Ultima edición el 21 septiembre, 2023
El amplificador emisor común es uno de los circuitos amplificadores más utilizados en la electrónica. Este circuito es ampliamente utilizado en el diseño de amplificadores de audio, amplificadores de radiofrecuencia, amplificadores de señales de bajo nivel, entre otros. El amplificador emisor común es un tipo de amplificador de tres terminales que utiliza un transistor bipolar como elemento activo para amplificar una señal de entrada.
En este tipo de circuito, la señal de entrada se aplica al terminal de la base del transistor, mientras que la señal amplificada se toma desde el terminal del colector. El terminal del emisor se utiliza como punto de referencia común para la entrada y salida de señales. El amplificador emisor común se caracteriza por su alta ganancia y su capacidad para amplificar señales de bajo nivel con una buena linealidad.
En esta presentación, se revisarán los principios básicos del amplificador emisor común, sus características, ventajas y desventajas. También se abordarán algunos aspectos importantes en el diseño y aplicación de este tipo de circuito amplificador.
Indice de contenidos
- Principio de funcionamiento
- Componentes
- Ventajas
- Ventajas
- Desventajas
- Aplicaciones
- Configuración
- Características
- Características
- Tipos
- Simulación
- Diseño
- Cálculos
- Circuito
Principio de funcionamiento
El amplificador emisor común es un circuito electrónico que tiene como objetivo amplificar una señal de entrada. Su principio de funcionamiento se basa en la utilización de un transistor bipolar NPN como elemento activo.
Elementos del circuito
- Transistor NPN: es el elemento activo del circuito, encargado de amplificar la señal de entrada.
- Resistencias: se utilizan para polarizar el transistor y limitar la corriente que circula por él.
- Capacitores: se utilizan para acoplar las señales de entrada y salida, permitiendo que la señal de entrada pase al transistor y que la señal amplificada salga del circuito.
Funcionamiento
La señal de entrada se aplica a la base del transistor a través de un capacitor. La resistencia de base se encarga de polarizar el transistor en modo directo, permitiendo que circule una pequeña corriente de base. Esta corriente hace que el transistor se sature y permita el paso de una corriente mayor entre su colector y emisor.
La señal amplificada se obtiene en el colector del transistor, donde se encuentra conectada una resistencia de carga. Esta resistencia se encarga de convertir la corriente en una señal de voltaje, que será la señal amplificada de salida.
Ventajas y desventajas
Entre las ventajas del amplificador emisor común se encuentran:
- Alta ganancia de voltaje.
- Bajo nivel de ruido.
- Bajo costo.
Entre las desventajas se encuentran:
- Baja impedancia de entrada.
- Baja impedancia de salida.
- Limitaciones en la frecuencia de trabajo.
Su funcionamiento se basa en la polarización del transistor y la amplificación de la señal de entrada. Aunque tiene algunas limitaciones, es una opción económica y de alta ganancia de voltaje.
Componentes
Un amplificador emisor común es un circuito electrónico que utiliza un transistor bipolar para incrementar la amplitud de una señal de entrada. Está compuesto por varios componentes esenciales que permiten su correcto funcionamiento. A continuación, se describen los componentes principales de un amplificador emisor común:
Transistor bipolar
El transistor bipolar es el componente principal de un amplificador emisor común. Es un dispositivo de tres capas (base, emisor y colector) que actúa como un interruptor controlado por corriente. Cuando una corriente entra por la base, el transistor se activa y permite que la corriente fluya desde el emisor hasta el colector.
Resistencias
Las resistencias son componentes esenciales en cualquier circuito electrónico y en un amplificador emisor común no son la excepción. Entre las resistencias más comunes en este tipo de amplificadores se encuentran:
– Resistencia de emisor: es la resistencia que se encuentra conectada entre el emisor y la tierra del transistor. Su valor determina la ganancia del amplificador y su estabilidad.
– Resistencia de base: esta resistencia se encuentra conectada entre la base del transistor y la fuente de señal del amplificador. Su valor determina la corriente de base y, por ende, la ganancia del amplificador.
– Resistencia de carga: es la resistencia que se encuentra conectada entre el colector del transistor y la fuente de alimentación del amplificador. Su valor determina la corriente de colector y la ganancia del amplificador.
