta_{overall} = \frac{(P_O)_{ac}}{(P_{in})_{dc}}$$

$$= \frac{(I_C)_{max} \times V_{CC}}{2} \times \frac{\pi}{2 (I_C)_{max} \times V_{CC}}$$

$$= \frac{\pi}{4} = 0.785 = 78.5\%$$

La eficiencia del colector sería la misma.

Por lo tanto, el amplificador push-pull de clase B mejora la eficiencia que el amplificador push-pull de clase A.

Amplificador de clase B tipo push-pull de simetría complementaria

El amplificador push-pull que se acaba de discutir mejora la eficiencia, pero el uso de transformadores con toma central hace que el circuito sea voluminoso, pesado y costoso. Para simplificar el circuito y mejorar la eficiencia, los transistores utilizados se pueden complementar, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.

El circuito anterior emplea un transistor NPN y un transistor PNP conectados en configuración push-pull. Cuando se aplica la señal de entrada, durante el semiciclo positivo de la señal de entrada, el transistor NPN conduce y el transistor PNP se corta. Durante el semiciclo negativo, el transistor NPN se corta y el transistor PNP conduce.

De esta manera, el transistor NPN se amplifica durante el semiciclo positivo de la entrada, mientras que el transistor PNP se amplifica durante el semiciclo negativo de la entrada. Como los transistores se complementan entre sí, pero actúan simétricamente mientras están conectados en una configuración push-pull de clase B, este circuito se denominaComplementary symmetry push pull class B amplifier.

Ventajas

Las ventajas del amplificador de simetría complementaria push-pull de clase B son las siguientes.

• Como no hay necesidad de transformadores con derivación central, se reducen el peso y el costo.

• No se requieren voltajes de señal de entrada iguales y opuestos.

Desventajas

Las desventajas del amplificador de simetría complementaria push-pull clase B son las siguientes.

• Es difícil conseguir un par de transistores (NPN y PNP) que tengan características similares.

• Requerimos voltajes de suministro tanto positivos como negativos.

El amplificador de clase A y clase B discutido hasta ahora tiene pocas limitaciones. Intentemos ahora combinar estos dos para obtener un nuevo circuito que tenga todas las ventajas del amplificador de clase A y de clase B sin sus ineficiencias. Antes de eso, veamos también otro problema importante, llamadoCross over distortion, la salida de la clase B se encuentra con.

Distorsión cruzada

En la configuración push-pull, los dos transistores idénticos entran en conducción, uno tras otro, y la salida producida será la combinación de ambos.

Cuando la señal cambia o cruza de un transistor a otro en el punto de voltaje cero, produce una cantidad de distorsión en la forma de onda de salida. Para que un transistor pueda conducir, la unión del emisor base debe cruzar 0.7v, el voltaje de corte. El tiempo que tarda un transistor en activarse desde APAGADO o en APAGARSE desde el estado ON se denominatransition period.

En el punto de voltaje cero, el período de transición de conmutación de los transistores de uno a otro tiene su efecto, lo que conduce a los casos en que ambos transistores están APAGADOS a la vez. Tales instancias se pueden llamar comoFlat spot o Dead band en la forma de onda de salida.

La figura anterior muestra claramente la distorsión cruzada que es prominente en la forma de onda de salida. Ésta es la principal desventaja. Este efecto de distorsión cruzada también reduce el valor pico a pico general de la forma de onda de salida, lo que a su vez reduce la salida de potencia máxima. Esto se puede entender más claramente a través de la característica no lineal de la forma de onda como se muestra a continuación.

Se entiende que esta distorsión cruzada es menos pronunciada para señales de entrada grandes, mientras que causa perturbaciones graves para señales de entrada pequeñas. Esta distorsión cruzada se puede eliminar si la conducción del amplificador es de más de medio ciclo, de modo que ambos transistores no estarán apagados al mismo tiempo.

Esta idea conduce a la invención del amplificador de clase AB, que es la combinación de amplificadores de clase A y de clase B, como se explica a continuación.

Amplificador de potencia clase AB

Como su nombre lo indica, la clase AB es una combinación de amplificadores de clase A y clase B. Como la clase A tiene el problema de la baja eficiencia y la clase B tiene el problema de distorsión, esta clase AB surge para eliminar estos dos problemas, utilizando las ventajas de ambas clases.

La distorsión cruzada es el problema que ocurre cuando ambos transistores están apagados en el mismo instante, durante el período de transición. Para eliminar esto, la condición debe elegirse para más de medio ciclo. Por lo tanto, el otro transistor se pone en conducción, antes de que el transistor operativo cambie al estado de corte. Esto se logra solo mediante el uso de la configuración de clase AB, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.

Por lo tanto, en el diseño de amplificador de clase AB, cada uno de los transistores push-pull conduce un poco más que el medio ciclo de conducción de la clase B, pero mucho menos que el ciclo completo de conducción de la clase A.

El ángulo de conducción de la clase de amplificador AB está en algún lugar entre 180 ^o a 360 ^o dependiendo del punto de funcionamiento seleccionado. Esto se entiende con la ayuda de la siguiente figura.

El pequeño voltaje de polarización proporcionado con los diodos D ₁ y D ₂ , como se muestra en la figura anterior, ayuda a que el punto de operación esté por encima del punto de corte. Por lo tanto, la forma de onda de salida de la clase AB resulta como se ve en la figura anterior. La distorsión de cruce creada por la clase B es superada por esta clase AB, y las ineficiencias de las clases A y B no afectan el circuito.

