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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

CURSO: Circuitos Electrónicos PROFESOR: Cuzcano Rivas Abilio GRUPO: 2CURSO: CIRCUITOS SEMANAELECTRÓNICOS 1 I TEMA: Transistor BJT

PROFESOR: ING. ABILIO BERNARDINO CUZCANO RIVAS ALUMNOS:

TEMA: ANALISIS DE CA DE UN BJT – SEMANA 1

 Enoki Rojas Walter Yosimar 1513220241  Lajo Farias Abrahan F. 1223220393 INTEGRANTES: GRUPO 2  Ugaz Vilca Agusto 1223220214  Enoki Rojas Walter Yosimar 1513220241  Marcelo Villanueva Elias 1223210154  Lajo Farias Abrahan F. 1223220393  Prado Fernández José 1123220279  Villanueva Elias Marcelo 1223210154

2018-V

2018-V

DEDICATORIA Este trabajo del curso Circuitos Electrónicos I, le dedicamos a todas nuestras familias y también a nuestro querido profesor ING. Abilio Bernardino Cuzcano Rivas por motivarnos e instruirnos con sus conocimientos.

ÍNDICE Introducción …..………………………………………………………………...4 Objetivos ………………………………………………………………………...5 Marco teórico …….……………………………………………………………...6 Respuesta en Frecuencia de amplificadores de banda ancha ………....... 8 Determinación de las zonas de frecuencias bajas, centrales y altas…… 16 Circuito equivalente en pequeña señal del transistor bipolar……………...22 Determinación de los parámetros de pequeña señal……………………… 29 Aplicaciones……………………………………………………………………..36 Conclusiones y Recomendaciones…………………………………………...37 Bibliografía…….………………………………………………………………...38

INTRODUCCIÓN En esta monografía presentaremos la construcción básica, la apariencia y las características del transistor, luego examinaremos minuciosamente la polarización de cd del dispositivo. Ahora comenzaremos a examinar la respuesta de CA del amplificador con BJT revisando los modelos de uso más frecuente para representar el transistor en el dominio de CA senoidal. Unas de nuestras primeras preocupaciones en el análisis de CA senoidal de redes de transistores es la magnitud de la señal de entrada. Determinará si se deberán aplicar técnicas de señal pequeña o señal grande. No existe ninguna línea de divisoria entre los dos, pero la aplicación. La magnitud de las variables de interés a las escalas características del positivo, dejaran ver, en general, con claridad cuál es el método adecuado. La técnica de señal pequeña se presenta en este capítulo las aplicaciones de señal grande.

OBJETIVOS 

Aplicar los conceptos y principios fundamentales de la electrónica.



Planificar el desarrollo de la utilización de los teoremas en la solución de problemas.



Utilizar métodos para la solución de problemas.



Medir los voltajes y corrientes (punto de operación) del circuito despolarización con divisor de voltaje independiente de beta para el transistor bipolar y comparar estos valores con los calculados teóricamente. Analizar, simular y finalmente comprobar el comportamiento de un transistor BJT con una señal de entrada variante en el tiempo (AC) El objetivo de la práctica es que el alumno monte y analice el circuito despolarización de un transistor bipolar y analizar los distintos puntos de trabajo en los que se puede situar

 

