Existen diferentes tipos de amplificadores de transistores operado usando una entrada de señal de CA. Esto se intercambia entre el valor positivo y el valor negativo, por lo tanto, esta es la única forma de presentar el emisor común circuito amplificador para funcionar entre dos valores máximos. Este proceso se conoce como amplificador de polarización y es un diseño de amplificador importante para establecer el punto de funcionamiento exacto de un amplificador de transistor que está listo para recibir las señales, por lo que puede reducir cualquier distorsión en la señal de salida. En este artículo, discutiremos el análisis de amplificador de emisor común.

¿Qué es un amplificador?

El amplificador es un circuito electrónico que se utiliza para aumentar la fuerza de una señal de entrada débil en términos de voltaje, corriente o potencia. El proceso de aumentar la fuerza de una señal débil se conoce como amplificación. Una de las limitaciones más importantes durante la amplificación es que solo debe aumentar la magnitud de la señal y no debe haber cambios en la forma de la señal original. El transistor (BJT, FET) es un componente importante en un sistema de amplificación. Cuando se utiliza un transistor como amplificador, el primer paso es elegir una configuración adecuada en la que se utilizará el dispositivo. Luego, el transistor debe estar polarizado para obtener el punto Q deseado. La señal se aplica a la entrada del amplificador y se logra la ganancia de salida.

¿Qué es un amplificador emisor común?

El amplificador de emisor común es un tres básico de una sola etapa Transistor de unión bipolar y se utiliza como amplificador de voltaje. La entrada de este amplificador se toma del terminal base, la salida se recolecta del terminal colector y el terminal emisor es común para ambos terminales. El símbolo básico del amplificador de emisor común se muestra a continuación.

Amplificador emisor común

Configuración de amplificador emisor común

En el diseño de circuitos electrónicos, hay tres tipos de configuraciones de transistores que se utilizan como emisor común, base común y colector común, en el sentido de que el más utilizado es el emisor común debido a sus principales atributos.

Este tipo de amplificador incluye la señal que se envía al terminal base y luego se recibe la salida del terminal colector del circuito. Pero, como sugiere el nombre, el atributo principal del circuito emisor es familiar tanto para la entrada como para la salida.

La configuración de un transistor emisor común se usa ampliamente en la mayoría de los diseños de circuitos electrónicos. Esta configuración es igualmente apropiada tanto para los transistores como los transistores PNP y NPN, pero los transistores NPN se utilizan con mayor frecuencia debido al uso generalizado de estos transistores.

En la configuración de amplificador de emisor común, el emisor de un BJT es común tanto para la señal de entrada como para la de salida, como se muestra a continuación. El arreglo es el mismo para un Transistor PNP , pero la polarización será opuesta al transistor NPN w.r.t.

Configuraciones de amplificador CE

Funcionamiento del amplificador emisor común

Cuando se aplica una señal a través de la unión emisor-base, la polarización directa a través de esta unión aumenta durante el semiciclo superior. Esto conduce a un aumento en el flujo de electrones desde el emisor a un colector a través de la base, por lo que aumenta la corriente del colector. El aumento de la corriente del colector provoca más caídas de tensión en la resistencia de carga del colector RC.

Funcionamiento del amplificador CE

El semiciclo negativo disminuye la tensión de polarización directa a través de la unión emisor-base. La disminución del voltaje colector-base disminuye la corriente del colector en toda la resistencia del colector Rc. Por lo tanto, la resistencia de carga amplificada aparece a través de la resistencia del colector. El circuito amplificador de emisor común se muestra arriba.

De las formas de onda de voltaje para el circuito CE que se muestran en la Fig. (B), se ve que hay un cambio de fase de 180 grados entre las formas de onda de entrada y salida.

Funcionamiento del amplificador emisor común

El siguiente diagrama de circuito muestra el funcionamiento del circuito amplificador de emisor común y consta de divisor de voltaje polarización, utilizada para suministrar el voltaje de polarización de base según sea necesario. La polarización del divisor de voltaje tiene un divisor de potencial con dos resistencias conectadas de manera que el punto medio se utiliza para suministrar voltaje de polarización de base.

