Polarización de CC: fija el sitio antes de que algo oscile
Mueve el punto de operación por la recta de carga
La recta es la recta de carga. La corriente de colector y Vce siempre están juntas sobre ella. Cambia la polarización y el punto de operación Q se desliza por la recta. El extremo superior es saturación, el inferior corte. ¿Dónde está el sitio con mayor margen para que la señal oscile?
La recta de carga, una promesa del lazo de colector
En el colector, la fuente Vcc y un resistor Rc están en serie con el transistor. Aplicar la ley de voltajes de Kirchhoff a este lazo da Vcc = Ic Rc + Vce, es decir, Vce = Vcc - Ic Rc. Esta es una recta en el plano Ic frente a Vce: la recta de carga. Un extremo es el corte con Ic = 0 (Vce = Vcc), el otro la saturación con Vce cerca de 0 (Ic = Vcc/Rc). El punto de operación del transistor debe estar en algún lugar de esta recta.
La polarización fija el punto de operación Q
En qué punto de la recta de carga se sienta lo fija la corriente de polarización inyectada en la base. Una vez que la polarización fija Ib, la relación Ic = β Ib de C1 fija la corriente de colector, y donde ese Ic se cruza con la recta de carga está el punto de operación Q. Da muy poca polarización y Q baja al corte y el transistor se apaga; da demasiada y sube a la saturación, donde Vce se pega al suelo y ya no puede moverse.
El medio es mejor: margen para oscilar
Después, al aplicar una señal, Vce oscila arriba y abajo en torno al punto de operación. Si Q está demasiado cerca de un extremo, la oscilación pronto choca con el corte o la saturación y se recorta (clipping). En el centro de la recta de carga, donde el margen arriba y abajo es igual, Vce queda cerca de la mitad de Vcc y la señal puede oscilar lo más amplio a ambos lados. Una buena polarización también debe ser estable, para que Q no se mueva mucho cuando β o la temperatura cambian; esa estabilidad suele lograrse con un resistor de emisor.
De vuelta a la primera pantalla
Con poca polarización el punto de operación colgaba del extremo inferior cerca del corte, sin margen para subir. Con mucha se pegaba al extremo superior hacia la saturación, sin margen para bajar. Solo en el centro de la recta de carga el margen arriba y abajo se igualó y el indicador de margen de oscilación se llenó al máximo. El punto de operación siempre está sobre la recta de carga; lo que fija su lugar es la polarización; y el mejor lugar es justo el medio, donde la señal puede oscilar libremente a ambos lados. Ahora toca ver cómo se amplifica un pequeño bamboleo desde ese sitio.
Lo que sigue
El transistor ahora se asienta de forma estable en un punto de la región activa. La siguiente unidad separa solo el pequeño bamboleo en torno a ese punto. Olvidando por un momento la gran CC, ve el transistor cerca del punto de operación como un dispositivo lineal: el modelo de pequeña señal. Desde ahí empieza la aritmética de la amplificación, mostrando cómo una pequeña entrada crece hasta una gran salida.