Transistores pueden configurarse de tres maneras diferentes dependiendo de si el terminal común entre los puertos de entrada y salida es base, colector o emisor y se denominan base común, colector común y emisor común, según corresponda. Además, al elegir un punto de polarización apropiado, se puede hacer que el dispositivo sea adecuado tanto para la amplificación como para la conmutación, es decir, los circuitos de transistores, cuando se hacen funcionar entre las regiones de corte y saturación, serán adecuados para ser utilizados como conmutadores mientras que actúan como amplificadores cuando se hacen funcionar en su región activa.
Además, hay que tener en cuenta que los transistores no son intrínsecamente nada más que los dispositivos controlados por corriente en los que un pequeño cambio en la base actual, IB resulta en una gran variación en la corriente colectora, IC.
La figura 1 muestra un simple circuito emisor común que utiliza un transistor npn cuyo
- El terminal del colector (terminal de salida) está conectado al suministro voltaje VCC a través de la resistencia colectora RC.
- El terminal de la base está provisto de la señal de CA que necesita ser amplificada.
- El terminal del emisor está conectado a tierra (por lo tanto, también se denomina configuración de emisor conectado a tierra).
En este tipo de arreglo, como el voltaje de entrada Vi aumenta, la corriente base IB también aumenta que a su vez aumenta la corriente colectora IC.
Esto causa un aumento en la Caída de tensión a través de la resistencia del colector, RC lo que resulta en una disminución del voltaje de salida V0 como se pone de relieve por la siguiente relación
De manera similar, a medida que el voltaje de entrada sigue disminuyendo, IB y por lo tanto yoC disminución, debido a la cual la caída de voltaje a través de RC también disminuye, aumentando así el voltaje de salida. Esto indica que para el medio ciclo positivo de la forma de onda de entrada, se obtendría un medio ciclo negativo amplificado mientras que para el pulso de entrada negativo, la salida sería un pulso positivo amplificado. Por lo tanto, existe un desplazamiento de fase de 180o entre las formas de onda de entrada y de salida de la amplificador de emisor común por lo que también se denomina Amplificador de inversión.
Sin embargo, para obtener una versión amplificada no distorsionada de la forma de onda de entrada, nada más que una amplificación fiel, el transistor necesita ser sesgado adecuadamente estableciendo un punto de operación adecuado (punto Q). Esto indica que prácticamente hay que recurrir a una red estable (Figura 2) que sea resistente a los cambios de temperatura y a otros parámetros del transistor.
En el circuito mostrado por la figura 2, el resistencias R1 y R2 se utilizan para proporcionar un sesgo para la base del transistor (divisor de voltaje sesgo del transistor) mientras que la resistencia del emisor RE se utiliza para asegurar que se mantengan las condiciones adecuadas de CC para el circuito regulando la cantidad de retroalimentación de CC. Además el circuito también emplea los condensadores Ci y Co que son el desacoplamiento condensadores utilizado para proporcionar un acoplamiento de CA entre las etapas de amplificación. Los valores de estos capacitancias se eligen de tal manera que proporcionan una reactancia insignificante en la frecuencia de funcionamiento. En particular, el valor de la capacidad de entrada Ci debe ser elegido para ser igual al resistencia del circuito de entrada a la frecuencia más baja, de tal manera que resulta en una caída de -3dB a esta frecuencia. Además, el valor del condensador de salida Co se elige de manera que sea igual a la resistencia del circuito en la frecuencia de funcionamiento más baja.
Además el voltaje del emisor VE es elegido para ser el 10% del voltaje de suministro VCC para asegurar un buen nivel de estabilidad de la corriente continua y la corriente a través de R1 que es yo1 se elige para que sea 10 veces la corriente de base requerida. Aquí hay que señalar que, incluso yo2 será casi del mismo valor que la corriente base IB será insignificante. El condensador de derivación del emisor CE cuando se agrega al circuito, aumenta su ganancia considerablemente por el cortocircuito de la resistencia del emisor RE para las señales de alta frecuencia, lo que resulta en la reducción de la carga total del transistor. El valor de este CE es elegido de tal manera que el condensador ofrece un valor de reactancia que es igual al 1/10th de RE en la frecuencia operativa más baja.
Habiendo conocido las estrategias de diseño del amplificador emisor común, uno estaría interesado en conocer las expresiones matemáticas de su corriente y las ganancias de voltaje que se dan como
Estos amplificadores emisores comunes son los más utilizados, por ejemplo como amplificadores de bajo ruido y amplificadores de radiofrecuencia, ya que ofrecen una resistencia de entrada media, salida media resistencia…ganancia de voltaje medio, ganancia de corriente media y ganancia de potencia alta.
