El amplificador en emisor común: poco entra, mucho sale invertido
Agranda la resistencia de colector para crear ganancia
La curva tenue es la pequeña entrada y la curva gruesa es la salida. Al agrandar la resistencia de colector, la salida crece, pero sale invertida: cuando la entrada sube, la salida baja. Agranda la resistencia para ver cómo la salida crece mucho más que la entrada, y fíjate también en el punto en que los picos empiezan a tocar los límites de arriba y abajo y se recortan.
Bambolea la base y la corriente de colector se bambolea
Si llevas la señal de entrada a la base a través de un condensador, se suma una pequeña vbe encima del punto de trabajo. Como se vio en C3, esta pequeña tensión crea una corriente de señal ic = gm vbe. El transistor ha convertido la oscilación de la tensión de entrada en una oscilación proporcional de corriente; lo importante es que, hasta aquí, todavía es una corriente y no una tensión.
Esa corriente se vuelve voltaje en Rc, y se invierte
Esta corriente de señal atraviesa la resistencia de colector Rc, y por la ley de Ohm la tensión en Rc oscila ic Rc. La salida se toma en el colector, y como la tensión de colector es Vcc menos Ic Rc, cuando la corriente de señal aumenta la tensión de colector baja. La salida baja cuando la entrada sube, así que la salida es una copia invertida y ampliada de la entrada: vout = -ic Rc.
La ganancia de voltaje Av = -gm Rc
Al sustituir ic = gm vbe en vout = -ic Rc se obtiene la ganancia de tensión Av = vout/vin = -gm Rc. gm la fija la corriente del punto de trabajo elegida en C2 y Rc la elige el diseñador, así que entre las dos fijan la ganancia. El signo negativo indica que la fase se invierte 180 grados. Aun así, la salida no puede crecer sin límite. Lo que puede oscilar está atado al margen del punto de trabajo de C2, así que si gm Rc es demasiado grande, los picos chocan con la fuente y se recortan. Ganancia y excursión se intercambian.
De vuelta a la primera pantalla
Cuanto más agrandabas la resistencia de colector, más crecía la salida, y cada vez que la entrada subía la salida bajaba, dibujando una forma invertida. Detrás hay dos pasos. La pequeña tensión de entrada se convierte primero, a través del transistor, en una corriente de señal gm vbe, y esa corriente, al atravesar la resistencia de colector, se convierte en una tensión de ic Rc que tira hacia abajo de la tensión de colector. Multiplicadas, -gm Rc es la ganancia de tensión. Pero si te pasabas, los picos tocaban la fuente y se recortaban, así que la ganancia siempre se decide junto con el margen de excursión de C2. El modelo de pequeña señal se completa por fin como la cuenta de la amplificación.
Lo que sigue
Ya tienes una ganancia de tensión en la mano. Pero un amplificador nunca está solo: delante hay una fuente que da la señal y detrás una carga que la recibe. La siguiente unidad trata de cómo ve el amplificador la fuente y la carga, es decir, su impedancia de entrada y su impedancia de salida, y de cómo recortan o fijan la ganancia real.