Modelo equivalente

Modelos equivalentes para señal

Cuando un transistor se ha polarizado con el punto Q muy cercano a la mitad de la recta de carga, se puede aplicar a la base una pequeña señal de alterna. Esto produce una gran señal de alterna en el colector. Esta señal en el colector es la original que teníamos en la entrada pero con una amplitud mucho mayor por lo tanto se dice que está amplificada.

Nos preguntamos ¿y?, ¿que utilidad tiene esto? muy bien sin la amplificación no existiría ni la radio ni las computadoras, teléfonos.

Capacitor de desacoplo

Con una resistencia si aumentamos la frecuencia la oposición a la corriente no cambia, en cambio si colocamos un capacitor, ó condensador si ocurre. Con lo cual la corriente por así decirlo no puede volver hacia atrás, por lo cual queda aislado o desacoplado.

Circuito abierto para continua y cortocircuito para señal alterna

EN amplificadores hay dos formas de utilizar capacitares. 1) Utilizarlos para acoplar o transmitir señales alternas de un circuito a otro. 2) Se usan para proporcionar un camino o cortocircuito para las señales alternas hacia masa.

Con lo cual podemos decir que la resistencia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia y a la capacidad. Si se duplica la frecuencia, la reactancia se reduce a la mitad. Ahora si la frecuencia es lo suficientemente elevada, la reactancia tiende a cero. Esta relación indica que un condensador se comporta como un cortocircuito para señales de alta frecuencia.

Xc = 1/ (2¶f C)

¿Que función cumple este capacitor?

Este transmite una señal de alterna de un nodo a otro. Un generador produce una corriente alterna a través de los componentes en serie ¿Con que valor de corriente? Depende de la frecuencia de la tensión de la tensión del generado. A bajas frecuencias el capacitor esta en circuito abierto y la corriente es aproximadamente cero. En cambio a altas frecuencias el capacitor esta en cortocircuito y la corriente es igual a: Imáx =Vc / R

Nota: La reactancia debe ser por lo menos 10 veces más chica que la resistencia total en serie con el capacitor.

[pic 1]

Con estos valores tendríamos una Reactancia capacitiva de 31,8 Ω ohm lo cual si la reactancia debe ser 10 veces menor que la Resistencia toral del circuito = (R serie + R del generador) Tendríamos que tener una R total del circuito de circuito de 318 Ω aproximado.

Frecuencia de corte: Es aquella donde la reactancia del capacitor es igual a la resistencia total Xc=R  Ecuación f c= 1 / (2 ¶RC). Donde R el la suma de la R generador y la RL

Frecuencia de corte y límite de alta frecuencia 

Alta frecuencia significa 10 veces la frecuencia de corte. Este factor de 10 viene de la regla 10: 1 para la reactancia.

Y para esta condición I= 0.7007 * Imax Esto quiere decir que la corriente rms disminuye al 70.7% de su valor máximo.

La ecuación 1 la podemos reescribir de la siguiente forma: 1 / (2¶FC) = R    Ecuación 2

Si despejamos la Frecuencia (f) quedará: f a> 10 fc

Dado un circuito Rc, se puede aplicar la ecuación 2 para hallar su frecuencia de corte. Luego se multiplica por 10 para obtener la frecuencia que marca el inicio de las frecuencias altas mayor que esta, el capacitor de acoplo actúa como un cortocircuito para alterna. Al la frecuencia, ya que ahí donde comienzan las frecuencias altas para el condensador de acoplo. Por encima del límite de alta frecuencia, el valor de la corriente de carga difiere menos del 1 % de su valor máximo.

[pic 2]

Con esto valores Podemos decir que la R total = 5 KΩ por lo cual Imàx = 1 V/ 5 KΩ  = 200 mA  y la frecuencia de corte es: fc = 1/ 2 ¶(5 KΩ)(100μf)= 0,318 Hz Multiplicando por 10 este valor tendremos el Límite de alta frecuencia3,18Hz

Capacitares de desacoplo

Son capacitores colocados en paralelo con una resistencia. Esto permite desviar la corriente alterna de la resistencia, haciendo que pase por el capacitor. Si la frecuencia es lo suficientemente alta el capacitor actúa como cortocircuito.

