PROBLEMAS RESUELTOS DE CIENCIAS FISICAS
cuestiones resueltas de electrónica aplicada

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Ejercicios resueltos de física electrónica

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Cuestiones de electrónica aplicada

Desarrollo del ejemplo 5

El circuito de polarización colector-base es el representado en la figura (b) y ,en principio, posee una mayor estabilidad que el de polarización fija. Esto puede explicarse viendo que \(I_B = U_{CE}/R_B \) y si por alguna causa \(I_C\) tiende a aumentar, \(U_{CE}\) disminuirá en virtud de la relación:
    \( U_{CE} = U_C - I_C R_C \)
lo que origina que también disminuya \(I_B\)con lo que \(I_C\) no variará tanto como en el caso de polarización fija.
circuito de polarización  colector base

Para encontrar el valor de S en este circuito consideramos la ley de Kirchoff para la malla \(U_C, R_C, R_B \)
    \( U_C = R_C(I_C + I_B) + R_B I_B + U_{BE} \)
Haciendo \(U_{BE} \simeq 0 \) y eliminando \(I_B\) entre esta ecuación y la señalada con (*) se obtiene una expresión para \(I_C\), la cual nos permite llegar fácilmente a:
    \(\displaystyle S = \frac{1}{1 - \alpha + \displaystyle \alpha \frac{R_C}{R_C + R_B}} = \frac{(\beta + 1)(R_C + R_B)}{R_B + (\beta + 1)R_C} \)
Puede observarse que este valor de S es, en general, inferior al de polarización fija, aunque, en todo caso, depende del valor de la resistencia de colector \(R_C\).
Ello hace que en muchos casos y debido al reducido valor Óhmico de \(R_C\), el sistema de polarización colector-base no aporte ninguna ventaja respecto al de polarización fija en cuanto a la estabilidad del punto de funcionamiento.

El circuito de polarización por emisor viene representado en la fig (c) y en esencia consiste en insertar una resistencia \(R_E\) entre emisor y masa. Las resistencias \(R_1 y R_2\) forman lo que se llama un divisor de tensión que tiene por objeto colocar en la base el nivel de tensión adecuado para una polarización directa de la unión base-emisor.

Podemos ver que si por alguna causa aumenta \(I_C\), también tenderá a hacerlo \(I_E\) por lo que la caída de tensión en \(R_E\) será mayor. Si suponemos que \(V_{BE} = K \), disminuirá la polarización directa de la unión base-emisor y circulará menos corriente \(I_B\), con lo cual \(I_C\) no crecerá tanto.
circuito de polarización por emisor
Para el cálculo de S ha de transformarse el circuito (c) aplicando el teorema de Thevenin y después de operar se llega a:
    \(\displaystyle \begin{array}{l} S = \frac{1}{1 - \alpha + \displaystyle \alpha \frac{R_E}{R_E + R_B}} = \frac{(\beta + 1)(R_E + R_B)}{R_B + (\beta + 1)R_E} \\ \\ \textrm{ con } R_B = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \end{array} \)
Esta expresión es análoga a la obtenida para el caso de polarización colector-base salvo por el hecho de que en ella no figura \(R_C\) sino \(R_E\). De este modo la estabilidad del circuito no depende de \(R_C\) y ello nos da más flexibilidad en el diseño.

Para encontrar el menor valor posible de S ha de elegirse \(R_E\) alta y \(R_B\) baja aunque ello ocasiona que \(U_C\) deba ser de mayor tensión con lo que su precio se encarece, por lo que se ha de encontrar un compromiso que consiga una buena estabi1ización a un precio conveniente. Los valores normales de S para un circuito de este tipo varían entre 3 y 12 y aun con los inconvenientes resaltados es el mejor.
CUESTIONES DE ELECTRÓNICA APLICADA, COMPONENTES Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS


tema escrito por: José Antonio Hervás