Diseño Del Circuito Emisor Común Del Transistor - Visión general.

El amplificador de emisor común es muy utilizado y el diseño del circuito electrónico es relativamente sencillo. Hay algunos cálculos sencillos que pueden combinarse con un flujo de diseño simple para obtener un resultado seguro. Es bastante fácil adoptar los valores preferidos de los componentes en el diseño del amplificador de emisor común.

Hay varias variaciones del amplificador de emisor común y éstas pueden acomodarse fácilmente en el diseño. La forma más básica de diseño de amplificador de emisor común es el simple búfer lógico/salida, que consiste en un transistor y un par de resistencias. A esto se le pueden añadir algunos componentes adicionales para que se convierta en un amplificador acoplado a CA con polarización de CC y resistencia de derivación de emisor.

Diseño simple de amplificador lógico de emisor común

Este diseño muy simple para un buffer lógico o amplificador de emisor común es tan simple como cualquier diseño puede ser.

El diseño del circuito muestra el transistor con una resistencia de entrada y una resistencia de colector. La resistencia de entrada se utiliza para limitar la corriente que fluye en la base, y la resistencia de colector se utiliza para desarrollar esa tensión en la salida.

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Cuando se ve un alto lógico en la entrada, esto hace que la corriente fluya a través de R1 y hacia la base. Esto hace que el transistor se encienda. A su vez, la tensión en el colector cae casi a cero y toda la tensión se desarrolla a través de la resistencia R1.

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Se puede ver que hay una inversión de fase. Para una tensión de entrada alta, la salida es baja, es decir, el común

Un amplificador de emisor común que actúa como buffer para un CI lógico es muy fácil de diseñar.

Aunque no es la única forma de diseñar la etapa, se puede utilizar la siguiente guía paso a paso.

1. Elegir el transistor: La elección del transistor, marcado como TR1 en el diagrama, dependerá de varios factores

• *Disipación de potencia prevista.
• *Velocidad de conmutación requerida - para aplicaciones de conmutación elige un transistor de conmutación, no otra forma de transistor con un gran ancho de banda, ft.
• *Ganancia de corriente requerida.
• *Capacidad de corriente requerida.
• *Tensión de emisor del colector.

Todos ellos pueden anticiparse con suficiente precisión antes de iniciar el diseño. Una vez completado el diseño, hay que comprobar todas las cifras para asegurarse de que el transistor es adecuado con los valores elegidos.

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2. Calcular la resistencia de colector: Con el tipo de transistor elegido, es necesario determinar los valores de los demás componentes electrónicos. La determinación de la resistencia de colector, R2, se consigue determinando la corriente necesaria para que fluya a través de la resistencia.

Esto dependerá de elementos tales como la corriente que el circuito necesita suministrar. También puede ser que se necesite un indicador LED en serie con la resistencia de colector. La corriente debe determinarse para dar la salida de luz requerida.

El valor de la resistencia puede determinarse mediante la ley de Ohms, conociendo la corriente que circula por la resistencia y la tensión a través de ella.

3. Determina el valor de la resistencia base: La corriente de base es la corriente de colector dividida por el valor de β o hfe que es prácticamente el mismo. Asegúrate de que hay suficiente impulso de corriente para encender el transistor para los valores más bajos de β incluso a bajas temperaturas donde los valores de β serán más bajos.

Hay que tener cuidado de no conducir una corriente excesiva a la base, ya que la conmutación puede tardar más tiempo como resultado porque el exceso de carga almacenada tiene que ser eliminado.

4. Reevaluar las hipótesis iniciales: Una vez competido el diseño es necesario reevaluar algunas de las decisiones y estimaciones iniciales por si el diseño final ha cambiado algo.

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Diseño de un amplificador de emisor común acoplado a CA simple

A continuación se presenta el diseño de un circuito electrónico básico para un circuito amplificador de emisor común acoplado a CA.

Este circuito no es muy utilizado porque es difícil definir el punto de funcionamiento exacto del circuito como consecuencia de las variaciones en los valores de β encontrados.

