Amplificador de Base Común: Funcionamiento y Aplicaciones
El amplificador de base común es una configuración de amplificador de transistor bipolar (BJT) que se caracteriza por tener la base conectada a tierra, actuando como una terminal común para la entrada y la salida. Este tipo de configuración presenta características únicas que lo hacen adecuado para aplicaciones específicas, como la amplificación de corriente y el ajuste de impedancia.
En un amplificador de base común, la señal de entrada se aplica a la terminal del emisor y la señal de salida se toma de la terminal del colector. La base, como su nombre lo indica, está conectada a tierra, creando una common base para la entrada y la salida. Esto tiene varias consecuencias en el comportamiento del circuito.
Características del Amplificador de Base Común
El amplificador de base común se caracteriza por las siguientes características:
- Baja impedancia de entrada: La impedancia de entrada del circuito es baja debido a que la base está conectada a tierra. Esto significa que el circuito es susceptible a corrientes de entrada relativamente altas.
- Alta impedancia de salida: La impedancia de salida del circuito es alta, lo que le permite conducir cargas con poca pérdida de señal.
- Ganancia de voltaje cercana a la unidad: La ganancia de voltaje del circuito es típicamente cercana a la unidad, lo que significa que la señal de salida tiene una amplitud similar a la señal de entrada.
- Alta ganancia de corriente: El amplificador de base común tiene una alta ganancia de corriente, lo que significa que una pequeña corriente de entrada puede producir una corriente de salida mucho mayor.
Funcionamiento del Amplificador de Base Común
El funcionamiento del amplificador de base común se basa en el control de la corriente del colector por la corriente del emisor. Al variar la corriente del emisor, se controla la corriente del colector, lo que produce la amplificación de la señal.
La ecuación que rige el comportamiento del BJT en esta configuración es la siguiente:
Ic = B * Ib
Donde:
- Ic es la corriente del colector
- Ib es la corriente de la base
- B es la ganancia de corriente del emisor común
La ganancia de corriente de base común, a, se define como la relación entre la corriente del colector y la corriente del emisor:
a = Ic / Ie
La ganancia de corriente de base común está relacionada con la ganancia de corriente del emisor común mediante la siguiente ecuación:
a = B / (B + 1)
Análisis de los Parámetros Clave
Los parámetros clave del amplificador de base común incluyen:
- Ganancia de voltaje: La ganancia de voltaje es la relación entre la señal de salida y la señal de entrada.
- Ganancia de corriente: La ganancia de corriente es la relación entre la corriente del colector y la corriente del emisor.
- Impedancia de entrada: La impedancia de entrada es la resistencia que el circuito presenta a la fuente de señal de entrada.
- Impedancia de salida: La impedancia de salida es la resistencia que el circuito presenta a la carga conectada a su salida.
Parámetros de Baja Frecuencia
Los parámetros de baja frecuencia del amplificador de base común son:
- Ganancia de voltaje en circuito abierto: La ganancia de voltaje en circuito abierto es la ganancia de voltaje cuando la salida está en circuito abierto.
- Ganancia de corriente en cortocircuito: La ganancia de corriente en cortocircuito es la ganancia de corriente cuando la salida está en cortocircuito.
- Resistencia de entrada: La resistencia de entrada es la resistencia que el circuito presenta a la fuente de señal de entrada cuando la salida está en circuito abierto.
- Resistencia de salida: La resistencia de salida es la resistencia que el circuito presenta a la carga conectada a su salida cuando la entrada está en cortocircuito.
Aplicaciones del Amplificador de Base Común
El amplificador de base común tiene diversas aplicaciones, incluyendo:
- Amplificador de alta y ultra alta frecuencia: Debido a su baja impedancia de entrada, el amplificador de base común se utiliza en amplificadores de alta y ultra alta frecuencia.
- Ajuste de impedancia: El amplificador de base común se utiliza para ajustar la impedancia de salida de un circuito a la impedancia de entrada de otro circuito.
- Buffer de corriente: El amplificador de base común se utiliza como un buffer de corriente para aumentar la corriente disponible para una carga.
- Micrófonos: El amplificador de base común se utiliza en micrófonos para amplificar la señal de audio.
Ejemplo de Cálculo de Parámetros
Para ilustrar el cálculo de los parámetros del amplificador de base común, se presenta el siguiente ejemplo:
Supongamos que tenemos un amplificador de base común con un transistor BJT con una ganancia de corriente del emisor común de B = 100. La resistencia de colector es RC = 1 kΩ y la resistencia del emisor es RE = 100 Ω.
La ganancia de voltaje del circuito se puede calcular como:
Av = -RC / RE = -1 kΩ / 100 Ω = -10
La impedancia de entrada del circuito se puede calcular como:
Zin = RE / (B + 1) = 100 Ω / (100 + 1) = 0.99 Ω
La impedancia de salida del circuito se puede calcular como:
Zout = RC = 1 kΩ
Conclusión
El amplificador de base común es una configuración útil de amplificador de transistor bipolar que ofrece características únicas, como una baja impedancia de entrada, una alta impedancia de salida y una alta ganancia de corriente. Su uso se extiende a diversas aplicaciones, desde amplificadores de alta frecuencia hasta buffers de corriente y micrófonos. La comprensión de su funcionamiento y sus parámetros clave es esencial para el diseño eficiente de circuitos utilizando esta configuración.