Por lo tanto, la clase AB es un buen compromiso entre la clase A y la clase B en términos de eficiencia y linealidad, ya que la eficiencia alcanza alrededor del 50% al 60%. Los amplificadores de clase A, B y AB se denominanlinear amplifiers porque la amplitud y fase de la señal de salida están relacionadas linealmente con la amplitud y fase de la señal de entrada.

Amplificador de potencia clase C

Cuando la corriente del colector fluye durante menos de la mitad del ciclo de la señal de entrada, el amplificador de potencia se conoce como class C power amplifier.

La eficiencia del amplificador de clase C es alta mientras que la linealidad es pobre. El ángulo de conducción para la clase C es inferior a 180 ^o . Generalmente es de alrededor de 90 ^o , lo que significa que el transistor permanece inactivo durante más de la mitad de la señal de entrada. Por lo tanto, la corriente de salida se entregará por menos tiempo en comparación con la aplicación de la señal de entrada.

La siguiente figura muestra el punto de funcionamiento y la salida de un amplificador de clase C.

Este tipo de polarización proporciona una eficiencia mucho mayor de alrededor del 80% al amplificador, pero introduce una gran distorsión en la señal de salida. Usando el amplificador de clase C, los pulsos producidos en su salida se pueden convertir en una onda sinusoidal completa de una frecuencia particular usando circuitos LC en su circuito colector.

Los tipos de amplificadores que hemos discutido hasta ahora no pueden funcionar eficazmente en frecuencias de radio, aunque son buenos en frecuencias de audio. Además, la ganancia de estos amplificadores es tal que no variará según la frecuencia de la señal, en un amplio rango. Esto permite la amplificación de la señal igualmente bien en un rango de frecuencias y no permite la selección de una frecuencia deseada particular mientras rechaza las otras frecuencias.

Por lo tanto, surge la necesidad de un circuito que pueda seleccionar y amplificar. Entonces, un circuito amplificador junto con una selección, como un circuito sintonizado,Tuned amplifier.

¿Qué es un amplificador sintonizado?

Los amplificadores sintonizados son los amplificadores que se emplean con el propósito de tuning. Sintonizar significa seleccionar. Entre un conjunto de frecuencias disponibles, si surge la necesidad de seleccionar una frecuencia en particular, mientras se rechazan todas las demás frecuencias, dicho proceso se denominaSelection. Esta selección se realiza mediante un circuito denominado comoTuned circuit.

Cuando un circuito amplificador tiene su carga reemplazada por un circuito sintonizado, dicho amplificador se puede llamar como un Tuned amplifier circuit. El circuito amplificador sintonizado básico se ve como se muestra a continuación.

El circuito del sintonizador no es más que un circuito LC que también se denomina como resonant o tank circuit. Selecciona la frecuencia. Un circuito sintonizado es capaz de amplificar una señal en una banda estrecha de frecuencias centradas en una frecuencia resonante.

Cuando la reactancia del inductor equilibra la reactancia del condensador, en el circuito sintonizado a alguna frecuencia, dicha frecuencia se puede llamar como resonant frequency. Se denota porf_r.

La fórmula de la resonancia es

$$2 \pi f_L = \frac{1}{2 \pi f_c}$$

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

Tipos de circuitos sintonizados

Un circuito sintonizado puede ser un circuito sintonizado en serie (circuito resonante en serie) o un circuito sintonizado en paralelo (circuito resonante en paralelo) según el tipo de su conexión al circuito principal.

Circuito sintonizado en serie

El inductor y el condensador conectados en serie forman un circuito sintonizado en serie, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.

A frecuencia resonante, un circuito resonante en serie ofrece baja impedancia que permite una alta corriente a través de él. Un circuito resonante en serie ofrece una impedancia cada vez más alta a las frecuencias alejadas de la frecuencia resonante.

Circuito sintonizado en paralelo

El inductor y el condensador conectados en paralelo forman un circuito sintonizado en paralelo, como se muestra en la siguiente figura.

A frecuencia resonante, un circuito resonante paralelo ofrece alta impedancia que no permite alta corriente a través de él. Un circuito resonante paralelo ofrece una impedancia cada vez más baja a las frecuencias alejadas de la frecuencia resonante.

Características de un circuito sintonizado en paralelo

La frecuencia a la que se produce la resonancia en paralelo (es decir, el componente reactivo de la corriente del circuito se vuelve cero) se denomina frecuencia de resonancia. f_r. Las principales características de un circuito sintonizado son las siguientes.

Impedancia

La relación entre el voltaje de suministro y la corriente de línea es la impedancia del circuito sintonizado. La impedancia ofrecida por el circuito LC viene dada por

$$\frac{Supply \: voltage}{Line equation} = \frac{V}{I}$$

En resonancia, la corriente de línea aumenta mientras que la impedancia disminuye.

La siguiente figura representa la curva de impedancia de un circuito de resonancia paralelo.

La impedancia del circuito disminuye para los valores por encima y por debajo de la frecuencia de resonancia. f_r. Por tanto, es posible la selección de una frecuencia particular y el rechazo de otras frecuencias.

