Circuitos Amplificadores Básicos

 

Tensión de Señal AC en la Base

Si la señal AC de entrada se conecta al terminal de la Fig. 15.39 y su resistencia interna se considera como cero, entonces la tensión de la señal de entrada se manifiesta en la base. Si la resistencia interna no es cero, entonces la magnitud de la señal real en la base puede determinarse mediante los siguientes tres factores: la resistencia interna de la fuente de señal, la resistencia de polarización, y la impedancia de base. La Fig. 15.40(a)  muestra la forma de expresar estos tres factores. Si se usa Rin en lugar de la resistencias paralelas R1, R2 y Rin(base), entonces el circuito se puede expresar como en la Fig. 15.40(b).
En la Fig. 15.40(b) observamos que la señal de tensión de entrada Vin está dividida por RS y Rin, por lo tanto la señal real de tensión observada en la base se puede considerar como:

   

Fig. 15.40 – Circuito Equivalente AC de base

 

 

• Impedancia de Entrada

Para obtener la impedancia de entrada de la base de la señal AC podemos usar la modalidad de parámetro r simplificado. La Fig. 15.41 muestra el diagrama de conexiones de las resistencias externas RE y RC del transistor.

 

         

 

 

 

15.8.5    Impedancia de Salida  

La impedancia de salida que se nota en el colector es casi igual a la resistencia del colector si la resistencia de carga no se incluye.

            Rout @ RC                                                                                          (15.43)

En realidad, Rout = RC // rc, sin embargo la resistencia rc del colector AC es mucho más grande que RC. Por lo tanto, en la aproximación se puede ignorar.

Ejemplo 15.10. Determine la señal de tensión en el colector de la Fig. 15.42. El circuito es el equivalente al de la Fig. 15.37 pero sin C3. La resistencia interna de la fuente de señal es de 300 W, la tensión efectiva de 10 mV e IE = 2.28 mA.

 

                      

 

 

 

Como se observa en las ecuaciones anteriores, la señal de entrada a la base se hace muy pequeña debido a la relación entre la resistencia interna de la señal de entrada y la impedancia de entrada del amplificador.

•     Ganancia de Tensión

 

La ganancia de tensión AC se puede obtener a partir del circuito equivalente de la resistencia sin carga en el colector en la Fig. 15.43. La ganancia es la relación entre la tensión de salida AC (VC) y la tensión AC de base (Vb).

     

Fig. 15.43. Análisis de circuito equivalente de la ganancia de tensión AC

 

La Ecuación (15.45) es la ganancia de tensión entre base y colector. Para determinar la ganancia total en la salida de la fuente de señal, es necesario considerar la relación de división de tensión a la entrada del circuito. Esto significa que el producto de la relación de divisor de tensión y ganancia entre base y colector, es la ganancia total del amplificador. Podemos utilizar el siguiente ejemplo para explicar esta teoría.

 

Si se tiene una fuente de señal de 10 mV en el terminal de entrada y una tensión de base de 5V en el circuito de entrada, entonces la relación de división de tensión es de 5 mV / 10 mV = 0.5. Si la ganancia de tensión entre base y colector del amplificador es de 20, entonces la salida de tensión es de 5 mV x 20 = 100 mV, y por lo tanto, la ganancia total de tensión es de 100 mV = 10.

Este resultado es igual al producto de la relación de división de tensión por la ganancia del amplificador (0.5 x 20 = 10), como se muestra en la Fig. 15.44.

           

• Aumento de Ganancia en Capacitor de Paso del Emisor

 

Si el capacitor C3 se conecta con RE como en la Fig. 15.45(a), entonces el emisor se puede considerar como la tierra AC, como lo muestra la Fig. 15.45(b).

La razón es que, si la capacitancia es suficientemente grande, XC es mucho más pequeña que RE bajo la frecuencia de la señal, y por lo tanto se puede considerar como que está conectada a tierra. Sin embargo, debemos recordar que este capacitor de paso actúa como circuito abierto en DC y por consiguiente no se cambia la polarización en DC. Como la resistencia del emisor RE está en corto mediante el capacitor bajo señal de frecuencia, la ganancia de tensión AC se convierte en:

 

 

     

Puede verse el efecto obvio del capacitor de paso.