Circuito amplificador emisor común

Hay diferentes tipos de componentes electrónicos En el amplificador de emisor común que son, la resistencia R1 se usa para la polarización directa, la resistencia R2 se usa para el desarrollo de la polarización, la resistencia RL se usa en la salida y se llama resistencia de carga. La resistencia RE se utiliza para la estabilidad térmica. El condensador C1 se utiliza para separar las señales de CA del voltaje de polarización de CC y el condensador se conoce como el condensador de acoplamiento .

La figura muestra que las características del transistor del amplificador de emisor común de polarización vs ganancia si la resistencia R2 aumenta, entonces hay un aumento en la polarización directa y la polarización de R1 & son inversamente proporcionales entre sí. los corriente alterna se aplica a la base del transistor del circuito amplificador de emisor común, entonces hay un flujo de corriente de base pequeña. Por lo tanto, hay una gran cantidad de flujo de corriente a través del colector con la ayuda de la resistencia RC. El voltaje cerca de la resistencia RC cambiará porque el valor es muy alto y los valores son de 4 a 10kohm. Por lo tanto, hay una gran cantidad de corriente presente en el circuito colector que se amplifica a partir de la señal débil, por lo que los transistores emisores comunes funcionan como un circuito amplificador.

Ganancia de voltaje del amplificador emisor común

La ganancia de corriente del amplificador de emisor común se define como la relación entre el cambio en la corriente del colector y el cambio en la corriente base. La ganancia de voltaje se define como el producto de la ganancia de corriente y la relación entre la resistencia de salida del colector y la resistencia de entrada de los circuitos base. Las siguientes ecuaciones muestran la expresión matemática de la ganancia de voltaje y la ganancia de corriente.

β = ΔIc / ΔIb

Av = β Rc / Rb

Elementos de circuito y sus funciones

Los elementos del circuito amplificador de emisor común y sus funciones se analizan a continuación.

Circuito de polarización / divisor de voltaje

Las resistencias R1, R2 y RE utilizadas para formar el circuito de estabilización y polarización de voltaje . El circuito de polarización necesita establecer un punto Q de funcionamiento adecuado, de lo contrario, una parte del semiciclo negativo de la señal puede cortarse en la salida.

Condensador de entrada (C1)

El condensador C1 se utiliza para acoplar la señal al terminal base del BJT. Si no está allí, la resistencia de la fuente de señal, Rs, se encontrará con R2 y, por lo tanto, cambiará el sesgo. C1 permite que fluya solo la señal de CA pero aísla la fuente de señal de R2

Condensador de derivación del emisor (CE)

Un condensador de derivación de emisor CE se utiliza en paralelo con RE para proporcionar una ruta de baja reactancia a la señal de CA amplificada. Si no se usa, entonces la señal de CA amplificada que sigue a RE causará una caída de voltaje a través de ella, lo que hará caer el voltaje de salida.

Condensador de acoplamiento (C2)

El condensador de acoplamiento C2 acopla una etapa de amplificación a la siguiente etapa. Esta técnica se utiliza para aislar los ajustes de polarización de CC de los dos circuitos acoplados.

Corrientes del circuito del amplificador CE

Corriente base iB = IB + ib donde,

IB = Corriente base CC cuando no se aplica ninguna señal.

ib = base de CA cuando se aplica la señal de CA e iB = corriente de base total.

Corriente de colector iC = IC + ic donde,

iC = corriente total del colector.

IC = corriente de colector de señal cero.

ic = corriente de colector de CA cuando se aplica la señal de CA.

Corriente del emisor iE = IE + es decir, donde,

IE = Corriente del emisor de señal cero.

Es decir = corriente del emisor de CA cuando se aplica la señal de CA.

iE = corriente total del emisor.

Análisis de amplificador emisor común

El primer paso en el análisis de CA del circuito amplificador de emisor común es dibujar el circuito equivalente de CA reduciendo todas las fuentes de CC a cero y cortocircuitando todos los capacitores. La siguiente figura muestra el circuito equivalente de CA.