Para obtener una ecuación para la impedancia del circuito, consideremos

Corriente de línea $I = I_L cos \phi$

$$\frac{V}{Z_r} = \frac{V}{Z_L} \times \frac{R}{Z_L}$$

$$\frac{1}{Z_r} = \frac{R}{Z_L^2}$$

$$\frac{1}{Z_r} = \frac{R}{L/C} = \frac{C R}{L}$$

Ya que, $Z_L^2 = \frac{L}{C}$

Por lo tanto, la impedancia del circuito Z _r se obtiene como

$$Z_R = \frac{L}{C R}$$

Por tanto, en resonancia en paralelo, la impedancia del circuito es igual a L / CR.

Corriente del circuito

En resonancia en paralelo, la corriente de circuito o línea I viene dada por el voltaje aplicado dividido por la impedancia del circuito Z _r , es decir,

Corriente de línea $I = \frac{V}{Z_r}$

Dónde $Z_r = \frac{L}{C R}$

Debido a que Z _r es muy alto, la corriente de línea I será muy pequeña.

Factor de calidad

Para un circuito de resonancia paralelo, la nitidez de la curva de resonancia determina la selectividad. Cuanto menor sea la resistencia de la bobina, más aguda será la curva resonante. Por tanto, la reactancia inductiva y la resistencia de la bobina determinan la calidad del circuito sintonizado.

La relación entre la reactancia inductiva de la bobina en resonancia y su resistencia se conoce como Quality factor. Se denota porQ.

$$Q = \frac{X_L}{R} = \frac{2 \pi f_r L}{R}$$

Cuanto mayor sea el valor de Q, más nítida será la curva de resonancia y mejor será la selectividad.

Ventajas de los amplificadores sintonizados

Las siguientes son las ventajas de los amplificadores sintonizados.

• El uso de componentes reactivos como L y C minimiza la pérdida de potencia, lo que hace que los amplificadores sintonizados sean eficientes.

• La selectividad y amplificación de la frecuencia deseada es alta, proporcionando una mayor impedancia a la frecuencia de resonancia.

• Un suministro de colector VCC más pequeño sería suficiente, debido a su poca resistencia en el circuito sintonizado en paralelo.

Es importante recordar que estas ventajas no son aplicables cuando existe una alta carga resistiva del colector.

Respuesta de frecuencia del amplificador sintonizado

Para que un amplificador sea eficiente, su ganancia debe ser alta. Esta ganancia de voltaje depende de β, impedancia de entrada y carga del colector. La carga del colector en un amplificador sintonizado es un circuito sintonizado.

La ganancia de voltaje de tal amplificador está dada por

Ganancia de voltaje = $\frac{\beta Z_C}{Z_{in}}$

Donde Z _C = carga efectiva del colector y Z _in = impedancia de entrada del amplificador.

El valor de Z _C depende de la frecuencia del amplificador sintonizado. Como Z _C es máxima en la frecuencia resonante, la ganancia del amplificador es máxima en esta frecuencia resonante.

Banda ancha

El rango de frecuencias en el que la ganancia de voltaje del amplificador sintonizado cae al 70,7% de la ganancia máxima se llama su Bandwidth.

El rango de frecuencias entre f ₁ y f ₂ se denomina ancho de banda del amplificador sintonizado. El ancho de banda de un amplificador sintonizado depende de la Q del circuito LC, es decir, de la nitidez de la respuesta de frecuencia. El valor de Q y el ancho de banda son inversamente proporcionales.

La siguiente figura detalla el ancho de banda y la respuesta de frecuencia del amplificador sintonizado.

Relación entre Q y ancho de banda

El factor de calidad Q del ancho de banda se define como la relación entre la frecuencia resonante y el ancho de banda, es decir,

$$Q = \frac{f_r}{BW}$$

En general, un circuito práctico tiene su valor Q mayor que 10.

En esta condición, la frecuencia resonante en resonancia paralela viene dada por

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

Hay dos tipos principales de amplificadores sintonizados. Ellos son -

• Amplificador sintonizado simple
• Amplificador de doble sintonía

Amplificador sintonizado único

Un circuito amplificador con una sola sección de sintonizador en el colector del circuito amplificador se denomina circuito amplificador de sintonizador único.

Construcción

Un circuito amplificador de transistor simple que consiste en un circuito sintonizado en paralelo en su carga de colector, forma un circuito amplificador sintonizado único. Los valores de capacitancia e inductancia del circuito sintonizado se seleccionan de manera que su frecuencia de resonancia sea igual a la frecuencia a amplificar.

El siguiente diagrama de circuito muestra un solo circuito amplificador sintonizado.

La salida se puede obtener del condensador de acoplamiento C _C como se muestra arriba o de un devanado secundario colocado en L.

Operación

La señal de alta frecuencia que debe amplificarse se aplica a la entrada del amplificador. La frecuencia de resonancia del circuito sintonizado en paralelo se iguala a la frecuencia de la señal aplicada alterando el valor de capacitancia del condensador C, en el circuito sintonizado.

En esta etapa, el circuito sintonizado ofrece una alta impedancia a la frecuencia de la señal, lo que ayuda a ofrecer un alto rendimiento en todo el circuito sintonizado. Como se ofrece alta impedancia solo para la frecuencia sintonizada, el circuito sintonizado rechaza todas las demás frecuencias que obtienen una impedancia más baja. Por tanto, el amplificador sintonizado selecciona y amplifica la señal de frecuencia deseada.