 

 

 

 

 

 

Cuando el capacitor en tándem C2 se conecta al terminal de salida del amplificador, como se muestra en la Fig. 15.46(a), bajo la señal de frecuencia la resistencia del colector, es como si RC y RL estuvieran en paralelo.

El terminal superior de RC se considera como si fuera la tierra en modo AC, por lo que el circuito equivalente AC es tal como se muestra en la Fig. 15.46(b).

La resistencia total AC del colector es:

   

 

Como Rc < RC, entonces la ganancia de tensión se reduce. Si RL >> RC, entonces Rc @ RC, y por lo tanto no hay un efecto significativo en la carga para efectos de ganancia de tensión. 

 

 

 

 

 

Ejemplo 15.12. En el circuito amplificador de la Fig. 15.37, la resistencia de carga es de 5.6 kW. Si se puentea el emisor, determine la ganancia de tensión entre la base y el colector, donde re = 11W.

Respuesta: La resistencia AC del colector es:

           

              

En el ejemplo 15.11, la ganancia de tensión sin carga es de 90.9.

 

• Estabilidad de la Ganancia

La resistencia re del emisor varía con la temperatura, y por lo tanto la tensión AV = Rc / re variará también con la temperatura.

                       

                        

Fig. 15.47 – Resistencia de paso de emisión parcial para mejorar la estabilidad de la ganancia.

Para aumentar la estabilidad de la ganancia del amplificador, utilizamos la tecnología de una resistencia de emisión parcial para reducir el efecto causado por la temperatura en re. En la Fig. 15.47, la resistencia de emisión parcial es

puenteada por C3. Este puente parcial reduce la ganancia pero hace que el cambio de re no tenga ningún efecto en el amplificador.

 

 

Si RE1 >> re, entonces AV = Rc / Re1.

La resistencia total del emisor RE1 + RE2 se usa para la polarización DC. Se usa solamente  RE1 en el efecto AC, y el efecto de re se descarta. El circuito siempre puede funcionar bajo polarización normal, y también ayuda a la estabilidad de la ganancia de tensión.

 

 

•  Inversión de Fase

Tal como se mencionó, existe una diferencia de fase de 180º entre la salida de tensión del colector y la tensión de entrada de la base. A menudo esta diferencia de fases se puede expresar como una ganancia negativa de tensión (-AV).

 

Ejemplo 15.13. Determine la tensión total de salida (DC y AC) del amplificador de la Fig. 15.48.

            

 

Fig. 15.48

 

 

             

La pérdida de entrada en la base es:

 

 

 

               

•  Tensión del colector                                        (b) Tensión de salida

 

Fig. 15.51 – Tensión de salida para la Fig. 15.48

 

 

 

• Ganancia en Corriente

La ganancia en corriente entre base y colector es Ic / Ib, o bac, y la ganancia total del amplificador es:

   

Fig. 15.52 – Entrada total de corriente AC (la dirección muestra el medio ciclo positivo de la entrada Vin)

 

•   Ganancia en Potencia

La ganancia en potencia es el producto de la ganancia en tensión por la ganancia en corriente:

            Ap = A’v Ai                                                                                        (15.54)

• Amplificadores de Colector Común

 

El amplificador de colector común generalmente se conoce como seguidor de emisor. La Fig. 15.53 muestra un seguidor de emisor empleando una resistencia para dividir la polarización. La entrada se aplica a la base por medio del capacitor en tándem, y la salida se obtiene en el terminal del emisor. No hay resistencia de colector.

 

 

                        

Fig. 15.53 – Seguidor de emisor mediante el uso de una resistencia para dividir la polarización

 

 

•     Ganancia en Tensión

La ganancia en tensión para cada amplificador es Av = Vout / Vin; para el seguidor de emisor, Vout es IeRe; Vin es Ie(re + Re), donde Re es la resistencia equivalente para las resistencias en paralelo RE y RL, como lo muestra la Fig. 15.54.

Por lo tanto, la ganancia en tensión es IeRe / Ie (re + Re). La ganancia en tensión entre base y emisor se puede obtener eliminando la corriente:

   

Fig. 15.54 – Circuito equivalente de ganancia para seguidor de emisor.