Se podría utilizar el proceso paso a paso que se muestra a continuación:

1. Elegir transistor: La elección del transistor dependerá de factores como la potencia disipada prevista, la tensión de colector-emisor, el ancho de banda y otros similares.
2. Elegir la resistencia de colector: El valor de ésta debe elegirse de forma que el colector se sitúe en torno a la mitad de la banda de alimentación para la corriente requerida. El valor de la resistencia se puede determinar simplemente utilizando la ley de Ohms. El valor de la corriente debe ser elegido para dar una resistencia / impedancia de salida que sea aceptable para la siguiente etapa.
3. Elegir la resistencia de base: Utilizando la cifra β del transistor, determine la corriente de base. A continuación, utilizando la ley de Ohms y conociendo la tensión de alimentación y el hecho de que la base estará a 0,5V (para el silicio) por encima de tierra, calcule la resistencia.
4. Calcular los condensadores de desacoplamiento: Conociendo las impedancias de entrada y salida, determine el valor del condensador para igualar la impedancia a la menor frecuencia de uso. (Xc = 2π f C donde C está en Faradios y la frecuencia está en Hz).
5. Revisar los cálculos: Revisar todos los cálculos y suposiciones para asegurarse de que siguen siendo válidos a la luz del desarrollo del circuito.

Diseño completo del amplificador de emisor común acoplado a CA

Al incorporar algunos componentes adicionales en el diseño del circuito de emisor común, es posible proporcionar un mejor nivel de ganancia y también mejorar la estabilidad de la temperatura en CC.

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El diseño del amplificador de emisor común es relativamente sencillo. El siguiente flujo de diseño puede servir de base.

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1. Elegir el transistor: Al igual que antes, el tipo de transistor debe elegirse en función de los requisitos de rendimiento previstos.
2. Calcular la resistencia de colector: Es necesario determinar el flujo de corriente necesario para conducir adecuadamente la siguiente etapa. Conociendo el flujo de corriente necesario en la resistencia, elija una tensión de colector de alrededor de la mitad de la tensión de alimentación para permitir excursiones iguales de la señal hacia arriba y hacia abajo. Esto definirá el valor de la resistencia utilizando la ley de Ohms.
3. Calcula la resistencia de emisor: generalmente se elige una tensión de alrededor de 1 voltio o el 10% del valor del carril para la tensión de emisor. Esto proporciona un buen nivel de estabilidad de CC al circuito. Calcule la resistencia a partir del conocimiento de la corriente de colector (efectivamente la misma que la de emisor) y la tensión de emisor.
4. Determinar la corriente de base: Es posible determinar la corriente de base dividiendo la corriente de colector por β (o hfe que es esencialmente lo mismo). Si se especifica un rango para β, trabaje en el lado prudente.
5. Determina la tensión de base: Esto es fácil de calcular porque el voltaje de la base es simplemente el voltaje del emisor más el voltaje de la unión base-emisor. Se considera que es de 0,6 voltios para los transistores de silicio y de 0,2 voltios para los de germanio.
6. Determina los valores de las resistencias de base: Supón que la corriente que circula por la cadena R1 + R2 es aproximadamente diez veces superior a la corriente de base necesaria. A continuación, seleccione la relación correcta de las resistencias para proporcionar la tensión necesaria en la base.
7. Condensador de derivación del emisor: La ganancia del circuito sin un condensador a través de la resistencia de emisor es aproximadamente R3/R4. Para aumentar la ganancia para las señales de CA se añade el condensador de derivación de la resistencia de emisor C3. Este debe eb calculado para tener una reactancia igual a R4 a la menor frecuencia de operación.
8. Determina el valor del condensador de entrada: El valor del condensador de entrada debe ser igual a la resistencia del circuito de entrada a la frecuencia más baja para dar una caída de -3dB a esta frecuencia. La impedancia total del circuito será β veces R3 más cualquier resistencia externa al circuito, es decir, la impedancia de la fuente. La resistencia externa se suele ignorar ya que es probable que no afecte al circuito indebidamente.
9. Determina el valor del condensador de salida: De nuevo, el condensador de salida se elige generalmente para igualar la resistencia del circuito a la menor frecuencia de funcionamiento. La resistencia del circuito es la resistencia de salida del seguidor de emisor más la resistencia de la carga, es decir, el circuito siguiente.
10. Vuelve a evaluar los supuestos: A la luz del desarrollo del circuito, reevalúa las hipótesis del circuito para asegurarte de que siguen siendo válidas. Aspectos como la elección del transistor, los valores de consumo de corriente, etc.

Es posible obtener una ganancia más definida de la etapa para señales de mayor frecuencia colocando una resistencia (R5) en serie con C3. Para valores bajos de ganancia de tensión, esto se puede determinar a partir de la simple relación Av = R3 / R5.

Con un poco de práctica, las distintas etapas del diseño del amplificador de transistor de emisor común se convierten en algo natural y pueden llevarse a cabo muy fácilmente. La elección del transistor también se puede hacer más fácilmente.

Como se mencionó anteriormente, es muy importante utilizar un transistor de conmutación para aplicaciones de conmutación - incluso los transistores con un alto ft, o corte no funcionarán tan bien como un transistor de conmutación adecuado.

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