¿Qué es el amplificador
La amplificación es un proceso para aumentar la intensidad de la señal aumentando la amplitud de una señal dada sin cambiar sus características. La señal de entrada puede ser una señal de corriente, una señal de voltaje o una señal de potencia; amplificador amplificará la señal sin cambiar sus características. Las aplicaciones de amplificadores son de amplio rango, se usan principalmente en comunicaciones, controladores, instrumentos de audio y video, etc.
Usar el transistor como amplificador:
El transistor se puede usar como dos tipos
- Cambiar
- Amplificador
Aquí vamos a concentrarnos en cómo se usa el transistor como amplificador. El transistor se activará por completo en la región de saturación y se desactivará por completo en la región de corte. Si el transistor quiere funcionar como un amplificador, debemos hacer que el transistor funcione en la región activa que se encuentra entre la región de saturación y de corte. Discutiremos más sobre este tema en una sesión posterior.
El transistor se puede usar como amplificador en las siguientes tres configuraciones.
- Common Base configuration (CB): en la configuración CB conectaremos la base del transistor a tierra, que tiene una impedancia de entrada muy baja que dará una impedancia de salida muy baja con una amplificación muy baja. La ganancia para esta configuración será muy baja.
- Configuración común del colector (CC): en esta configuración el colector está conectado a tierra, tenemos baja impedancia de salida para alta impedancia de entrada y la ganancia para esta configuración es muy buena cuando en comparación con la configuración CB.
- Configuración del emisor común (CE): en esta configuración el emisor está conectado a tierra y la impedancia de entrada será alta, la impedancia de salida será media y la ganancia será alta.
Nota : la mayoría de los circuitos de amplificación usa la configuración CE porque tiene alta ganancia y alta impedancia de entrada.
Parámetros para elegir un amplificador:
Debemos tener en cuenta las siguientes especificaciones antes de elegir el amplificador de transistor. Las especificaciones son impedancia de entrada, eficiencia, ancho de banda, ganancia, velocidad de respuesta, linealidad, estabilidad, etc.
Impedancia de entrada : el voltaje La fuente que está conectada a la impedancia, que está conectada a la entrada, se llama impedancia de entrada. En el amplificador de transistores, la impedancia de entrada debe ser alta porque detendrá la carga del circuito. Por ejemplo, si damos señal de 10V con una impedancia de fuente de 1k ohm al ohm de entrada de 1M que está conectado a la entrada del transistor u otro periférico electrónico, entonces la impedancia de entrada será
- Impedancia de entrada = 10V * (1M/1M + 1k) = 9.9V
- Si disminuimos la impedancia a 10K = 10V * (10K/10K + 1K) = 9.09V
- Si disminuimos la impedancia a 5K = 10V * (1K/1K + 1K) = 5V
Entonces desde el circuito superior si disminuye la impedancia de entrada, el voltaje también disminuirá y la ganancia del circuito disminuirá. La impedancia de entrada debe ser 10 veces mayor que la impedancia de la fuente para una buena amplificación.
Efficiency : la eficiencia no es otra cosa que la cantidad de energía de entrada que se usa efectivamente para obtener la salida del amplificador. En otras palabras, la eficiencia no es otra cosa que la cantidad de energía que se extrae de la fuente de alimentación y cuánta energía se usa de manera eficiente para obtener la salida del amplificador.
Efficiency (ζ ) = (Pout/Ps) * 100
donde Pout es la potencia de salida y Ps es la potencia extraída de la fuente de alimentación.
Bandwidth: El rango de frecuencia donde el amplificador puede hacer una buena amplificación de la señal se llama ancho de banda de ese amplificador. El ancho de banda de la frecuencia se calcula en señal en función de los medios puntos de potencia, es decir, los puntos donde la potencia de salida se convierte en la mitad de la potencia de salida máxima en el gráfico de frecuencia frente a salida.
Ganancia : la ganancia del amplificador se mide calculando la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada. Por lo general, la ganancia se calcula en decibelios. La ganancia de un amplificador se puede calcular en voltaje y también en términos actuales también.
- GANANCIA en potencia G = 10 log (Pout/Pin)
- GANANCIA en voltaje G = 20 log (Vout/Vin)
- GANANCIA en corriente G = 20 log (Iout/Iin)
Los circuitos de mayor ganancia serán altamente sensibles y darán buen resultado incluso cuando se proporcione una entrada pequeña.
Estabilidad: La capacidad del amplificador para evitar auto oscilaciones. Debido a estas oscilaciones, la señal podría superponerse o enmascarar la señal útil. Se puede alcanzar la estabilidad agregando una red zonal en la salida que producirá una retroalimentación negativa.
Tasa de distorsión: La tasa oblicua se define como la velocidad del amplificador dará la salida en respuesta a la señal de entrada. Si la velocidad de respuesta es alta, podemos decir que el amplificador es rápido. La velocidad de respuesta se representa V/μs y la ecuación es SR = (dVo/dt).
Linealidad: Si la entrada del amplificador se incrementa la salida del amplificador también debe aumentar linealmente este efecto se llama linealidad. Este efecto será 100% logrado por el amplificador ideal, cuando tomamos el caso práctico, el amplificador producirá una salida lineal para su entrada hasta cierto límite, después de eso si la frecuencia de entrada aumenta, la ganancia de salida disminuirá debido a la capacitancia parásita interna del señal. Esta no linealidad puede reducirse mediante retroalimentación negativa.