Capacitores
Los capacitores son componentes eléctricos que almacenan energía en un campo eléctrico. En un amplificador emisor común, los capacitores se utilizan para bloquear corriente continua y permitir el paso de corriente alterna. Entre los capacitores más comunes en este tipo de amplificadores se encuentran:
– Capacitor de acoplamiento: es el capacitor que se encuentra conectado entre la fuente de señal y la base del transistor. Este capacitor permite el paso de la señal de entrada al transistor.
– Capacitor de desacoplo: es el capacitor que se encuentra conectado entre la fuente de alimentación y el colector del transistor. Este capacitor permite el paso de la señal amplificada hacia la carga.
Fuente de alimentación
La fuente de alimentación es el componente que suministra la energía necesaria para el correcto funcionamiento del amplificador emisor común. Puede ser una fuente de corriente continua o una fuente de corriente alterna, dependiendo de las características del circuito.
Cada uno de estos componentes cumple una función específica en el circuito y su correcta selección y configuración determinará el rendimiento y la estabilidad del amplificador.
Ventajas
Ventajas
El amplificador emisor común es un tipo de circuito amplificador que ofrece una serie de ventajas en comparación con otros tipos de amplificadores. A continuación, se detallan algunas de las ventajas más destacadas:
1. Ganancia alta
Uno de los principales beneficios del amplificador emisor común es su capacidad para proporcionar una ganancia alta. La ganancia es la relación entre la señal de entrada y la señal de salida, y en este caso, puede ser mayor que la de otros tipos de amplificadores, como el amplificador de voltaje o el amplificador de corriente.
2. Amplificación de señales débiles
Otra ventaja importante del amplificador emisor común es su capacidad para amplificar señales débiles. Este tipo de amplificador es ideal para señales de entrada de baja amplitud, como las señales procedentes de micrófonos o de sensores.
3. Bajo costo
El amplificador emisor común es uno de los circuitos amplificadores más económicos que existen. Los componentes necesarios para construir este tipo de amplificador son relativamente baratos y fáciles de encontrar en cualquier tienda de electrónica.
4. Diseño sencillo
El diseño del amplificador emisor común es bastante sencillo, lo que lo hace ideal para proyectos de bricolaje o para estudiantes que estén aprendiendo sobre electrónica. El circuito consta de pocos componentes y es fácil de montar en una placa de circuito impreso.
5. Alta impedancia de entrada
Otra ventaja del amplificador emisor común es su alta impedancia de entrada. La alta impedancia hace que el circuito sea menos sensible a las interferencias externas y a los ruidos eléctricos, lo que se traduce en una señal de salida más limpia y precisa.
6. Funcionamiento estable
El amplificador emisor común es un circuito amplificador estable y confiable. El diseño del circuito garantiza que la ganancia se mantenga constante en un amplio rango de frecuencias y temperaturas.
7. Amplificación de señales de CC y CA
El amplificador emisor común es capaz de amplificar señales de corriente continua y de corriente alterna. Esto lo hace adecuado para aplicaciones en las que se requiere amplificar señales de diferentes tipos.
Además, su alta impedancia de entrada, funcionamiento estable y capacidad para amplificar señales de CC y CA lo convierten en un circuito versátil y confiable.
Desventajas
- El Amplificador emisor común no tiene una ganancia alta, lo que significa que no amplifica la señal de entrada tanto como lo haría un amplificador de ganancia alta.
- La ganancia del Amplificador emisor común depende de la resistencia de carga, lo que puede limitar su capacidad para amplificar señales de alta frecuencia.
- El Amplificador emisor común no es muy eficiente, ya que consume más energía que otros tipos de amplificadores.
- La distorsión armónica puede ser un problema con el Amplificador emisor común, lo que significa que la señal de salida puede ser distorsionada y no representar fielmente la señal de entrada.
- El Amplificador emisor común no es adecuado para aplicaciones de alta impedancia, ya que su impedancia de entrada es relativamente baja.
- Otra desventaja del Amplificador emisor común es que puede ser susceptible a ruido y interferencias, especialmente si se utiliza en aplicaciones de alta frecuencia.
Es importante evaluar cuidadosamente las necesidades de su aplicación y considerar todas las opciones disponibles antes de elegir un amplificador específico.