Circuito equivalente de CA para amplificador CE

El siguiente paso en el análisis de CA es dibujar un circuito de parámetro h reemplazando el transistor en el circuito equivalente de CA con su modelo de parámetro h. La siguiente figura muestra el circuito equivalente del parámetro h para el circuito CE.

Circuito equivalente de parámetro h para amplificador emisor común

El rendimiento típico de un circuito CE se resume a continuación:

Impedancia de entrada del dispositivo, Zb = hie
Impedancia de entrada del circuito, Zi = R1 || R2 || Zb
Impedancia de salida del dispositivo, Zc = 1 / hoe
Impedancia de salida del circuito, Zo = RC || ZC ≈ RC
Ganancia de voltaje del circuito, Av = -hfe / hie * (Rc || RL)
Ganancia de corriente del circuito, AI = hfe. RC. Rb / (Rc + RL) (Rc + hie)
Ganancia de potencia del circuito, Ap = Av * Ai

Respuesta de frecuencia del amplificador CE

La ganancia de voltaje de un amplificador CE varía con la frecuencia de la señal. Esto se debe a que la reactancia de los condensadores en el circuito cambia con la frecuencia de la señal y, por lo tanto, afecta el voltaje de salida. La curva trazada entre la ganancia de voltaje y la frecuencia de la señal de un amplificador se conoce como respuesta de frecuencia. La siguiente figura muestra la respuesta de frecuencia de un amplificador CE típico.

Respuesta frecuente

En el gráfico anterior, observamos que la ganancia de voltaje cae a frecuencias bajas (FH), mientras que es constante en el rango de frecuencia media (FL a FH).

A bajas frecuencias ( La reactancia del condensador de acoplamiento C2 es relativamente alta y, por lo tanto, una parte muy pequeña de la señal pasará de la etapa del amplificador a la carga.

Además, CE no puede derivar el RE de manera efectiva debido a su gran reactancia a bajas frecuencias. Estos dos factores provocan una caída de la ganancia de voltaje a bajas frecuencias.

A altas frecuencias (> FH) La reactancia del condensador de acoplamiento C2 es muy pequeña y se comporta como un cortocircuito. Esto aumenta el efecto de carga de la etapa del amplificador y sirve para reducir la ganancia de voltaje.

Además, a altas frecuencias, la reactancia capacitiva de la unión base-emisores es baja, lo que aumenta la corriente base. Esta frecuencia reduce el factor de amplificación de corriente β. Debido a estas dos razones, la ganancia de voltaje cae a alta frecuencia.

En frecuencias medias (FL a FH) La ganancia de voltaje del amplificador es constante. El efecto del condensador de acoplamiento C2 en este rango de frecuencia es tal que mantiene una ganancia de voltaje constante. Por lo tanto, a medida que aumenta la frecuencia en este rango, la reactancia de CC disminuye, lo que tiende a aumentar la ganancia.

Sin embargo, al mismo tiempo, una reactancia más baja significa que una mayor casi se cancela entre sí, lo que da como resultado una regularidad uniforme en la frecuencia media.

Podemos observar que la respuesta de frecuencia de cualquier circuito amplificador es la diferencia en su desempeño a través de cambios dentro de la frecuencia de la señal de entrada porque muestra las bandas de frecuencia donde la salida permanece bastante estable. El ancho de banda del circuito se puede definir como el rango de frecuencia pequeño o grande entre ƒH y ƒL.

Entonces, a partir de esto, podemos decidir la ganancia de voltaje para cualquier entrada sinusoidal en un rango de frecuencia dado. La respuesta de frecuencia de una presentación logarítmica es el diagrama de Bode. La mayoría de los amplificadores de audio tienen una respuesta de frecuencia plana que varía entre 20 Hz y 20 kHz. Para un amplificador de audio, el rango de frecuencia se conoce como ancho de banda.