MARCO TEORICO Será necesario ver cómo se comporta el bjt en alterna para poder utilizarlo en circuitos de amplificación, en lo que sigue se hará uso del transistor bipolar NPN polarizado en divisor de tensión, ya que este tipo de polarización es la más estable en comparación con los otros tipos de polarización que se han visto. El análisis en continua es la que corresponde a la preparación del circuito de polarización con el cual se ha obtenido el punto de operación del bjt en la zona activa. Para el análisis del bjt en alterna es necesario que ya se cuente con un circuito previamente polarizado en continua, si no le llega una señal alterna al circuito el punto de operación no se verá afectado, la señal alterna no tiene que afectar de otra forma al circuito. El circuito que se ve en la figura es el arreglo para utilizar el bjt en alterna, la entrada por donde ingresará la señal de alterna Vs será por la base del transistor bjt, pero esta señal no se conectará directamente al transistor, sino que se hará a través de un condensador al cual se le denomina condensador de acoplo de la entrada CB, la salida de la señal amplificada que será utilizada por alguna carga es por el colector, pero esta salida tampoco se conecta directamente a la carga sino que se hace a través de un condensador al cual se le denomina condensador de acoplo de la salida CC, el uso de los condensadores es para aislar la parte continua del circuito que corresponde a la polarización, de la parte alterna que es la que corresponde a la señal que se quiere amplificar, esto es así porque el condensador para continua es un circuito abierto, mientras que para alterna es un cortocircuito dependiendo de la frecuencia de la señal alterna, además entre el emisor y tierra se colocará otro condensador al que se le llama condensador de desacoplo CE, que hará que para la señal alterna el emisor del transistor sea una tierra. Es importante conocer cómo trabajan los condensadores de acoplo, así como el condensador de desacoplo, para ello se han preparado 2 vídeos, donde se comenta en un circuito que por el momento no tiene que ver con el transistor, pero que serán útiles para comprender la utilidad de estos condensadores, más adelante se verá la forma de calcular los valores de las capacitancias adecuadas de los condensadores que formaran parte del circuito de amplificación del bjt, por el momento hay que tener en cuenta que para continua el condensador es un circuito abierto mientras que para alterna es un cortocircuito.

1.- RESPUESTA EN FRECUENCIA DE AMPLIFICADORES DE BANDA ANCHA. La frecuencia: La frecuencia de la señal aplicada puede tener un efecto pronunciado en la respuesta de una red de una sola o de múltiples etapas. El análisis realizado hasta ahora ha sido en el espectro de frecuencias medias. A bajas frecuencias, veremos que los capacitores de acoplamiento y de puenteo ya no pueden ser reemplazados por la aproximación de cortocircuito debido al incremento de la reactancia de estos elementos. Los parámetros dependientes de la frecuencia de los circuitos equivalentes de señal pequeña y los elementos capacitivos parásitos (o de interferencia) asociados con el dispositivo activo de la red, limitarán la respuesta de alta frecuencia del sistema. Un incremento del número de etapas de un sistema en cascada también limitará las respuestas tanto de alta como de baja frecuencia. Modelos de componentes en alta frecuencia a) Modelo del diodo en alta frecuencia

Cj: capacidad de transición Cd: capacidad de difusión

Cj0: Capacidad de la unión sin polarizar. V0: Potencial de la unión. mj: Coeficiente de perfil de dopado. tF: Tiempo de tránsito.

b) Modelo del BJT en alta frecuencia

Frecuencia de transición Es la frecuencia para la que el transistor alcanza una ganancia unidad (h = 1) debido a los efectos de las capacidades internas.

El modelo p es una buena aproximación hasta frecuencias w ≈ 0,2wT c) Modelo del FET en alta frecuencia

Frecuencia de transición

RESPUESTA EN BAJA FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR BJT El análisis de esta sección empleará la configuración de polarización por medio del divisor de voltaje para el BJT, aunque los resultados se pueden aplicar a cualquier configuración de BJT. Basta encontrar la resistencia equivalente apropiada para la combinación RC. Los capacitores Cs, CC y CE determinarán la respuesta en baja frecuencia de la red de la figura 1.1.

A continuación examinaremos el impacto de cada uno de forma independiente del orden mostrado. Cs: Como este capacitor por lo común está conectado entre la fuente aplicada y el dispositivo activo, la red de la figura 9.24 establece la forma general de la configuración RC.