 

Nótese que la ganancia de tensión es ligeramente menor que 1, si Re >> re, entonces Av  1. Como la salida se obtiene del emisor, su fasor es el mismo que la fase de la señal de entrada de la base. Esto significa que la tensión de salida tiene el mismo fasor que la tensión de entrada, y la ganancia es cerca de la unidad. A este tipo de amplificador se le llama seguidor de emisor.

•     Impedancia de Entrada

 

El seguidor de emisor tiene características de alta impedancia, y es un circuito de mucha utilidad. El uso de esta característica de alta impedancia de entrada puede ser como atenuador para alimentar un circuito de segunda etapa, y para reducir el efecto de carga inducido por las diversas etapas montadas en serie. El método de calcular la impedancia de entrada de la base es similar al la forma en que se obtiene el circuito de emisor común. Sin embargo, la tensión de entrada es desde Re, y su resistencia del emisor no se puede puentear.

---Ver Libro de Texto---

Si Re >> re, entonces la impedancia de entrada en la base se convierte en:

---Ver Libro de Texto---

Observe que en el circuito para la señal de entrada, la resistencia de polarización se conecta en paralelo con la resistencia de entrada a la base Rin(base), en la Fig. 15.53, y es la misma que el circuito de emisor común.

---Ver Libro de Texto---

• Impedancia de Salida

 

Se retira la resistencia de carga, y una aproximación para la impedancia de salida para el seguidor de emisor es:

---Ver Libro de Texto---

De la ecuación anterior encontramos que la resistencia de entrada es muy baja. Por lo tanto, es muy útil utilizar el seguidor de emisor para alimentar una carga de baja resistencia.

 

 

 

 

 

• Ganancia en Corriente

La ganancia en corriente del seguidor de emisor es Ie / I in, y se puede obtener de Vin / Rin. Si las resistencias en paralelo R1 y R2 son mucho más grandes que Rin(base) , entonces la mayoría de la corriente de entrada fluye hacia la base. Esto hace que la ganancia de corriente del amplificador sea cercana a la amplificación de corriente bac. Esto se debe a que la corriente de señal que fluye en la resistencia de polarización es muy pequeña. Expresándola matemáticamente:

Si                                ---Ver Libro de Texto---
Entonces                   ---Ver Libro de Texto---
De otra forma           ---Ver Libro de Texto---

•     Ganancia en Potencia

 

La ganancia de potencia del colector común es el producto de la ganancia de tensión y la ganancia de corriente. Para el seguidor de emisor, la ganancia de potencia es aproximadamente igual a la ganancia en corriente debido a que la ganancia de tensión es cercana a 1.

            Ap  Ai Av

Como   Av  1

            Ap  Ai

Ejemplo 15.14. Determine la impedancia de entrada, la ganancia en tensión, la ganancia en corriente y la ganancia en potencia del seguidor de emisor de la Fig. 15.55. Asuma que  bac = 175

Respuesta:   ---Ver Libro de Texto---

La impedancia observada desde la base y hacia el circuito es aproximadamente:

---Ver Libro de Texto---

La resistencia total de entrada es:

---Ver Libro de Texto---

 

 

 

 

                        

 

 

 

 

 

15.9.6      El Par Darlington

Como se ha mencionado anteriormente, bac constituye un factor importante para determinar la impedancia de entrada. El valor de bac de un transistor limita la máxima impedancia posible en la entrada del seguidor de emisor.
Para mejorar la impedancia de entrada, se puede usar el circuito Darlington, como se muestra en la Fig. 15.56. Este circuito conecta entre sí los colectores de los dos transistores. El emisor del primer transistor alimenta la base del segundo de ellos. Este circuito puede obtener  el efecto multiplicador de bac. Opera bajo el siguiente principio:

                  

 

 

 

 

• Amplificadores de Base Común

En la Fig. 15.57 se muestra un amplificador de base común. La base se encuentra en la posición de tierra AC debido al efecto de tándem del capacitor C2. La entrada de señales se le hace al emisor a través de C1. La salida se obtiene de capacitor C3 del colector.

