ELECTRONICA 1B EL TRANSISTOR

PARAMETROS PARA POLARIZAR UN TRANSISTOR
-BETA: beta= IC/IB, Este dato se encuentra en el manual, se puede medir en el multimetro en HFE
-POTENCIA: P = IC * VCE

-IC máxima, valor máxima determinada por el manual, la corriente máxima de trabajo se determina según diseño o datos del problema, tambien la determina VC/RC.
- IE corriente de emisor IE = IC + IB; IE = IB(BETA +1 ), IE = VRE / RE

-ECUACION DE LA BASE VCC = VRB + VBE + VRE , VBE = 0,6 voltios

- RB = ( VCC - VBE - VRE) / IB, IB = IC / BETA
-ECUACION DEL COLECTOR: VCC = VRC + VCE + VRE
-RC = (VCC-VCE - VRE)/ IC ; IC = BETA * IB ; IC generalmente la determina el problema o el diseñador.

EJERCICIOS DE APLICACION ( entregar en hojas)

Realice el diagrama de cada planteamiento, y determine IB, POTEN DEL T, IC, VRC, VCE, VRB, VBE.
1- T npn, RB 150K, RC 220, RE = 0 VCC = 6 volt, beta = 70,
2- T npn, RB 150K, RC 220, RE = 0 VCC = 9 volt, beta = 70,
3- T npn, RB 100K, RC 220, RE = 0 VCC = 9 volt, beta = 40
4- T npn, RB 100K, RC 220, RE = 0 VCC = 3 volt, beta = 20
5- T npn, RB 50K, RC 220, RE = 0 VCC = 6 volt, beta = 20.

ANALISIS DE TRANSISTORES CON RESISTENCIA EN EL EMISOR

ECUACION DE LA BASE

VCC= VRB + VBE + VRE
VCC = (IB*RB) + 0,6 +( IB(BETA+1)) RE IE = (BETA +1)IB
VCC - 0,6 / RB+(BETA+1)RE = IB

ECUACION DEL COLECTOR

VCC= VRC +VCE + VRE
VCC= IB*BETA*RC + (( BETA+1)IB)RE

VCC- VRC- VRE-= VCE
PRC = IC*VRC
P DELT = IC* VCE

PROBLEMAS DE APLICACION SOBRE ANALISIS DE T CON RE

1. ENCUENTRE EL VCE, VRC, VRE, PRC, Y PTRANS

transistor pnp RC = 220 RB = 180k RE = 100, vcc = 12v, beta = 100.

2. ENCUENTRE RC, RB, Y RE PARA LAS SIGUIENTES CONDICIONES
vcc= 6v IC = 50 miliA, beta = 80, VRE = 1/10 vcc, VCE = 2v.


POLARIZACION DEL TRANSISTOR POR DIVISION DE TENSION EN BASE

EL VOLTAJE EN RB2 ES:

vcc*RB2 /RB1 + RB2 llamado voltaje thevenin

Resistencia thevenin es

rb2*rb1/rb1+rb2

Reeplazamos el voltaje thevenin por una fuente en serie con la resistencia th y enserie con re si existe a partir de este momento bscamos IBase y los demas datos

1.5.- Circuitos de polarización de transistores bipolares

La selección del punto de trabajo Q de un transistor se realiza a través de diferentes circuitos de polarización que fijen sus tensiones y corrientes.

En la siguiente figura 1.9 se incluyen los circuitos de polarización más típicos basados en resistencias y fuentes de alimentación; además, se indican las ecuaciones que permiten obtener el punto de trabajo de los transistores. Estos circuitos presentan diferencias en algunos casos importantes.

Por ejemplo, el circuito de la figura 1.8.a (página anterior) es poco recomendable por carecer de estabilidad; bajo ciertas condiciones se puede producir deriva térmica que autodestruye el transistor.

La polarización de corriente de base de la figura 1.9 es mucho más estable aunque el que más se utiliza con componentes discretos es el circuito de autopolarización. La polarización de colector-base asegura que el transistor nunca entra en saturación al mantener su tensión colector-base positiva

transistor se utiliza en un circuito, el comportamiento que éste tenga dependerá de sus curvas características.

En el diagrama que se presenta hay varias curvas que representan la función de transferencia de Ic (corriente de colector) contra VCE (tensión colector – emisor) para varios valores de Ib (corriente de base).

Cuando el transistor se utiliza como amplificador, el punto de operación de éste se ubica sobre una de las líneas de las funciones de transferencia que están en la zona activa. (las líneas están asi horizontales).

Transistor en corte y saturación

Cuando un transistor se utiliza como interruptor o switch la corriente de base debe tener un valor para lograr que el transistor entre en corte y otro para que entre en saturación

- Un transistor en corte tiene una corriente de colector (Ic) mínima (prácticamente igual a cero) y un voltaje colector emisor VCE) máximo (casi igual al voltaje de alimentación). Ver la zona amarilla en l gráfico

- Un transistor en saturación tiene una corriente de colector (Ic) máxima y un voltaje colector emisor (VCE) casi nulo (cero oltios). Ver zona en verde en el gráfico

Para lograr que el transistor entre en corte, el valor de la corriente de base debe ser bajo o mejor aún, cero.