Fig. 1.1: Amplificador con BJT sometido a carga con capacitores que afectan la respuesta en baja frecuencia. Aplicando la regla del divisor de voltaje:

La frecuencia de corte definida por Cs se establece manipulando la ecuación anterior en forma estándar. A continuación definimos el proceso de manipulación en detalle. Para redes futuras de RC, reescribiendo la última ecuación escrita:

El factor:

Después tenemos:

Finalmente:

RESPUESTA EN FRECUENCIA DE LOS AMPLIFICADORES MULTIETAPA a) Efecto de los condensadores de acoplo entre etapas



Cada condensador de acoplamiento introduce un nuevo polo en la función de transferencia

... + (términos debidos a condensadores de desacoplo) 

La frecuencia de corte inferior y superior de cada etapa puede estar modificada por las impedancias de entrada y salida de las etapas adyacentes.

b) Amplificador cascodo

Respuesta a altas frecuencias



La resistencia que ve Cm1 es mucho menor que la que ve en un emisor común básico ⇒ El efecto Miller se atenúa y la frecuencia de corte superior es mucho mayor.

c) Amplificador colector común- base común

d) Amplificador colector común- emisor común

Respuesta a altas frecuencias



El efecto Miller sobre Cž 2 se atenúa por ser la impedancia de salida de la primera etapa muy pequeña ⇒ El ancho de banda se incrementa.

2.- Determinación de las zonas de frecuencias bajas, centrales y altas. La presencia de condensadores en un amplificador hace que la ganancia de este dependa de la Frecuencia.

Un condensador de acoplo (también llamado un condensador de acoplamiento) es un condensador que se utiliza para acoplar o enlazar sólo la señal de CA de un elemento de circuito a otro. El condensador bloquea la entrada de la señal de CC del segundo elemento y, por lo tanto, sólo pasa la señal de CA.

Uso de Condensadores de Acoplo Los condensadores de acoplo son útiles en muchos tipos de circuitos donde las señales de CA son las señales deseadas para ser emitidas mientras que las señales de CC se usan solamente para proporcionar energía a ciertos componentes en el circuito pero no deben aparecer en la salida. Por ejemplo, un condensador de acoplamiento se utiliza normalmente en circuitos de audio, tales como un circuito de micrófono. La energía de CC se utiliza para dar energía a las partes del circuito, tales como el micrófono, que necesita la energía de CC para funcionar. Por lo tanto, las señales de CC deben estar presentes en el circuito para fines de alimentación. Sin embargo, cuando un usuario habla en el micrófono, el habla es una señal de CA, y esta señal de CA es la única señal en el final que queremos pasar. Cuando pasamos las señales de CA desde el micrófono hacia el dispositivo de salida, por ejemplo, los altavoces que se van a reproducir o un ordenador para grabar, no queremos pasar la señal de CC; recuerde, la señal de CC era sólo para las partes de alimentación del circuito. No queremos que aparezca en la grabación de salida. En la salida, solo queremos la señal de voz CA. Así que para asegurarse de que sólo la CA pasa mientras la señal de CC está bloqueada, ponemos un condensador de acoplamiento en el circuito.

Cómo Colocar un Condensador de Acoplo en un Circuito Con el fin de colocar un condensador en un circuito para acoplamiento de CA, el condensador está conectado en serie con la carga a acoplar.

Un condensador es capaz de bloquear frecuencias bajas, tales como CC, y pasar altas frecuencias, como CA, porque es un dispositivo reactivo. Responde a diferentes frecuencias de diferentes maneras. Para señales de baja frecuencia, tiene una impedancia muy alta, o resistencia, por lo que se bloquean las señales de baja frecuencia. Para las señales de alta frecuencia, tiene una baja impedancia o resistencia, por lo que las señales de alta frecuencia se pasan fácilmente.