                          

Fig. 15.57. Amplificador de base común con polarización de tensión dividida

 

• Ganancia en Tensión

La ganancia de tensión entre emisor y colector es:

            

En la expresión anterior: Rc = RC // RL.
Nótese que la ganancia de tensión es la misma que la ganancia de tensión del amplificador de emisor común, y que no existe inversión de fase entre emisor y colector.

•     Impedancia de Entrada

 

La impedancia de entrada observada entre el emisor y el circuito es:

      

 

 

---Ver Libro de Texto---

Si observamos el circuito desde el terminal de entrada, RE se conecta en paralelo con Rin(emisor) . En general, Rin(emisor)  = re es mucho más pequeño que RE. La Ecuación (15.65) se puede considerar como la impedancia total de entrada del amplificador de base común.

•    Impedancia de Salida (out)

 

Observando el circuito desde el colector y la base, la resistencia re del colector se conecta en paralelo con RC. En general, re es mucho mayor que RC, por lo tanto la impedancia de entrada es aproximadamente:

            Rout = RC                                                                                               (15.66)     

•    Ganancia en Corriente

 

La ganancia en la corriente es igual a la salida de corriente dividida entre la corriente de entrada. Ic es la salida de corriente AC, e Ie es la entrada de corriente AC. Como Ic @ Ie, la ganancia de corriente es aproximadamente 1.

            Ai @ 1                                                                                                    (15.67)

• Ganancia en Potencia

 

Conforme la ganancia en corriente en el amplificador de colector común se aproxima a 1, la ganancia de potencia se convierte aproximadamente igual a la ganancia de tensión.

            Ap = Av

Ejemplo 15.15. Determine la impedancia de entrada, la ganancia en tensión, la ganancia en corriente y la ganancia en potencia del circuito de la Fig. 15.58, donde bdc = 250.

 

Ejemplo. Encuentre IE y luego calcule re. Asuma Rin = re.
Si bdcRE >> R2, entonces:

---Ver Libro de Texto---

 

 

 

 

 

                

Tómese Ai = 1 y Ap @ Av = 64.8

 

 

• Resumen de los Tres Amplificadores

En la Tabla 15.5 se ofrece una lista resumida de las características más importantes de los tres amplificadores, así como también los valores relativos de comparación.

 

 

 

 

 

 

Tabla 15.5

	Emisor común CE	Colector común	Base común
Ganancia en Tensión AV	Alto Rc/re	Bajo I	Alto Rc/re
Ganancia máxima corriente A i(max)	Alto bac	Alto bac	Bajo I
Ganancia en Potencia Ap	Muy alto AiAv	Alto Ai	Alto Av
Impedancia de entrada Rin	Bajo bacre	Alto bacRE	Bajo re
Impedancia de salida Rout	Alto Rc	Muy bajo (Rs/bac)//RE	Alto Rc
Relación de fases para Vin y Vout	Inversión  fase 180º	Misma fase	Misma fase

La Tabla 15.5 es una comparación entre los diferentes amplificadores. Se consignan únicamente los valores máximos posibles para ganancia en corriente, impedancia de salida / entrada,  y se ignora el efecto de la resistencia de polarización.

 

•    Amplificadores de Etapas Múltiples

Algunos amplificadores se pueden conectar en serie, lo que significa que la salida de la etapa anterior se usa como la entrada de la siguiente, y cada serie de amplificadores se denomina una etapa. El propósito principal de las etapas múltiples es mejorar la ganancia.

15.11.1    Ganancia de Etapas Múltiples

Como se muestra en la Fig. 15.59, la ganancia total A’v de una serie de amplificadores es el producto de cada etapa.

---Ver Libro de Texto---

donde n es el número de etapas de amplificación.

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

Fig. 15.59 – Amplificadores en serie, donde cada triángulo representa los amplificadores individuales.

 

• Ganancia de Tensión de Decibelios

La ganancia de tensión de un amplificador generalmente se expresa en dB:

                    

15.11.3    Análisis de Etapas Múltiples

Ahora usamos un amplificador de dos etapas para hacer el análisis, como lo muestra la Fig. 15.60. Nótese que ambos amplificadores son de emisor común. El capacitor de salida C2 de la primera etapa es acoplado a la entrada de la segunda etapa. La ventaja de usar un capacitor para unir las dos etapas es que se evita el efecto mutuo de la DC entre ellos.
Los transistores de la figura se indican como Q1 y Q2.

