Fundamentos de Rectificación y Amplificación con Transistores Bipolares

Rectificador de Onda Media (RMO)

El Rectificador de Onda Media (RMO) es un circuito electrónico diseñado para eliminar la mitad de la señal de entrada. Su funcionamiento depende de la polarización del diodo semiconductor:

• Polarización Directa: El diodo permite el paso de un semiciclo de la señal y bloquea el otro, típicamente eliminando la parte negativa de la señal de entrada.
• Polarización Inversa: En este caso, el diodo bloquearía el paso de un semiciclo y permitiría el otro, eliminando la parte positiva.

El transformador es un componente electromagnético esencial que se utiliza para reducir o aumentar los niveles de voltaje y corriente. En este contexto, reduce los 220V/50Hz a un valor adecuado para la carga conectada, que puede ser un amplificador, una radio u otro dispositivo electrónico.

El diodo, al conducir durante un semiciclo y bloquear durante el otro, no altera la amplitud de la señal cuando está en conducción directa.

Valores Característicos en RMO

Los parámetros importantes a considerar en un circuito RMO son:

1. Valor medio de la tensión.
2. Valor eficaz de la tensión.
3. Valor medio de la corriente.
4. Valor eficaz de la corriente.

Rectificador de Onda Completa (ROC)

El Rectificador de Onda Completa (ROC) es otro tipo de circuito rectificador que aprovecha ambos semiciclos de la señal de entrada.

Valores Característicos en ROC

Similar al RMO, los valores clave son:

1. Valor medio de la tensión.
2. Valor eficaz de la tensión.
3. Valor medio de la corriente.
4. Valor eficaz de la corriente.

Exigencias para los Diodos

Los diodos utilizados en circuitos rectificadores deben cumplir con ciertas especificaciones:

• En Polarización Directa: Deben ser capaces de soportar la máxima corriente circulante sin dañarse.
• En Polarización Inversa: Deben resistir la máxima tensión inversa que se les aplica sin entrar en ruptura.

Principio de Funcionamiento del Transistor Bipolar de Unión (TBJ)

El Transistor Bipolar de Unión (TBJ) es un componente semiconductor fundamental con tres terminales:

• Base: Es el terminal de control. Se controla mediante una pequeña corriente de base (ib), análoga a la rejilla de una válvula termoiónica.
• Emisor: Es el terminal que emite electrones, similar al cátodo de una válvula.
• Colector: Es el terminal que recolecta los electrones emitidos, comparable al ánodo de una válvula.

Convección de Señales: Se distingue entre señales de Corriente Continua (CC), representadas por mayúsculas, y señales de Corriente Alterna (CA), representadas por minúsculas.

Polarización de un Transistor

Polarizar un transistor implica establecer las condiciones de operación fijas para las corrientes y tensiones en sus terminales. Esto se logra seleccionando adecuadamente los componentes pasivos (resistencias, condensadores) y la fuente de alimentación del circuito. Es posible polarizar un transistor en diferentes zonas de operación:

• Zona Activa: Para amplificación.
• Zona de Corte: El transistor actúa como un interruptor abierto.
• Zona de Saturación: El transistor actúa como un interruptor cerrado.

La combinación de estos componentes y fuentes permite fijar el punto de operación (punto Q) del transistor.

Medidas en Corriente Alterna (CA)

Una vez que un transistor está polarizado en un punto de operación (punto Q) cercano al centro de la recta de carga, se puede inyectar una pequeña señal alterna en la base. Esta señal de entrada generará una señal alterna amplificada en el colector. En esencia, el transistor actúa como un amplificador.

Amplificador de Tensión (Av = Vo / Vi)

Un amplificador de tensión tiene como objetivo aumentar la amplitud de una señal de voltaje sin alterar su forma (amplitud ni frecuencia). La ganancia de tensión (Av) se define como la relación entre el voltaje de salida (Vo) y el voltaje de entrada (Vi):

$$A_v = \frac{V_o}{V_i}$$

Para una amplificación de tensión ideal, Vo debe ser significativamente mayor que Vi, manteniendo la fidelidad de la señal.

Impedancia de Entrada (Zi)

La impedancia de entrada (Zi) representa la resistencia equivalente que el amplificador presenta al circuito de la señal de entrada. Un valor de Zi alto es deseable, ya que minimiza la carga que el amplificador impone a la fuente de señal, evitando la atenuación de la señal de entrada.

Impedancia de Salida (Zo)

La impedancia de salida (Zo) es la impedancia equivalente vista desde los terminales de salida del amplificador. Idealmente, Zo debería ser muy baja (cercana a cero), similar a la impedancia de un generador ideal, para permitir una transferencia de potencia eficiente a la carga conectada sin pérdidas significativas.

Tecnologías de Amplificadores de Tensión

Los amplificadores de tensión pueden implementarse utilizando diversas tecnologías:

• Transistores Bipolares de Unión (TBJ).
• Transistores de Efecto de Campo (FET).
• Circuitos integrados amplificadores (como los amplificadores operacionales).
• Combinaciones de las tecnologías anteriores.

Además, los amplificadores de tensión se clasifican según su configuración en:

• Monoetapas: Compuestos por una sola etapa de amplificación.
• Multietapas: Compuestos por varias etapas de amplificación conectadas en cascada para lograr mayores ganancias o características específicas.