Cómo Elegir el Valor del Condensador de Acoplo Ahora que sabemos qué es un condensador de acoplo y cómo colocarlo en un circuito de acoplamiento, lo siguiente es cómo elegir un valor apropiado para el condensador de acoplo. El valor del condensador de acoplo depende de la frecuencia de la señal de CA que se está pasando. Los condensadores son dispositivos reactivos, lo que significa que ofrecen diferentes impedancias (o resistencia) a señales de diferentes frecuencias. Para señales de baja frecuencia, como CC con una frecuencia de 0 Hz, los condensadores ofrecen una resistencia muy alta. Así es como los condensadores son capaces de bloquear las señales de CC de pasar a través de él. Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia de la señal, el condensador ofrece progresivamente menos resistencia. La reactancia del condensador cambia de acuerdo con la fórmula, reactancia = 1 / 2πfC, donde f es la frecuencia y C es la capacitancia. Así que usted puede ver que la reactancia que ofrece el condensador es proporcional a la frecuencia y la capacitancia. Puesto que los condensadores ofrecen menos reactancia en frecuencias más altas, una capacitancia muy baja es el valor necesario para permitirles pasar. Por lo tanto, las señales de muy alta frecuencia sólo necesitan condensadores muy pequeños, como en el rango de picofarad (pF). Los condensadores ofrecen una mayor reactancia a frecuencias más bajas. Por lo tanto, necesitan valores de capacitancia mucho mayores para permitir que

estas señales de baja frecuencia pasen a través. Por lo tanto, las señales de baja frecuencia requerirán condensadores en el rango de microfaradios. Así que los condensadores de acoplo se utilizan en muchas aplicaciones diferentes. Una de las aplicaciones más comunes es para amplificadores. Sin embargo, se pueden utilizar en prácticamente cualquier circuito que requiera el bloqueo de CC con acoplamiento de CA, como aplicaciones de radiofrecuencia (RF). Dado que la frecuencia de audio y las aplicaciones de radiofrecuencia se adaptan a una amplia gama de frecuencias que conlleva frecuencias de hertzio hasta el megahertz, esto cubre todas las frecuencias que son necesarias para las aplicaciones de acoplamiento. A continuación se muestra una guía aproximada básica de condensadores que se pueden utilizar para varias frecuencias.  Para acoplar una señal de 100Hz, se puede usar un condensador de 10μF.  Para acoplar una señal de 1000Hz, se puede usar un condensador de 1μF.  Para acoplar una señal de 10KHz, se puede usar un condensador de 100nF.  Para acoplar una señal de 100KHz, se puede usar un condensador de 10nF.  Para acoplar una señal de 1MHz, se puede usar un condensador de 1nF.  Para acoplar una señal de 10MHz, se puede usar un condensador de 100pF.  Para acoplar una señal de 100MHz, se puede usar un condensador de 10pF. Esta es una estimación aproximada que será efectiva la mayoría de las veces. La única variable que podría afectar a los valores anteriores es la resistencia en paralelo al condensador. Si la resistencia en paralelo al condensador es de aproximadamente 10KΩ o menos, todos los valores se mantendrán como true. Normalmente la resistencia es mucho menor que esta cantidad. Sin embargo, si la resistencia es mayor, tal como entre 10KΩ y 100KΩ, puede dividir el condensador anterior por 10; lo que significa que puede utilizar incluso un condensador más pequeño. Es perfectamente bien si se utiliza el condensador de arriba, el acoplamiento funcionará igual de bien. Pero usted podría utilizar incluso un condensador más pequeño, porque si la resistencia en paralelo es más grande, que hace que la señal CA elija la trayectoria del condensador mucho más fácil que la trayectoria de la resistencia, porque la trayectoria del condensador tiene mucha menos resistencia en comparación con la resistencia si la resistencia es mayor. Así como la resistencia aumenta, el valor de capacitancia puede disminuir. Pero, de nuevo, usar un valor de condensador más grande que lo que se necesita nunca podría dañar. El uso de un condensador más pequeño podría.

Así que este es un método eficaz para elegir el valor de un condensador de acoplamiento. Permite el acoplamiento de baja frecuencia o alta frecuencia. Mientras que los condensadores de acoplamiento pasan a través de las señales de CA a la salida, los condensadores de desacoplamiento hacen prácticamente todo lo contrario; los condensadores de desacoplamiento derivan las señales de CA a tierra y pasan a través de la señal de CC en un circuito. Los condensadores de desacoplamiento están diseñados para purificar las señales de CC de ruido de CA.

a) Ganancia de un amplificador frente a la frecuencia para un amplificador general.