Respuesta frecuente

La resonancia en paralelo se produce a una frecuencia de resonancia f _r cuando el circuito tiene una Q alta. La frecuencia de resonancia f _r viene dada por

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

El siguiente gráfico muestra la respuesta de frecuencia de un solo circuito amplificador sintonizado.

A la frecuencia resonante f _r, la impedancia del circuito sintonizado en paralelo es muy alta y es puramente resistiva. Por tanto, el voltaje a través de R _L es máximo cuando el circuito está sintonizado a la frecuencia resonante. Por lo tanto, la ganancia de voltaje es máxima a la frecuencia resonante y cae por encima y por debajo de ella. Cuanto mayor sea la Q, más estrecha será la curva.

Amplificador de doble sintonía

Un circuito amplificador con una sección de doble sintonizador en el colector del circuito amplificador se denomina circuito amplificador de doble sintonizador.

Construcción

La construcción de un amplificador de doble sintonía se entiende observando la siguiente figura. Este circuito consta de dos circuitos sintonizados L ₁ C ₁ y L ₂ C ₂ en la sección colectora del amplificador. La señal en la salida del circuito sintonizado L ₁ C ₁ se acopla al otro circuito sintonizado L ₂ C _{2 a} través del método de acoplamiento mutuo. Los detalles restantes del circuito son los mismos que en el circuito amplificador sintonizado único, como se muestra en el siguiente diagrama de circuito.

Operación

La señal de alta frecuencia que debe amplificarse se envía a la entrada del amplificador. El circuito de sintonización L ₁ C ₁ está sintonizado a la frecuencia de la señal de entrada. En esta condición, el circuito sintonizado ofrece una alta reactancia a la frecuencia de la señal. En consecuencia, aparece una gran salida en la salida del circuito sintonizado L ₁ C ₁ que luego se acopla al otro circuito sintonizado L ₂ C ₂ mediante inducción mutua. Estos circuitos de doble sintonía se utilizan ampliamente para acoplar varios circuitos de receptores de radio y televisión.

Respuesta de frecuencia del amplificador sintonizado doble

El amplificador de doble sintonía tiene la característica especial de couplinglo cual es importante para determinar la respuesta de frecuencia del amplificador. La cantidad de inductancia mutua entre los dos circuitos sintonizados establece el grado de acoplamiento, que determina la respuesta de frecuencia del circuito.

Para tener una idea sobre la propiedad de inductancia mutua, repasemos el principio básico.

Inductancia mutua

Como la bobina portadora de corriente produce un campo magnético a su alrededor, si se acerca otra bobina, de modo que esté en la región de flujo magnético del primario, entonces el flujo magnético variable induce un EMF en la segunda bobina. Si esta primera bobina se llama comoPrimary coil, el segundo se puede llamar como Secondary coil.

Cuando se induce el EMF en la bobina secundaria debido al campo magnético variable de la bobina primaria, este fenómeno se denomina como Mutual Inductance.

La siguiente figura da una idea de esto.

La corriente i_s en la figura indique la fuente de corriente mientras i_indindica la corriente inducida. El flujo representa el flujo magnético creado alrededor de la bobina. Esto también se extiende a la bobina secundaria.

Con la aplicación de voltaje, la corriente i_sse crean flujos y flujo. Cuando la corriente varía, el flujo varía, produciendoi_ind en la bobina secundaria, debido a la propiedad de inductancia mutua.

Acoplamiento

Bajo el concepto de inductancia mutua, el acoplamiento será como se muestra en la figura siguiente.

Cuando las bobinas están separadas, las conexiones de flujo de la bobina primaria L ₁ no unirán la bobina secundaria L ₂ . En esta condición, se dice que las bobinas tienenLoose coupling. La resistencia reflejada de la bobina secundaria en esta condición es pequeña y la curva de resonancia será aguda y el circuito Q es alto como se muestra en la figura siguiente.

Por el contrario, cuando las bobinas primaria y secundaria se acercan, tienen Tight coupling. En tales condiciones, la resistencia reflejada será grande y el circuito Q será menor. Se obtienen dos posiciones de ganancia máxima, una por encima y otra por debajo de la frecuencia resonante.

Ancho de banda del circuito sintonizado doble

La figura anterior establece claramente que el ancho de banda aumenta con el grado de acoplamiento. El factor determinante en un circuito sintonizado doble no es Q sino el acoplamiento.

Entendimos que, para una frecuencia dada, cuanto más estrecho sea el acoplamiento, mayor será el ancho de banda.

La ecuación para el ancho de banda se da como

$$BW_{dt} = k f_r$$

Donde BW _dt = ancho de banda para circuito sintonizado doble, K = coeficiente de acoplamiento y f _r = frecuencia resonante.

Esperamos que ahora haya adquirido suficientes conocimientos sobre el funcionamiento de los amplificadores sintonizados. En el próximo capítulo, aprenderemos sobre amplificadores de retroalimentación.

Un circuito amplificador simplemente aumenta la fuerza de la señal. Pero mientras amplifica, solo aumenta la fuerza de su señal de entrada, ya sea que contenga información o algo de ruido junto con información. Este ruido o alguna perturbación se introduce en los amplificadores debido a su fuerte tendencia a introducirhumdebido a cambios bruscos de temperatura o campos eléctricos y magnéticos extraviados. Por lo tanto, todo amplificador de alta ganancia tiende a generar ruido junto con la señal en su salida, lo cual es muy indeseable.