Aplicaciones
El amplificador emisor común es un tipo de circuito amplificador utilizado en una amplia variedad de aplicaciones. Algunas de las aplicaciones más comunes incluyen:
1. Amplificación de señales de audio
El amplificador emisor común es comúnmente utilizado en sistemas de audio para amplificar señales de audio, tales como señales de música o de voz. Debido a su alta ganancia y baja impedancia de entrada, es capaz de amplificar señales de audio débiles sin introducir ruido o distorsión.
2. Amplificación de señales de radiofrecuencia
El amplificador emisor común también es utilizado en sistemas de comunicaciones para amplificar señales de radiofrecuencia. Debido a su alta ganancia y ancho de banda, es capaz de amplificar señales de radiofrecuencia débiles sin introducir ruido o distorsión.
3. Amplificación de señales de baja frecuencia
El amplificador emisor común también es utilizado en sistemas de medición para amplificar señales de baja frecuencia, tales como señales de voltaje o corriente. Debido a su alta ganancia y baja impedancia de entrada, es capaz de amplificar señales de baja frecuencia débiles sin introducir ruido o distorsión.
4. Amplificación de señales de sensor
El amplificador emisor común también es utilizado en sistemas de control y automatización para amplificar señales de sensor, tales como señales de temperatura o presión. Debido a su alta ganancia y baja impedancia de entrada, es capaz de amplificar señales de sensor débiles sin introducir ruido o distorsión.
5. Amplificación de señales de guitarra
El amplificador emisor común también es utilizado en amplificadores de guitarra para amplificar señales de guitarra. Debido a su alta ganancia y baja impedancia de entrada, es capaz de amplificar señales de guitarra débiles sin introducir ruido o distorsión.
6. Amplificación de señales de microfono
El amplificador emisor común también es utilizado en sistemas de grabación de audio para amplificar señales de micrófono. Debido a su alta ganancia y baja impedancia de entrada, es capaz de amplificar señales de micrófono débiles sin introducir ruido o distorsión.
Configuración
La configuración en un amplificador emisor común se refiere a cómo se organizan los componentes y cómo se conectan entre sí para lograr el objetivo de amplificación. Existen diferentes formas de configuración, cada una con sus propias ventajas y desventajas. A continuación, se describen las configuraciones más comunes en un amplificador emisor común:
Configuración con polarización fija
En esta configuración, se utiliza una fuente de voltaje externa para polarizar los transistores y mantenerlos en un punto de operación estable. Esta configuración es adecuada para aplicaciones de alta ganancia y baja distorsión, pero requiere una fuente de voltaje externa y es más sensible a las variaciones de temperatura.
Esta configuración se utiliza comúnmente en aplicaciones de audio y radiofrecuencia.
Configuración con polarización por divisor de voltaje
En esta configuración, se utiliza un divisor de voltaje para polarizar el transistor. Es una configuración más económica que la polarización fija y es menos sensible a las variaciones de temperatura. Sin embargo, la ganancia es menor en comparación con la configuración de polarización fija.
Esta configuración se utiliza comúnmente en aplicaciones de baja frecuencia y baja ganancia, como amplificadores de instrumentación.
Configuración con polarización por corriente constante
En esta configuración, se utiliza una fuente de corriente constante para polarizar el transistor, lo que permite una mayor estabilidad y una mayor ganancia en comparación con otras configuraciones. Sin embargo, también es más costosa y requiere una fuente de corriente externa.
Esta configuración se utiliza comúnmente en aplicaciones de alta frecuencia y alta ganancia, como amplificadores de señal en sistemas de comunicación.
Configuración con carga activa
En esta configuración, se utiliza un transistor adicional como carga activa para mejorar la ganancia y la estabilidad del amplificador. Esta configuración es más compleja que las anteriores, pero ofrece una mayor ganancia y una mayor estabilidad en comparación con las configuraciones anteriores.
Esta configuración se utiliza comúnmente en aplicaciones de alta frecuencia y alta ganancia, como amplificadores de radiofrecuencia.
La elección de la configuración adecuada depende de las necesidades específicas de la aplicación y de las limitaciones de coste, tamaño y complejidad del circuito.
Características
El amplificador emisor común es un circuito amplificador que tiene varias características importantes que lo diferencian de otros tipos de amplificadores.
