Polarización

Electrónica. Transistores. Realimentación. Divisor de tensión. Capacitor de acoplamiento

  • Enviado por: Eduardo Gómez G.
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 10 páginas

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POLARIZACION DE BASE

Es la peor forma e polarizar un transistor para empleo en la zona activa. Este tipo de polarización establece la corriente de la base co un valor fijo.

POLARIZACION CON REALIMENTACION DEL EMISOR.

La finalidad de la polarización con realimentación de emisor es anular las variaciones de "cc" ello equivale a que "RE" sea muco mayor que "RB/cc" No obstante, en los circuitos prácticos "RE" no puede ser lo suficientemente grande para anular los efectos de "cc" sin que provoque la saturación del transistor. En los diseños típicos, lo que sucede es que la polarización con realimentación de emisor es casi tan sensible a los cambios en "cc" como la polarización en base. Por ejemplo la figura 8.24a muestra un circuito con realimentación de emisor. En la figura 8.24b se indica su reta de carga para continua y los puntos de trabajo para dos ganancias de corriente distintas. Como se pede ver, una variación 3:1 en la ganancia de corriente produce gran variación en la corriente de colector.

POLARIZACIO CON REALIMENTACION DE COLECTOR.

La figura 8.25 muestra la polarizacion con realientacion de coletor (llamada tambien autopolarizacion). Sumando tensines a lo largo de la malla de colector se llega a:

VCE - Vcc + (Ic + IB)RC = 0

8.25

Como Ib es mucho menor que Ic en la zona activa, Ib se puede descartar y la ecuacion se puede escribir asi:

IC = (VCC - VCE) / RC

Hacieno Vce = 0, se obtiene una corriente de saturacion de VCC / RC. Haciendo IC = 0, se obtiene una tension de corte.

Si se suman las tensiones a lo largo de la malla de base, se obtiene:

VBE - VCC + (IC + IB)RC + IBRB = 0

o bien

VBE - VCC + ICRC + IBRB = 0

Como IB = IC/âCC, la ecuacion anterior se puede resolver para IC:

IC = (VCC - VBE) / RC + RB/âCC

La polarizacion con realimentacion de colector ofrece una variable sobre la polarizacion con realimentacion de emisor: el transistor se puede saturar. A medida que se disminuye la resistencia de base, el circuito de trabajo se desplaza hacia el punto de saturacion sobre la realimentacion de carga para continua. Sin embargo, nunca puede llegar a la saturacon aunque la resistencia de base se haga muy pequeña.

El punto Q habitualmente se coloca cerca de la parte central de la recta de carga para continua. En polarizacion con realimentacion de colector, esto requiere que

RB = âCCRC

La forma as fácil de comprobarlo es sustituyendo el valor en la ecuación. Este cambio da una corriente de colector ue es aproximadamente la mitad del valor de saturación.

La polarización con realimentación de colector es mas eficaz que la polarización con realimentación de emisor. Aunque el circuito sigue siendo sensible a los cambios experimentados por Bcc se emplea en la practica. Tiene a su favor la simplicidad y una mejor respuesta en frecuencia (lo cual se vera mas adelante). En la figura 8.26a se observa un circuito polarizado con realimentación de colector. En la figura 8.26b aparece su carga de recta para continua y los puntos de trabajo para dos ganancias de corrientes diferentes.

(a)

Como se puede ver en dicha figura, una variación 3:1 en la ganancia de corriente produce menos variación en la corriente de colector que la que permite la polarización con realimentación de emisor.

POLARIZACION POR DIVISOR DE TENSION

El circuito de polarización mas extensamente utilizado es el llamado de polarización por divisor de tensión. A continuación se indica como se obtiene a partir de un circuito de polarización de emisor.

El divisor de tensión

A veces, la tensión de una fuente de alimentación es demasiado elevada para aplicarse directamente a la base. De que manera se puede reducir la tensión sin tener que diseñar de nuevo la fuente de alimentación? La forma mas sencilla consiste en insertar un divisor de tensión, como se muestra en la figura 8.2a. Eligiendo valores apropiados para R1 y R2, la tensión se puede reducir al valor que sea adecuado para el diseño.

La tensión en R2 es V2. Esta se aplica directamente a la base, lo que implica que VB = V2. El proceso de análisis es el mismo de antes, excepto que en este caso se empieza por calcular la tensión en R2. Una vez obtenida, se le resta 0.7 v para determinar la tensión de emisor, y entonces se esta en camino de lograr una solución.