Los puntos de frecuencia como ƒL y ƒH están relacionados con la esquina inferior y la esquina superior del amplificador, que son las caídas de ganancia de los circuitos tanto en frecuencias altas como bajas. Estos puntos de frecuencia también se conocen como puntos de decibelios. Entonces el BW se puede definir como

BW = fH - fL

El dB (decibel) es 1/10 de un B (bel), es una unidad no lineal familiar para medir la ganancia y se define como 20log10 (A). Aquí 'A' es la ganancia decimal que se traza sobre el eje y.

La salida máxima se puede obtener a través de los decibeles cero que se comunican hacia una función de magnitud de la unidad; de lo contrario, ocurre una vez que Vout = Vin cuando no hay reducción en este nivel de frecuencia, por lo que

VOUT / VIN = 1, entonces 20log (1) = 0dB

Podemos notar en el gráfico anterior, la salida en los dos puntos de frecuencia de corte disminuirá de 0dB a -3dB y continuará cayendo a una tasa fija. Esta reducción dentro de la ganancia se conoce comúnmente como la sección de caída de la curva de respuesta de frecuencia. En todos los circuitos básicos de filtro y amplificador, esta tasa de caída se puede definir como 20dB / década, que es igual a una tasa de 6dB / octava. Entonces, el orden del circuito se multiplica por estos valores.

Estos puntos de frecuencia de corte de -3dB describirán la frecuencia en la que la ganancia o / p se puede reducir al 70% de su valor máximo. Después de eso, podemos decir con propiedad que el punto de frecuencia es también la frecuencia a la que la ganancia del sistema se ha reducido a 0,7 de su valor máximo.

Amplificador de transistor emisor común

El diagrama de circuito del amplificador de transistor de emisor común tiene una configuración común y es un formato estándar de circuito de transistor, mientras que se desea una ganancia de voltaje. El amplificador de emisor común también se convierte como amplificador inversor. los diferentes tipos de configuraciones en transistor Los amplificadores son la base común y el transistor colector común y la figura se muestra en los siguientes circuitos.

Amplificador de transistor emisor común
Características del amplificador emisor común
La ganancia de voltaje de un amplificador de emisor común es media
La ganancia de potencia es alta en el amplificador de emisor común
Existe una relación de fase de 180 grados en entrada y salida
En el amplificador de emisor común, las resistencias de entrada y salida son medias.
El gráfico de características entre el sesgo y la ganancia se muestra a continuación.

