1.2.2 Amplificador en Emisor Comn

El amplificador en Emisor Comn se caracteriza por amplificar la seal, tanto en voltaje como en

corriente, adems el voltaje de salida es invertido con respecto al de entrada. Su impedancia de entrada

y de salida son altas.

El circuito equivalente de Corriente continua es:

Circuito equivalente de corriente alterna

BR LR

donde

Si Vs es una seal pequea entonces el transistor opera en forma lineal y para efectos de anlisis el

transistor tiene un circuito lineal equivalente llamado circuito en parmetros h.

Modelo de seal pequea del BJT para la configuracin en Emisor Comn

Modelo del BJT en parmetros h (configuracin en Emisor Comn)

Significado de los parametros h

be ie b re cev h i h v

c fe b oe cei h i h v

1 2||BR R R

' ||L C LR R R

Estos parmetros h reciben su nombre a partir de las siguientes condiciones

A).- Corto circuito en la salida ( ceV = 0 ).

( )be ie bv h i bfec ihi )(

por lo que:

0

CEQ

beie

Vbvce

vh

i

0

CEQ

ce

cfe

Vbv

ih

i

ieh = Impedancia de entrada con la salida en corto.

i = input.

e = emisor comn.

feh = Ganancia de corriente en sentido directo con la salida en corto. f = forward - directo

e =emisor comn

B).- Circuito abierto en la entrada ( 0bi )

( )be re cev h v ( )c oe cei h v

por lo que:

reh = Ganancia de voltaje en sentido inverso con la entrada abierta.

r = reverse

e = emisor comn

oeh = Admitancia de salida con la salida abierta.

o = output

e = emisor comn.

0BQ

b

bere

Icei

vh

v

0BQ

b

coe

Icei

ih

v

Determinacin de los parmetros h

De las curvas de entrada pueden ser determinados grficamente los parmetros hie y hre

Puede observarse que hie corresponde a la resistencia dinmica del diodo B-E

Puede observarse que hre corresponde un valor muy pequeo, su valor se encuentra en el rango de 1x10

-4 a 3x10

-4, y para efectos prcticos puede considerarse cero

bi

Bi

BEV

VVCE 20VVCE 1

VVCE 19

0BECEQ

be BE BEie

Vb b BV

v v vh

i i i

T T Tie fe

CQCQ CQ

fe

V V Vh h

II I

h

bi

bi

BEv

BEv

CEV

BQI

BEV

Los parmetros hfe y hoe se obtiene a partir de las curvas de salida y como se indican en las mismas

0cCEQ

c c Cfe

ib B BV

i i ih

i i i

0CCQ

c C Coe

ice CE CEI

i i ih

v v v

Se observa que el valor de oeh es muy pequeo, un valor tpico es de aproximadamente de 100 m

siemens y para fines prcticos puede considerarse como Admitancia 0 = resistencia infinita.

Modelo del Amplificador en Emisor Comn incluyendo el modelo de seal pequea del transistor

Las impedancias de entrada y de salida pueden obtenerse fcilmente mediante observacin del circuito:

ieBi hRZ || y co RZ

La ganancia de voltaje puede obtenerse a partir de la multiplicacin de los siguientes factores

0BECQ

be BE BEre

Vce CE CEI

v v vh

v v v

L L ce beV

s ce be s

v v v vA

v v v v

1L

CE

v

v

ce fe b c Lv h i R R

be ie bv h i

C Lcefe

be ie

R Rvh

v h

B iebe

s B ie

R hv

v R h rs

.ie

LC

fe

S

Lv

h

RRh

V

VA B ie

B ie

R h

R h rs

s

b

b

L

S

Li

i

i

i

i

i

iA .

fe

LC

C

S

L hRR

R

i

i

rsR

R

i

i

B

B

S

b

rsR

Rh

RR

R

i

iA

B

Bfe

LC

C

S

Li

L

i

S

L

i

S

L

L

S

Li

R

zrs

V

V

zrs

V

R

V

i

iA

.

L

ivi

R

rszAA

PROBLEMA.- El transistor 2N3904 tiene un feh de 125 cuando su punto de operacin es mAICQ 1 y

VVCEQ 6 . Se pretende polarizar este transistor mediante la tcnica de divisin de tensin.

a).- Calcular el valor adecuado de cada uno de los resistores para cumplir con esa condicin de

polarizacin y bajo los siguientes datos adicionales; Vcc=12V, EB RR 10

1 y CCE VV

10

1 .

Una vez polarizado el transistor, el circuito se utilizar como amplificador. La seal a amplificar

proviene de una fuente de voltaje con resistencia interna de 50 . la seal amplificada ser suministrada a una resistencia de carga de 1.2 K .

b).- Calcular la impedancia de entrada y la de salida del amplificador

c).- Calcular la ganancia del voltaje del amplificador.

d).- Calcular la ganancia de corriente del amplificador.

