By APUNTE: CONFIGURACIONES DEL TRANSITOR Área de GET Página 1 de 11 Derechos Reservados Titular del Derecho: INACAP NO de inscripción en el Registro de Propiedad Intelectual # Pág. 04 pag. 04 Pág. 05 Pág. 07 Pág. og de fecha C INACAP 2002. Página 2 de 11 INDICE Configuración del ra Base 2 p Configuración de Emisor Común. Configuración de Colector Limites de Operación del Punto de Operación Q o Punto — Calculo de Punto Operación Q. Pág. 10 Pág. 1 Página 3 de 11 configuración y la dirección de 1C con la polaridad de VCC. Para describir por completo el comportamiento de un dispositivo de tres erminales, se requiere de dos conjuntos de caracteristicas, uno para los parámetros de entrada o punto de manejo y el otro para el lado de salida. El conjunto de entrada para el amplificador de base común, como se muestra en la figura 1 2, relacionará una corriente de entrada (IE) con un voltaje de entrada (VBE ) para varios niveles de vo taje de salida (VCB).
Como se observa en la figura #12, lo que se tiene es la curva equivalente a la zona directa de un diodo, especialmente cuando la salida está polarizada muy inversamente, (VCB > 1 OV). El conjunto de salida relacionará una corriente de salida (1C ) con un voltaje de alida VCB para diversos niveles de corriente de entrada (IE). Esto corresponde a la zona inversa del diodo y por tanto, corresponde a una corriente básicamente constante sin importar el valor del voltaje inverso. Esto quiere decir, serán líneas rectas a lo largo del Eje que partirá de un valor aproximado a -0,6V.
Para un transistor de Silicio. página 4 de 11 Figura #1 2: Curva característica de entrada b) Configuración de Emisor Común La configuración de transistores que se encuentra con mayor frecuencia se 2 2 muestra en la figura #13 p tores pnp y npn. Se entrada como a las de salida (en este caso, es también común a as terminales de la base y del colector). Figura 413 De nuevo se necesitan dos conjuntos de características para describir en forma completa el comportamiento de la configuración de emisor común: una para la entrada o circuito de la base y una para la salida o circuito del colector.
Ambas se muestran en la figura 14. página 5 de 11 Figura 14 Las corrientes del emisor, colector y la base se muestran en su dirección de comente convencional real. Aun cuando la configuración del transistor ha cambiado, siguen siendo aplicables las relaciones de corrientes desarrolladas antes para la configuración de base común. En la configuración de emisor común las características de la salida serán una gráfica de la corriente de salida (1C) versus el voltaje de salida (VCE) para un rango de valores de la corriente de entrada (13).
Las características de la entrada son una gráfica de la comente de entrada (IB) versus el voltaje de entrada (VBE) para un rango de valores del voltaje de salida (VCE). Obsérvese que en las características de la figura 14 la magnitud de IB es del orden de microamperes 30F 12 comparada con los miliam ótese también que las activa en la configuración de emisor común es aquella parte del uadrante superior derecho que tiene la linealidad mayor, esto es, la región en la que las curvas correspondientes a IB son casi líneas rectas y se encuentran igualmente espaciadas. 4 a esta región se localiza a la derecha de la línea sombreada vertical en VCEsat por encima de la curva para 13 igual a cero. La región a la izquierda de VCEsat se denomina región de saturación. En la región activa de un amplificador emisor común la unión colector-base está polarizada inversamente, en tanto que la unión base-emisor está polarizada directamente. Se recordará que éstas fueron las mismas condiciones que existieron en la región ctiva de la configuración de base común.
La región activa de la configuración de emisor común puede emplearse en la amplificación de voltaje, corriente o potencia. La región de corte en la configuración de emisor común no está tan bien definida como en la configuración de base común. Nótese, en las características de colector de la figura 14 que 1C no es igual a cero cuando IB = 0. En configuración de base común, cuando la corriente de entrada IE = O, la corriente de colector fue sólo igual a la corriente de saturación inversa ICO, por lo que la cuma IE = O y el eje de vo taje fueron (para todos los propósitos rácticos) uno.
La razón de esta diferen puede obtenerse erísticas del colector PAGF40F 12 manipulación adecuada de las ecuaciones (1. 2). Es decir, Ecuación (1. 2): 1C = ? IE ICBO Página 6 de 11 Sustituyendo se tiene: 1C = ? (1C + IB) + ICBO Reordenando obtenemos: Si consideramos el caso discutido: anteriormente, donde IB = O A. y sustituimos un valor típico de ? tal como 0. 996, la corriente de colector resultante es la siguiente: Si ICBO fuera de 1 ? A, la corriente de colector resultante con IB O A sena: 250 (IpA) = 0. 25mA, como se refleja en las características de la figura 14. ara eferencia futura, a la corriente de colector definida por la condición IB = O ? A se le asignará la notación indicada por la ecuación En la figura 13 las condiciones que envuelven a esta corriente definida nuevamente se muestran con su dirección de referencia asignada. Para propósitos de amplificación lineal (la menor distorsión) el corte para la configuración de emisor común se determinará mediante 1C = ICEO. En otras palabras, la región por debajo de 13 = O A deberá evitarse si se requiere una señal de salida sin distorsión.
Cuando se emplea como computadora, la circuitería lógica de una 12 propósitos de onmutación cuando IB = O A 0 1C = ICEO únicamente en el caso de transistores de silicio. En los transistores de germanio, sin embargo, el corte para propósitos de conmutación se definirá como aquellas condiciones que existen cuando 1C =ICBO. Esta condición puede obtenerse normalmente en los transistores de germanio polarizando inversamente la unión de base emisor, polarizada por lo regular en forma directa a unos cuantos décimos de volt.
