Transistores BJT #02 - Seguidor de Emisor

Transistores BJT #02

Seguidor de Emisor

Introducción:

El seguidor de emisor es una de las aplicaciones más usadas del transistor. Además es fácil de entender y diseñar. Se utiliza para aumentar la potencia de una señal.

¿Qué significa aumentar la potencia de una señal?

Al viajar o al ser consumida por alguna carga, la señal eléctrica va perdiendo potencia. Generalmente esto se traduce como pérdida de voltaje, lo cual trae problemas para el diseño. Si diseñamos un circuito con una referencia de 3.3v, lo ideal sería que esos 3.3v siempre se mantengan, de otro modo el comportamiento del circuito se vuelve impredecible: algunos componentes pueden dejar de funcionar adecuadamente o inclusive pueden no encender del todo.

Para evitar lo mencionado anteriormente, se aumenta la potencia de una señal, de modo que no importa la carga, la señal eléctrica se va a mantener en un rango determinado. Por ejemplo: "Para una carga de 1k Ohm a más, el voltaje de salida va a ser 5V con una variación máxima del 1%".

Así podemos garantizar el funcionamiento de un circuito bajo ciertas restricciones.

Diagrama:

 A continuación, podemos observar el circuito típico de un seguidor de emisor con el cual se busca aumentar la potencia de la señal de referencia.

Circuito típico del seguidor de emisor.

Explicación:

Nos olvidamos por un momento del lado derecho del circuito: obviamos Q1 y RE. Tenemos entonces un típico divisor de voltaje. El voltaje Vref es entonces:

Vref = V1 * (R1 / (R1+R2)) = 5 * (10k/20k) = 2.5V

 

Divisor de tensión. Vref=2.5V.

Vamos a continuación a conectar 1 carga. Veremos como varía el voltaje Vref de acuerdo al valor de la carga.

Divisor de tensión con carga.

Ahora hacemos un análisis DC.  Disminuiremos la resistencia de carga y veremos que esto afecta el voltaje. A esto se le denomina el efecto de carga que seguro muchos ya conocen.

 

Plot: variación de Vref al disminuir la resistencia de carga.

A menor resistencia de carga, mayor es la desviación de Vref que supuestamente queríamos que se mantenga en 2.5V.

Ahora veremos la diferencia este efecto de carga si utilizamos un transistor como seguidor de emisor.

Circuito del Seguidor de Emisor con Carga.

 Plot: variación de Vout al disminuir la resistencia de carga.

Se puede apreciar que el voltaje se mantiene casi constante en 1.82V. Ahora este voltaje de referencia es bastante sólido. Tener en cuenta que deja de ser una buena referencia cuando la carga se aproxima a 1k ohm. ¿Por qué? Porque nuestra impedancia de salida la determina RE que es de 1k ohm.

Otro detalle que se puede apreciar es que "sacrificamos" una caída de diodo dado que nuestra tensión es de 2.5V provenientes del divisor de tensión menos 0.65V a causa del diodo base emisor del transistor. Sin embargo, ahora nuestro voltaje de referencia es efectivamente predecible.

Nota:

Es posible evitar esta caída de diodo colocando un transistor PNP a modo de seguidor de emisor.

Entre otras aplicaciones destaca también el regulador de voltaje con diodo zener.

Conclusión

El seguidor de emisor aumenta la potencia de la señal, esto hace que las cargas tengan un efecto mínimo en la señal.