Ganancia de voltaje
Una de las principales características del amplificador emisor común es su alta ganancia de voltaje. Esta ganancia se produce porque la señal se amplifica en la etapa del emisor, lo que aumenta el voltaje de la señal de entrada.
La ganancia de voltaje del amplificador emisor común puede variar dependiendo de varios factores, como la resistencia de carga y la resistencia de entrada. En general, la ganancia puede ser tan alta como 100 o más.
Bajo nivel de ruido
Otra característica importante del amplificador emisor común es su bajo nivel de ruido. Esto se debe a que la señal de entrada se amplifica en el emisor, lo que reduce el ruido que se puede recoger en la entrada.
El bajo nivel de ruido es especialmente importante en aplicaciones donde se necesita una señal limpia, como en equipos de audio y video.
Banda ancha
El amplificador emisor común también tiene una banda ancha. Esto significa que puede amplificar una amplia gama de frecuencias sin distorsionar la señal.
La banda ancha del amplificador emisor común se debe a que la señal se amplifica en el emisor, lo que hace que la ganancia sea menos dependiente de la frecuencia.
Impedancia de entrada baja
Otra característica importante del amplificador emisor común es su baja impedancia de entrada. Esto significa que la señal de entrada no se ve demasiado afectada por la resistencia de entrada del circuito.
La baja impedancia de entrada del amplificador emisor común se debe a que la señal se amplifica en el emisor, lo que hace que la resistencia de entrada sea relativamente baja.
Impedancia de salida alta
Finalmente, otra característica del amplificador emisor común es su alta impedancia de salida. Esto significa que puede conducir una carga de alta impedancia sin perder demasiada energía.
La alta impedancia de salida del amplificador emisor común se debe a que la señal se amplifica en el emisor, lo que hace que la resistencia de salida sea relativamente alta.
Conclusión
Estas características lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, desde equipos de audio y video hasta sistemas de comunicaciones y electrónica de consumo.
Características
El amplificador emisor común es un circuito amplificador que tiene varias características importantes que lo diferencian de otros tipos de amplificadores.
Ganancia de voltaje
Una de las principales características del amplificador emisor común es su alta ganancia de voltaje. Esta ganancia se produce porque la señal se amplifica en la etapa del emisor, lo que aumenta el voltaje de la señal de entrada.
La ganancia de voltaje del amplificador emisor común puede variar dependiendo de varios factores, como la resistencia de carga y la resistencia de entrada. En general, la ganancia puede ser tan alta como 100 o más.
Bajo nivel de ruido
Otra característica importante del amplificador emisor común es su bajo nivel de ruido. Esto se debe a que la señal de entrada se amplifica en el emisor, lo que reduce el ruido que se puede recoger en la entrada.
El bajo nivel de ruido es especialmente importante en aplicaciones donde se necesita una señal limpia, como en equipos de audio y video.
Banda ancha
El amplificador emisor común también tiene una banda ancha. Esto significa que puede amplificar una amplia gama de frecuencias sin distorsionar la señal.
La banda ancha del amplificador emisor común se debe a que la señal se amplifica en el emisor, lo que hace que la ganancia sea menos dependiente de la frecuencia.
Impedancia de entrada baja
Otra característica importante del amplificador emisor común es su baja impedancia de entrada. Esto significa que la señal de entrada no se ve demasiado afectada por la resistencia de entrada del circuito.
La baja impedancia de entrada del amplificador emisor común se debe a que la señal se amplifica en el emisor, lo que hace que la resistencia de entrada sea relativamente baja.
Impedancia de salida alta
Finalmente, otra característica del amplificador emisor común es su alta impedancia de salida. Esto significa que puede conducir una carga de alta impedancia sin perder demasiada energía.
La alta impedancia de salida del amplificador emisor común se debe a que la señal se amplifica en el emisor, lo que hace que la resistencia de salida sea relativamente alta.
Conclusión
Estas características lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, desde equipos de audio y video hasta sistemas de comunicaciones y electrónica de consumo.
Tipos
Los amplificadores emisor común son amplificadores de transistores bipolares que se utilizan en circuitos electrónicos para amplificar señales de entrada. Existen varios tipos de amplificadores emisor común, cada uno con características específicas que los hacen adecuados para diferentes aplicaciones. A continuación, se describen los tipos más comunes:
1. Amplificador de voltaje
Este tipo de amplificador emisor común se utiliza para amplificar señales de voltaje de baja amplitud. Su ganancia se mide en términos de voltios por voltio (V/V) y suele ser mayor que 1. Es adecuado para aplicaciones donde se necesita amplificar señales de entrada débiles, como en sistemas de audio.
