AMPLIFICACIÓN.

En el anterior capítulo hemos visto como designábamos una corriente de base que generaba una corriente de colector y que de acuerdo aumentase la tensión base – emisor, aumentaba la corriente por el colector.

Para producir variaciones de corrientes por el transistor nos ayudábamos de dos potenciómetros unidos a dos fuentes de alimentación, de manera que cuando variábamos los potenciómetros de alimentación se variaban las corrientes por el transistor. Esta forma de proceder hoy en día está en desuso ya que la polarización del transistor se lleva a cabo de otra manera, dejando el uso de potenciómetros para el control de señal o volumen entre otras.

Pues bien, la polarización es el método por el cual se hace que el transistor pueda trabajar a sus valores prácticos de funcionamiento mediante componentes electrónicos lineales como resistencias y condensadores. Y dependiendo del tipo de circuito, existen varias formas de polarización como vamos a ver a continuación.

Polarización de base.

En el capítulo anterior hemos visto ya este circuito y que dependiendo de la variación del potenciómetro de la fuente VBB (fuente de base), se establecía una corriente de colector.

Observa como hemos eliminado la batería de alimentación de base y la he sustituido por una resistencia de base conectada a la fuente de alimentación. Estos circuitos NO se suelen usar en amplificación ya que la variación de la corriente es muy caótica en funcionamiento debido a que al aumentar la temperatura se producen más fugas de corriente inversa e influye en la ganancia del amplificador negativamente.

El principal uso de estos circuitos es para mantener el transistor a la saturación o al corte (que depende de la resistencia de base). Observa los dos circuitos siguientes:

La hoja de características del transistor nos dice que la corriente máxima que circulará por el transistor del circuito es de 200mA.

Echando un simple vistazo a los circuitos de arriba, ¿sabrías decirme cual está a la saturación y por qué?

Reconocer la saturación.

● Se supone que el transistor está en la zona activa.
● Se calculan las tensiones y corrientes.
● Si algún resultado es absurdo, el transistor está saturando.
● Si los valores son correctos está funcionando en la zona activa.

Volviendo a los circuitos anteriores, calcularemos sus parámetros en el circuito de la izquierda (A), teniendo en cuenta solo sus intensidades:

Fijate que el los valores de la intensidad de colector (Ic) y la tensión emisor-colector (Vce). Estos valores son lo que se utilizan en la recta de carga y su punto de trabajo. Como puedes ver la intensidad de colector es muy elevada (casi 10mA), frente a la poca tensión de emisor - colector (prácticamente 0V). Esta situación indica una saturación, ya que no se está trabajando en la recta de carga.

En el circuito B, la cosa empeora, ya que la corriente de colector aumenta y la tensión Vce disminuye.

Como puedes ver los dos circuitos son malos amplificadores, porque suelen saturar facilmente. Además existe el problema de la transferencia de carga residual por el aumento de la temperatura, por lo que NO se usa esta configuración como amplificación, ya que para que amplificara necesitaríamos ajustar mucho la tensión de la base con resistencias muy elevadas (del orden de los cientos de KΩ) y controlar la variación de tensión en la carga por efecto del calor.

Si calculas en ambos circuitos su ganancia de tensión, verás que no suele superar los 1,1 de β Valores muy pequeños de β indican una saturación fuerte del transistor, lo que indica que esa configuración es contraria a la amplificación.

Los sistemas de polarización de base se suelen utilizar para otros fines en los que es necesario que el transistor varie entre saturación fuerte y corte rapidamente (biestables).

Polarización de emisor.

En los circuitos que hemos visto anteriormente, el punto Q es muy inestable desplazándose peligrosamente a través de la recta de carga. Para estabilizar un poco más ese desplazamiento se ha añadido al circuito anterior una resistencia de emisor, que estabilizará y reducirá el efecto del aumento de cargas minoritarias debido a la temperatura.

Como puedes deducir en este circuito, la polarización de base ahora será diferente debido a que el emisor ya no está conectado a masa directamente, por lo que en Re se producirá una caída de tensión que modificará la polarización de base. De tal forma que para calcular la tensión en el emisor se utiliza ahora:

Ve = VBB – VBE

Siendo VBB = Ib x Rb y VBE la tensión del diodo emisor que siempre será 0,7V para nuestros cálculos teóricos. El siguiente circuito sustituye la tensión de polarización de base por una batería y nos servirá para calcular los parámetros de la polarización del siguiente circuito.

Observa que al no existir resistencia de base, la corriente de base dependerá de los valores de la resistencia de emisor y la tensión VBE. La tensión Ve vendrá definida mediante la tensión de alimentación menos la tensión VBE:

La intensidad de base en este circuito viene definida por la tensión VBE y la resistencia de entrada Ze del transistor y que en este caso, mirando la hoja de características del transistor nos da una hie de:

Pero como verás más adelante la impedancia de entrada depende de la ganancia de corriente y la impedancia de entrada aparte también de la configuración del circuito. Insertando entre la base del transistor y su fuente un amperímetro de continua, podremos observar los valores de su intensidad de base. Un voltímetro nos ayudará a ver la tensión de emisor.

Si aplicamos un amperímetro al emisor nos dará una corriente de:

Ahora que, del anterior capítulo sabemos que IC = IE – IB, teniendo en cuenta la cuenta la IB sabremos que la IC será de:

Por lo que en cálculos con aproximaciones en emisor común por polarización de emisor, utilizaremos que la corriente de colector es igual a la de emisor. Y con esos valores podemos deducir los valores de la tensión de colector y la tensión en colector – emisor, de la forma:

Así resolviendo:

Valores que se reflejan en la imagen siguiente:

Ventajas del circuito de polarización de emisor.

Entre las ventajas que destacan al usar este tipo de circuito frente al circuito de polarización de base, está principalmente en que el circuito de polarización de emisor es inmune a los cambios de las ganancia de corriente. Me explico:

En el circuito anterior, dependiendo de la intensidad de base se obtenía una corriente de colector gracias al múltiplo con el factor de ganancia de corriente. Pero resulta que a medida que aumentaba la corriente de colector, ese factor disminuye mientras aumenta la corriente de base.

Cualquier variación de las corrientes de base o colector, modifica la ganancia real del transistor. Además pequeños aumentos en la temperatura del circuito hacían que aumentase la corriente de base sin que entrase en juego las fuentes de alimentación.

En este tipo de polarización (por emisor), la ganancia de corriente no entra en juego ni afecta al funcionamiento del transistor. De hecho en los cálculos anteriores no hemos utilizado el factor β para calcular los parámetros de polarización del transistor, ya que ahora utilizamos la corriente de emisor para establecer la corriente de colector.

Antes se obligaba a que la corriente circulase por la resistencia de base estableciendo una corriente fija por la misma. Ahora toda la tensión aparece en el emisor menos los 0,7V y estableciendo una corriente por el emisor.

Efecto pequeño de la β.

Pero realmente la ganancia de corriente β si tiene un efecto sobre la intensidad de colector, aunque es pequeño. Mira la siguiente formula:

Esa fórmula se designa como factor de corrección y designa la diferencia entre la corriente de emisor y la corriente de colector, por lo que siempre va a ser menor de la unidad. Es decir, la corriente de colector siempre va a ser el 99% de la corriente de emisor.

Ignorando el factor de corrección podemos establecer que la intensidad de colector igual que la intensidad de emisor.