 

            

Fig. 15.60 – Amplificadores de emisor común de dos etapas

15.11.4.    Efecto de Carga

Para determinar la ganancia de la primera etapa, es necesario considerar el efecto de carga inducido por la segunda etapa, ya que el capacitor en tándem C2 actúa como un cortocircuito para la señal de frecuencia. Por lo tanto, la impedancia de entrada de la segunda etapa se convierte en la carga AC de la primera.
Observe que en el colector de Q1, R5, R6 y Rin(base) de la segunda etapa están todos conectados a la tierra AC y en paralelo. Por lo tanto, la resistencia AC del colector equivalente de Q1 está en paralelo y es el resultado de las resistencias anteriormente citadas, como lo muestra la Fig. 15.61.
La ganancia de tensión de la primera etapa se reduce por el efecto de carga de la segunda etapa. Como la resistencia efectiva del colector en la primera etapa es más pequeña que la resistencia R3 real del colector, entonces la ganancia de tensión es Av = Rc / re.

  

              

Fig. 15.61 – Circuito AC equivalente para la primera etapa, mostrando también el efecto de carga de la impedancia de entrada de la segunda etapa.

 

• Ganancia en Tensión de la Primea Etapa

 

La resistencia de colector e la primera etapa es:

--- Ver Libro de Texto---

RC implica la cantidad en AC

El estudiante puede obtener el IE = 0.94 mA, re = 26.6 W, y Rin(base)  = 3.99. Por lo tanto, la resistencia AC efectiva del colector en la primera etapa es:

---Ver Libro de Texto---

La ganancia de tensión para la primera etapa entre la base y el colector es:

---Ver Libro de Texto---

 

• Ganancia en Tensión de la Segunda Etapa

En la segunda etapa no hay resistencia de carga, por lo tanto la resistencia del colector AC es R7, cuya ganancia es:

---Ver Libro de Texto---

Comparándola con la ganancia de tensión de la primera etapa, encontramos que el efecto de carga reduce mucho la ganancia.

• Ganancia Total en Tensión

 

La ganancia total del amplificador es:

---Ver Libro de Texto---

Asumiendo que la señal de entrada es de 100 mV, e ignorando la pérdida en la primera etapa, la entrada a la segunda etapa es de (100mV) (12748) = 1.2748 V. La ganancia total se puede expresar en dB como sigue:

---Ver Libro de Texto---

 

 

 

 

 

• Nivel de Tensión DC en Amplificador de Etapas Múltiples Acopladas en Forma Capacitiva

 

En la Fig. 15.60, las dos etapas son las mismas. Por lo tanto, las tensiones en DC de Q1 y Q2 son iguales, y las tensiones de base de los mismos son:

---Ver Libro de Texto---

Las tensiones DC de emisor y colector son:

---Ver Libro de Texto---

• Amplificador de Etapas Múltiples Acoplados Directamente

 

La Fig. 15.62 muestra las dos etapas de un amplificador acoplado en forma directa. Nótese que no hay capacitor acoplado o de paso. La tensión de colector en la primera etapa suministra la polarización de la base de la segunda etapa. Este tipo de amplificador tiene una mejor respuesta en baja frecuencia debido a que está acoplado directamente. La reactancia capacitiva de los capacitores de acoplamiento y de paso en el amplificador de acople por capacitor se aumenta bajo el modo de baja frecuencia. Para reactancia capacitiva más alta, la ganancia se reduce.

Por otro lado, los amplificadores de acople directo de etapas múltiples se pueden usar en frecuencias de hasta 0 Hz (DC) sin que pierdan la ganancia. La razón es que en el circuito no hay ningún dispositivo con reactancia capacitiva. La desventaja de este circuito es la desviación causada por temperatura y los cambios en la fuente de tensión, que harán que cambie ligeramente la polarización DC. Este cambio se ve amplificado por las sucesivas amplificaciones y provoca variaciones en el nivel de tensión DC.