 En la figura (a) se muestra la ganancia de un amplificador en función de la frecuencia.  Claramente se identifican tres zonas: frecuencia baja  , frecuencias medias y frecuencias altas.  A frecuencias bajas, el efecto de los condensadores de acoplo y desacoplo es importante.  A frecuencias medias, esos condensadores presentan una impedancia nula pudiéndose ser sustituidos por un cortocircuito.  A frecuencias altas, las limitaciones en frecuencia de los dispositivos activos condicionan la frecuencia máxima de operación del amplificador.  Esas zonas están definidas por dos parámetros: frecuencia de corte inferior o 𝑓𝐿 y frecuencia de corte superior o 𝑓𝐻 .

 Ambos parámetros se definen como la frecuencia a la cual la ganancia del amplificador decae en 1/ 2 o 0.707 con respecto a la ganancia del amplificador a frecuencias medias. El ancho de banda del amplificador o bandwidth (BW) se define como: 𝐵𝑊 = 𝑓𝐻 − 𝑓𝐿

b) Amplificador sin condensadores de acoplo y desacoplo (amplificador directamente acoplado.

En la figura b se indica la respuesta en frecuencia de un amplificador sin condensadores de acoplo y desacoplo. En este caso el amplificador solo tiene frecuencia de corte superior al ser ƒL=0 con capacidad de amplificar señales DC. RESPUESTA EN BAJA FRECUENCIA DE AMPLIFICADOR BJT •

El análisis de esta sección empleará la configuración de polarización por medio del divisor de voltaje para el BJT, aunque los resultados se pueden aplicar a cualquier configuración de BJT. basta encontrar la resistencia equivalente apropiada para la combinación RC. Los capacitores Cs, CC y CE determinarán la respuesta en baja frecuencia de la red de la figura 9.23.

RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA DE AMPLIFICADOR BJT •

Para las altas frecuencias la reactancia capacitiva tiende a disminuir , y a su vez disminuye , el voltaje Vo en los terminales del capacitor , así como la corriente que circula por este. Y también las capacitancias Cs,Ce,Cc , se sustituye por su equivalente de corto circuito.

3.- Circuito equivalente en pequeña señal del transistor bipolar.

El modelo equivalente híbrido. Se señaló que el modelo re para un transistor es sensible al nivel de operación de cd del amplificador. El resultado es una resistencia de entrada que variará en el punto de operación de cd. Para el modelo equivalente híbrido que se describirá en esta sección se definen los parámetros en un punto de operación que puede o no reflejar 1as condiciones de operación reales del amplificador. Esto se debe al hecho de que las hojas de especificaciones no pueden proporcionar los parámetros para un circuito equivalente para todo punto de operación posible. Los fabricantes deben escoger las condiciones de operación que creen que reflejarán las características generales del dispositivo.

Circuito equivalente híbrido completo.

Polarización por divisor de voltaje. Los modelos de transistores se utilizarán ahora para realizar el análisis de ca de pequeña señal de un buen número de configuraciones estándar de redes con transistor. Las redes que se analizarán representan la mayor parte de las que aparecen en la práctica actual. Las modificaciones de las configuraciones estándar se examinarán con relativa facilidad una vez que el contenido de este capítulo se haya revisado y entendido. Ya que el modelo re es sensible al punto de operación real, será nuestro modelo principal para el análisis que se realizará. Sin embargo, para cada configuración se examina el efecto de una impedancia de salida como se proporciona mediante el parámetro hoe del modelo equivalente híbrido. Para demostrar las semejanzas que existen en el análisis entre los modelos, se ha dedicado una sección al análisis de pequeña señal de redes BJT empleando únicamente el modelo equivalente híbrido.

Circuito equivalente para CD

Circuito equivalente para CA.

