Sesión 8

En las próximas sesiones se explicará el funcionamiento del amplificador de radiofrecuencia, una pieza fundamental en el rompecabezas que forma nuestro receptor de onda media.

La misión del amplificador es la de amplificar (valga la redundancia) la pequeña tensión obtenida en la etapa de sintonía, para elevarla al orden de los 200-300 mV necesarios para el correcto funcionamiento de la etapa siguiente, el detector de envolvente.

Para comprender el funcionamiento de esta etapa es necesario tener claro el funcionamiento del transistor cuando trabaja en la denominada "Zona Activa".

Un transistor consta de una doble unión P-N, pero su funcionamiento no equivale al de dos diodos, ya que la zona central (P en un transistor tipo NPN y N en uno de tipo PNP) es muy estrecha.

Si se polariza el transistor de manera que trabaje en zona activa (punto de trabajo) y nos aseguramos que se mantiene en ella para todo el rango de variación de Vbe, se obtiene una variación mucho mayor (de orden exponencial) en la corriente de emisor y por tanto también en la de colector.

Colocando una resistencia en la rama de colector, la variación de corriente se transforma en variación de tensión, de manera que la variación de tensión entre la base y el emisor se obtiene entre el colector y el emisor, pero aumentada de valor.

Dado que el comportamiento en zona activa del transistor no es lineal, uno de los inconvenientes es que la amplificación cambia si la variación es positiva o es negativa. Más adelante se verá como solucionar este problema.

Para determinar si el transistor se encuentra en zona activa se debe comprobar que:

Vbe > 0
Vcb > 0

O también se pueden estudiar las corrientes Ib, Ic e Ie y asegurar que todas son positivas.

De la misma forma que se hizo en la sesión anterior con el diodo, se modela el comportamiento del transistor cuando éste se encuentra en la zona activa, y se llega a la conclusión de que se puede modelar por una fuente de tensión de valor Vα entre base y emisor y una fuente de corriente dependiente entre colector y base.

Modelos del transistor en zona activa (se utiliza el más conveniente en cada caso):

En el transcurso de la sesión descubrimos que, en el proceso de fabricación de los transistores, el parámetro β varía entre unos y otros, de manera que el fabricante los verifica una vez construidos y los etiqueta según el resultado:

• Tipo A - Los más malos
• Tipo B - Valor intermedio
• Tipo C - Los mejores

A continuación se estudian varias propuestas de polarización del transistor para lograr situarlo en la zona activa, y descubrimos algunas opciones que son térmicamente inestables. Solventados los problemas y definida la forma en que se polariza el transistor, nos centramos en ver como responde a pequeñas variaciones.

Aplicando los conocimientos adquiridos cuando se hizo la modelización del diodo, se llega al modelo incremental del transistor:

Desarrollando un poco más el modelo, se llega al siguiente resultado:

Donde:

Se finaliza la sesión con un ejemplo de cálculo de la amplificación de un circuito basado en un transistor, determinando primero el punto de trabajo y posteriormente el análisis incremental.

Nota: Los modelos mostrados en este post han sido extraídos de los apuntes de la asignatura Diseño de Radioreceptores.