Publicaciones de Categoría: electrónica

El montaje o configuración de transistores bipolares "Darlington" es un tipo especial de configuración en Emisor Común (o también en Colector Común) que tiene una altísima ganancia de corriente. Es una invención (realizada por Sidney Darlington, de los Laboratorios Bell) tan sencilla como efectiva, ya que conseguimos con dos transitores un nivel de ganancia que de otro modo necesitaríamos varias etapas sucesivas amplificadoras.

Está compuesto por dos transistores bipolares comunes que se conectan es cascada, como se muestra en el siguiente gráfico. El éxito del montaje o configuración Darlinton es tal que se fabrican muchos "transistores Darlinton" aunque realmente ya no es un sólo transistor -evidentemente- con esta configuración interna.

transistores bipolares NPN en configuración Darlington

Siendo la β del transistor T1, β1, y la β del transistor T2, β2, se puede llegar a demostrar fácilmente que la βT de la configuración conjunta T1-T2 es aproximadamente: β1 x β2. Con una ganancia en corriente que puede fácilmente llegar a 8.000, un "transistor Darlington" es el dispositivo idóneo para controlar cargas grandes de corriente con corrientes muy pequeñas.

Pero no todo es tan sencillo, el montaje Darlinton tiene algunas "pegas":

• La tensión de polarización, para que conduzca y amplifique, ha de ser mayor que 2 veces la VBE convencional, ya que ha las uniones B-E de los dos transistores están en serie.
   
• La tensión C-E del Darlinton no llega a ser tan baja en saturación como la de un simple transistor bipolar, ya que la tensión de la unión B-C del primer transistor juega en su contra; el Darlington se "queda" con una VCE entre 0'7 y 2 volt.
   
• Al tener que activar las dos uniones B-E, el transistor Darlington es más lento que uno normal, y también es más lento en dejar de conducir. Para paliar esto en parte, se conectan un par de resistencias en paralelo con las uniones B-E de los dos transistores; esto también hace que baje la β del Darlington.

Darlington: las resistencias se ponen para equilibrar 
el funcionamiento de los transistores

• También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable.

parámetros típicos de transistores Darlington convencionales

La configuración Darlington

Aplicaciones del Darlington

Con todo, el "transistor Darlington" es ampliamente utilizado en control de motores, regulación de c.c., accionadores de relés, incluso amplificadores de potencia de audio… y en cualquier sistema electrónico que se necesite controlar una gran intensidad con una intensidad muy pequeña.

aplicación típica de un Darlington: excitación de un relé de c.c.

+INFO:

• Circuitos con Darlington de Potencia | incb.com
   
• Transistor Darlington | electronicasi.com
   
• Transistor Darlington – Electrónica Unicrom

Los amplificadores de potencia en clase C parten de la premisa siguiente: no se trata de amplificar con calidad la señal de entrada, se trata simplemente de amplificar la señal de entrada de modo que a la salida se obtenga el máximo rendimiento posible pero sólo para un rango de frecuencias muy reducido, en torno a una de "resonancia".

Son amplificadores que desde luego no sirven para señales de audio, por la distorsión. Su campo de aplicación está en las telecomunicaciones, en radiofrecuencia, F, donde se requiere un incremento en el nivel de potencia y no se requiere linealidad entre la tensión de entrada y tensión de salida. Los amplificadores Clase C pueden ser modulados en amplitud para amplificar una portadora modulada en frecuencia.

etapa amplificadora a transistor BJT con circuito tanque resonante

Circuito resonante y la amplificación en clase C

Este tipo de amplificadores se reconoce porque tienen, en lugar de la resistencia de colector típica, un "circuito tanque" formado por un condensador y bobina diseñados para que en un estrecho margen de frecuencias entren en sintonía -por lo que también se le llama "circuito resonante"-y, modiificando la impedancia del circuito L-C produzcan la conducción del transistor. Es por eso que a este tipo de circuitos les llama amplificadores "resonantes" o "sintonizados".