 Zi:



Zo: Zo = Rc



Av: Vo = -IORL IO = (ICRC)/(RC+RL)  VO = -(ICRC)RL /(RC+RL)

Vo = ViR'L / re  Vo / Vi = -R'L / re Av = -R'L / re 

Ai: Frecuentemente el valor de R' es muy cercano a  re por lo tanto no puede ser ignorado. Ib = R'Ii / (R' +  re) ó Ib / Ii = R' / (R' +  re)

En la salida

Efecto de ro: Zi no cambia pero Zo = ro Rc ro = 1 / hoe

Ai = Io / Ii

Ejemplo: Calcule el punto Q, re, Zi, Zo, Av, Ai para el amplificador que se muestra:

f = 1 kHz Xc  0.1 R C1  10 / 2 f  0.22 uF C2  1.3 uF C3  1.06 uF

Análisis de CD:  RE = (90)(1.5 k ) = 135 k 10R2 = (10)(8.2 k ) = 82 k ,   RE > 10R2  se puede emplear el análisis aproximado

VE = VB - VBE = 2.81 - 0.7 = 2.11 Vcd IE = VE / RE =2.11 V / 1.5 k = 1.41 mA VCE = VCC - IC(RC + RE), donde IC  IE VCE = 22 - (1.41mA)(6.8 k + 1.5 k ) = 10.297 Vcd Punto Qcd: (10.297 V, 1.41 mA)

Análisis de CA: re = 26 mV / IE = 26 mV / 1.41 mA

re = 18.44 

 re =(90)(18.44) = 1.66 k

Zi = 1.35 k Zo = Rc = 6.8 k , si se toma en cuenta ro suponga que el transistor es el 2N4123: hoe = 14 u para Ic  1.41 mA

Av = 66.64

Ai = 59.84

4.- DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE PEQUEÑA SEÑAL El modelo de BJT basado en parámetros h permite tratar el dispositivo como una red lineal, en la cual la corriente de colector es proporcional a la corriente de base desde el punto de vista de señal. El modelo simple solo consta de dos parámetros, ℎ𝑖𝑒 y ℎ𝑓𝑒 . Para los análisis se reemplaza el modelo en el circuito y se determinan la ganancia, la impedancia de entrada y salida.

4.1. INTRODUCCION: El análisis a pequeña señal consiste en usar un modelo del BJT basado en una red de dos puertas, el cual es reemplazado en la configuración amplificadora, para así determinar la ganancia, resistencia de entrada y salida del sistema. En este documento primero se definen los parámetros ℎ, se muestra el modelo del BJT a pequeña señal para finalmente plantear un ejemplo de análisis. 4.2. PARAMETROS El modelo de parámetros ℎ considera una red de dos puertas tomando como variables independientes la corriente de entrada y el voltaje de salida de acuerdo con las ecuaciones (1), las cuales representan la red de la Fig. 1.

Fig. (). a) Red de dos puertas. b) Parámetros ℎ.

Así se tiene el siguiente modelo: 𝑉1 = ℎ11 𝐼1 + ℎ21 𝑉2

…Ecuación (1) 𝐼2 = ℎ21 𝐼1 + ℎ22 𝑉2

Los parámetros se resumen en la Tabla 1. Tabla 1: Parámetros ℎ. Parámetro

Descripción

𝒉𝟏𝟏 = 𝒉𝒊 =

𝑽𝟏 |𝑽 = 𝟎 𝑰𝟏 𝟐

Resistencia de entrada

𝒉𝟏𝟐 = 𝒉𝒓 =

𝑽𝟏 |𝑰 = 𝟎 𝑽𝟐 𝟏

Ganancia inversa de voltaje

𝒉𝟐𝟏 = 𝒉𝒇 =

𝑰𝟐 |𝑽 = 𝟎 𝑰𝟏 𝟐

Ganancia directa de corriente

𝒉𝟐𝟐 = 𝒉𝒐 =

𝑰𝟐 |𝑰 = 𝟎 𝑽𝟐 𝟏

Conductancia de salida

4.3. MODELO DEL BJT BASADO EN PARÁMETROS ℎ. De acuerdo a lo planteado en el apartado anterior se considera el BJT en emisor común en la Fig. 2.