Caracteristicas
Voltaje de polarización del transistor
El Vcc (voltaje de suministro) determinará el máximo Ic (corriente de colector) una vez que se active el transistor. La Ib (corriente base) para el transistor se puede encontrar a partir de la Ic (corriente del colector) y la ganancia de corriente CC β (Beta) del transistor.
VB = VCC R2 / R1 + R2
Valor Beta
A veces, 'β' se denomina 'hFE', que es la ganancia de corriente directa del transistor dentro de la configuración CE. Beta (β) es una relación fija de las dos corrientes como Ic e Ib, por lo que no contiene unidades. Entonces, un pequeño cambio dentro de la corriente base hará un gran cambio dentro de la corriente del colector.
El mismo tipo de transistores, así como su número de pieza, contendrán grandes cambios dentro de sus valores 'β'. Por ejemplo, el transistor NPN como BC107 incluye un valor Beta (ganancia de corriente CC entre 110 y 450 según la hoja de datos. Por lo tanto, un transistor puede incluir un valor de 110 Beta mientras que otro puede incluir un valor de 450 Beta, sin embargo, ambos transistores son Transistores NPN BC107 porque Beta es una característica de la estructura del transistor pero no de su función.
Cuando la base o la unión del emisor del transistor está conectada con polarización directa, entonces el voltaje del emisor 'Ve' será una unión única donde la caída de voltaje es diferente al voltaje del terminal de la base. La corriente del emisor (Ie) no es más que el voltaje a través de la resistencia del emisor. Esto se puede calcular simplemente mediante la ley de Ohm. La 'Ic' (corriente del colector) se puede aproximar, ya que es aproximadamente un valor similar a la corriente del emisor.
Impedancia de entrada y salida del amplificador emisor común
En cualquier diseño de circuito electrónico, los niveles de impedancia son uno de los principales atributos que deben considerarse. El valor de la impedancia de entrada normalmente está en la región de 1 kΩ, mientras que esto puede diferir significativamente en función de las condiciones y los valores del circuito. La menor impedancia de entrada resultará del hecho de que la entrada se da a través de los dos terminales de la base y el emisor de tipo transistor porque hay una unión con polarización directa.
Además, la impedancia o / p es comparativamente alta porque varía significativamente nuevamente en los valores de los valores de componentes electrónicos seleccionados y los niveles de corriente permitidos. La impedancia o / p es un mínimo de 10 kΩ, de lo contrario posiblemente alta. Pero si el drenaje de corriente permite que se extraigan altos niveles de corriente, entonces la impedancia o / p disminuirá significativamente. El nivel de impedancia o resistencia proviene del hecho de que la salida se usa desde el terminal del colector porque hay una unión con polarización inversa.
Amplificador de emisor común de una etapa
El amplificador de emisor común de una etapa se muestra a continuación y los diferentes elementos del circuito con sus funciones se describen a continuación.
Circuito de polarización
Los circuitos como la polarización y la estabilización se pueden formar con resistencias como R1, R2 y RE
Capacitancia de entrada (Cin)
La capacitancia de entrada se puede denotar con 'Cin', que se utiliza para combinar la señal hacia el terminal base del transistor.
Si no se usa esta capacitancia, entonces la resistencia de la fuente de señal se acercará a través de la resistencia 'R2' para alterar la polarización. Este condensador permitirá simplemente suministrar una señal de CA.
Condensador de derivación del emisor (CE)
La conexión del condensador de derivación del emisor se puede realizar en paralelo a RE para proporcionar un carril de baja reactancia hacia la señal de CA amplificada. Si no se utiliza, la señal de CA amplificada fluirá a través de RE para causar una caída de voltaje a través de él, por lo que el voltaje de o / p se puede cambiar.
Condensador de acoplamiento (C)
Este condensador de acoplamiento se utiliza principalmente para combinar la señal amplificada hacia el dispositivo o / p para que permita que se suministre simplemente una señal de CA.
Trabajando
Una vez que se da una señal de CA de entrada débil hacia el terminal base del transistor, entonces una pequeña cantidad de corriente base suministrará, debido a este acto del transistor, CA alta. la corriente fluirá a través de la carga del colector (RC), por lo que el alto voltaje puede verse a través de la carga del colector así como de la salida. Por lo tanto, se aplica una señal débil hacia el terminal base que aparece en forma amplificada dentro del circuito colector. La ganancia de voltaje del amplificador como Av es la relación entre los voltajes amplificados de entrada y salida.
Respuesta de frecuencia y ancho de banda
Se puede concluir la ganancia de voltaje del amplificador como Av para varias frecuencias de entrada. Sus características se pueden dibujar en ambos ejes como una frecuencia en el eje X, mientras que la ganancia de voltaje está en el eje Y. Se puede obtener el gráfico de respuesta de frecuencia que se muestra en las características. Así que podemos observar que la ganancia de este amplificador puede disminuir en frecuencias muy altas y bajas, sin embargo, se mantiene estable en un amplio rango de área de frecuencia media.
La frecuencia de corte baja o fL se puede definir como cuando la frecuencia está por debajo de 1. El rango de frecuencia se puede decidir en el que la ganancia del amplificador es el doble de la ganancia de la frecuencia media.
La fL (frecuencia de corte superior) se puede definir como cuando la frecuencia está en el rango alto en el que la ganancia del amplificador es 1 / √2 veces la ganancia de la frecuencia media.
El ancho de banda se puede definir como el intervalo de frecuencia entre las frecuencias de corte bajas y altas.
BW = fU - fL
Teoría del experimento del amplificador emisor común
La principal intención de este amplificador transistor CE NPN es investigar su funcionamiento.
El amplificador CE es una de las configuraciones principales de un amplificador de transistor. En esta prueba, el alumno diseñará y examinará un amplificador transistor NPN CE fundamental. Supongamos que el alumno tiene algún conocimiento sobre la teoría del amplificador de transistores como el uso de circuitos equivalentes de CA. Por lo tanto, se estima que el alumno diseña su propio proceso para realizar el experimento en el laboratorio, una vez que el análisis previo al laboratorio está completamente hecho, entonces puede analizar y resumir los resultados del experimento en el informe.
Los componentes requeridos son transistores NPN - 2N3904 y 2N2222), VBE = 0.7V, Beta = 100, r'e = 25mv / IE en el análisis de Pre-lab.

