Polarización de transistores: Recta de carga de continua

Transcripción

1 Polarización de ransisores: ca de carga de coninua Para poder uilizar un ransisor TBJ debemos polarizarlo previamene. Eso significa elegir la zona de rabajo del ransisor, es decir, si va a rabajar en core, sauración o en la zona lineal. Para uilizarlo como amplificador de corriene debemos polarizarlo en la zona lineal. Hay dos formas de polarizar el ransisor, una es la polarización fija y la ora es la polarización con divisor de ensión con resisencia de emisor. Polarización Fija Rb I B V BE I V E I I B Figura 1 V E Figura La ecuación 3 es una reca, reca de carga de corriene coninua, que se inerseca con los ejes Ic y Vce en respecivamene. considerando que V ES =0) y en V ce =V De las ecuaciones 1, 2 y 3 se obiene el puno de polarización definido por: 4 y 5 El problema de esa polarización es que I es muy inesable debido a que depende direcamene de las variaciones del β. 1

2 Polarización por división de ensión con resisencia de emisor I V E I I B Figura 3 V E Figura 4 Para analizar esa configuración es conveniene simplificar el circuio de la figura 3, para ello aplicamos el eorema de Thevenin enre la base del ransisor y la masa y reemplazamos las resisencias R 1 y R 2 por una fuene de ensión con su resisencia inerna equivalene V BB y R B respecivamene. RB I V E VBB Figura 5 Tenemos enonces que: 6 y 7 La ecuación (7) es la reca de carga de corriene coninua y la inersección con los ejes se producen en: 8 V ce =V (9) El puno de polarización queda definido por: 2

3 10 11 La venaja de esa configuración es que, como se ve en la ecuación (10) I puede ser poco sensible a las variaciones de β si se hace cumplir que R e >> R B / β. Polarización de ransisores: ca de carga de alerna El objeivo de uilizar un ransisor es la de amplificar una señal pequeña. Para eso, como vimos en el aparado anerior, el ransisor debe esar polarizado. Pariendo de esa condición y considerando que el puno del ransisor se encuenra para una máxima excursión simérica de la corriene de colecor, vamos ahora a analizar que ocurre cuando le inyecamos una señal i s = I Smax senω. El capacior es para eviar que al colocar la señal de alerna se modifique el puno de polarización. I s [ma] [seg] Figura 6 Figura 7 onsiderando la fuene de alimenación ideal, para la señal de alerna la fuene de alimenación es un corocircuio, por lo cual el circuio que ve el generador de señal es el siguiene: Vce - Figura 8 3

4 Para hacer el análisis aplicamos el eorema de superposición y analizamos solamene en coninua y luego solamene en alerna y después superponemos los dos efecos. En coninua, eníamos que la ecuación de la malla de colecor era: 12 ue represenaba una reca, reca de coninua, que donde la inersección con la curva del ransisor correspondiene al I B, deermina el puno de polarización. I I B V E Figura 9 uando no hay señal, Is=0, el puno de polarización () permanece fijo. Esá deerminado por los valores de R 1,R 2 y V cc. Una vez aplicada la señal de enrada ésa mueve el puno que esaba fijo siguiendo la siguiene ecuación, figura 4: 1 13 Esa ecuación es la ecuación de una reca que pasa por el origen, el puno, y de pendiene 1/(R e R c ) lo cual coincide en ese caso con la pendiene de la reca de alerna. Gráficamene: 4

5 I I B V E vce Figura 10 Si analizamos ahora la malla de enrada (figura 6) para la corriene alerna, enemos lo siguiene: 14 Vemos que si aumenamos v s, deberíamos esperar que aumene i c, pero veamos que sucede: Si aumenamos v s, aumena ambién i b por lo ano aumena ambién i e. Pero eso hace que en la ecuación (3) i b disminuya por lo ano disminuye ambién i e. Ese efeco produce un disminución de la ganancia. La solución sería que R e sea igual a 0, de esa forma i b se hace independiene de i e. Pero R e lo habíamos pueso para que la polarización sea independiene de las variaciones del β del ransisor por lo que no es conveniene hacerlo 0. Es decir R e debería esar para coninua pero no para alerna. Para lograr eso lo que se hace es desacoplar con un capacior la resisencia de emisor. El valor de es lo suficienemene grande para que para cualquier frecuencia disina de 0 la reacancia capaciiva sea cero. Vce - Figura 11 Figura 12 5

6 Enonces ahora el circuio que ve la señal i s es el de la figura 7, dónde: 1 15 Esa ecuación al igual que (2) es ambién una reca que pasa por el origen, puno, pero de pendiene 1/R c. Esa es la ecuación de la reca de alerna. Si a esa ecuación queremos referirla al origen de los ejes I c V E coordenadas en la ecuación 4, es decir: debemos hacer un cambio de emplazando (16) y (17) en (15) i cmax ca de alerna I I B V E vce Figura 19 Para hallar la inersección de la reca de alerna con los ejes hacemos primero 0y luego lo que nos da: sumiendo, ahora el puno se mueve por la reca de alerna y no por la de la coninua, por lo que para ener la máxima excursión de la corriene de colecor el puno debe esar a la miad de la reca de alerna es decir que 2. 6