Amplificador en emisor comun

1.2.2 Amplificador en Emisor Común
El amplificador en Emisor Común se caracteriza por amplificar la señal, tanto en voltaje como en
corriente, además el voltaje de salida es invertido con respecto al de entrada. Su impedancia de entrada
y de salida son altas.
El circuito equivalente de Corriente continua es:
Circuito equivalente de corriente alterna
RB
R´ L
donde
RB  R1 || R2
RL'  RC || RL
Si Vs es una señal pequeña entonces el transistor opera en forma lineal y para efectos de análisis el
transistor tiene un circuito lineal equivalente llamado circuito en parámetros “h”.
Modelo de señal pequeña del BJT para la configuración en Emisor Común
Modelo del BJT en parámetros “h” (configuración en Emisor Común)
Significado de los parametros “h”
vbe  hieib  hrevce
ic  h feib  hoevce
Estos parámetros “h” reciben su nombre a partir de las siguientes condiciones
A).- Corto circuito en la salida ( Vce = 0 ).

vbe  (hie )ib
ic  (h fe )ib
por lo que:
hie 
vbe
ib VCEQ
h fe 
vce 0
ic
ib VCEQ
vce 0
hie = Impedancia de entrada con la salida en corto.
i = input.
e = emisor común.
h fe
= Ganancia de corriente en sentido directo con la salida en corto.
f = forward - directo
e =emisor común
B).- Circuito abierto en la entrada ( ib  0 )

vbe  hre (vce )
ic  hoe (vce )
por lo que:
v
hre  be
vce
hoe 
I BQ
ib 0
ic
vce
I BQ
ib 0
hre = Ganancia de voltaje en sentido inverso con la entrada abierta.
r = reverse
e = emisor común
hoe = Admitancia de salida con la salida abierta.
o = output
e = emisor común.
Determinación de los parámetros “h”
De las curvas de entrada pueden ser determinados gráficamente los parámetros hie y hre
VCE  19V
ib
ib
VCE  1V
VCE  20V
i B
vBE
VBE
hie 
vbe vBE

ib
ib

VBE 0
VCEQ
vBE
iB
Puede observarse que hie corresponde a la resistencia dinámica del diodo B-E
hie 
VT
V
V
 T  h fe T
I CQ I CQ
I CQ
h fe
VCE
ib
I BQ
VBE
vBE
Puede observarse que hre corresponde un valor muy pequeño, su valor se encuentra en el rango de
1x10-4 a 3x10-4, y para efectos prácticos puede considerarse cero
hre 
vbe vBE

vce vCE

VBE 0
ICQ
vBE
vCE
Los parámetros hfe y hoe se obtiene a partir de las curvas de salida y como se indican en las mismas
h fe 
ic ic

ib iB
hoe 
ic
i
 C
vce vCE

ic 0
VCEQ
iC
iB

iC 0
ICQ
iC
vCE
Se observa que el valor de hoe es muy pequeño, un valor típico es de aproximadamente de 100 m
siemens y para fines prácticos puede considerarse como Admitancia 0 = resistencia infinita.
Modelo del Amplificador en Emisor Común incluyendo el modelo de señal pequeña del transistor
Las impedancias de entrada y de salida pueden obtenerse fácilmente mediante observación del circuito:
Z i  RB || hie
y
Z o  Rc
La ganancia de voltaje puede obtenerse a partir de la multiplicación de los siguientes factores
AV 
vL vL vce vbe

vs vce vbe vs
vL
1
vCE
vce    h feib   Rc RL 
vbe  hieib
R R
vce
 h fe C L
vbe
hie
RB hie
vbe

vs RB hie  rs
Av 
RC RL
RB hie
VL
 h fe
.
RB hie  rs
VS
hie
Ai 
i L i L ib
 .
i S ib i s
 RC
iL

h fe
iS RC  RL
ib
RB

iS RB  rs
Ai 
 RC
iL
RB

h fe
iS RC  RL
RB  rs
VL
i
RL
V rs  z i
Ai  L 
 L.
VS
iS
VS R L
rs  z i
Ai  Av
zi  rs
RL
PROBLEMA.- El transistor 2N3904 tiene un h fe de 125 cuando su punto de operación es I CQ  1mA y
VCEQ  6V . Se pretende polarizar este transistor mediante la técnica de división de tensión.
a).- Calcular el valor adecuado de cada uno de los resistores para cumplir con esa condición de
1
1
polarización y bajo los siguientes datos adicionales; Vcc=12V, RB   RE y VE  VCC .
10
10
Una vez polarizado el transistor, el circuito se utilizará como amplificador. La señal a amplificar
proviene de una fuente de voltaje con resistencia interna de 50  . la señal amplificada será
suministrada a una resistencia de carga de 1.2 K  .
b).- Calcular la impedancia de entrada y la de salida del amplificador
c).- Calcular la ganancia del voltaje del amplificador.
d).- Calcular la ganancia de corriente del amplificador.
En los incisos b, c y d suponer que la reactancia de los capacitores es despreciable a la frecuencia de la
señal.
e).- Calcular el valor mínimo de capacitancia de cada uno de los capacitores de tal manera que en el
amplificador se tenga un acoplamiento y desacoplamiento ideal para fines prácticos. Fc = 100 Hz
12V
1.2V
 1.2V por lo que RE 
 1.2 K
10
1mA
125
RB 
(1200 )  15 K
10
V V
12V  6V
RC  CC CEQ  RE 
 1.2K  4.8K
I CQ
1mA
a).-
VE 
b).-
hie 
VT
25m V
h fe 
(125)  3.212K
I CQ
1m A
(3.212 K)(15 K)
 2.546 K
18.212 K
Zo  RC  4.8K
Z i  RE || hie 
c).-
AV 
R || RL RB || hie
VL
 125(960) 2646
 h fe C