El nivel de ruido en los circuitos del amplificador se puede reducir considerablemente utilizando negative feedback se hace inyectando una fracción de salida en oposición de fase a la señal de entrada.

Principio del amplificador de retroalimentación

Un amplificador de retroalimentación generalmente consta de dos partes. Ellos son lasamplifier y el feedback circuit. El circuito de retroalimentación generalmente consta de resistencias. El concepto de amplificador de retroalimentación se puede entender en la siguiente figura.

De la figura anterior, la ganancia del amplificador se representa como A. la ganancia del amplificador es la relación entre el voltaje de salida V _o y el voltaje de entrada V _i . la red de retroalimentación extrae un voltaje V _f = β V _o de la salida V _o del amplificador.

Este voltaje se suma para la retroalimentación positiva y se resta para la retroalimentación negativa, del voltaje de señal V _s . Ahora,

$$V_i = V_s + V_f = V_s + \beta V_o$$

$$V_i = V_s - V_f = V_s - \beta V_o$$

La cantidad β = V _f / V _o se denomina relación de retroalimentación o fracción de retroalimentación.

Consideremos el caso de los comentarios negativos. La salida V _o debe ser igual al voltaje de entrada (V _s - βV _o ) multiplicado por la ganancia A del amplificador.

Por lo tanto,

$$(V_s - \beta V_o)A = V_o$$

O

$$A V_s - A \beta V_o = V_o$$

O

$$A V_s = V_o (1 + A \beta)$$

Por lo tanto,

$$\frac{V_o}{V_s} = \frac{A}{1 + A \beta}$$

Sea A _f la ganancia total (ganancia con la retroalimentación) del amplificador. Esto se define como la relación entre la tensión de salida V _o y la tensión de señal aplicada V _s , es decir,

$$A_f = \frac{Output \: voltage}{Input \: signal \: voltage} = \frac{V_o}{V_s}$$

Entonces, de las dos ecuaciones anteriores, podemos entender que,

La ecuación de ganancia del amplificador de retroalimentación, con retroalimentación negativa viene dada por

$$A_f = \frac{A}{1 + A \beta}$$

La ecuación de ganancia del amplificador de retroalimentación, con retroalimentación positiva, viene dada por

$$A_f = \frac{A}{1 - A \beta}$$

Estas son las ecuaciones estándar para calcular la ganancia de amplificadores de retroalimentación.

Tipos de retroalimentación

El proceso de inyectar una fracción de la energía de salida de algún dispositivo a la entrada se conoce como Feedback. Se ha descubierto que la retroalimentación es muy útil para reducir el ruido y estabilizar el funcionamiento del amplificador.

Dependiendo de si la señal de retroalimentación aids o opposes la señal de entrada, se utilizan dos tipos de retroalimentación.

Retroalimentación positiva

La retroalimentación en la que la energía de retroalimentación, es decir, el voltaje o la corriente, está en fase con la señal de entrada y, por lo tanto, ayuda, se denomina Positive feedback.

Tanto la señal de entrada como la señal de retroalimentación introducen un cambio de fase de 180 ^°, lo que genera un cambio de fase resultante de 360 ^° alrededor del bucle, para finalmente estar en fase con la señal de entrada.

Aunque la retroalimentación positiva increases the gain del amplificador, tiene las desventajas tales como

• Distorsión creciente
• Instability

Debido a estas desventajas, no se recomienda la retroalimentación positiva para los amplificadores. Si la retroalimentación positiva es lo suficientemente grande, conduce a oscilaciones, mediante las cuales se forman los circuitos osciladores. Este concepto se discutirá en el tutorial OSCILLATORS.

Retroalimentación negativa

La retroalimentación en la que la energía de retroalimentación, es decir, el voltaje o la corriente, está desfasada con la entrada y, por lo tanto, se opone a ella, se denomina negative feedback.

En la retroalimentación negativa, el amplificador introduce un cambio de fase de 180 ^° en el circuito, mientras que la red de retroalimentación está diseñada de manera que no produce ningún cambio de fase o cambio de fase cero. Por lo tanto, el voltaje de retroalimentación resultante V _f está 180 ^o fuera de fase con la señal de entrada V _in .

Aunque el gain del amplificador de retroalimentación negativa es reduced, hay muchas ventajas de los comentarios negativos, como

• Se mejora la estabilidad de la ganancia
• Reducción de la distorsión
• Reducción de ruido
• Aumento de la impedancia de entrada
• Disminución de la impedancia de salida.
• Aumento del rango de aplicación uniforme

Es debido a estas ventajas que la retroalimentación negativa se emplea con frecuencia en los amplificadores.

La retroalimentación negativa en un amplificador es el método de alimentar una parte de la salida amplificada a la entrada pero en fase opuesta. La oposición de fase ocurre cuando el amplificador proporciona un cambio de fase de 180 ^° , mientras que la red de retroalimentación no lo hace.

Mientras se aplica la energía de salida a la entrada, para que la energía de tensión se tome como retroalimentación, la salida se toma en conexión en derivación y para que la energía de corriente se tome como retroalimentación, la salida se toma en conexión en serie.

Hay dos tipos principales de circuitos de retroalimentación negativa. Ellos son -

• Retroalimentación de voltaje negativo
• Retroalimentación de corriente negativa

Retroalimentación de voltaje negativo

En este método, la retroalimentación de voltaje a la entrada del amplificador es proporcional al voltaje de salida. Esto se clasifica además en dos tipos:

• Retroalimentación en serie de voltaje
• Retroalimentación de derivación de voltaje

Retroalimentación de corriente negativa

En este método, la retroalimentación de voltaje a la entrada del amplificador es proporcional a la corriente de salida. Esto se clasifica además en dos tipos.