Para lograr que el transistor entre en saturación, el valor de la corriente de base debe calcularse dependiendo de la carga que se esté operando entre encendido y apagado (funcionamiento de interruptor)

Si se conoce cual es la corriente que necesita la carga para activarse (se supone un bombillo o foco), se tiene el valor de corriente que habrá de conducir el transistor cuando este en saturación y con el valor de la fuente de alimentación del circuito, se puede obtener la recta de carga. Ver gráfico anterior.

Esta recta de carga confirma que para que el transistor funcione en saturación, Ic debe ser máximo y VCE mínimo y para que esté en corte, Ic debe ser el mínimo y VCE el máximo. *

Ejemplo de diseño de interruptor o switch con transistor bipolar

Calcular el valor de Rb (resistencia de base) que a de utilizarse, para que el circuito funcione como un interruptor (conectar y esconectar un voltaje de 12 voltios en A)

Datos:
- El voltaje de alimentación es de 12 Voltios
- Bombillo (foco) de 12 voltios, 1.2 watts (vatios)
- El B (beta) mínimo del transistor es de 200

Para poner el transistor en saturación

Obtener Ic:

Potencia del bombillo = P = VxI, despejando I
I = Ic = P/V = 1.2 watts / 12 voltios = 100 mA

Se escoge el B menor (200) para asegurar de que el transistor se sature.

Corriente de base = Ib = Ic/B = 100 mA/200 = 0.5 mA.

Esta es la corriente de base necesaria para que el transistor se sature y encienda el bombillo.

Para calcular Rb se hace una malla en el circuito de la base: 12 V = Rb x Ib – Vbe

Rb = (12–0.7)/Ib = 11.3 V/0.5 mA = 2260 ohmios. Para efectos prácticos Rb = 2.2 Kohms

Nota: Vbe = 0.7 Voltios aproximadamente en un transistor de silicio.

Para poner el transistor en corte

Para que el bombillo se apague, basta que la corriente que pase a través de él (Ic) sea cero. Para lograrlo se hace que la corriente de base Ib sea cero (Ic = BxIb), poniendo el voltaje que alimenta el circuito de la base en cero (0 Voltios) *

Configuración emisor común
Recta de carga, condensadores de bloqueo y derivación

Para que una señal esa amplificada tiene que ser una señal de corriente alterna. No tiene sentido amplificar una señal de corriente continua, por que ésta no lleva ninguna información.

En un amplificador de transistores están involucradas los dos tipos de corrientes (alterna y continua).

La señal alterna es la señal a amplificar y la continua sirve para establecer el punto de operación del amplificador.

Este punto de operación permitirá que la señal amplificada no sea distorsionada.

En el diagrama se ve que la base del transistor está conectada a dos resistencias (R1 y R2). Estas dos resistencias forman un divisor de tensión que permite tener en la base del transistor una tensión necesaria para establecer la corriente de polarización de la base.

El punto de operación en corriente continua está sobre una línea de carga dibujada en la familia de curvas de el transistor. Esta línea esta determinada por fórmulas que se muestran.

Hay dos casos extremos:
- Cuando el transistor está en saturación (Ic max.), que significa que Vce es prácticamente 0 voltios y....
- Cuando está en corte (Ic = 0), que significa que Vce es prácticamente igual a Vcc. Ver la figura abajo.

Si se modifica R1 y/o R2 el punto de operación se modificará para arriba o para abajo en la curva pudiendo haber distorsión

Si la señal de entrada (Vin) es muy grande, se recortarán los picos positivos y negativos de la señal en entrada (Vout)

El condensador de bloqueo (C1):

Este condensador (capacitor) se utiliza para bloquear la corriente continua que pudiera venir de Vin. Este condensador actúa como un circuito abierto para la corriente continua y un corto circuito para la corriente alterna (la que se desea amplificar) Estos condensadores no se comportan tan perfectamente en la realidad, pero se acercan bastante, pudiendo suponerse como ideales.

Condensador de derivación (Ce):

La resistencia Re es una resistencia que aumenta la estabilidad de el amplificador, pero que tiene el gran inconveniente que es muy sensible a las variaciones de temperatura (causará cambios en la corriente de base, lo que causará variaciones en la corriente de emisor (recordar Ic = β Ib)).

Esto causará una disminución en la ganancia de corriente alterna, lo que no es deseable. Para resolver el problema se pone en paralelo con Re un condensador que funcionará como un corto circuito para la corriente alterna y un circuito abierto para corriente continua.

- La tensión de salida estará dada por la siguiente fórmula:
Vout = Ic x Rc = β x Ib x Rc = hfe x Ib x Rc

- La ganancia de tensión es:
ΔV - Vout / Vin = - Rc / Zin.
(el signo menos indica que Vout esta 180° fuera de fase con al entrada Vin)

- La ganancia de corriente es:
ΔI = (Vout x Zin) / (Vin x Rc) = ganancia de voltaje x Zin / Rc

- La ganancia de potencia es = Ganancia de voltaje x Ganancia de corriente=
ΔP = ΔV x ΔI

- Zin (impedancia de entrada) = R1 // R2 // hie, que normalmente no es un valor alto (contrario a lo deseado)
- Zo (impedancia de salida) = Rc
- La salida está 180° desfasada con respecto a la entrada (es invertida)

Notas:
- β = hfe son parámetros propios de cada transistor
- hie = impedancia de entrada del transistor dada por el fabricante
- // significa "en paralelo"