“llevar circuito sumador mirar adelante ”

Pre-laboratorio
Según el diagrama del circuito, calcule los parámetros de CC como Ve, IE, VC, VB y VCE con una técnica aproximada. Dibuje el circuito equivalente de CA y calcule Av (ganancia de voltaje), Zi (impedancia de entrada) y Zo (impedancia de salida). También dibuje las formas de onda compuestas predecibles en diferentes puntos como A, B, C, D y E dentro del circuito. En el punto 'A', asumiendo Vin como pico de 100 mv, onda sinusoidal con 5 kHz.
Para un amplificador de voltaje, dibuje el circuito con impedancia de entrada, una fuente de voltaje que es dependiente así como la impedancia o / p
Mida el valor de impedancia de entrada como Zi insertando una resistencia de prueba dentro de una serie a través de las señales de entrada hacia el amplificador y mida cuánto aparecerá realmente la señal del generador de CA en la entrada del amplificador.
Para determinar la impedancia de salida, saque la resistencia de carga momentáneamente y calcule el voltaje ac o / p descargado. Después de eso, vuelva a colocar la resistencia de carga, nuevamente mida el voltaje ac o / p. Para determinar la impedancia de salida, se pueden utilizar estas medidas.
Experimento en laboratorio
Diseñe el circuito en consecuencia y verifique todos los cálculos anteriores. Utilice acoplamiento de CC y doble traza en el osciloscopio. Después de esa extracción, el emisor común momentáneamente y nuevamente mida el voltaje de o / p. Evalúe los resultados utilizando sus cálculos previos al laboratorio.
Ventajas
Las ventajas de un amplificador de emisor común incluyen las siguientes.
El amplificador de emisor común tiene una impedancia de entrada baja y es un amplificador inversor.
La impedancia de salida de este amplificador es alta
Este amplificador tiene la mayor ganancia de potencia cuando se combina con media tensión y ganancia de corriente.
La ganancia de corriente del amplificador de emisor común es alta
Desventajas
Las desventajas de un amplificador de emisor común incluyen las siguientes.
En las frecuencias altas, el amplificador emisor común no responde
La ganancia de voltaje de este amplificador es inestable
La resistencia de salida es muy alta en estos amplificadores.
En estos amplificadores, existe una alta inestabilidad térmica
Alta resistencia de salida
Aplicaciones
Las aplicaciones de un amplificador de emisor común incluyen las siguientes.
Los amplificadores de emisor común se utilizan en los amplificadores de voltaje de baja frecuencia.
Estos amplificadores se utilizan normalmente en los circuitos de RF.
En general, los amplificadores se utilizan en los amplificadores de bajo ruido.
El circuito de emisor común es popular porque es adecuado para amplificación de voltaje, especialmente a bajas frecuencias.
Los amplificadores de emisor común también se utilizan en circuitos transceptores de radiofrecuencia.
Configuración de emisor común comúnmente utilizada en amplificadores de bajo ruido.
Este artículo analiza el funcionamiento del amplificador de emisor común circuito. Al leer la información anterior, tendrá una idea sobre este concepto. Además, cualquier consulta al respecto o si desea para implementar proyectos eléctricos , no dude en comentar en la siguiente sección. Aquí está la pregunta para usted, ¿cuál es la función del amplificador de emisor común?