Análisis de un amplificador básico
El análisis de un amplificador tiene como objetivo obtener su
modelo equivalente en tensión o intensidad para lo cual
es preciso determinar su impedancia de entrada,
impedancia de salida y ganancia de tensión o intensidad.
Para ello, es necesario en primer lugar obtener su
circuito equivalente de alterna del amplificador y,
posteriormente, sustituir el transistor por alguno de las
tres posibles modelos en parámetros {H} indicados en
la figura 2.9 en función de la configuración del transistor.
El circuito resultante se adapta en la mayoría de los
casos a los circuitos indicados en la Tabla 2.2. Esta tabla
proporciona en formato tabular las características del
amplificador para diferentes aproximaciones
(despreciando o no ho y hr) y simplifica su resolución a
una simple sustitución de los valores. Nótese que estas
fórmulas son independientes de la configuración, y por
consiguiente, son válidas para E-C, B-C y C-C. En la
figura 2.10 se indican las ecuaciones para la configuración
emisor-común con resistencia de emisor por no adaptarse
a las ecuaciones de la anterior tabla.
Paso 1. Análisis DC
El fabricante proporciona a través de gráficas el valor de los
parámetros {H} en función de la intensidad de colector; si se
conoce el valor de estos parámetros no es necesario realizar
este paso. La IC se calcula a partir del circuito equivalente DC.
Este circuito es el resultado de eliminar (circuito abierto)
los condensadores externos y anular las fuentes de alterna
(fuentes de tensión se cortocircuitan y de corriente se dejan
en circuito abierto). La figura 2.11.b muestra el circuito
obtenido al aplicar estas transformaciones que permite
calcular la IC y, por consiguiente, los parámetros {H} del transistor.
Paso 2. Análisis AC
En primer lugar se obtiene el circuito equivalente en
alterna cortocircuitando los condensadores externos (se
supone que el amplificador trabaja a frecuencias medias)
y anulando las fuentes de continua (fuentes de tensión se
cortocircuitan y de corriente se dejan en circuito abierto).
En la figura 2.11.c se presenta el circuito resultante
en alterna. Es en este momento cuando el transistor se
sustituye por su modelo equivalente en parámetros {H}
en función de su configuración. Si opera en E-C se
utiliza directamente los parámetros proporcionado por
el fabricante. En el caso de B-C y C-C se realiza las
transformaciones indicadas en la tabla 2.1. La figura
2.11.d es el resultado de aplicar las anteriores indicaciones
dado que el transistor opera en configuración E-C. En
el análisis de este circuito se utilizará las ecuaciones
contenidas en la tabla 2.2. A continuación se realiza
diferentes aproximaciones que permitan comparar los
resultados y estudiar el Grado de precisión.
Aproximación 1
Se desprecian los parámetros hoe y hre,
Es decir, hoe=hre=0.
Con esta aproximación a la entrada se tiene
RB| |hie~hie.
El circuito resultante se muestra en la figura 2.12.
Este circuito se adapta al indicado en la tabla 2.2.a y
las ecuaciones que deben ser utilizadas corresponden
a la columna especificada por hoe=hre=0.
El resultado es
Aproximación 2 Se desprecia el parámetro hre,
(hre=0) y se mantiene la aproximación anterior
RB| |hie~hie. El circuito es idéntico al de la
figura 2.12 incluyendo hoe. En este caso deben
ser utilizadas las ecuaciones de la tabla 2.2.a
correspondientes a la columna hre=0.
Las ecuaciones son algo más complejas que en la
aproximación 1.
Sin aproximación En este caso se analiza el circuito
completo de la figura 2.11.d donde se tienen en cuenta
todos los parámetros sin ningún tipo de
aproximación. Las ecuaciones que deben ser utilizadas
corresponden a la columna de la derecha de la tabla
2.2.b. Evidentemente, estas ecuaciones resultan ser
mucho más complejas que en los dos casos anteriores.
La tabla 2.3 resume los resultados numéricos obtenidos
al analizar el circuito de la figura 2.11.a utilizando las
diferentes aproximaciones. Se observa que la aproximación
2 se acerca bastante al resultado del circuito completo
sin la necesidad de las ecuaciones complejas de éste último.
El error cometido en la aproximación 1 puede ser
demasiado elevado para muchas aplicaciones. Como conclusión
, una buena aproximación en el análisis de amplificadores en E-C
es despreciar el parámetro hre (aproximación
2) resultando un modelo que combina sencillez con precisión.
Esta conclusión no tiene que ser extrapolable a otras configuraciones.
Por último, las características de un amplificador básico
dependen de la configuración con que opera el transistor.
Conocer los valores típicos de una configuración son
muy útiles a la hora de seleccionar una etapa para una
aplicación concreta. La tabla 2.4 resume lo que se puede
esperar de cada uno de los amplificadores básicos más
utilizados. Así, el E-C presenta ganancias de tensión y de
corriente elevadas con impedancias de entrada y salida
medias. Al añadir un resistencia de emisor al E-C se
aumenta la impedancia de entrada a costa de reducir la
ganancia en tensión, manteniendo la ganancia en corriente.
La B-C presenta una impedancia de entrada muy baja y
con una ganancia en corriente ligeramente inferior a 1.
La C-C tiene una impedancia de salida baja con una
ganancia en tensión ligeramente inferior a 1.
Rooselvet Ramírez CI 14417933 EES
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