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Amplificador en Base Común



1.2.4 Amplificador en Base Común.

Este Amplificador se caracteriza por tener baja Impedancia de Entrada, no presenta Ganancia de Corriente pero sí de Voltaje, y ademas tiene propiedades útiles en Altas Frecuencias.


Circuito Equivalente de C.A.




Modelo del BJT en Señal Pequeña para la configuración B.C.



Aplicando LVK en el puerto de entrada y LCK en el puerto de salida





Estos parametros quedan definidos bajo las siguientes condiciones

A) Corto Circuito en la Salida y



= Impedancia de Entrada con la Salida en Corto
(i = input y b = B.C.)

= Ganancia de Corriente en sentido directo con la salida en corto
(f = forward y b =B.C.)

Estos dos parametros pueden calcularse a partir del Circuito Equivalente de Señal Pequeña del BJT en E.C. (Circuito simplificado)




Convirtiendo a Base Común


B) Circuito Abierto en la Entrada. , con


= Ganancia de Voltaje en sentido inverso con la Entrada abierta
(r = reverse b = B.C.)

= Admitancia de Salida con la entrada abierta
(o = output b = B.C.)


Estos parametros pueden ser calculados a partir del modelo de Señal Pequeña del BJT (configuración de emisor común) con elcircuito completo, esto nos conduce a

El Transistor 2N3904 cuando se polariza con = 1 mA y = 6v tiene los siguientes parametros h de E.C.

= 3.1 KΩ
=125
=1.3 x 10-4
=8.5x10-6 Siemens

Encontrar los parametros h de B.C. para el mismo Transistor y en el mismo punto de operación.


Se observa que los parametros y son muy pequeños, por lo que para fines practicos los haremos cero.

ANALISIS DEL AMPLIFICADOR EN BASE COMUN

Realizando estas aproximaciones el circuito equivalente de CA en señal pequeña para el amplificador, este queda:
a simple vista observamos que la Impedancia de entrada, esta dada por el paralelo de hib con RE:


de la misma manera tenemos que la impedancia de salida es simplemente:



La ganancia de voltaje puede calcularse mediante la multiplicación de algunos factores:
La ganancia de corriente puede calcularse mediante la multiplicación de los factores:




EJEMPLO NUMERICO DEL ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR EN BASE COMUN

Para el amplificador que se muestra en la figura, determinar lo siguiente:




A) La Impedancia de Entrada y la Impedancia de Salida.
B)
C)

Suponer en los incisos anteriores que todas las reactancias son despreciables a la frecuencia de la señal.

D) Calcular el valor mínimode capacitancia de cada uno de los capacitores para que el amplificador opere con acoplamiento y desacoplamiento aproximandose al ideal, a una frecuencia de 100Hz.

Solución.

Circuito Equivalente de C.C.


Este circuito ya fue analizado previamente y con los mismos valores de resistencia y el mismo tipo de transistor, por lo tanto



Circuito Equivalente de C.A.



SOLUCION:

a) Primeramente nos daremos a la tarea de encontrar el valor de Zi, se observa que Pero como vemos en la fórmula, nos falta encontrar primero el valor de hib para el cual haremos lo siguiente:

Por lo tanto:


Ahora bien, sabemos que:



b) Buscamos ahora el valor para la ganancia de voltaje, a través de la fórmula siguiente:
c) La ganancia de corriente la encontramos a través de la fórmula:




Sólo hay que sustituir valores y nos lleva al resultado mostrado a continuación:¨



d) Ahora calculamos los valores de los capacitores:

; Donde RTH = rs + Zi = 50 + 25 = 75Ω

Por lo tanto:


Vamos ahora a encontrar el valor de Co:
; Pero ahora RTH = RC + RL = 6KΩ

Entonces:


Por último nos resta conocer el valor del capacitor de base, para ello empleamos la misma fórmula que hemos venido usando, pero ahora el valor de RTH cambia a ser:



Sustituyendo valores:



Ahora sustituimospara encontrar CB:

Ejemplo de diseño de un Amplificador de señal pequeña en configuración base común.

Propósito de diseño: Diseñar un amplificador en B.C. como el que se muestra en la fig. A (o bien fig. B) de tal manera que la ganancia de voltaje sea de 150.


Figura A Figura B


Solución: La fig. Nos sugiere que el transistor debera estar polarizado por divisor de tensión.
Sabemos que la ganancia de voltaje en esta configuración es


Pero

O lo que es lo mismo
Ademas

Si elegimos y que la operación de trabajo es a temperatura ambiente ( entonces.

siendo su valor comercial el mismo valor calculado:

Si proponemos que el punto de operación quede a la mitad de la recta de carga de D.C. entonces de la fig. A, la rama de salida cumple con



el punto de operación a la mitad de esta recta tiene un voltaje colector – emisor de



donde se eligió de 12V por lo que

entonces

como

pero

entonces

, siendo su calor comercial mas cercano.


Con los valores de y las condiciones para colocar el punto de operación ya estan dadas, solo falta fijarlas a través de la red de polarización formadopor , y .

Al igual que antes, y se pueden obtener a través del mismo proceso, ya que el tipo de polarización también es por divisor de tensión.

Eligiendo para estabilizar con respecto a cambios en



cabe señalar que se tomó ya que este es un valor típico para un transistor 2N3904 en el punto de operación de y

Calculando

Donde


El valor comercial mas cercano para es 62 K

para tenemos


siendo su valor mas cercano comercial el de

En resumen si queremos obtener una ganancia de voltaje igual a 150 para el circuito mostrado inicialmente, los elementos deben ser:


Transistor 2N3904

Cabe señalar que esta ganancia corresponde solo a la relación . Si al amplificador de la fig. se le conecta una fuente de señal de voltaje con resistencia interna y ademas se conecta una resistencia de carga de acoplada por capacitor, entonces la ganancia sera significativamente menor, según lo muestra la siguiente expresión



Ahora el factor y el termino también se hace menor como consecuencia del equivalente paralelo



Pregunta para analizar:
¿Es posible que el diseño original con pueda ser mantenido por la relación el cual se da para cuando acoplamos una fuente de señal de voltaje (con interna y una carga)?

¿Si o no? ¿Por qué?





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