En los incisos b, c y d suponer que la reactancia de los capacitores es despreciable a la frecuencia de la

seal.

e).- Calcular el valor mnimo de capacitancia de cada uno de los capacitores de tal manera que en el

amplificador se tenga un acoplamiento y desacoplamiento ideal para fines prcticos. Fc = 100 Hz

a).- VV

VE 2.110

12 por lo que K

mA

VRE 2.1

1

2.1

KRB 15)1200(10

125

KKmA

VVR

I

VVR E

CQ

CEQCC

C 8.42.11

612

b).- KmA

mVh

I

Vh fe

CQ

Tie 212.3)125(

1

25

K

K

KKhRZ ieEi 546.2

212.18

)15)(212.3(||

KRZ Co 8.4

c).- 65.362696

2646

3212

)960(125

||

||||

ieEs

ieB

ie

LCfe

s

LV

hRr

hR

h

RRh

V

VA

d).- 36.8218212

15000)125(

6000

4800)(

ieB

Bfe

LC

C

s

Li

hR

Rh

RR

R

i

iA

e).- Para poder calcular el capacitor iC tenemos que encontrar la resistencia de Thvenin que este

capacitor mira entre sus terminales

|| 2646 50 2696

1269.6

10

15.9

2 (100)(269.6)

Ci B ie s

Ci Ci

i

R R h r

X R

C F

Donde RCi es la resistencia vista por el capacitor Ci

Para poder calcular el capacitor OC tenemos que encontrar la resistencia de Thvenin que este capacitor

mira entre sus terminales

6

1600

10

12.65

2 (100)(600)

CO C L

Ci CO

O

R R R K

X R

C F

Donde RCO es la resistencia vista por el capacitor CO

Para poder calcular el capacitor EC tenemos que encontrar la resistencia de Thvenin vista desde el el

desde la fuente de seal.

Para esto dibujamos el circuito equivalente visto desde el Terminal del emisor, a este circuito en donde

las resistencias de base cambian aparentemente en su valor, se le conoce como circuito de de base

reflejado en el de emisor.

RE

Vs

rs'/(hfe+1)B

hie/(hfe+1)

E

RTH

ie

ie

Donde sBs rRr ||'

Entonces: '

|| 25.341

s ieCE E

fe

r hR R

h

1

2.53410

C CEX R

FCC

628)534.2)(100(2

1

FC

XR

KKR

h

hRrR

E

CCE

E

fe

ieBsCE

83.62)33.25)(100(2

1

33.251200||88.25

1200||126

2.3)15||50(||

1

||

Donde RCE es la resistencia Thvenin vista por el capacitor CE CONSIDERACIONES DE DISEO PARA AMPLIFICADORES DE SEAL PEQUEA:

1. Proponer la ganancia de voltaje a obtener 2. Elegir un tipo de polarizacin y establecer el punto de operacin.

El punto de operacin deber estar en la regin activa o lineal.

3. Establecer el grado de estabilidad que deber tener el punto de operacin con respecto de los

cambios de

4. Se recomienda seleccionar voltajes de alimentacin que sean estndar. (Mltiplos de 1.5 V) por ejemplo 12V.

5. Se recomienda elegir corrientes de colector mAICQ 45.0

EJEMPLO DE DISEO DE UN AMPLIFICADOR DE SEAL PEQUEA EN

CONFIGURACIN DE EMISOR COMUN.

PROPUESTA DE DISEO: Disear un amplificador en E.C. como el que se muestra en la figura de

tal manera que se obtenga una ganancia de voltaje de be

ce

V

V igual a 200.

SOLUCION:

Paso 1

La figura nos sugiere una polarizacin por divisor de tensin

Sabemos que la ganancia de voltaje:

CQ

T

CCC

be

ce

I

V

R

hib

R

hie

Rhfe

V

V

Por lo que )(200CQ

TC

I

VR

Seleccionando mAICQ 1 y que mVVT 25 a CO25

Entonces KRC 5

Siendo su valor comercial ms cercano de KRC 1.5

Paso 2

Proponiendo que el punto de operacin se encuentre a la mitad de la recta de carga, entonces

CCCEQ VV2

1

Eligiendo VVCC 12 entonces VVCEQ 6

El anlisis en D.C. para la trayectoria de salida del amplificador tenemos que:

RECEQRCCC VVVV

Por lo que EQECEQCCRE

CEQRCCCRE

IRVVV

VVVV

Como EQCQ II

Entonces

VV

mAKVVV

RE

RE

1

)1(5612

Ahora por la ley de Ohm.

KmA

V

I

V

I

VR

CQ

RE

EQ

REE 1

1

1

Ahora s; ya tenemos las condiciones de recta de carga en D.C. para que el punto de operacin sea

fijado por la malla de la base, es decir, solo nos falta seleccionar los voltajes de 1R y 2R para tal

propsito.

Para establecer estos valores, primeramente agregaremos un grado de estabilidad que deber tener el

punto de operacin con respecto a los cambios de

Si se elige un transistor 2N3904, este tiene una tpica de 150 cuando el punto de operacin se

establece en mAICQ 1 y VVCEQ 6

Uno de los criterios ms comunes es el de

EB RR 10

1

El cual nos permite una buena estabilidad del punto de operacin y nos proporciona adems una no

muy baja, lo cual es bueno para aspectos de contar con una ganancia de

Corriente.

Por lo tanto

KR

KR

B

B

15

)1(15010

1

Entonces 1R puede calcularse:

KK

V

V

RR

CC

BB

B 65.17

12

8.11

15

11

Donde )( EB

CQBEQBB RR

IVV

Siendo su valor comercial mas cercano:

KR

KRV

VR

KR

B

BB

CC

100

158.1

12

18

2

2

1

En resumen, si queremos obtener una ganancia de voltaje de 200 para el circuito mostrado en la figura los elementos debern ser

KR

KR

KR

KR

VV

C

E

CC

1.5

1

100

18

12

2

1

Transistor 2N3904

PREGUNTAS :

Qu sucede con el amplificador en E.C. diseado si la seal a amplificar proviene de una fuente de

voltaje con resistencia interna rs y que pasa adems si se conecta una resistencia LR de carga acoplada

en A.C.?

Qu sucede con la ganancia =-200?

Cmo deben ser los valores de Sr y LR para que la ganancia de 200no se afecte significativamente?