• Comentarios de la serie actual
• Retroalimentación de derivación de corriente

Tengamos una breve idea de todos ellos.

Retroalimentación en serie de voltaje

En el circuito de retroalimentación en serie de voltaje, una fracción del voltaje de salida se aplica en serie con el voltaje de entrada a través del circuito de retroalimentación. Esto también se conoce comoshunt-driven series-fed retroalimentación, es decir, un circuito en serie en paralelo.

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de retroalimentación en serie de voltaje, por el cual es evidente que el circuito de retroalimentación se coloca en derivación con la salida pero en serie con la entrada.

A medida que el circuito de retroalimentación está conectado en derivación con la salida, la impedancia de salida disminuye y debido a la conexión en serie con la entrada, la impedancia de entrada aumenta.

Retroalimentación de derivación de voltaje

En el circuito de retroalimentación de derivación de voltaje, una fracción del voltaje de salida se aplica en paralelo con el voltaje de entrada a través de la red de retroalimentación. Esto también se conoce comoshunt-driven shunt-fed retroalimentación, es decir, un proto tipo paralelo-paralelo.

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de la retroalimentación en derivación de voltaje, mediante el cual es evidente que el circuito de retroalimentación se coloca en derivación con la salida y también con la entrada.

Como el circuito de retroalimentación está conectado en derivación con la salida y también con la entrada, tanto la impedancia de salida como la impedancia de entrada disminuyen.

Retroalimentación de la serie actual

En el circuito de retroalimentación en serie actual, una fracción del voltaje de salida se aplica en serie con el voltaje de entrada a través del circuito de retroalimentación. Esto también se conoce comoseries-driven series-fed retroalimentación, es decir, un circuito en serie.

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de realimentación en serie de corriente, por el cual es evidente que el circuito de realimentación se coloca en serie con la salida y también con la entrada.

Como el circuito de retroalimentación está conectado en serie con la salida y la entrada también, tanto la impedancia de salida como la impedancia de entrada aumentan.

Retroalimentación de derivación de corriente

En el circuito de retroalimentación en derivación de corriente, una fracción del voltaje de salida se aplica en serie con el voltaje de entrada a través del circuito de retroalimentación. Esto también se conoce comoseries-driven shunt-fed retroalimentación, es decir, un circuito en serie-paralelo.

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques de la realimentación en derivación de corriente, mediante el cual es evidente que el circuito de realimentación se coloca en serie con la salida pero en paralelo con la entrada.

Como el circuito de retroalimentación está conectado en serie con la salida, la impedancia de salida aumenta y debido a la conexión en paralelo con la entrada, la impedancia de entrada disminuye.

Ahora tabulemos las características del amplificador que se ven afectadas por diferentes tipos de retroalimentación negativa.

Caracteristicas	Tipos de comentarios
	Serie de voltaje	Derivación de voltaje	Serie actual	Derivación de corriente
Ganancia de voltaje	Disminuye	Disminuye	Disminuye	Disminuye
Banda ancha	Aumenta	Aumenta	Aumenta	Aumenta
Resistencia de entrada	Aumenta	Disminuye	Aumenta	Disminuye
Resistencia de salida	Disminuye	Disminuye	Aumenta	Aumenta
Distorsión armónica	Disminuye	Disminuye	Disminuye	Disminuye
ruido	Disminuye	Disminuye	Disminuye	Disminuye

El seguidor de emisor y el amplificador darlington son los ejemplos más comunes de amplificadores de retroalimentación. Estos son los más utilizados con una serie de aplicaciones.

Seguidor emisor

El circuito seguidor del emisor ocupa un lugar destacado en los amplificadores de realimentación. El seguidor del emisor es un caso de circuito de retroalimentación de corriente negativa. Esto se utiliza principalmente como amplificador de última etapa en circuitos generadores de señales.

Las características importantes de Emitter Follower son:

• Tiene alta impedancia de entrada.
• Tiene baja impedancia de salida.
• Es un circuito ideal para igualar la impedancia.

Todas estas características ideales permiten muchas aplicaciones para el circuito seguidor de emisor. Este es un circuito amplificador de corriente que no tiene ganancia de voltaje.

Construcción

Los detalles de construcción de un circuito seguidor de emisor son casi similares a los de un amplificador normal. La principal diferencia es que la carga R _L está ausente en el terminal del colector, pero está presente en el terminal emisor del circuito. Por lo tanto, la salida se toma del terminal emisor en lugar del terminal colector.

La polarización se proporciona mediante el método de resistencia base o mediante el método del divisor de potencial. La siguiente figura muestra el diagrama de circuito de un seguidor de emisor.

Operación

La tensión de la señal de entrada aplicada entre la base y el emisor desarrolla una tensión de salida V _{o a} través de R _E , que se encuentra en la sección del emisor. Por lo tanto,

$$V_o = I_E R_E$$

La totalidad de esta corriente de salida se aplica a la entrada mediante realimentación. Por lo tanto,

$$V_f = V_o$$

Como el voltaje de salida desarrollado a través de R _L es proporcional a la corriente del emisor, este circuito seguidor de emisor es un circuito de retroalimentación de corriente. Por lo tanto,

$$\beta = \frac{V_f}{V_o} = 1$$

También se observa que el voltaje de la señal de entrada al transistor (= V _i ) es igual a la diferencia de V _sy V _o , es decir,

$$V_i = V_s - V_o$$

Por tanto, la retroalimentación es negativa.