Recuérdese para la configuración de base común que el conjunto de características de entrada se aproximó por una línea recta equivalente que resultó en VBE = 0. V para cualquier nivel de IE mayor de O A. Para la emisor común puede tomarse la misma aproximación, resultando en el equivalente aproximado. El resultado apoya nuestra anterior conclusión de que para un transistor en la región «activa» o de conducción el voltaje de base a emisor es 0. 7 V. En este caso el voltaje se ajusta para cualquier nivel de la corriente de base. ) Configuración de Colector Común La tercera y última configuración de transistores la de colector común, mostrada en la figura 15 con las direcciones apropiadas de corriente y la notación de voltaje. La configuración de colector común se emplea undamentalmente para propósitos de acoplamiento de impedancia ya que tiene una elevada impedancia de entrada y 6 2 una baia impedancia de sa opuesto a las base común y de emisor común. Página 7 de 11 Figura 15 Notación y símbolos en la configuración de colector común.
La configuración del circuito de colector común se muestra en la figura 16 con la resistencia de carga del emisor a tierra. Nótese que el colector está conectado a tierra aun cuando el transistor está conectado de manera similar a la configuración de emisor común. Desde el punto de vista de diseño, no es necesario elegir para n conjunto de características de colector común, los parámetros del circuito de la figura 16. Pueden diseñarse empleando las características de emisor común. ara todos los propósitos prácticos, las características de salida de la colector común son las mismas que las de la configuración de emisor común. En la configuración de colector común las características de salida son una gráfica de IE versus VEC para un intervalo de valores de IB. Por ellos, la corriente de entrada es la misma tanto para las características de emisor común como para las de colector común. El eje de voltaje para la configuración de olector común se obtiene cambiando simplemente el signo de voltaje de colector a emisor de las características de emisor común.
Por último, hay un cambio casi imperceptible en la escala vertical de 1C de se reemplaza ‘cas de emisor común si 1C 7 2 configuración de colector común, las caracteristicas de la base de emisor común son suficientes para obtener la información que se requiera. Figura 16 Configuración de colector común empleada para acoplamiento de impedancia Página 8 de 11 Límites de Operación del Transistor. Para cada transistor existe una región de operación sobre las características, la ual asegurara que los valores nominales máximos no sean excedidos y la señal de salida exhibe una distorsión mínima.
Una región de este tipo, se ha definido para las características de transistor de la figura 17. Todos los límites de operación se definen sobre una típica hoja de especificaciones de transistor. Algunos de los límites se explican por sí mismos, como la corriente máxima de colector (denominada, por lo general, en la hoja de especificaciones, como corriente continua de colector) y el voltaje máximo de colector a emisor (abreviada a menudo como 1C y VCEO) para el transistor de la figura 17, 1C áx se especificó como de 50 mAy VCEO como de 20 V.
La línea vertical de las características definida como VCEsat especifica la mínima VCE que puede aplicarse sin caer en la región no lineal denominada región de saturación. Figura 17: Limites del tran 80F 12 El nivel de VCEsat está ree la vecindad de los 0. 3 V el dispositivo de la figura 17, la disipación de potencia de colector especificó como de 300 mW. Surge entonces la cuestión de cómo graficar la curva de disipación de potencia de colector especificada por el hecho de que PC máx = VCE * 1C = 300 mW.
En cualquier punto sobre las características el roducto de VCE e 1C debe ser Igual a 300 mW. Si elegimos para 1C el valor máximo de 50 mA y lo sustituimos en la relación anterior, obtenemos que VCE = Si las curvas de caracteristicas no están dsponibles o no aparecen en la hoja de especificaciones (como ocurre con frecuencia), uno simplemente debe estar seguro que 1C , VCE y su producto caigan dentro del intervalo que aparece en la siguiente ecuación: ICEO ? 1C ? Icmáx; VCE sat ? VCE ? VCE-máxy VCE * 1C ? pcmáx.
Página 9 de 11 Punto de operación Q o punto Quiescente. El análisis o diseño de un amplificador de transistor requiere del conocimiento de a respuesta del sistema, tanto de cd (Continuo) como de ca (Alterno). Con demasiada frecuencia se supone que el transistor es un dispositivo mágico que puede alcanzar el nivel de la entrada aplicada de ca sin la asistencia de una fuente de energía externa. En realidad, el nivel mejorado de potencia de salida de ca es resultado de una transfere ía de las fuentes correspondiente de ca.
Afortunadamente, el teorema de superposición es aplicable y la investigación de las condiciones de cd puede separarse por completo de la respuesta de ca. Sin embargo, hay que tener presente que durante el diseño o etapa de síntesis, la selección e los parámetros para los niveles de cd requeridos afectarán la respuesta de ca, y viceversa. El término polarización es un vocablo que incluye todo lo referente a la aplicación de voltajes de cd para establecer un nivel fijo de corriente y voltaje.
Para amplificadores de transistor, el voltaje y la corriente de cd resultantes establecen un punto de operación sobre las curvas características, el cual define la región que se empleará para la amplificación de la señal aplicada. Ya que el punto de operación es un punto fijo sobre las curvas características, se le conoce también omo punto quiesciente (abreviado punto Q). por definición, quiescente significa quieto, inmóvil, inactivo.
El nivel de cd de operación de un transistor se controla por varios factores, incluyendo el rango de posibles puntos de operación sobre las características del dispositivo. Una vez que se han definido los niveles deseados de corriente y voltaje de cd, debe construirse una red o circuito externo que establecerá el punto de operación deseado. Cada diseño también determinará la estabilidad del sistema, es decir, qué tan sistema a las variaciones 0 DF 12 de temperatura
