FORMULAS PARA CALCULAR LA GANANCIA (BC, CC, EC).

Posted in By Angelica 3Q 0 comentarios

OBJETIVO:
Construir un amplificador en base común y otro en colector común; y comprobar prácticamente sus características eléctricas tales como Zi,Zo,Avy Ai.
BASE COMUN
La configuración en base común. Esta configuración no produce ganancia de corriente, pero sí de la tensión y además tiene propiedades útiles en altas frecuencias.
En la práctica, los valores de los parámetros no se obtienen necesariamente por medio de las pendientes de las curvas. Frecuentemente se usan valores tabulados de los parámetros, para un punto de operación dado. Se puede observar que para cada parámetro se da un valor central de diseño como también valores máximos y mínimos. Los intervalos de valores para cada parámetro indican que en la práctica es razonable hacer algunas aproximaciones. Las hojas de datos suministradas por los fabricantes, generalmente no muestrancurvas características de entrada(Base o Emisor), pero contienen las curvas características estáticas de colector de las conexiones emisor y base común, para una temperatura ambiente dada.
En nuestro casose realizarán todos los cálculos apoyándonos en nuestrascurvas características del transistor a utilizar y con la curva de transconductancia.
MODELO DEL AMPLIFICADOR EN B.C.

A continuación se mostrará el amplificador en base común:
Ahora mostraremos el circuito equivalente de CC. 

La señal se aplica a la base del transistor y se extrae por el colector. El emisor se conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta configuración se tiene ganancia tanto de tensión como de corriente y alta impedancia de entrada. En caso de tener resistencia de emisor, RE > 50 Ω, y para frecuencias bajas, la ganancia en tensión se aproxima bastante bien por la siguiente expresión: G_V = -\frac {R_C}{R_E} ; y la impedancia de salida, por RC
Como la base está conectada al emisor por un diodo en directo, entre ellos podemos suponer una tensión constante, Vg. También supondremos que β es constante. Entonces tenemos que la tensión de emisor es: VE = VB − Vg
Y la corriente de emisor: I_E = \frac {V_E}{R_E} = \frac {V_B - V_g}{R_E}.
La corriente de emisor es igual a la de colector más la de base: I_E = I_C + I_B = I_B (\beta + 1) = I_C (1 + \frac {1}{\beta}). Despejando I_C = \frac {I_E}{1 + \frac {1}{\beta}}
La tensión de salida, que es la de colector se calcula como: V_C = Vcc - I_C R_C = Vcc - R_C \frac {I_E}{1 + \frac {1}{\beta}}
Como β >> 1, se puede aproximar: 1 + \frac {1}{\beta} = 1y, entonces, V_C = Vcc - R_C I_E = Vcc - R_C \frac {V_B - V_g}{R_E}
Que podemos escribir como V_C = (Vcc + R_C \frac {V_g}{R_E})- R_C \frac {V_B}{R_E}
Vemos que la parte (Vcc + R_C \frac {V_g}{R_E})es constante (no depende de la señal de entrada), y la parte - V_B \frac {R_C}{R_E}nos da la señal de salida. El signo negativo indica que la señal de salida está desfasada 180º respecto a la de entrada.
Finalmente, la ganancia queda: G_V =\frac {V_C}{V_B} =- \frac {R_C}{R_E}
La corriente de entrada, I_B = \frac {I_E}{1+\beta}, que aproximamos por I_B = \frac {I_E}{\beta}=\frac {V_E}{R_E \beta}=\frac {V_B - V_g}{R_E \beta}.
Suponiendo que VB>>Vg, podemos escribir:I_B = \frac {V_B}{R_E \beta}
y la impedancia de entrada: Z_{in} = \frac {V_B}{I_B}=\frac {V_B}{\frac {V_B}{R_E \beta}}=R_E \beta
Para tener en cuenta la influencia de frecuencia se deben utilizar modelos de transistor más elaborados. Es muy frecuente usar el modelo en pi.
  
Amplificador emisor seguidor (colector común)
El amplificador emisor seguidor (ES), o colector común (CC). Su salida se toma de emisor a tierra en vez de tomarla de colector a tierra, como en el caso del EC. Este tipo de configuración para el amplificador se utiliza para obtener una ganancia de corriente y ganancia de potencia.
El EC tiene un desfasamiento de 180° entre las tensiones de base y colector. Esto es, conforme la señal de entrada aumenta de valor, la señal de salida disminuye. Por otra parte, para un Es, la señal de salida esta en fase con la señal de entrada. El amplificador tiene una ganancia de tensión ligeramente menor que uno. Por otro lado, la ganancia de corriente es significativamente mayor que uno.
Análisis en ca y diseño de amplificadores ES
Los procedimientos para diseño y análisis de amplificadores ES son los mismos que para amplificadores EC. Los únicos cambios se dan en las ecuaciones para Rca, Rcd y la excursión en la tensión de salida. La excursión de salida para el ES está dada por



Emisor común