2. Amplificador de corriente
Este tipo de amplificador emisor común se utiliza para amplificar señales de corriente de baja amplitud. Su ganancia se mide en términos de amperios por amperio (A/A) y suele ser mayor que 1. Es adecuado para aplicaciones donde se necesita amplificar señales de entrada de baja corriente, como en sensores de temperatura.
3. Amplificador de transconductancia
Este tipo de amplificador emisor común se utiliza para aplicaciones de control de ganancia, como en osciladores y filtros. Su ganancia se mide en términos de siemens (S) y suele ser mayor que 1. Es adecuado para aplicaciones donde se necesita amplificar señales de entrada de baja amplitud con una ganancia controlable.
4. Amplificador de potencia
Este tipo de amplificador emisor común se utiliza para amplificar señales de alta amplitud y alta potencia, como en sistemas de sonido de alta fidelidad y amplificadores de radiofrecuencia. Su ganancia se mide en términos de vatios por vatio (W/W) y suele ser menor que 1. Es adecuado para aplicaciones donde se necesita amplificar señales de entrada de alta potencia con una distorsión mínima.
5. Amplificador de retroalimentación
Este tipo de amplificador emisor común se utiliza para reducir la distorsión y mejorar la linealidad del amplificador. Se logra mediante la retroalimentación negativa, que consiste en aplicar una parte de la salida del amplificador a la entrada con una polaridad opuesta. La ganancia del amplificador se reduce, pero la estabilidad y la linealidad se mejoran significativamente.
6. Amplificador operacional
Este tipo de amplificador emisor común se utiliza en circuitos de amplificación de señales de alta precisión, como en sistemas de control automático y sistemas de medición. Tiene una ganancia muy alta y una impedancia de entrada muy alta, lo que lo hace adecuado para aplicaciones donde se necesita una ganancia precisa y una carga mínima en la señal de entrada.
Es importante elegir el tipo adecuado para cada aplicación para obtener los mejores resultados.
Simulación
Cuando hablamos de simulación en electrónica, nos referimos a la creación de modelos matemáticos y virtuales que nos permiten predecir el comportamiento de un circuito en determinadas condiciones. Esto nos ayuda a diseñar y probar circuitos antes de construirlos físicamente, ahorrando tiempo y recursos.
¿Por qué es importante la simulación en el diseño de amplificadores emisor común?
Los amplificadores emisor común son circuitos muy comunes en la electrónica, utilizados para amplificar señales de baja amplitud y alta frecuencia. Sin embargo, su diseño puede ser complicado y requiere de ciertos conocimientos técnicos. Es aquí donde la simulación juega un papel fundamental.
¿Cómo se realiza la simulación de un amplificador emisor común?
Para simular un amplificador emisor común, primero se debe crear un modelo matemático que describa su comportamiento. Este modelo incluirá los valores de los componentes del circuito, las características del transistor utilizado y las condiciones de operación.
A continuación, se utiliza un software de simulación, como LTspice o Proteus, para ingresar el modelo matemático y realizar diferentes pruebas. Estas pruebas pueden incluir cambios en los valores de los componentes, variaciones en la frecuencia de la señal de entrada o la adición de ruido.
El software de simulación nos mostrará los resultados de la simulación en forma de gráficas y tablas, permitiéndonos evaluar el desempeño del circuito en diferentes situaciones. De esta forma, podemos hacer ajustes al diseño y probar diferentes configuraciones hasta encontrar la que mejor cumpla con nuestros objetivos.
¿Cuáles son las ventajas de la simulación en el diseño de amplificadores emisor común?
- Permite evaluar diferentes configuraciones de circuitos antes de construirlos físicamente.
- Ahorra tiempo y recursos al evitar la construcción de circuitos que no funcionan correctamente.
- Permite hacer ajustes al diseño de forma rápida y sencilla.
- Permite identificar posibles problemas en el circuito antes de la construcción física.