Ruido: El ruido se define como las frecuencias no deseadas en la señal debido a la interfaz del componente, interferencia externa, fallas de componentes, mismas señales de frecuencia en el mismo circuito, etc.
Ahora nos concentraremos en cómo funcionará el transistor en la región activa y Common emisor RC acoplado amplificador.
Transistor:
Transistor is un dispositivo electrónico que se utiliza principalmente con fines de conmutación y amplificación. Los transistores son de dos tipos PNP y NPN, en los agujeros PNP son portadores mayoritarios y en NPN los electrones son los portadores minoritarios. Los transistores NPN son más rápidos que PNP porque la movilidad de los electrones es más rápida que los agujeros.
Todos sabemos que el transistor funciona en tres regiones
- Región de corte: en la región de corte, el transistor se desactivará y en la región de saturación se activará el transistor. Estas regiones se usan principalmente en condiciones de conmutación.
- Región activa: en la región activa, el transistor estará activado. El voltaje del colector al emisor (Vce) estará entre las regiones de corte y saturación. El transistor puede amplificar los pequeños cambios en el voltaje en la base que se le da al colector. El transistor solo requiere 0.7V para funcionar completamente en modo de saturación.
- 0.2 & lt; Vce & lt; Vcc donde Vcc es la fuente de alimentación
- Región de saturación: En la corriente del colector de región activa ( Ic) es proporcional a la corriente de base (Ib) por un multiplicador constante llamado β si denotamos la oración anterior en la ecuación que será Ic = βIb. Con esto, podemos usar fácilmente el transistor como un amplificador lineal en la región activa.
Lea la publicación: Conceptos básicos del transistor para saber más sobre transistores
Amplificador combinado Common Emitter RC: El amplificador acoplado de emisor común RC es un amplificador básico y simple. El circuito del amplificador acoplado RC se muestra a continuación.
El condensador C1 es un filtro que se usa para bloquear el voltaje de CC y permitir solo las variaciones en la tensión del transistor. La Resistencia R1, R2 se utiliza como red de polarización que mantendrá el transistor en la región activa. Si no usamos la polarización, la tensión del condensador se aplica directamente al transistor. Todos sabemos que el transistor se activará por 0.7v. Normalmente daremos más voltaje al transistor (& gt; 0.7v), con este transistor de voltaje pasará fácilmente al modo de saturación y actuará como un circuito de circuito cerrado. La red de polarización adecuada mantendrá el transistor en la región activa.
Las resistencias R3 y R4 se utilizan para reducir el voltaje de Vcc. R3 es la resistencia del colector y R4 es la resistencia del emisor que se selecciona de tal forma que ambos dejen caer la tensión de Vcc en un 50%. R3 debería caer alrededor del 40% y el 10% restante se elimina con R4. El condensador c2 y R4 emiten un voto negativo que hace que el circuito sea estable.
Diseño del amplificador acoplado RC:
El diseño de un amplificador acoplado RC de etapa única se muestra a continuación.
El valor nominal del colector actual Ic y hfe puede obtenerse de la hoja de datos del transistor.
Diseño de Re y Ce:
- Deje que el voltaje cruce Re: VRe = 10% Vcc…………. (1)
- Voltaje en Rc: VRc = 40% Vcc……………… (2)
El 50% restante caerá a través del colector-emisor.
From (1) y (2) Rc = 0.4 (Vcc/Ic) y Re = 01 (Vcc/Ic).
Diseño de R1 y R2:
Base actual Ib = Ic/hfe. Deja Ic ≈ Ie. Deje corriente a través de R1; IR1 = 10 Ib. También la tensión en R2: VR2 debe ser igual a Vbe + VRe. De este VR2 se puede encontrar. Por lo tanto, VR1 = Vcc-VR2. Como se encuentran VR1, VR2 e IR1, podemos encontrar R1 y R2 usando las siguientes ecuaciones. R1 = VR1/IR1 y R2 = VR2/IR1.
Finding Ce: La impedancia del condensador by-pass del emisor debe ser una décima parte de Re.
ie XCe = 1/10 (Re)
También XCe = 1/2ΠFCe
F puede seleccionarse para ser 100Hz. De este Ce se puede encontrar.
Finding Cin: Impedance of el condensador de entrada (Cin) debe ser uno por décimo de la impedancia de entrada del transistor (Rin).
ie XCin = 1/10 (Rin)
Rin = R1 paralela R2 parallel (1 + (hfe re))
re = 25mV/Ie.
Xcin = 1/2ΠFCin.
Desde este Cin se puede encontrar.
Finding Cout: La impedancia del condensador de salida (Cout) debe ser una décima parte de la resistencia de salida del circuito (Rout).
ie, XCout = 1/10 (Rout).
Rout = Rc.
XCout = 1/2ΠFCout.
De este Cout se puede encontrar.
Configurando la ganancia: Introduciendo una resistencia de carga adecuada RL a través del colector del transistor y tierra establecerá la ganancia.
Expresión f o la ganancia de voltaje (Av) de un amplificador de transistor de emisor común es la siguiente.
Av =-(rc/re)
re = 25mV/Ie
y rc = Rc parallel RL
A partir de este RL se puede encontrar.