 

 

 

 

 

 

 

 

                        

Fig. 15.62 – Amplificador básico de dos etapas y acople directo

 

15.12    Resumen

1.  El propósito de la polarización es disponer el punto adecuado de operación en DC (Punto Q).
2.  El punto Q se determina con la IC y VCE particular, cuyos dos valores son coordenadas del punto Q.
3. La línea de carga DC pasa a través del punto Q y se une con el eje vertical en IC(sat) y en el eje horizontal en VCE(off)
4.  La región lineal de un transistor es la región a la que le sigue la línea de carga y que está entre los puntos de saturación y de corte.
5.  La estabilidad de la polarización de la base es pobre debido a que el punto Q varía con bdc.
6.  La polarización del emisor tiene un punto Q estable, pero requiere de fuentes de tensión positivas / negativas.
7.  La polarización para división de tensión requiere solamente una única fuente de tensión, y ofrece un punto Q estable. Este es el método de polarización común.
8. Retroalimentación de polarización del colector: se obtiene la retroalimentación negativa del colector y se alimenta con ella la base. Ofrece buena estabilidad.
9.  Un amplificador de señales pequeñas utiliza únicamente una pequeña porción de la carga de línea para procesar la señal.
10. En vista de que los fabricantes utilizan los parámetros h en sus hojas de datos, es muy importante conocerlos para efectos de ingeniería.
11. Los parámetros r son de mucha utilidad en la operación con transistores.
12. El amplificador de emisor común tiene como ventajas que posee buena tensión, corriente y ganancia de potencia. Sin embargo, la desventaja es su baja impedancia de entrada.

 

13. El amplificador de colector común tiene las ventajas de que tiene una alta impedancia de entrada y una buena ganancia de corriente. La desventaja es que la ganancia de tensión es de aproximadamente 1.
14. El colector de base común tiene una buena ganancia de tensión pero la entrada de impedancia es baja, y la ganancia de corriente es de aprox. 1
15. El par Darlington ofrece una mejora en b para mejorar la entrada de impedancia.
16. La ganancia total de los amplificadores de etapas múltiples es el producto de la ganancia de cada etapa (o la suma de la ganancia en dB de cada etapa)

 

 

15.13    Problemas

1. En la Fig. 15.63 se muestra la polarización de salida del colector para un transistor polarizado. Determine que la polarización del transistor se encuentra cerca de la región de corte o de saturación.

 

 
                        Fig. 15.63                                                  Fig. 15.64

 

2. En un transistor de base polarizada, IB = 150 mA, bdc = 75, VCC = 18V, RC = 1 kW. Determine el punto Q, la corriente de saturación del colector y la tensión de corte VCE.
3. En la región de la curva característica del colector en la Fig. 15.64, determine los puntos de intersección para la línea de carga DC con el eje vertical y horizontal.
4. En el circuito polarizado de la Fig. 15.64, si IB = 20 mA, ¿cuál debe ser el valor de VBB? Si bdc = 50, determine IC y VCE para el punto Q.
5. Determine la polarización del transistor de la Fig. 15.65 si se encuentra en la región de saturación o en la región lineal. Note que IC = bdcIB es verdadero solamente en la región lineal.

 

 
Fig. 15.65                                                     Fig. 15.66

 

6. Se tiene un transistor de base polarizada donde bdc = 90, VCC = 12V, RB = 18 kW, RC = 100W. Determine IB, IC y VCE.
7. Si bDC es el doble para la temperatura en el problema 6, ¿cuál es el punto Q?
8. Se tienen para prueba dos circuitos de base polarizada. Uno de ellos utiliza polarización VBB independiente, mientras que el otro usa la  resistencia de base conectada a VCC como polarización. Ambos transistores tienen las mismas características. Se usa un medidor de corriente para medir las corrientes en el colector. Si se ajusta el VCC para estos dos transistores, se tiene solamente uno de los circuitos con cambio en la corriente. Determine cuál de los dos cambia la corriente de colector y explique por qué.
9. La Hoja de Datos muestra que el bdc mínimo es 75, el máximo es 125. Si el circuito de la Fig. 15.66 se manufactura industrialmente, ¿cuál es el rango de variación del punto Q? Si el punto Q se debe mantener en la región lineal, ¿será esta variación aceptable?
10. En el circuito de base polarizada de la Fig. 15.66, la temperatura cambia de 0ºC a 70ºC. El valor de bdc a 25ºC es 110, y se reduce en un 50% a 0ºC, aumentándose a un 80% a 70ºC. Determine el valor de IC y las variaciones de VCE por un cambio de temperatura de 0ºC a 70ºC.
11. para el circuito de la Fig. 15.67, determine las tensiones de terminal con respecto a tierra.
12. En la Fig. 15.67, ¿cuál es el valor máximo de RE para evitar que el transistor llegue a un estado de saturación?
13. Para la Fig. 15.67, y de acuerdo con el valor de VBE, ¿cuál es la variación de IE cuando la temperatura aumenta de 25ºC a 100ºC? Asuma que bdc no cambia y que VBE = 0.7V a 25ºC. VBE disminuye en 2.5 mV cuando la temperatura aumenta 1ºC.