POLARIZACION DE EMISOR

Es la mejor forma de polarizar un transistor para su funcionamiento con la zona activa. La idea clave es mantener la corriente en un valor fijo.

AMPLIFICADOR EN EMISOR COMUN

La figura 9.15 muestra un amplificador. Como el emisor esta para la señal, a este amplificador se le llama emisor común (EC) la corriente del generador tiene un valor de 1mV. A menos que se indique otra, este se refiere al valor pico a pico de la tensión sinusoidal y no al eficaz (rms). La resistencia de 600 Ù es la resistencia interna del generador.

Fig. 9.15

Acoplo a la entrada

La tensión del generador esta acoplada mediante el condensador de entrada a la base del transistor. La tensión alterna de base en la figura 9.15 es menor que la tensión del generador, a que se produce una caída de tensión en la resistencia interna de 600 Ù. Como el emisor de la masa para señal, toda tensión alterna de base aparece en el diodo del emisor. Debido a esta tensión alterna, por el diodo de emisor circula corriente alterna.

Inversión de Fase

La corriente de colector alterna e aproximadamente igual a la corriente de emisor alterna. Cuando la corriente de colector alterna circula por la resistencia de colector para señal, produce una tensión alterna al colector. Durante el semiciclo positivo de la tensión de entrada, la corriente total de colector es creciente, lo cual quiere decir que se regresa una mayor caída de tensión en la resistencia de colector. A su vez en la circunstancia significa que hay una menor tensión total en el nudo del colector. Dicho de otra forma, la tensión alterna simplificada en el colector se invierte, como se ve en la figura 9.15; lo que equivale a que es desfasada 180 gdos respecto a la señal de entrada.

El condensador de salida bloquea la tensión continua.

La tensión total de colector es la superposición de una tensión continua y tensión interna. En el circuito de la figura 9.15, la tensión continua de colector vale aproximadamente 6 V. Centrado en este nivel se encuentra una señal sinusoidal que varia con respecto a los 6 V.

El condensador de salida acopla la tensión amplificada e invertida de colector a la resistencia de carga. Como el condensador es un circuito abierto para continua y un corto circuito para alterna, bloqueara la tensión continua de colector, pero dejara que pase la tensión alterna de colector. Por esta razón, la tensión total e la carga es una tensión tierna sin componente continua.

No hay señal alterna en el nudo del emisor.

Si se observa la tensión de emisor con un osciloscopio, se vera una raya horizontal como la que muestra en la figura 9.15. Esta línea representa una tensión continua aproximadamente de 1,1 V. En la pantalla no aparecerá una onda sinusoidal porque el condensador de desacoplo es un cortocircuito para señal.

No hay señal alterna en la línea de alimentación

Un osciloscopio conectado entre la línea de alimentación y masa tampoco mostraría nada, excepto una línea recta horizontal a la altura de + 10 V. En la pantalla no aparecería una señal alterna porque la fuente de alimentación tiene un gran condensador de filtrado, equivalente a un condensador de desacoplo. Dicho de otro modo, un diagrama completo del amplificador y de la fuente de alimentación revelaría la presencia de un gran condensador de filtrado entre la línea de alimentación y masa. Este gran condensador de filtrado funciona como un condensador de desacoplo. Por tanto, toda la línea de alimentación esta a masa para señal.

CAPACITOR DE ACOPLAMIENTO

1.- Cualquier capacitor utilizado para acoplar dos circuito. El acoplamiento se realiza por medio de la reactancia capacitiva común a ambos circuitos.

2.- Que permite pasar corriente alterna, pero bloquea la corriente directa.

3.- Capacitor destinado para acoplar dos o mas circuitos de ca con diferentes niveles de cd.

CAPACITOR DE PASO

1.- Aislador de paso que proporciona un valor deseado de capacitancia entre el conductor de paso el chasis o panel de metal por el que pasa el conductor. Se emplea con fines de desviación en UHF.

2.- Capacitor coaxial con un conductor central que transporta corriente o un conector conectado con una red transportadora de corriente rodeada por un elemento capacitor conectado simétricamente al conductor central y al encapsulado exterior para formar una construcción coaxial.

