Sesgo BJT:todo lo que necesita saber

Los circuitos electrónicos con capacidades de amplificación pueden funcionar de manera más eficiente si el BJT se polariza. Generalmente, este proceso implica aplicar un voltaje externo a sus terminales que cambian el dispositivo al estado deseado. Muchos diseños de circuitos comúnmente cuentan con resistencias para distribuir los niveles correctos de voltaje y corriente de entrada. Diversas técnicas de polarización de BJT brindan características específicas, mientras que otras evitan la fuga térmica. En efecto, esto los hace muy útiles para aplicaciones de amplificación.

Este artículo lo guiará a través de los conceptos básicos de polarización de BJT y las implementaciones de circuitos. ¡Así que echemos un vistazo!

¿Qué es BJT Biasing?

Esta imagen muestra un transistor de unión bipolar.

Fuente:Wikimedia Commons

En términos generales, la polarización del transistor implica aplicar una cantidad específica de voltaje a los terminales de base y emisor de un BJT, mejorando su eficiencia y rendimiento. En este caso, el proceso permite que un transistor amplifique una señal de entrada de CA en un circuito de transistor. Por lo tanto, polarizar el BJT establecerá la unión emisor-base en un estado de polarización directa. Mientras tanto, la intersección base-colector se configurará en un estado de polarización inversa. Por lo tanto, operará en la región activa.

La polarización de BJT se basará en resistencias para distribuir el nivel de voltaje correcto.

Fuente:Wikimedia Commons

Además, la resistencia del colector debe tener un valor nominal que permita que el voltaje del colector-emisor supere los 0,5 V para transistores de germanio y 1 V para transistores de silicio.

BJT beta

Imagen que muestra el proceso de flujo de corriente en un transistor de unión bipolar.

Fuente:Wikimedia Commons

Beta (β) se refiere a la sensibilidad general del dispositivo entre la corriente base y su nivel de amplificación del colector. También puede identificar la ganancia del dispositivo. Por ejemplo, la corriente base de un transistor se amplificará en 100 si el valor β coincide con ese valor. Por supuesto, este factor se genera mientras el transistor de unión bipolar opera en el estado activo directo.

Circuitos de polarización BJT

Incluimos algunos ejemplos de circuitos de polarización BJT, útiles para propósitos de amplificación.

Sesgo fijo

Diagrama de circuito de polarización fija.

Como puede ver en el diagrama del circuito, una resistencia base (R_B ) se conecta al V_CC y base terminal. En este caso, una caída de tensión en R_B hace que la unión base-emisor se establezca en un estado de polarización directa. La siguiente fórmula determina el valor de IB.

Ambos V_CC y V_SER tener un valor fijo en el circuito de tipo de polarización fija. Mientras tanto, R_B permanece constante. Como resultado, yo_B también tendrá un valor continuo, lo que lleva a un punto de operación limitado. Por lo tanto, este tipo de polarización proporciona una estabilidad térmica deficiente debido a su factor de estabilidad β+1.

Esto ocurre debido a la imprevisibilidad del parámetro β del transistor. También puede diferir ampliamente, especialmente con un modelo similar y un tipo de transistor. El I_C también se alterará cuando β varíe. Por lo tanto, este tipo de polarización dependiente de β podría experimentar cambios en el punto de operación debido al atributo del transistor y a las modificaciones de temperatura.

En general, el circuito de polarización de base fija se basa en componentes mínimos con un diseño simple. Al ajustar el valor de RB en el curso, los usuarios pueden cambiar el punto de operación de la región activa. Además, la fuente no tiene carga ya que la unión base-emisor no tiene resistencias. Como resultado, este circuito tiene aplicaciones de conmutación.

Las siguientes ecuaciones hacen referencia al voltaje y la corriente de este circuito:

sesgo de colector a base

El diagrama del circuito representa un diseño de polarización de colector a base.

En esta configuración de polarización de colector a base, dos resistencias suministran polarización de CC a la región activa del transistor a pesar del valor de β. Dado que la polarización de CC proviene del voltaje del colector (V_C ), asegura una excelente estabilidad.

En lugar del riel de tensión de alimentación (V_CC ), la resistencia de polarización base (R_B ) se conecta al colector del transistor (C). Un aumento en la corriente del colector hará que el voltaje del colector disminuya. En efecto, la unidad base se reduce, disminuyendo la corriente del colector. Esto asegura que el punto Q del transistor permanezca fijo. Por lo tanto, la técnica de polarización de la retroalimentación del colector genera una retroalimentación negativa que rodea al transistor. Eso ocurre porque RB extrae entrada directa de la salida, distribuyéndola a la terminal de entrada.