La fórmula de la frecuencia de corte sigue siendo la misma lo que varía es la forma de obtener la Resistencia de thevenin que ve el capacitor.

Con lo cual R = RG  x RL/ RG + RL

[pic 3]

Aquí se debe resolver el paralelo de las resistencias y queda una R= 800 Ω.

Masa para alterna

En principio es diferente de la masa física que todos conocemos la cual se obtiene de conectar un conductor entre el nodo 2 y masa la cual pone en cortocircuito el nodo 2 con un a masa para todas las frecuencias.

La pasa para alterna es totalmente distinta. Como se produce por un capacitor de desacoplo, esta solo existe a frecuencias altas Por lo cual el circuito responde de manera normal a bajas frecuencias y cuando esta a altas frecuencias se comporte como masa.

SUPERPOSICIÓN EN AMPLIFICADORES

En la Figura 9-4 se muestra un circuito amplificador con un transistor. Vcc es la tensión de la fuente de alimentación que fija el punto Q. VG es la tensión del generador de señal alterna. C, acopla la señal del generador a la base, y C2 acopla la señal amplificada a la resistencia de carga. CE es un condensador de desacoplo del emisor a masa. Como hay una señal alterna acoplada a la base, se producen variaciones en la corriente de base. Estas fluctuaciones se multiplican por la ganancia de corriente para producir grandes modificaciones de señal en la corriente de colector. Como la corriente de colector circula a través de la resistencia de colector, la tensión de colector tiene grandes variaciones.

Circuitos equivalentes para continua y para señal

La forma más simple de analizar el circuito consiste en dividir el análisis en dos partes: un análisis para continua y un análisis para señal. En otras palabras, se puede aplicar el teorema de superposición. Recuérdese que el teorema de superposición se aplica cuando un circuito tiene más de una fuente. El teorema establece que se puede hallar el efecto producido por cada una de las fuentes actuando individualmente, para luego sumar los efectos individuales y obtener así el efecto total.

Para aislar cada una de las fuentes hay que transformar el circuito en algo más simple para que sea más fácil trabajar. Los condensadores son circuitos abiertos para continua y cortocircuitos para señal. Por esta razón, el circuito original se puede cambiar por dos nuevos circuitos: uno para continua y otro para señal. El proceso es el siguiente:

1. Anular el generador de señal.
2. Poner en circuito abierto todos los condensadores.
3. Analizar el circuito equivalente para continua.

[pic 4]

Circuito amplificador con un transistor.

Circuito Equivalente para continua y para señal:

Para hacer un análisis del circuito conviene dividir el análisis en  2 partes una para continua y otra para señal, aplicando el teorema de superposición Este teorema se aplica cuando en un circuito se tiene más de una fuente mostrando el efecto que tiene cada una de ellas y luego sumándolas.

Análisis para continua

[pic 5]

+10V

3,6 KΩ

KΩ

10KΩ

2,2 kΩ

1 KΩ

El proceso para analizar el circuito de la comienza con el anális para continua. El circuito equivalente para continua es el circuito simplificado que se puede emplear si solamente se desean calcular las corrientes y las tensiones continuas. Recuérdese que los tres primeros pasos son:

1. Anular el generador de señal.
2. Poner en circuito abierto todos los condensadores.
3. Analizar el circuito equivalente para continua.

En el primer paso de este proceso se anula el generador de señal. En el segundo paso se desconecta el generador y la carga del circuito, lo mismo que el condensador del emisor. En otras palabras, el circuito original se transforma en un circuito más sencillo como se muestra en la Figura 9-6. Esta es la única parte del circuito importante cuando se están calculando las corrientes y las tensiones de continua.

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