«La simulación es una herramienta fundamental en el diseño de circuitos electrónicos. Nos permite ahorrar tiempo y recursos, y nos ayuda a diseñar circuitos más eficientes y confiables.»
Diseño
El diseño del amplificador emisor común es fundamental para su correcto funcionamiento y rendimiento. El diseño se refiere a la planificación y creación del circuito, teniendo en cuenta diversos factores como la ganancia, la impedancia de entrada y salida, la estabilidad y la linealidad.
Factores a considerar en el diseño del amplificador emisor común:
- Ganancia: La ganancia del amplificador se refiere a la relación entre la señal de salida y la señal de entrada. En el diseño del amplificador emisor común, se busca una ganancia suficientemente alta para amplificar la señal de entrada sin distorsión y sin generar ruido adicional.
- Impedancia de entrada: La impedancia de entrada se refiere a la resistencia que el circuito presenta a la señal de entrada. En el diseño del amplificador emisor común, se busca una impedancia de entrada alta para minimizar la carga sobre la fuente de señal.
- Impedancia de salida: La impedancia de salida se refiere a la resistencia que el circuito presenta a la señal de salida. En el diseño del amplificador emisor común, se busca una impedancia de salida baja para minimizar la carga sobre la carga conectada al amplificador.
- Estabilidad: La estabilidad se refiere a la capacidad del circuito para mantener su ganancia y comportamiento a lo largo del tiempo y en diferentes condiciones. En el diseño del amplificador emisor común, se busca una configuración estable que no genere oscilaciones o variaciones excesivas en la ganancia.
- Linealidad: La linealidad se refiere a la capacidad del circuito para amplificar la señal de entrada sin distorsión. En el diseño del amplificador emisor común, se busca una configuración lineal que no introduzca distorsión armónica o intermodulación en la señal de salida.
Para lograr estos objetivos, el diseño del amplificador emisor común se basa en la selección cuidadosa de los componentes y en la configuración del circuito. Algunos de los componentes clave en el diseño del amplificador emisor común incluyen:
- Transistor: El transistor es el componente principal del amplificador emisor común y es responsable de amplificar la señal de entrada. La selección del transistor adecuado es fundamental para el rendimiento y la estabilidad del circuito.
- Resistencias: Las resistencias se utilizan en el diseño del amplificador emisor común para establecer la ganancia y la impedancia de entrada y salida. La selección adecuada de las resistencias es fundamental para lograr el rendimiento deseado del circuito.
- Capacitores: Los capacitores se utilizan en el diseño del amplificador emisor común para acoplar señales, filtrar ruido y establecer la estabilidad del circuito. La selección adecuada de los capacitores es fundamental para lograr el rendimiento deseado del circuito.
La selección adecuada de los componentes y la configuración del circuito son fundamentales para lograr el rendimiento y la estabilidad deseada del circuito.
Cálculos
Los cálculos son una parte fundamental al trabajar con amplificadores emisor común. Aquí te explicamos los conceptos clave que debes conocer:
Ganancia de voltaje (Av)
La ganancia de voltaje es la relación entre la señal de salida y la señal de entrada del amplificador. Se calcula dividiendo la tensión de salida entre la tensión de entrada.
La ganancia de voltaje (Av) se puede calcular con la siguiente fórmula:
Av = Vout / Vin
Por ejemplo, si la tensión de entrada es de 1 V y la tensión de salida es de 10 V, la ganancia de voltaje sería:
Av = 10 V / 1 V = 10
Ganancia de corriente (Ai)
La ganancia de corriente es la relación entre la corriente de salida y la corriente de entrada del amplificador. Se calcula dividiendo la corriente de salida entre la corriente de entrada.
La ganancia de corriente (Ai) se puede calcular con la siguiente fórmula:
Ai = Iout / Iin
Por ejemplo, si la corriente de entrada es de 1 mA y la corriente de salida es de 10 mA, la ganancia de corriente sería:
Ai = 10 mA / 1 mA = 10
Ganancia de potencia (Ap)
La ganancia de potencia es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada del amplificador. Se calcula dividiendo la potencia de salida entre la potencia de entrada.
La ganancia de potencia (Ap) se puede calcular con la siguiente fórmula:
Ap = Pout / Pin
Por ejemplo, si la potencia de entrada es de 1 mW y la potencia de salida es de 10 mW, la ganancia de potencia sería:
Ap = 10 mW / 1 mW = 10
Punto de polarización
El punto de polarización es el punto de operación del transistor en el amplificador emisor común. Es el punto en el que la corriente de colector es máxima y la tensión de colector es mínima.
