Una vez estudiado y modelizado el transistor, en esta sesión se empieza con el diseño del amplificador, utilizando para ello todos los conocimientos adquiridos hasta el momento.
Partimos del circuito de polarización visto en la sesión anterior, el cual permite fijar el funcionamiento del transistor en la zona activa.
El primer reto que se nos plantea es el de decidir en que punto se debe insertar el generador que se quiere amplificar, dicho punto resulta ser entre base y emisor (como se intuía) pero intercalando un condensador entre la base y el generador, de manera que el condensador se cargue a la tensión Vbe, permitiendo así utilizar al máximo el efecto transistor.
Se analiza el circuito obtenido, y tras aplicar el modelo incremental observamos que existe un camino resistivo entre la entrada y la salida, como entre ambos terminales existe una determinada ganancia (K) el Efecto Miller nos dice que la impedancia de entrada del circuito amplificador se verá afectada según la siguiente expresión:
Para eliminar las consecuencias del Efecto Miller sobre nuestro amplificador, la solución propuesta consiste en dividir la resistencia de base en dos mitades iguales y colocar un condensador entre el nodo central y el terminal de masa. Si se dimensiona el condensador de manera que su resistencia sea muy pequeña en el rango de frecuencias de interés, conseguiremos eliminar el camino resistivo entre los nodos de entrada y salida, anulando así el efecto.
Tras realizar un pequeño ejemplo para aplicar la técnica que se acaba de explicar, aparecen más problemas: las predicciones que habíamos hecho eran demasiado optimistas, y no tenían en cuenta las capacidades parásitas del transistor. Aparecen dos nuevos elementos en nuestro modelo: Cπ y Cμ.
Por si esto fuera poco, el hilo utilizado para realizar la conexión de la base con su correspondiente terminal así como su soldadura, introducen una resistencia que denominaremos rb. Así las cosas, tendremos el siguiente modelo:
Analizando el equivalente Thêvenin de la primera parte del circuito se observa como aparece un filtro pasa-bajos que hará que el amplificador deje de funcionar a la frecuencia:
Para contrarrestar el efecto de la caída de la amplificación, la solución propuesta consiste en conectar una bobina en serie con la resistencia de colector. La impedancia de la bobina crecerá con la frecuencia aumentando así la resistencia de colector resultante, lo que permite compensar la reducción en la amplificación.
Para finalizar la sesión de teoría, se comenta la opción de colocar una resistencia en serie con el emisor, con esto se mejora la impedancia de entrada aunque se disminuye algo la amplificación.
Pasamos al laboratorio.
Se procede a montar el circuito amplificador diseñado. Antes de colocar las capacidades, se miden los diferentes parámetros del circuito y se obtienen los siguientes resultados:
En la próxima sesión se realizará el test de funcionamiento del circuito completo.
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