 

 

 

 

            
    Fig. 15.67                                     Fig. 15.68

 

14.  ¿Por qué se puede ignorar la variación de bdc en el circuito emisor polarizado? Explique la razón.
15. Determine IC y VCE del circuito p-n-p con polarización en el emisor de la Fig. 15.68.
16. En el circuito de la Fig. 15.69, si se desea que Rin(base) ³ R2, ¿cuál será el valor mínimo de bdc?
17. Si la resistencia de polarización R2 en el circuito de la Fig. 15.69 se reemplaza por una resistencia variable de 10 kW, ¿cuál es la resistencia mínima necesaria para lograr la condición de saturación?

 

Fig. 15.69                                   Fig. 15.70

 

18.  Si la resistencia variable se ajusta a 3 kW en el Problema 17, ¿cuál será el valor de IC y VCE?
19. Determine las tensiones de terminal en relación con la tierra para el transistor de la Fig. 15.70. No omita la entrada de la resistencia de base o VBE.

 

 

20. Si el transistor en el circuito de la Fig. 15.70 se reemplaza por un dispositivo p-n-p, dibuje el diagrama de conexiones.

 

21. (1) Determine el valor de VB en la Fig. 15.71

(2) ¿Cuál es  el VB después de duplicar el RE?

22. (1) Determine el punto Q en la Fig. 15.71

(2) Calcule la potencia mínima para el transistor en la Fig. 15.71

 

                        

Fig. 15.71                                         Fig. 15.72

 

23. Calcule VB, VC e IC en la Fig. 15.72

 

24. En el Problema 23, ¿cuál se supone que es la RC para que IC disminuya en un 25%?

25. ¿Cuál es la potencia mínima para el transistor de la Fig. 24?

 

26. Se tiene un transistor n-p-n con polarización retroalimentada en el colector con VCC = 12V, RC = 12 kW, RB = 47 kW, y bdc = 150. Calcule la tensión del colector y la corriente.

27. ¿Qué tipo de parámetros h se pueden medir en el circuito de la Fig. 15.73? Indique sus valores.

 

 

 

 

Fig. 15.73

28.  Determine los parámetros r (bac, aac, re, rb, rc) utilizando los parámetros   h obtenidos en el problema anterior.

 

29. Un transistor tiene un b DC (hFE) de 150. Si la corriente DC de base es de 10 mA, adc = 0.99, determine rc.

30.  Un transistor tiene en el punto de polarización DC, IB = 15 mA, IC = 2 mA. Se tiene una variación de 5 mA para IB en el punto Q, lo cual induce una variación de 0.5 mA para IC en el punto Q. Determine bdc y bac.

 

31.  Determine los circuitos DC y AC equivalentes para la condición sin carga del circuito de la Fig. 15.74.

  

 

    Fig. 15.74

32.  Determine los siguientes valores en AC de los amplificadores de la Fig. 15.74: (1) Rin(base)                 (2) Rin            (3) AV
33.  Haga de nuevo el problema conectando el capacitor de paso en RE en la Fig. 15.74.
34. Haga de nuevo el problema conectando la resistencia de carga de 10 kW en el terminal de entrada del circuito de la Fig. 15.74.