El punto de polarización se puede calcular con las siguientes fórmulas:
- Corriente de colector (Ic): se calcula mediante la ley de Ohm, dividiendo la tensión de alimentación entre la resistencia de carga (Rc).
- Tensión de colector (Vc): se calcula restando la corriente de colector multiplicada por la resistencia de carga (Rc) a la tensión de alimentación.
Por ejemplo, si la tensión de alimentación es de 12 V y la resistencia de carga es de 1 kΩ, el punto de polarización sería:
- Corriente de colector: Ic = 12 V / 1 kΩ = 12 mA
- Tensión de colector: Vc = 12 V – (12 mA * 1 kΩ) = 0 V
Ahora que conoces estos cálculos básicos, podrás entender mejor cómo funciona el amplificador emisor común y cómo realizar los ajustes necesarios para obtener los resultados deseados.
Circuito
Un circuito es un conjunto de elementos electrónicos interconectados que permiten el flujo de corriente eléctrica y el procesamiento de señales. En el caso del amplificador emisor común, el circuito está diseñado para amplificar una señal de entrada a través de un transistor de tipo NPN en configuración emisor común.
Elementos del circuito
El circuito del amplificador emisor común consta de los siguientes elementos:
- Transistor NPN: Es el componente principal del circuito y permite la amplificación de la señal. El emisor está conectado a tierra, la base recibe la señal de entrada y el colector está conectado a la carga.
- Resistencias: Son elementos resistivos que limitan la corriente y establecen los valores de polarización del transistor. En este circuito se utilizan resistencias de base, colector y emisor.
- Capacitores: Son elementos que permiten el paso de señales de alta frecuencia y bloquean señales de baja frecuencia. En el amplificador emisor común se utilizan capacitores de acoplamiento y de desacoplamiento.
Funcionamiento del circuito
El amplificador emisor común amplifica la señal de entrada a través del transistor NPN y la entrega a la carga conectada al colector. El circuito funciona de la siguiente manera:
- La señal de entrada se aplica a la base del transistor a través de un capacitor de acoplamiento.
- La resistencia de base limita la corriente y establece la polarización del transistor.
- La señal amplificada aparece en la salida del colector y se entrega a la carga a través de un capacitor de desacoplamiento.
Aplicaciones del amplificador emisor común
El amplificador emisor común se utiliza en diversas aplicaciones, entre las que destacan:
- Amplificación de señales de audio: El circuito puede ser utilizado para amplificar señales de audio de baja potencia.
- Amplificación de señales de radiofrecuencia: El amplificador emisor común es utilizado en circuitos de radiofrecuencia para amplificar señales de baja potencia.
- Driver de etapas de potencia: El circuito puede ser utilizado como driver para etapas de potencia en amplificadores de audio o en circuitos de radiofrecuencia.
El circuito consta de elementos como resistencias y capacitores que establecen los valores de polarización del transistor y limitan la corriente. El circuito tiene diversas aplicaciones, como la amplificación de señales de audio y radiofrecuencia, y puede ser utilizado como driver para etapas de potencia.
Análisis
El análisis del Amplificador Emisor Común es fundamental para comprender su funcionamiento y la importancia que tiene en la electrónica. A continuación, se detallan los aspectos más relevantes a tener en cuenta:
Definición
El Amplificador Emisor Común es un circuito amplificador de señal que se utiliza para aumentar la potencia de una señal de entrada en corriente alterna. Este tipo de amplificador se caracteriza por tener una ganancia relativamente alta y una impedancia de entrada baja.
Funcionamiento
El Amplificador Emisor Común está compuesto por tres elementos principales: el transistor, una resistencia de base y una resistencia de emisor. La señal de entrada se aplica a la base del transistor, lo que provoca una variación en la corriente de base. Esta variación se amplifica en el colector del transistor y se entrega en la salida del amplificador.
Características
Las principales características del Amplificador Emisor Común son:
- Ganancia: Es la relación entre la señal de salida y la señal de entrada. En el Amplificador Emisor Común, la ganancia es mayor que 1.