Caracteristicas

Las principales características del seguidor de emisor son las siguientes:

• Sin ganancia de voltaje. De hecho, la ganancia de voltaje es casi 1.
• Ganancia de corriente y ganancia de potencia relativamente alta.
• Alta impedancia de entrada y baja impedancia de salida.
• Los voltajes de CA de entrada y salida están en fase.

Ganancia de voltaje del seguidor del emisor

Como el circuito seguidor de emisor es prominente, intentemos obtener la ecuación para la ganancia de voltaje de un circuito seguidor de emisor. Nuestro circuito seguidor de emisor tiene el siguiente aspecto:

Si se dibuja un circuito equivalente de CA del circuito anterior, se vería como el siguiente, ya que el condensador de paso del emisor no está presente.

La resistencia CA r _E del circuito emisor está dada por

$$r_E = r’_E + R_E$$

Dónde

$$r’_E = \frac{25 mV}{I_E}$$

Para encontrar la ganancia de voltaje del amplificador, la figura anterior se puede reemplazar por la siguiente figura.

Tenga en cuenta que el voltaje de entrada se aplica a través de la resistencia de CA del circuito emisor, es decir, (r ' _E + R _E ). Suponiendo que el diodo emisor sea ideal, el voltaje de salida V _out será

$$V_{out} = i_e R_E$$

El voltaje de entrada V _in será

$$V_{in} = i_e(r’_e + R_E)$$

Por lo tanto, la ganancia de voltaje del seguidor del emisor es

$$A_V = \frac{V_{out}}{V_{in}} = \frac{i_e R_E}{i_e(r’_e + R_E)} = \frac{R_E}{(r’_e + R_E)}$$

O

$$A_V = \frac{R_E}{(r’_e + R_E)}$$

En la mayoría de las aplicaciones prácticas,

$$R_E \gg r’_e$$

Entonces, A _V ≈ 1. En la práctica, la ganancia de voltaje de un seguidor de emisor está entre 0.8 y 0.999.

Amplificador Darlington

El circuito seguidor del emisor que se acaba de discutir carece de cumplir los requisitos de ganancia de corriente del circuito (A _i ) y la impedancia de entrada (Z _i ). Para lograr un aumento en los valores generales de la ganancia de corriente del circuito y la impedancia de entrada, se conectan dos transistores como se muestra en el siguiente diagrama de circuito, que se conoce comoDarlington configuración.

Como se muestra en la figura anterior, el emisor del primer transistor está conectado a la base del segundo transistor. Los terminales del colector de ambos transistores están conectados entre sí.

Análisis de sesgo

Debido a este tipo de conexión, la corriente del emisor del primer transistor también será la corriente base del segundo transistor. Por lo tanto, la ganancia actual del par es igual al producto de las ganancias actuales individuales, es decir,

$$\beta = \beta _1 \beta _2$$

Generalmente se logra una alta ganancia de corriente con un número mínimo de componentes.

Como aquí se utilizan dos transistores, se deben considerar dos caídas de V _BE . Por lo demás, el análisis de polarización es similar para un transistor.

Voltaje a través de R ₂ ,

$$V_2 = \frac{V_CC}{R_1 + R_2} \times R_2$$

Voltaje a través de R _E ,

$$V_E = V_2 - 2 V_{BE}$$

Corriente a través de R _E ,

$$I_{E2} = \frac{V_2 - 2 V_{BE}}{R_E}$$

Dado que los transistores están acoplados directamente,

$$I_{E1} = I_{B2}$$

Ahora

$$I_{B2} = \frac{I_{E2}}{\beta _2}$$

Por lo tanto

$$I_{E1} = \frac{I_{E2}}{\beta _2}$$

Lo que significa

$$I_{E1} = I_{E1} \beta _2$$

Tenemos

$I_{E1} = \beta _1 I_{B1}$ ya que $I_{E1} \cong I_{C1}$

Por lo tanto, como

$$I_{E2} = I_{E1} \beta _2$$

Podemos escribir

$$I_{E2} = \beta _1 \beta _2 I_{B1}$$

Por lo tanto, la ganancia de corriente se puede dar como

$$\beta = \frac{I_{E2}}{I_{B1}} = \frac{\beta _1 \beta _2 I_{B1}}{I_{B1}} = \beta _1 \beta_2$$

La impedancia de entrada del amplificador darling ton es

$Z_{in} = \beta_1 \beta_2 R_E .....$descuidando r ' _e

En la práctica, estos dos transistores se colocan en una sola carcasa de transistor y los tres terminales se sacan de la carcasa como se muestra en la siguiente figura.

Este dispositivo de tres terminales se puede llamar como Darling ton transistor. El transistor querido actúa como un solo transistor que tiene una alta ganancia de corriente y una alta impedancia de entrada.

Caracteristicas

Las siguientes son las características importantes del amplificador Darling ton.

• Impedancia de entrada extremadamente alta (MΩ).
• Ganancia de corriente extremadamente alta (varios miles).
• Impedancia de salida extremadamente baja (unos pocos Ω).