 

35.  Determine la tensión DC y la corriente del amplificador de la Fig. 15.75

(1) VB             (2) VE             (3) IE              (4) IC              (5) VCE

36. Determine los siguientes valores AC del circuito en la Fig. 15.75

(1) Rin(base)                (2) Rin            (3) AV             (4) Ai              (5) Ap

37. Si la fuente de señal usa 600 W y 12 mV para alimentar el amplificador de la Fig. 15.75, determine la ganancia total de tensión y la tensión total de salida bajo efecto de atenuación en el circuito de base. ¿Cuál es la relación entre las fases con señal de tensión de la base y tensión de señal del colector?

 

 

 

38.  El amplificador mostrado en la Fig. 15.76 usa una resistencia variable de 100W como RE, y se tiene un capacitor de paso para variar la ganancia. Cuando se ajusta la resistencia variable, RE cambia el valor del paso y de la ganancia. Mantenga RE constante para DC, así como la polarización. Determine la ganancia máxima y mínima bajo condición sin carga del amplificador.
39. Agréguele la resistencia de carga de 600W en la salida del terminal del amplificador en la Fig. 15.76 y determine la ganancia máxima y mínima.
40. Si la resistencia de carga es de 1 kW, determine la ganancia total de tensión, la ganancia de corriente y de potencia en el amplificador de la Fig. 15.76. Asuma que hay una resistencia interna de 300W en la fuente de señal.
41. Verifique que hay ganancia de tensión en el seguidor de emisor.
42. Determine la impedancia total de salida y la tensión DC de salida en la Fig. 15.77.
43.  Utilice un capacitor para acoplar la resistencia de carga con el emisor de la Fig. 15.77. Para la señal, esta resistencia de carga se conecta en paralelo con RE y reduce la resistencia efectiva del emisor. Describa el impacto causado al circuito bajo este tipo de conexión.

 

 

 

Fig. 15.76                                              Fig. 15.77

44. En el Problema anterior, determine RL que reduce la ganancia de tensión a 0.9.

 

45. En la Fig. 15.78, determine:

(1) Las tensiones Q1 y Q2 de nodo con respecto a tierra
(2) bac total
(3) El re para cada transistor
(4) Impedancia de entrada

 

                        

 

Fig. 15.78

 

 

 

 

46. Determine la ganancia total de corriente Ai para el circuito de la Fig. 15.78

47. Comparando el amplificador de base común con el amplificador de emisor común y el seguidor de emisor. ¿Cuáles son las principales desventajas?

 

48. Determine  Rin(emisor) , AV, Ai y Ap para el amplificador de la Fig. 15.79.

 
Fig. 15.79

49. Cada ganancia del amplificador de dos etapas es de 30. Determine la ganancia total.

 

50. Si la ganancia en dB de cada etapa del amplificador de 3 etapas es de 15, ¿cuál es la ganancia total de tensión (dB). ¿cuál será la ganancia real de tensión?

51. La Fig. 15.80 muestra un capacitor de dos etapas acoplado a un amplificador. Determine los siguientes valores:

(1) Ganancia de tensión para cada etapa
(2) Ganancia total de tensión
(3) Utilice dB para expresar la ganancia en (1) y en (2)

52. La Fig. 15.80 muestra un amplificador de etapas múltiples, con una señal de entrada de 50 mV, y en el cual la resistencia en serie es de 75W y la resistencia de carga de 20W. Determine:

(1) Ganancia de tensión para cada etapa
(2) Ganancia total de tensión
(3) Utilice dB para expresar la ganancia en (1) y en (2)

 

 

 

 

 

Fig. 15.80

53. La Fig. 15.81 muestra un amplificador de dos etapas de acople directo (es decir, no hay un capacitor de acople entre las dos etapas). La polarización DC en la primera etapa se fija igual a la de la segunda etapa. Determine las tensiones DC de ambas etapas y la ganancia total de tensión.

 

 

Fig. 15.81

54.  Use la expresión de dB para las siguientes ganancias de tensión:

 

        (1)  15       (2)  50        (3)  100         (4)  1500

             

55.  Convierta las siguientes ganancias  de tensión en dB a voltaje verdadero:

(1) 3 dB          (2) 6 dB         (3)  10 dB        (4) 40 dB