 36.65
Vs
hie rs  RE || hie
3212 2696
d).-
Ai 
RC
iL
RB
4800
15000

(h fe )

(125)
 82.36
is RC  RL
RB  hie 6000
18212
e).- Para poder calcular el capacitor Ci tenemos que encontrar la resistencia de Thévenin que este
capacitor “mira” entre sus terminales
RCi  RB || hie  rs  2646  50  2696
1
RCi  269.6
10
1
Ci 
 5.9  F
2 (100)(269.6)
X Ci 
Donde RCi es la resistencia vista por el capacitor Ci
Para poder calcular el capacitor CO tenemos que encontrar la resistencia de Thévenin que este capacitor
“mira” entre sus terminales
RCO  RC  RL  6 K 
1
RCO  600
10
1
CO 
 2.65 F
2 (100)(600)
X Ci 
Donde RCO es la resistencia vista por el capacitor CO
Para poder calcular el capacitor CE tenemos que encontrar la resistencia de Thévenin vista desde el el
desde la fuente de señal.
Para esto dibujamos el circuito equivalente visto desde el Terminal del emisor, a este circuito en donde
las resistencias de base cambian aparentemente en su valor, se le conoce como circuito de de base
reflejado en el de emisor.
rs'/(hfe+1)
ie
B
hie/(hfe+1)
Vs
E
RE
ie
RTH
Donde rs'  RB || rs
Entonces:
RCE  RE ||
rs'  hie
 25.34
h fe  1
1
RCE  2.534
10
1
CC 
 628F
2 (100)(2.534)
XC 
RCE 
rs || RB   hie || R
h fe  1
E

(50 || 15K)  3.2 K
|| 1200
126
RCE  25.88 || 1200 25.33  X C
CE 
1
 62.83F
2 (100)(25.33)
Donde RCE es la resistencia Thévenin vista por el capacitor CE
CONSIDERACIONES DE DISEÑO PARA AMPLIFICADORES DE SEÑAL PEQUEÑA:
1. Proponer la ganancia de voltaje a obtener
2. Elegir un tipo de polarización y establecer el punto de operación.
El punto de operación deberá estar en la región activa o lineal.
3. Establecer el grado de estabilidad que deberá tener el punto de operación con respecto de los
cambios de 
4. Se recomienda seleccionar voltajes de alimentación que sean estándar. (Múltiplos de 1.5 V) por
ejemplo 12V.
5. Se recomienda elegir corrientes de colector 0.5  I CQ  4mA
EJEMPLO DE DISEÑO DE UN AMPLIFICADOR
CONFIGURACIÓN DE EMISOR COMUN.
DE
SEÑAL
PEQUEÑA
EN
PROPUESTA DE DISEÑO: Diseñar un amplificador en E.C. como el que se muestra en la figura de
V ce
tal manera que se obtenga una ganancia de voltaje de
igual a –200.
Vbe
SOLUCION:
Paso 1
La figura nos sugiere una polarización por divisor de tensión
Sabemos que la ganancia de voltaje:
Vce
R
R
R
 hfe C   C  C
Vbe
hie
hib VT
I CQ
Por lo que
RC  200(
VT
)
I CQ
Seleccionando I CQ  1mA y que VT  25mV a 25O C
Entonces
RC  5K
Siendo su valor comercial más cercano de RC  5.1K
Paso 2
Proponiendo que el punto de operación se encuentre a la mitad de la recta de carga, entonces
1
VCEQ  VCC
2
Eligiendo VCC  12V entonces
VCEQ  6V
El análisis en D.C. para la trayectoria de salida del amplificador tenemos que:
VCC  VRC  VCEQ  VRE
Por lo que
Como
V RE  VCC  V RC  VCEQ
V RE  VCC  VCEQ  R E I EQ
I CQ  I EQ
Entonces
VRE  12V  6V  5K(1mA)
VRE  1V
Ahora por la ley de Ohm.
RE 
VRE VRE
1V


 1K
I EQ I CQ 1mA
Ahora sí; ya tenemos las condiciones de recta de carga en D.C. para que el punto de operación sea
fijado por la malla de la base, es decir, solo nos falta seleccionar los voltajes de R1 y R2 para tal
propósito.
Para establecer estos valores, primeramente agregaremos un grado de estabilidad que deberá tener el
punto de operación con respecto a los cambios de 
Si se elige un transistor 2N3904, este tiene una  típica de 150 cuando el punto de operación se
establece en I CQ  1mA y VCEQ  6V
Uno de los criterios más comunes es el de
RB 
1
RE
10
El cual nos permite una buena estabilidad del punto de operación y nos proporciona además una no
muy baja, lo cual es bueno para aspectos de contar con una ganancia de
Corriente.
Por lo tanto
1
RB  150(1K)
10
RB  15K
Entonces R1 puede calcularse:
R1 
RB
15K

 17.65K
VBB
1.8
1
1
12
VCC
Donde VBB  VBEQ  I CQ (
RB

 RE )
Siendo su valor comercial mas cercano:
R1  18K
R2 
VCC
12
RB 
15K
VBB
1.8
R2  100K
En resumen, si queremos obtener una ganancia de voltaje de –200 para el circuito mostrado en la figura
los elementos deberán ser
VCC  12V
R1  18K
R2  100K
RE  1K
RC  5.1K
Transistor 2N3904
PREGUNTAS :
¿Qué sucede con el amplificador en E.C. diseñado si la señal a amplificar proviene de una fuente de
voltaje con resistencia interna rs y que pasa además si se conecta una resistencia RL de carga acoplada
en A.C.?
¿Qué sucede con la ganancia =-200?
¿Cómo deben ser los valores de rS y RL para que la ganancia de –200no se afecte significativamente?