- Impedancia de entrada: Es la resistencia que presenta el circuito a la señal de entrada. En el Amplificador Emisor Común, la impedancia de entrada es baja.
- Impedancia de salida: Es la resistencia que presenta el circuito a la señal de salida. En el Amplificador Emisor Común, la impedancia de salida es alta.
- Distorsión: Es la alteración de la forma de onda de la señal de salida respecto a la señal de entrada. En el Amplificador Emisor Común, la distorsión puede ser baja si se utiliza una polarización adecuada.
Aplicaciones
El Amplificador Emisor Común se utiliza en numerosas aplicaciones, entre las que destacan:
- Audio: En la amplificación de señales de audio para su reproducción en altavoces.
- Instrumentación: En la medición de señales eléctricas y electrónicas.
- Comunicaciones: En la amplificación de señales de radio y televisión.
Conclusiones
Su funcionamiento se basa en la variación de corriente en la base de un transistor, lo que permite amplificar la señal de entrada. Sus características y aplicaciones hacen que sea un componente fundamental en numerosos dispositivos electrónicos.
Comparativa
Un amplificador emisor común es un tipo de amplificador de señal que utiliza un transistor bipolar para amplificar la señal de entrada. Aunque hay varios tipos de amplificadores, el amplificador emisor común es uno de los más utilizados debido a su simplicidad y eficacia.
Comparativa con otros tipos de amplificadores
Es importante destacar que el amplificador emisor común tiene algunas ventajas y desventajas en comparación con otros tipos de amplificadores, como:
Comparativa con el amplificador base común
El amplificador base común es otro tipo de amplificador que utiliza un transistor bipolar para amplificar la señal de entrada. Sin embargo, existen algunas diferencias notables entre el amplificador base común y el amplificador emisor común:
- El amplificador base común tiene una ganancia de voltaje menor que el amplificador emisor común.
- El amplificador base común tiene una impedancia de entrada muy baja, por lo que es ideal para amplificar señales de baja amplitud.
- El amplificador emisor común tiene una impedancia de entrada alta, lo que lo hace adecuado para amplificar señales de alta amplitud.
- El amplificador emisor común tiene una ganancia de corriente mayor que el amplificador base común.
Comparativa con el amplificador colector común
El amplificador colector común es otro tipo de amplificador que utiliza un transistor bipolar para amplificar la señal de entrada. A diferencia del amplificador emisor común, el amplificador colector común tiene la carga conectada al colector del transistor en lugar del emisor. Algunas de las diferencias entre el amplificador emisor común y el amplificador colector común son:
- El amplificador colector común tiene una ganancia de voltaje menor que el amplificador emisor común.
- El amplificador colector común tiene una impedancia de entrada muy alta, lo que lo hace adecuado para amplificar señales de alta amplitud.
- El amplificador emisor común tiene una impedancia de entrada baja, lo que lo hace adecuado para amplificar señales de baja amplitud.
- El amplificador emisor común tiene una ganancia de corriente mayor que el amplificador colector común.
Conclusiones
Sin embargo, es importante tener en cuenta que cada tipo de amplificador tiene sus propias ventajas y desventajas, por lo que es importante elegir el más adecuado para la aplicación específica.
En resumen, el amplificador emisor común es un circuito fundamental que se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones. Gracias a su alta ganancia y baja impedancia de salida, es capaz de proporcionar una señal de salida más fuerte y estable que la señal de entrada. Además, su diseño simple y económico lo hace una opción popular en la industria electrónica. Aunque tiene algunas limitaciones, como la necesidad de una polarización adecuada y la posibilidad de oscilaciones, el amplificador emisor común sigue siendo una herramienta esencial en el mundo de la electrónica.
En resumen, el amplificador emisor común es una configuración muy utilizada en electrónica debido a su simplicidad y alto rendimiento. Este tipo de amplificador tiene una ganancia de voltaje media, pero una alta ganancia de corriente, lo que lo hace ideal para aplicaciones de amplificación de señales débiles. Además, su capacidad de invertir la fase de la señal de entrada lo hace útil en circuitos de oscilación y en la amplificación de señales de audio. En definitiva, el amplificador emisor común es un componente fundamental en el diseño de circuitos electrónicos y su uso se extiende a multitud de dispositivos electrónicos que utilizamos en nuestro día a día.
