Circuito amplificador colector común y sus aplicaciones

Circuito amplificador colector común y sus aplicaciones

El amplificador es un circuito electrónico que se utiliza para amplificar una señal de voltaje o corriente. La entrada para el transistor será un voltaje o corriente y la salida será una forma amplificada de esa señal de entrada. Un circuito amplificador generalmente se diseña con uno o más transistores y se llama amplificador de transistor. El transistor (BJT, FET) es un componente importante en un sistema de amplificación. En este artículo, analizaremos el circuito amplificador de colector común.

Los amplificadores de transistores se utilizan con mayor frecuencia en nuestras aplicaciones de la vida diaria, como un amplificador de audio, radiofrecuencia, sintonizadores de audio, Comunicación por fibra óptica , etc.




Conceptos básicos del amplificador de transistor colector / seguidor de emisor común

Como comentamos en nuestro artículo anterior, hay tres configuraciones de transistores que se utilizan comúnmente para la amplificación de la señal, es decir, base común (CB), colector común (CC) y emisor común (CE).



Los buenos amplificadores de transistores tienen esencialmente los siguientes parámetros: alta ganancia, alta impedancia de entrada, alto ancho de banda, alta velocidad de respuesta, alta linealidad, alta eficiencia, alta estabilidad, etc.

En la configuración de transistor de colector común, usamos el terminal del colector como común para las señales de entrada y salida. Esta configuración también se conoce como configuración de seguidor de emisor porque el voltaje del emisor sigue al voltaje base. La configuración del seguidor de emisor se usa principalmente como un búfer de voltaje. Estas configuraciones se utilizan ampliamente en aplicaciones de adaptación de impedancia debido a su alta impedancia de entrada.



Los amplificadores de colector común tienen las siguientes configuraciones de circuito.


  • La señal de entrada ingresa al transistor en el terminal base
  • La señal de entrada sale del transistor en el terminal del emisor.
  • El colector está conectado a un voltaje constante, es decir, tierra, a veces con una resistencia intermedia

En la figura siguiente se muestra un circuito amplificador de colector común simple. La resistencia de colector Rc es innecesaria en muchas aplicaciones. Con el fin de transistor de trabajo como amplificador , debe estar en la región activa de su configuración.

Amplificador colector común o circuito seguidor de emisor

Amplificador colector común o circuito seguidor de emisor



Para eso, establecemos el punto de reposo que debe establecerse con los circuitos externos al transistor, los valores de las resistencias Rc y Rb, y las fuentes de voltaje CC, Vcc y Vbb, se han elegido en consecuencia.

Una vez que se han calculado las condiciones de reposo del circuito y se ha determinado que el BJT está en la región de operación activa hacia adelante, los parámetros h se calculan a continuación para formar el modelo de pequeña señal del transistor.

Características comunes del amplificador de transistores de colector

La resistencia de carga en el amplificador de colector común que se coloca en serie con el circuito emisor recibe tanto la corriente de base como las corrientes de colector.

Dado que el emisor de un transistor es la suma de las corrientes de base y colector, dado que las corrientes de base y colector siempre se suman para formar la corriente del emisor, sería razonable suponer que este amplificador tendrá una ganancia de corriente muy grande.

El amplificador de colector común tiene una ganancia de corriente bastante grande, más grande que cualquier otra configuración de amplificador de transistor. Las características del amplificador cc como se menciona a continuación.

Parámetro Caracteristicas
Ganancia de voltajeCero
Ganancia de corrienteAlto
Ganancia de poderMedio
Relación de fase de entrada o salidaGrado cero
Resistencia de entradaAlto
Resistencia de salidaBajo

Ahora se puede calcular el rendimiento del circuito de pequeña señal. El rendimiento total del circuito es la suma del rendimiento en reposo y de señal pequeña. El circuito del modelo de CA se muestra a continuación.

Modelado de CA del amplificador colector común

Modelado de CA del amplificador colector común

Ganancia de corriente

La ganancia de corriente se define como la relación entre la corriente de carga y la corriente de entrada.

Ai = il / ib = -ie / ib

A partir del circuito de parámetro h, se puede determinar que las corrientes de emisor y base están relacionadas a través de la fuente de corriente dependiente por la constante hfe + 1. La ganancia de corriente depende solo de las características del BJT e independiente de cualquier otro valor de los elementos del circuito. Su valor viene dado por

Ai = hfe + 1

Resistencia de entrada

La resistencia de entrada está dada por

Este resultado es idéntico al de un amplificador de emisor común con una resistencia de emisor. La resistencia de entrada a un amplificador colector común es grande para valores típicos de la resistencia de carga Re.

Ganancia de voltaje

La ganancia de voltaje es la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada. Si el voltaje de entrada se toma nuevamente como el voltaje en la entrada del transistor, Vb.

Av = Vo / Vb

Av = (vo / il) (il / ib) (ib / vb)

Reemplazando cada término con su expresión equivalente

Av = (Re) (Ai) (1 / Ri)

La ecuación anterior es algo menor que la unidad. La ecuación de aproximación de la ganancia de voltaje está dada por

La ganancia de voltaje total se puede definir como

Avs = Vo / Vs

Esta relación puede derivarse directamente de la ganancia de voltaje Av y una división de voltaje entre la resistencia de la fuente Rs y la resistencia de entrada del amplificador Ri

Después de la sustitución de las ecuaciones apropiadas, la ganancia de voltaje total viene dada por

Avs = 1- (hie + Rb) / (Ri + Rb)

Resistencia de salida

La resistencia de salida se define como la resistencia de Thevenin en la salida del amplificador mirando hacia atrás en el amplificador. El circuito se muestra a continuación, el circuito equivalente de CA para calcular la resistencia de salida.

Circuito equivalente de CA de resistencia de salida del amplificador de colector común

Circuito equivalente de CA de resistencia de salida del amplificador de colector común

Si se aplica un voltaje v a los terminales de salida, se encuentra que la corriente base es

ib = -v / (Rb + hie)

La corriente total que fluye hacia el BJT viene dada por

i = -ib-hfe.ib

la resistencia de salida se calcula como

Ro = v / i = (Rb + hie) / (hfe + 1)

La resistencia de salida de un amplificador de transistor de colector común suele ser pequeña.

Aplicaciones

  • Este amplificador se utiliza como circuito de adaptación de impedancia.
  • Se utiliza como circuito de conmutación.
  • La alta ganancia de corriente combinada con una ganancia de voltaje cercana a la unidad hace que este circuito sea un gran búfer de voltaje
  • También se utiliza para el aislamiento de circuitos.

Este artículo analiza el funcionamiento del circuito amplificador de emisor común y sus aplicaciones. Al leer la información anterior, tendrá una idea sobre este concepto.

Además, cualquier consulta relacionada con este artículo o si desea implementar Proyectos eléctricos y electrónicos para estudiantes de ingeniería , no dude en comentar en la siguiente sección. Aquí está la pregunta para ti, ¿Cuál es la ganancia de voltaje del amplificador colector común?