consideraciones sobre cálculo de amplificador de baja señal con transistor bipolar

Amplificador con transistor bipolar de baja señal

Para  calcular un amplificador deberá considerar la corriente de trabajo del transistor o punto Icq (punto azul en el gráfico), éste lo elige de las curvas del fabricante, las cuales puede conseguir en muchos lugares de internet como por ejemplo en  www.datasheetcatalog.net/ o directamente entrando el código de transistor en la pagina de Google

Aquí tiene un ejemplo de curva para el BC327, en la cual puede ver un eje

vertical graduado en miliamper donde se encuentra el extremo izquierdo de la línea roja ( Recta de carga) y un eje horizontal graduado en volt. Lo primero que elegirá es la tensión de alimentación del amplificador ( en este caso se optó por 20 Volt (extremo derecho de línea roja o recta de carga).
En segundo lugar deberá considerar la corriente máxima a la cual trabajará el transistor ( corriente de saturación). Si el transistor está saturado la corriente estará limitada por la suma de las resistencias Rc mas Re ( Ic = E / Rc + Re)
Por lo tanto como puede ver, la elección la va a efectuar sobre los valores de Rc y Re que usará.
El valor de Rc se puede determinar con el criterio de tensión necesaria a la salida del amplificador, y el valor de Re cuanto mayor sea, más será la estabilidad térmica, pero no tanto como para afectar la corriente de colector final. O sea, la tensión de salida del amplificador se desarrolla sobre la resistencia Rc. Si por ejemplo se necesitan 2 volt pico a pico de señal a la salida del amplificador, con una resistencia de valor de 2000 ohm y haciendo circular un miliamper, se satisface la necesidad ( V = I * Rc , 0,001A por 2000 ohm = 2Volt ), ahora bien, ese miliamper será producido por la variación de unos pocos micro amperes de corriente en la base (observe en el gráfico que en la intersección de las curvas Ib con la recta de carga tiene una, de 20µA, y una de 10µA). Con 20µA circularán alrededor de 5 miliamper en colector y con 10 µA circularán 3mA aproximadamente, cosa que tendríamos 5-3= 2 mA de variación de corriente de colector, con la mitad alcanza.
Esa variación tiene que estar alrededor de un punto fijo (de corriente), por ejemplo si esta alrededor de 4 miliamper (punto azul), la corriente de colector tendrá que variar entre 3,5 miliamper y 4,5, éste es el valor de Icq que elegimos en este caso. Este punto deberá estar sobre la recta de carga y entre valores de corriente de base Ib que sea simétricos a los efectos de minimizar la distorsión.
En conclusión, si usáramos una Rc de 2200 ohm y una Re de 270 ohm tenemos una recta de carga con esa pendiente 20 Volt y casi 8 mA (Ic=20/2470).
Ya tenemos E, Icq, Re y Rc determinados para entrar como datos en nuestro cálculo .
El valor de hfe (ganancia de corriente) también la sacará de los datos de fabricante, el hfeMax será la máxima ganancia y el hfeMin será la mínima, entre la máxima y la mínima es donde el fabricante garantiza que están los valores de ganancia de corriente de los transistores, en cuanto a la típica es donde están la mayoría, este valor se lo puede medir con los tester comunes que hay hoy en el mercado.
El valor Icb0 es la corriente que circula por el transistor cuando este está al corte (con tensión de polarización emisor base = 0 Volt). también lo sacara de los datos del fabricante
En cuanto al valor de Rb será una estimación aproximada de los valores de las resistencias Rb1 y Rb2 en paralelo, estas resistencias afectan la impedancia de entrada del transistor y el valor elegido deberá ser bastante mayor que la impedancia de salida de la etapa precedente. Imagine que a la salida de éste amplificador coloca otro para amplificar mas. La Rl de éste es la Rb del segundo amplificador.
Luego el cálculo le dará los valores de Rb1 y Rb2 en función del Rb que usted haya entrado como dato. Cuanto mas bajo sea este valor mas estable será el funcionamiento en función de las variaciones de temperatura
El valor a entrar para Rl será el de impedancia de entrada de la etapa siguiente, (conclusión obvia de los párrafos anteriores), en función de este valor principalmente estará la ganancia del amplificador.
El valor de ?t es la variación de la temperatura en la cual pretende que el amplificador se comporte correctamente, todos los datos entregados por el fabricante son a temperatura de 25ºC, el comportamiento de una pastilla de silicio a distintas temperaturas es predecible, calculable. Por lo tanto si se requiere que funcione correctamente a temperaturas de 60ºC tendrá que entrar un valor de 35 (60 menos 25)