Una caída de tensión en la resistencia de carga (R_L ) produce el voltaje de polarización. Por lo tanto, aumentar la corriente de carga dará como resultado una caída de voltaje significativa en la resistencia de carga. Mientras tanto, conduce a una disminución del voltaje del colector. Posteriormente, la corriente de base (I_B ) caerá, revirtiendo I_C a su valor original.

Dejar caer la corriente del colector produce una reacción inversa. En ese caso, este enfoque de sesgo se refiere al autosesgo. En general, este diseño ofrece excelentes aplicaciones para muchos proyectos de amplificadores.

Puede encontrar la ecuación del circuito para la polarización del colector a la base a continuación:

Polarización fija con resistencia de emisor

Diagrama de circuito de polarización fija con resistencia de emisor.

El diagrama de circuito muestra una red de polarización fija conectada al emisor del transistor con una resistencia externa (R_E ). La corriente del emisor aumenta si V_BE permanece constante a medida que aumenta la temperatura. Pero, una corriente de emisor aumentada (I_E ) provoca un aumento en el voltaje del emisor (V_E =I_E R_E ), lo que lleva a una reducción de voltaje en la resistencia base (R_B ).

La siguiente ecuación determina el voltaje a través de la resistencia base.

Mientras tanto, puede determinar la corriente base a través de la siguiente fórmula:

Esto disminuye la corriente base, lo que da como resultado una corriente de colector reducida ya que IC coincide con IB. La fórmula IC =α IE (α es igual a 1) define la corriente de colector y emisor. Como resultado, esto contrarresta el aumento de la temperatura actual del emisor, asegurando un punto de funcionamiento constante. Reemplazar el transistor con un tipo alternativo puede alterar el I_C valor. El uso de la misma técnica que la anterior anulará cualquier cambio, manteniendo un punto de operación persistente. Por lo tanto, esta red de polarización proporciona un soporte mejorado sobre la red de polarización de base fija.

En general, el circuito utiliza esta ecuación:

Divisor de voltaje o divisor de potencial

Diagrama del circuito del divisor de voltaje.

Como puede ver, dos resistencias externas, R₁ y R₂ , integrar en este circuito para crear un divisor de tensión. Esta configuración permite el voltaje generado a través de R₂ para establecer la unión del emisor del transistor en un estado de polarización directa. En general, la corriente que fluye a través de R₂ será diez veces superior a la corriente de base necesaria.

Generalmente, este tipo de sesgo significa que las variaciones que ocurren en V_BE y β no afectará a I_C, que, a su vez, proporciona la máxima estabilidad térmica. Un aumento de temperatura hará que IC e IE aumenten. Esto da como resultado un voltaje de emisor más alto, lo que resulta en un voltaje de emisor de base más bajo. Posteriormente, esto conduce a una disminución de la corriente de base (I_B ), revirtiendo I_C a su estado inicial.

Independientemente de la disminución de la ganancia del amplificador, este circuito de polarización tiene aplicaciones populares debido a la estabilidad maximizada.

El circuito se basa en la siguiente fórmula:

sesgo del emisor

Diagrama de circuito que muestra un diseño de polarización de emisor.

El circuito, como se muestra arriba, depende de dos fuentes de alimentación conocidas como V_CC y V_EE para operar. Estos cuentan con polaridades coincidentes pero opuestas. V_EE establece la unión base-emisor en un estado de polarización directa. Mientras tanto, V_CC forma la intersección colector-base a un estado de polarización inversa.

Además, yo_C puede confiar en R_E>> R_B /β y V_EE>> V_SER en lugar de V_BE y β. Si lo hace, proporciona un punto de funcionamiento equilibrado.

Resumen

Como puede ver, la polarización BJT garantiza que el transistor funcione correctamente en un circuito, lo que proporciona una amplificación de la señal de CA. Lo logra seleccionando resistencias que afectan el punto de operación del transistor. Además, la unión del colector se establece en un estado de polarización inversa mientras que el emisor-base se establece en un estado de polarización directa. Por supuesto, el diseño del circuito dependerá completamente de la aplicación prevista y de lo que quiera lograr.

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