En torno a la frecuencia de resonancia, estos amplificadores obtienen una ganancia altísima; fuera de esta frecuencia, la amplificación es muy reducida y el consumo es mínimo.

la ganancia en tensión está muy localizada en torno a la frecuencia de resonancia

Amplificadores de potencia con BJT: la clase C

Veamos cómo nos lo cuentan nuestros amigos del Canal de Youtube Electrónica FP, esos chicos tan majos:

+INFO:

• Clasificación de amplificadores ~ Tutoriales de electrónica básica
   
• Resumen de amplificadores con transistores ~ Tutoriales de electrónica básica
   
• Impedancia de entrada de un amplificador y cómo calcularlo ~ Tutoriales de electrónica básica

Los amplificadores de Clase B usan dos o más transistores polarizados de tal forma que cada transistor solo conduce durante un medio ciclo (realmente, "casi" medio ciclo) de la onda de entrada. Tienen un rendimiento muy superior a los de Clase A y su diseño no es muy complicado, pero sus aplicaciones se limitan enormemente debido a una característica su propio diseño: una distorsión llamada de "cruce por cero". Aún así, se utilizan incluso en amplificadores que no requieran buena fidelidad y sí facilidad de diseño y rendimiento, como los amplificadores de bocinas y megáfonos de mano.

Para mejorar la eficiencia de potencia total del amplificador de clase A previo, reduciendo la potencia desperdiciada en forma de calor, es posible diseñar el circuito amplificador de potencia con dos transistores en su etapa de salida, produciendo lo que comúnmente se denomina amplificador de clase B; también conocido como configuración de amplificador Push-Pull (empuja-tira en español). Para construir este tipo de amplificador se utilizan necesariamente transistores denominados "complementarios", es decir, de las mismas características eléctricas pero con distintas uniones P-N: si uno es del tipo NPN, el otro ha de ser igual pero de tipo PNP. Veamos cómo se construyen:

transistores complementarios BJT en funcionamiento clase B, configuración Push-Pull

Los amplificadores Push-Pull utilizan transistores complementarios de potencia, que reciben la misma señal de entrada que es igual en magnitud, pero en fase opuesta entre sí . Esto da lugar a que un transistor solamente amplifica la mitad o 180º del ciclo de la onda de entrada; mientras que el otro transistor amplifica la otra mitad o restante 180º del ciclo de onda de entrada. Conjuntamente, estas “dos mitades” amplificadas cada una por un transistor, "excitan" o "atacan" la carga o resistencia de salida, dando lugar en ella a la señal completa amplificada.

Por consiguiente, el ángulo de conducción para este tipo de circuito amplificador es escasamente inferior a 180º o 50% de la señal de entrada (para cada transistor). Este efecto de empujar y tirar de los semiciclos alternos por los transistores da a este tipo de circuito su divertido nombre "push-pull", pero en general se lo conoce como el amplificador de clase B.

Realmente los transistores en un amplificadr de clase B no llegan al conducir el 50%, ya que ambos necesitan tener una polarización al menos de 0'65 volt Emisor-Base para empezar a conducir y amplificar. Esto supone que de la señal de entrada, en los primeros 0'65 volt. (positivos y negativos), la señal de salida va a estar a "0". Y sólo cuando en la entrada se superen los 0'65 volt. E-B podrá empezar a amplificar la salida. Esto, al final, produce inevitablemente una falta de amplificación en torno a los valores cercanos a "0" volt. denominada "distorsión de paso por cero" o "distorsión de cruce", característica de los amplificadores en Clase B.

formas de señal de saldia debida a la "distorsión de cruce" o "de paso por 0"
en un amplificador Clase B, Push-Pull

La amplificación en clase B y la distorsión de cruce

+INFO:

• Clases de amplificador y la clasificación de amplificadores ~ Tutoriales de electrónica básica
   
• Amplificador de clase B y amplificador de transistor de clase B ~ Tutoriales de electrónica básica
   
• Distorsión de cruce en amplificadores de potencia de clase B ~ Tutoriales de electrónica básica