EFECTOS EN LA ENTRADA.
Ya vimos anteriormente en la clase teórica que la impedancia de entrada estaba formada por la resistencia Thevenin de las resistencias del divisor de tensión y la resistencia de entrada al transistor de la manera que asigna la fórmula:
Ze = R1 || R2 || β x re
Pero en la realidad la fuente de señal tiene una resistencia interna.
Pues si la fuente de corriente alterna no es constante (la regla del fuentes constantes = rg < 0,01 zin), sobre ésta resistencia interna caerá una tensión de la fuente alterna reduciendo la señal a la entrada del transistor.
Y por lo que un cálculo más preciso en la impedancia de entrada deberías de incluir dicho valor y modificar la formula anterior de la forma:
Zin = R1 || R2 || ze
Por lo que cuando conectemos un generador de señal, una fuente de señal u otro elemento deberemos de usar esta fórmula para calcular la impedancia de entrada.
Tensión de entrada.La fórmula anterior está designada para un generador constante de corriente alterna. Cuando no es constante el generador, la tensión de entrada vin es inferior a la tensión del generador vg.
Estableciendo matemáticamente podemos establecer que en este caso la tensión de entrada alterna al transistor es de:
Por lo que esta fórmula es válida solo para algunos amplificadores. Con lo que cuando calcules la impedancia de entrada de la etapa (zin(etapa)), podrás calcular la tensión de la fuente de entrada alterna.
NOTA: Este curso al ser práctico no utilizaremos la resistencia interna del generador, sino que directamente usaremos la tensión del generador y consideraremos al mismo estable para poder usarlo en nuestros circuitos prácticos.
Concatenación de etapas.Para obtener mayor ganancia de tensión de la señal, se pueden unir varias etapas para multiplicar la ganancia. Es decir unir una primera etapa a una segunda y así la salida amplificada de la primera etapa llevarla a la entrada de la segunda.
Por lo tanto, ahora como hay dos etapas, tendremos que establecer las impedancias de entradas y salidas teniendo en consideración la otra etapa, ya que la salida de la primera etapa se conecta a la entrada de la segunda por lo que la primera etapa actúa como generador de señal de la segunda etapa.
Así que lo primero que tenemos que hacer es obtener el modelo equivalente de señal para este circuito.
Por lo que ahora hay que proceder de manera cautelosa para evitar producir fallos en los cálculos y polarizaciones.
Ganancia en la primera etapa.Basándonos en el circuito anterior y su modelo equivalente de señal, podemos observar como la impedancia de entrada de la segunda etapa carga a la primera etapa.
Es decir la segunda etapa tiene en paralelo la resistencia RC. La resistencia de colector para corriente alterna vale en este caso:
Por lo que la ganancia vale:
A1 = Rc || zin(etapa)÷ re
Ganancia total.La resistencia de colector en la segunda etapa es:
rc' = Rc || RL
Por lo que la ganancia en esta etapa viene definida por la fórmula:
Entonces podemos establecer la ganancia total del amplificador mediante la fórmula siguiente:
A = A1 x A2
Estabilización de la ganancia de tensión.
La ganancia de tensión en un amplificador con emisor común cambia con las corrientes de polarización, las variaciones de temperatura y la sustitución del transistor (ya que varían los valores de β y re). Aunque para ciertos proyectos se pueden utilizar las técnicas expuestas anteriormente en circuitos no muy específicos, en alta fidelidad y profesionalmente se utilizan circuitos con el mejor rendimiento de trabajo, por lo cual en esta sección voy a hablaros de la realimentación.
Realimentación de emisor para corriente alterna.Es una forma de estabilizar la ganancia de tensión.
Esta técnica hace que se desconecte parte de la resistencia de emisor.
En el siguiente circuito cuando la corriente alterna fluye hacia la resistencia de emisor sin desacoplar (la resistencia que no tiene en paralelo el condensador de desacople), una tensión alterna aparece en ella. Esto produce una realimentación negativa.
La tensión alterna en dicha resistencia se opone a los cambios en la ganancia de tensión. Esta resistencia se llama resistencia de realimentación porque su tensión alterna se opone a los cambios de la ganancia de tensión. Con lo cual se estabiliza la ganancia de tensión.
En cuanto a los valores calculados y las formulas postuladas en este curso, solo hay que incluir la resistencia de realimentación en los circuitos afectados.
Ganancia de tensión.Las ecuaciones para esta ganancia vienen dadas por la siguiente fórmula:
Pero cuando la resistencia de entrada re es mucho mayor que la resistencia de realimentación r´e, la ecuación se simplifica a la formula general de ganancia:
A = rc ÷ re
Impedancia de entrada a la base.La realimentación negativa no solo estabiliza la ganancia de tensión, sino que aumenta la impedancia de entrada en la base, con lo que hay que modificar la fórmula de manera que:
Efecto de la distorsión.Al introducir entonces una realimentación negativa y sumada a la falta de linealidad del diodo emisor, se establece que como la realimentación negativa reduce la ganancia de tensión, también se reduce la distorsión con señales más grandes de entrada. Resumiendo el uso de resistencia de realimentación de emisor ofrece mejoras en el circuito como:
● Estabiliza la ganancia de tensión.
● Incrementa la impedancia de entrada a la base.
● Reduce la distorsión para señales de entrada grandes.
Realimentación con dos etapas.
Este circuito con una sola etapa funciona muy bien, pero con dos etapas ya es la leche ya que funciona incluso mejor.
Mejora notablemente la estabilización en la ganancia de tensión. En la primera etapa está la resistencia de realimentación sin desacoplar. La segunda etapa con el emisor a tierra para producir máxima ganancia. La señal de salida se lleva a la primera etapa mediante una malla de realimentación positiva formada por una resistencia y un potenciómetro. Esta malla devuelve una tensión de alterna de acuerdo a la fórmula:
Siendo rf la resistencia de la malla de realimentación positiva (sin incluir el potenciómetro).
El funcionamiento es fácil. Imagina que aumenta la tensión de salida por aumento de la temperatura. Como parte de la tensión de salida realimenta el primer emisor, aumenta la ve. Esto hace disminuir vbe y vc en la primera etapa y, por lo tanto vout.
Y si la tensión de salida disminuye, vbe y vout aumentan.
En cualquier otro caso, la tensión de salida es realimentada y el amplificador cambia oponiéndose al cambio inicial. De manera general la tensión de salida cambiará mucho menos que si no existiese realimentación.
Ganancia de tensión.La ganancia de tensión ahora viene definida por:
Aunque se puede redondear y quitar el 1 siendo A = rf ÷ r`e.
En el siguiente capítulo entraremos en el estudio de los amplificadores de potencia y empezaremos a realizar pequeñas prácticas que harán que cojas experiencia en el desarrollo de amplificadores bipolares.
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