1.
Defina los parámetros híbridos del transistor. Explique los modelos de pequeña
señal del transistor en emisor común, base común y colector común. MODELO HÍBRIDO DEL BJT: El modelo híbrido o equivalente híbrido del transistor es un modelo circuital que combina impedancias y admitancias para describir al dispositivo, de allí el nombre de híbrido. La obtención de los parámetros híbridos involucrados dentro del modelo se hace en base a la teoría de cuadripolos o redes de dos puertos. La sustitución del símbolo del BJT por su modelo híbrido durante el análisis en c.a. permite la obtención de ciertos valores de interés como son: la ganancia de voltaje (Av), ganancia de corriente (Ai), impedancia de entrada (Zi) y la impedancia de salida (Zo). Estos valores dependen de la frecuencia y el símbolo circuital por sí solo no considera este aspecto, de allí la utilidad del modelo mo delo híbrido quien si lo considera.
NOTA: los parámetros hie, hre, hfe y hoe se denominan parámetros híbridos y son componentes de un circuito equivalente de pequeña señal que se describirá en breve. Los parámetros que relacionan las cuatro variables se denominan parámetros “h” debido a la palabra “hibrido”. El parámetro hibrido se selecciono debido a la mezcla de variables “V e I” en cada ecuación, ocasiona un conjunto “hibrido” de unidades de medición para los parámetros h
Modelo Híbrido del BJT en Configuración Emisor Común: El transistor BJT NPN en configuración emisor común se muestra en la figura 1.
Se observa de la figura 1 que el transistor en esta configuración es una red de dos puertos, un puerto de entrada y un puerto de salida, por tanto puede tratarse como tal. Una red de dos puertos en general (figura 2) se describe por el siguiente juego de ecuaciones:
Vi = h11ii + h12 Vo io = h21ii + h22 Vo
Las variables involucradas dentro de la red son vi, ii, vo e io y los parámetros que relacionan estas variables son los parámetros híbridos, h. Una analogía del BJT con la red de dos puertos general resulta en:
V BE = h11iB + h12 VCE iC = h21iB + h22 VCE
Ecuación 1 Ecuación 2
El cálculo de los parámetros híbridos (h) se hace a partir del manejo de las variables. Si Vce=0 (salida en corto) en la ecuación 1, se tiene que
h11 =
Este parámetro híbrido se mide en Ω y se conoce como impedancia de entrada con salida en corto y en BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hie.
De la ecuación 2, se tiene el cual es un parámetro hibrido sin unidades. Conocido como relación de transferencia directa entre la corriente de salida y la corriente de entrada, en el transistor BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hfe.
Si i b=0 (entrada en circuito abierto) en la ecuación 1 se tiene h12 =
Este parámetro h es adimensional y se conoce como relación de transferencia inversa de voltajes, en el transistor BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hre.
De la ecuación 2, se tiene h22 = el cual es un parámetro híbrido medido en ° y se conoce como admitancia de salida con entrada en circuito abierto, en el transistor BJT en configuración emisor común recibe el nombre de hoe.
Las ecuaciones 1 y 2 se reescriben y quedan como:
VBE = hie iB + hre VCE
Ecuación 3
iC = h fe iB + hoe VCE
Ecuación 4
Cada ecuación puede representarse circuitalmente y la unión de los circuitos resultantes corresponde al equivalente o modelo híbrido. La ecuación 3 se representa a través de circuito en serie (malla), mientras que la ecuación 4 se representa a través de un circuito en paralelo (nodo), tal como muestra la figura 3.
La unión de los dos circuitos (Figura 4) se hace tomando en cuenta que iE = i C + i B y en c.c. se tiene IE = IC + IB = (β + 1)I B . El valor de β medido en c.c es aproximado al valor de hfe el cual es un parámetro híbrido medido en c.a., así: β h fe con lo que ahora i E = (hfe + 1)iB.
≅
Los valores de hoe y hre son tan pequeños que pueden despreciarse originando un modelo híbrido simplificado como el que se muestra en la figura 5.
El valor de vBE en hre es muy pequeño comparado con vCE, por lo que hre≈0. Este hecho anula la fuente de voltaje dependiente hrevCE del modelo híbrido de la figura 4. En hoe, i C<
MODELOS EN PEQUEÑA SEÑAL
Emisor común:
C1 y C2: condensadores de acoplamiento. CE: condensador de desacoplo de RE2
Cir cuito de polarización
Recta de carga estática
Punto de trabajo
Equivalente de pequeña señal
Caso particular RE1 = 0
Caso particular sin CE
Recta de carga dinámica
Recta de carga en pequeña señal:
Las componentes de señal se encuentran superpuestas a las de continua:
Recta de carga dinámica:
Punto de máxi ma excursión simé tr ica
La máxima amplitud de oscilación se obtiene cuando el punto de trabajo está centrado en la recta de carga dinámica:
Punto de máxima excursión simétrica (ICmes,VCEmes)
Colector Común:
No es necesaria RC para la polarización del transistor ni para el buen funcionamiento del amplificador.
Punto de máxima excursión simétrica
Base Común:
Punto de máxima excursión simétrica:
8.- Que función tiene el condensador Cb del circuito de la fig 2.
C3 desacopla R1 y R2 en pequeña señal, del mismo modo que lo hace C E con R E en el amplificador en emisor común.
9.- Indique y explique ejemplos prácticos de aplicación de los circuitos implementados Problema. Diseñe un amplificador seguidor de emisor
con resistencia de emisor, empleando un
acoplada capacitivamente. Calcule también Av, Zi y Zo. Determine su punto de operación teórico, incluya las líneas de carga de ca y cd.
Figura 1.AmplificadorSeguidor de Emisor Cálculos de RB para el amplificador empleando la formula larga
* *
Cálculos de R1y R2
() * * ** ** Rectas de carga Ic=
Ic= 90mA I’c=
I’c=120mA V’cc=
V’cc=12v
Recta dc
Ic (mA) 140 120
Recta ac
120
100 90 80 60
60
40 20 0 0
5
10
15
Vce (V) 20
10. Indique sus conclusiones
Podemos concluir que en esta práctica profundizamos el conocimiento de la amplificación, determinando el punto de operación y las impedancias de entrada y salida, con lo cual observamos evidentemente que no es posible obtener una amplificación sin una adecuada polarización DC
Concluimos también que en la configuración emisor común se obtienen elevadas ganancias de tensión y corriente, haciéndolo el circuito ideal para amplificación de pequeñas señales.
Se encuentra que cuando se realiza el diseño del circuito es conveniente que el punto Q esté situado en el centro de la recta de carga y que la ganancia no sea
excesivamente alta respectivamente.
para
dar
estabilidad
al
circuito
y
evitar
distorsiones
Se puede observar que un circuito conectado en la opción de colector común se comporta como un seguidor, no presenta amplificación a su salida.
