AMPLIFICADORES
Enviado por lianbame • 15 de Noviembre de 2014 • 3.151 Palabras (13 Páginas) • 169 Visitas
2.3.2. Amplificador a transistor
Para comprender el funcionamiento de los amplificadores, la Figura 2.20 muestra
el esquema de un paso amplificador a transistor con disposición de emisor común. En
esta configuración se aplica una señal de entrada entre emisor y base y se toma la
señal de salida entre emisor y colector. De aquí el nombre de emisor común, porque el
emisor es común a los circuitos de entrada y salida. Otros tipos de amplificadores son
de base común y colector común.
La señal de entrada se conecta a la base a través del condensador C1, y la resistenciaR1limita la corriente del circuito base emisor de la forma siguiente: partiendo del
positivo de la fuente de alimentación, la corriente pasa por la resistencia variable R1,
la resistencia interna entre base y emisor y retorna al negativo de la fuente. La resistenciaR1proporciona la tensión de polarización, por lo que variando esta resistencia
se varía el punto de trabajo, es decir, la amplificación. Siguiendo con el ejemplo
doméstico, en un radiorreceptor R1correspondería al potenciómetro de control de
volumen.
Laddpen la resistencia de entrada R1será:
Vent = Ib * R1
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL BÁSICO DE PROCESOS 56
Vcc
c
e
b C1 C2
R1
R2
0 V
0 V
Entrada
Salida
Ib
Ic
Figura 2.20
ELECTRÓNICA BÁSICA
En el transistor se modifica la corriente de colector modificando la de base. Un
aumento relativamente pequeño en la corriente de base origina un gran aumento en la
de colector y viceversa. De esta manera, si la intensidad que circula en el circuito de
base a través de R1y la propia resistencia que existe entre base y emisor es Ib,se
obtendrá una corriente amplificada en el circuito de colector que puede denominarse
Ic, ocasionando una ddpen la resistencia R2,situada en el circuito de salida, proporcional al valor de esta resistencia.
Vsal = Ic * R2
El circuito de salida también parte del positivo de alimentación, pasa por R2y por
la resistencia entre colector y emisor, y llega al negativo de alimentación.
La ganancia de tensión de este sencillo amplificador será:
Ganancia de tensión = alfa *
Como los voltajes son directamente proporcionales a las resistencias, de acuerdo a
la ley de Ohm, la ganancia de tensión será proporcional a los valores de R2yR1.
Cuanto menor sea la resistencia de entrada R1 y mayor sea la resistencia de salida R2,
mayor será la amplificación. El coeficiente alfaes característico de cada transistor.
2.3.3. Amplificador operacional
Con los avances en la tecnología de componentes electrónicos los circuitos con
componentes discretos dieron paso a los circuitos integrados, apareciendo los amplificadores operacionales. En un amplificador lineal, llamando Ga la ganancia o factor
de amplificación, se cumple que:
Voltaje salida = G * Voltaje entrada
La Figura 2.21 muestra un amplificador operacional que consta de un circuito de
entrada que proporciona una tensiónVfen serie con una resistencia Rf,al mismo tiemVoltaje de salida
Voltaje de entrada
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Re
Rs
G*Ve
Carga
+
_
Vf
Rf
Rc
Ve Vs
+ Vcc - Vcc
+ +
__
Figura 2.21
po que dispone de un circuito de salida con una resistencia de carga Rc.Se puede ver
que existen dos divisores de tensión, uno a la entrada formado por las resistencias Rfy
Re, y otro a la salida con las resistencias RsyRc. Por tanto, las tensiones en los terminales de entrada y salida del amplificador serán:
Ve =
Rf
V
+
f
Re * Re
Vs = G *
Rs
V
+
e
Rc * Rc
Dependiendo del tipo de conexionado y los elementos que se incluyan en el circuito externo se pueden obtener diferentes funciones, por ejemplo amplificador, inversor,
integrador, sumador, etc. En este apartado se contemplan conceptualmente algunas de
estas funciones de forma simplificada. Aunque en las Figuras 2.21 y 2.22 aparece la
alimentación del amplificador operacional como Vcccon polaridad positiva y negativa, en el resto de figuras no se representa con objeto de simplificar.
La Figura 2.22A representa el mismo amplificador operacional que la Figura 2.21.
El terminal negativo se denomina inversor. Cualquier tensión que se aplique a la
entradaVnhace que la salida tenga polaridad contraria a la entrada. El terminal positivo se denomina no inversor,por lo que aplicando tensión a la entrada Vpla señal de
salida tendrá la misma polaridad que la de entrada. En la Figura 2.22B aparece el símbolo genérico con que se suelen representar los amplificadores operacionales.
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL BÁSICO DE PROCESOS 58
Vs
A
Vn
Vp
Ve
+
_
Ent.
+
Sal.
B
+ Vcc
- Vcc
Re
Rs
Figura 2.22
+ Vcc
- Vcc
Ve =Vp -Vn
Vs
Vs
A Vp
Vn
Ve
+
_
B
Figura 2.23
ELECTRÓNICA BÁSICA
En la Figura 2.23A aparece un amplificador operacional ideal. Comparado con el
de la Figura 2.22A se diferencia en que no existen las resistencias de entrada Rey salidaRs, por lo que se puede considerar que la de entrada tiene valor infinito y la de salida tiene valor cero. La ganancia es igual a infinito, haciendo que una diferencia infinitesimal entre los valores de las entradas positiva (Vp) y negativa (Vn) sature la salida,
como muestra la Figura 2.23B. Si la diferencia entre las entradasVpyVnes positiva
(Vp>Vn), la salida se satura positivamente, y si Vn>Vpse satura negativamente. Al
tratarse de un amplificador con ganancia infinita cualquier señal de entrada se amplifica hasta que la salida es igual al valor de alimentación, es decir, al valor de saturación. Dicho de otra manera, siempre que Vp>Vnla salida del amplificador será igual
a la tensión de alimentación al circuito con signo positivo (+Vcc), mientras que si Vn
>Vpla salida del amplificador será igual a la tensión de alimentación con signo negativo (–Vcc). Visto así parece que el amplificador operacional no tendría mucha utilidad, por lo que es necesario incluir otros componentes para «gobernar» el funcionamiento
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