Fig. 2: Transistor en emisor común como red de dos puertas. El modelo usará la nomenclatura de la Tabla 1, agregando el subíndice 𝑒, dada la configuración en emisor común. De esta forma se tienen los siguientes parámetros: ℎ𝑖𝑒 =

𝑉𝐵𝐸 | 𝑉𝐶𝐸 𝐼𝐵

=0

ℎℜ =

𝑉𝐵𝐸 |𝐼 = 0 𝑉𝐶𝐸 𝐵

ℎ𝑓𝑒 =

𝐼𝐶 |𝑉 = 0 𝐼𝐵 𝐶𝐸

ℎ𝑜𝑒 =

𝐼𝐶 |𝐼 = 0 𝑉𝐶𝐸 𝐵

Luego el modelo completo basado en parámetros h será una red de dos puertas como la indicada en la Fig. 3.

Fig. 3: Modelo del BJT de parámetro ℎ. 

ℎ𝑖𝑒 , es la resistencia en la juntura 𝐵𝐸 y corresponde al inverso de la

pendiente de la curva de 𝑖𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 del transistor, es un valor que depende del punto de operación, y por ende varía. 

ℎℜ , será la ganancia inversa de voltaje, por lo general su valor no

es medible por lo que se considera cero. 

ℎ𝑓𝑒 , será la ganancia directa de corriente para señal, es equivalente

al parámetro 𝛽 de CC. 

ℎ𝑜𝑒 , es la conductancia de salida del BJT y corresponde a la

pendiente de la curva 𝑖𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 . Por simplicidad en los análisis, se utilizará un modelo a pequeña señal 1 con una resistencia de salida muy alta, es decir, ℎ → ∞, como se muestra 𝑜𝑒

en la Fig. 4.

Fig. 4: Modelo simplificado. (a) NPN. (b) PNP. El análisis a pequeña señal comprenderá el reemplazo del o los transistores en el circuito, transformando éste en una red lineal. De esta red es posible determinar la ganancia, la impedancia de entrada y salida del circuito. 4.4. ANALISIS 1. Sea el amplificador en emisor común de la Fig. 5. Se requiere determinar 𝐴𝑣 , 𝑅 , 𝑅𝑜𝑢𝑡 de la configuración.

Fig. 5: Amplificador de emisor común.

Se lleva el circuito a C.A. de acuerdo a la Fig. 6a, se reemplaza el modelo a pequeña señal del BJT se llega a la red equivalente de la Fig. 6b.

Fig. 6: (a) Circuito en CA. (b) Reemplazando el modelo de parámetros ℎ.

Reordenando el circuito de la Fig. 6b de acuerdo a la Fig. 7, se plantean las ecuaciones de Kirchhoff obteniéndose (2) y (3). 𝑣𝑜𝑢𝑡 = −𝑖𝐵 (1 + ℎ𝑓𝑒 )(𝑅𝐿 ‖𝑅𝐶 )

(2) (3)

𝑣 = 𝑖𝐵 ℎ𝑖𝑒

De esta forma despejando la corriente 𝑖𝐵 de (3) se obtiene (5) 𝑣𝑜𝑢𝑡 = 𝐴𝑣 =

−𝑣 ℎ𝑖𝑒

𝑣𝑜𝑢𝑡 𝑣

(1 + ℎ𝑓𝑒 )(𝑅𝐿 ‖𝑅𝐶 )

=

−(1+ℎ𝑓𝑒 )(𝑅𝐿 ‖𝑅𝐶 ) ℎ𝑖𝑒

(4) (5)

Fig. 7: Amplificador emisor común a pequeña señal.