EL TEOREMA DE SUPERPOSICION

El teorema de superposición, igual de los métodos del capitulo anterior, se usa con el fin e encontrar la solución para redes con dos o mas fuentes que no están en serie ni paralelo. La ventaja mas obvia de este método es que no requiere el uso de una técnica matemática, por ejemplo los determinantes, para encontrar los voltajes o las corrientes que se requieren. En lugar de eso, cada fuente se trata en forma independiente y se calcula la suma algebraica para determinar una cantidad incógnita particular de la red.

El teorema de superposición plantea lo siguiente:

La corriente o el voltaje que pasa por un elemento en una red bilateral lineal es igual a la suma algebraica de las corrientes o los voltajes producidos en forma independiente por cada fuente.

Al aplicar el teorema s posible considerar los efectos de dos fuentes al mismo tiempo y reducir la cantidad de redes que deben analizarse pero, en general.

Cantidad de redes Cantidad de fuentes

que se van a analizar = independientes

(9.1)

Para considerar lo efectos de cada fuente en forma independiente es necesario eliminar y sustituir las fuentes sin afectar el resultado final. Para eliminar una fuente de voltaje al aplicar este teorema, debe hacerse cero (poner en corto circuito) la diferencia de voltaje entre las terminales de la fuente; para eliminar una fuente de corriente es necesario que sus terminales estén abiertas (circuito abierto). No se elimina cualquier resistencia o conductancia interna asociada con las fuentes desplazadas, ya que aun debe considerarse.

La figura 9.1 repasa las diversas sustituciones requeridas para eliminar una fuente ideal y la figura 9.2 presenta las sustituciones con fuentes practicas que tienen una resistencia interna.

Fig. 9.2

La corriente total que pasa por cualquier parte de la red es igual a la suma algebraica de las corrientes producidas en forma independiente por cada fuente. Esto es, para una red de dos fuentes, si la corriente producida por una fuente esta en una direccion, en tanto que la producida por la otra esta en la direccion opuesta y pasa por el mismo resistor, la corriente resultante es la diferencia de las dos y tiene la direccion de la mas grande. Si las corrientes individuales estan en la misma direccion, la corriente resultante es la suma de las dos en la direccion de cualquier corriente. Esta regla se aplica para el voltaje que pasa por una parte de una red como lo determinan las polaridades y se puede ampliar a redes con cualquier cantidad de fuentes.

El principio de superposicion no es aplicable a los efectos de potencia, dado que la perdida de potencia en un resistor varia de acuerd con el cuadrado (no lineal) de la corriente o voltaje. Por ejemplo, en la corriente que pasa por el resistor R de la figura 9.3(a) es I1 debido a una de las fuentes de una red de dos fuentes. La corriente que pasa por el mismo resistor debido a la otra fuente es I2, como se aprecia en la figura 9.3 (b). Aplicando el teorema de la superposicion, la corriente total que pasa por el resistor debido a ambas fuentes es IT, como se presenta en la figura 9.3 (c) con

IT = I1 + I2

La potencia proporcionada al resistor en la figura 9.3 (a) es

P1 = I1 2R

en tanto que la potencia entregada al mismo resistor en la figura 9.3 (b) es

P2 = I22R

Si suponemos que la potencia total entregada en la figura 9.3 (c) se obtiene simplemente sumando la potencia proporcionada por cada fuente, encontramos que

PT = P1 + P2 = I12R+ I22R= I2TR

o bien

I2T = I21 + I22

Sin embargo, esta relación final entre los niveles de corriente es incorrecta, como se comprueba tomando la corriente total determinada mediante el teorema de la superposición y obteniendo su forma al cuadrado del modo siguiente:

I2T = (I1 + I2)2 = I21 + I22 + 2I1I2

la cual e ciertamente diferente de la expresión obtenida a partir de la suma de los niveles de potencia.

Por tanto, en general,

La potencia total proporcionada a un elemento resistivo debe determinarse usando la corriente total o el voltaje total que pasa por el elemento y no puede determinarse mediante una simple suma de los niveles de potencia establecidos por cada fuente.

Conclusiones:

En este trabajo podimos darnos cuenta de las diferentes polarizaciones de los transistores, sus medidas para una buena polarizacion y los componentes que se necesitan.

Bibliografía:

Principios de Electrónica

Albert P. Malvino

McGraw Hill

http://www.altavista.com

Apuntes del cuaderno.

Circuitos Electrónicos

Savant - Roden

Adison - Wesley