Dado que las características del amplificador Darling ton son básicamente las mismas que las del seguidor de emisor, los dos circuitos se utilizan para aplicaciones similares.

Hasta ahora hemos hablado de amplificadores basados ​​en retroalimentación positiva. La retroalimentación negativa en los circuitos de transistores es útil para el funcionamiento de los osciladores. El tema de los osciladores se trata por completo en el tutorial de osciladores.

Un amplificador, mientras amplifica, solo aumenta la fuerza de su señal de entrada, ya sea que contenga información o algo de ruido junto con información. Este ruido o alguna perturbación se introduce en los amplificadores debido a su fuerte tendencia a introducirhum debido a cambios bruscos de temperatura o campos eléctricos y magnéticos extraviados.

El rendimiento de un amplificador depende principalmente de este ruido. Noisees una señal no deseada que crea perturbaciones en el contenido de la señal deseada en el sistema. Esta puede ser una señal adicional que se produce dentro del sistema o puede ser alguna perturbación acompañada de la información deseada de la señal de entrada. Sin embargo, no es deseado y debe eliminarse.

Un buen sistema es aquel en el que el ruido generado por el propio amplificador es pequeño en comparación con el ruido de la fuente entrante.

ruido

El ruido es un unwanted signalque interfiere con la señal del mensaje original y corrompe los parámetros de la señal del mensaje. Esta alteración en el proceso de comunicación, hace que el mensaje se altere después de llegar. Es más probable que se ingrese en el canal o en el receptor.

El siguiente gráfico muestra las características de una señal de ruido.

Por tanto, se entiende que el ruido es una señal que no tiene patrón ni frecuencia o amplitud constante. Es bastanterandome impredecible. Por lo general, se toman medidas para reducirlo, aunque no se puede eliminar por completo.

Most common examples of noise are -

• Sonido "silbido" en los receptores de radio
• Sonido de "zumbido" en medio de conversaciones telefónicas
• “Parpadeo” en receptores de televisión, etc.

Efectos del ruido

El ruido es una característica incómoda que afecta el rendimiento del sistema. Los efectos del ruido incluyen:

• El ruido limita el rango operativo de los sistemas: el ruido limita indirectamente la señal más débil que puede ser amplificada por un amplificador. El oscilador en el circuito del mezclador puede limitar su frecuencia debido al ruido. El funcionamiento de un sistema depende del funcionamiento de sus circuitos. El ruido limita la señal más pequeña que un receptor es capaz de procesar.

• El ruido afecta la sensibilidad de los receptores: la sensibilidad es la cantidad mínima de señal de entrada necesaria para obtener la calidad de salida especificada. El ruido afecta la sensibilidad de un sistema receptor, que eventualmente afecta la salida.

Relación señal a ruido

Cuando se recibe una señal y debe amplificarse, primero se filtra la señal para eliminar cualquier ruido no deseado, si está disponible.

La relación entre la señal de información presente en la señal recibida y el ruido presente se denomina Signal to Noise ratio. Esta relación tiene que ser más alta para que un sistema produzca una señal de información pura que no se vea afectada por el ruido no deseado.

La SNR puede entenderse como

$$SNR = \frac{P_{signal}}{P_{noise}}$$

La SNR se expresa en base logarítmica utilizando decibelios.

$$SNR_{db} = 10 log_{10}\left (\frac{P_{signal}}{P_{noise}} \right )$$

La relación señal-ruido es la ratio of the signal power to the noise power. Cuanto mayor sea el valor de SNR, mayor será la calidad de la salida recibida.

Tipos de ruido

La clasificación del ruido se realiza en función del tipo de fuente, el efecto que muestra o la relación que tiene con el receptor, etc.

Hay dos formas principales de producir ruido. Uno es a través de algunosexternal source mientras que el otro es creado por el internal source, dentro de la sección del receptor.

Fuente externa

Este ruido es producido por las fuentes externas que pueden ocurrir en el medio o canal de comunicación, generalmente. Este ruido no se puede eliminar por completo. La mejor forma es evitar que el ruido afecte la señal.

Los ejemplos más comunes de este tipo de ruido son:

• Ruido atmosférico (debido a irregularidades en la atmósfera)
• Ruido extraterrestre como el ruido solar y el ruido cósmico
• Ruido industrial

Fuente interna

Este ruido es producido por los componentes del receptor durante su funcionamiento. Los componentes de los circuitos, debido al funcionamiento continuo, pueden producir pocos tipos de ruido. Este ruido es cuantificable. Un diseño de receptor adecuado puede reducir el efecto de este ruido interno.

Los ejemplos más comunes de este tipo de ruido son:

• Ruido de agitación térmica (ruido de Johnson o ruido eléctrico)

• Ruido de disparo (debido al movimiento aleatorio de electrones y agujeros

• Ruido del tiempo de tránsito (durante la transición)

• El ruido misceláneo es otro tipo de ruido que incluye parpadeo, efecto de resistencia y ruido generado por el mezclador, etc.

Finalmente, esto da una idea general de cómo será un ruido y cómo puede afectar al amplificador, aunque esté presente en la sección del transmisor o receptor. Los amplificadores que amplifican señales bajas y, por tanto, amplifican el ruido en un nivel bajo, pueden denominarse amplificadores de bajo ruido.

Todos los tipos de amplificadores discutidos están más o menos sujetos a ruido de una forma u otra. El rendimiento de un amplificador determina su eficiencia para hacer frente a los factores no deseados.