Fig. 8. Cálculo de 𝑅

La resistencia de entrada dada por 𝑅 = 𝑖=

𝑣 𝑖

, de acuerdo a la Fig. 8 se tiene:

𝑣 + 𝑖𝐵 𝑅1 ‖𝑅2

𝑣 = 𝑖𝐵 ℎ𝑖𝑒

Luego 𝑅1 =

1 1 1 + 𝑅1 ‖𝑅2 ℎ𝑖𝑒

= 𝑅1 ‖𝑅2 ‖ℎ𝑖𝑒

Para el cálculo de 𝑅𝑜𝑢𝑡 , de acuerdo con la Fig. 9, se anula la fuente activa, se reemplaza la resistencia de carga 𝑅𝐿 por un generador de prueba.

Fig. 9. Cálculo de 𝑅𝑜𝑢𝑡 .

Planteando ecuaciones 𝑖𝑝 =

𝑣𝑝 + ℎ𝑓𝑒 𝑖𝐵 𝑅𝐶

0 = 𝑖𝐵 ℎ𝑖𝑒

Dado que 𝑖𝐵 = 0, finalmente se tiene 𝑅𝑜𝑢𝑡 =

𝑣𝑝 = 𝑅𝐶 𝑖𝑝

5.- APLICACIONES DE LOS TRANSISTORES El concepto de transistor bipolar permite una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con la electrónica de señalización y la electrónica de potencia. La electrónica de señalización, o más bien conocida como pequeña señal, es aquél entorno electrónico que trata señales de baja potencia, relacionado con el espectro de baja frecuencia como con el de las medias y altas. Estamos hablando de circuitos de recepción de audio, de recepción de radio, de adaptadores de líneas de transmisión, etc. Todas ellas poseen un denominador común: los niveles de potencia empleados. Los transistores se utilizan especialmente en tres campos: 

En amplificación, ya sea de tensión o corriente. En estos casos, el transistor opera en la zona lineal de trabajo. El concepto de amplificación viene impuesto por las tarifas de dispositivos electrónicos.



En el tratamiento de la señal. Para este tipo de aplicaciones, el transistor puede operar tanto en la zona lineal como en la zona no lineal, todo depende del tipo de aplicación que se quiera implementar. Estamos hablando de dispositivos como los generadores de corriente, los multiplicadores de dos señales, etc.



Como elementos adaptadores y aisladores entre etapas distintas de un circuito eléctrico. Se puede emplear el transistor para aislar las etapas de un determinado dispositivo y eliminar problemas que se muestran.



Por último, podemos generalizar que los transistores y pequeños dispositivos sean empleados en todo tipo de circuitos, ya que están relacionados con la electrónica digital o analógica, ya que forman parte del material de los actuales microprocesadores y demás elementos digitales.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 





El análisis a pequeña señal permite determinar la ganancia, resistencia de entrada y salida de un amplificador con transistores BJT. Al reemplazar el modelo del dispositivo, el circuito electrónico se transforma en una red lineal, pudiendo utilizar todas las herramientas en análisis disponibles para tal efecto. Se amplifica señales con transistores bipolares por su buen marguen de ganancia al momento de amplificar una señal. Estos transistores trabajan con corriente alterna y corriente directa para poder realizar dicha función, hay capacitores de acoplo y desacoplo para permitir el paso de la corriente alterna y negarle el paso a la corriente continua, ya que a través del circuito es necesario que solo se amplifique la señal alterna y que salga dicha señal amplificada. La estabilidad de funcionamiento de los circuitos con transistores es un aspecto fundamental en el diseño de los mismos. El diseñador no solo ha de asegurar que el circuito funciona, sino que lo hace dentro de los límites máximos y mínimos indicados por las especificaciones del mismo. Además, ha de prever posibles eventualidades al funcionamiento que puedan hacer que el circuito deje de funcionar. La elección de la red de polarización de un transistor puede resultar clave al garantizar que el circuito se adaptara a nuestras expectativas. La corriente que circula por el transistor.

BIBLIOGRAFIA  Electrónica. Teoría de circuitos. Boylestad - Nashelsky.  Ingeniería Electrónica. Alley - Atwood.  http://www.monografias.com/trabajos100/transistores-bjt-yaplicaciones/transistores-bjt-y-aplicaciones.shtml  http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/Instrumen tacion%20I/Temario/Transistor%20Bipolar.htm