sesgo

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Una representación gráfica de las propiedades de corriente y voltaje de un transistor; la polarización se selecciona de modo que el punto de operación permita la máxima amplitud de la señal sin distorsión.

En electrónica , la polarización es la configuración de las condiciones de funcionamiento de CC ( corriente continua ) (corriente y voltaje) de un dispositivo activo en un amplificador. Muchos dispositivos electrónicos, como diodos , transistores y tubos de vacío , cuya función es procesar señales variables en el tiempo ( CA ) , también requieren una corriente o voltaje constante (CC) en sus terminales para funcionar correctamente. Esta corriente o voltaje se llama polarización . La señal de CA que se les aplica se superpone a esta corriente o voltaje de polarización de CC.

El punto de funcionamiento de un dispositivo, también conocido como punto de polarización, punto de reposo o punto Q , es el voltaje o la corriente de CC en un terminal específico de un dispositivo activo (un transistor o tubo de vacío) sin señal de entrada aplicada. Un circuito de polarización es una parte del circuito del dispositivo que suministra esta corriente o voltaje constante.

Resumen

En electrónica, la "polarización" generalmente se refiere a un voltaje o corriente de CC fijos aplicados a un terminal de un componente electrónico , como un diodo, un transistor o un tubo de vacío en un circuito en el que también están presentes las señales de CA, para establecer las condiciones de funcionamiento adecuadas. para el componente. Por ejemplo, se aplica un voltaje de polarización a un transistor en un amplificador electrónico para permitir que el transistor funcione en una región particular de su curva de transconductancia . Para los tubos de vacío, a menudo se aplica un voltaje de polarización de rejilla a los electrodos de rejilla por la misma razón.

En la grabación de cintas magnéticas , el término sesgo también se utiliza para una señal de alta frecuencia que se agrega a la señal de audio y se aplica al cabezal de grabación para mejorar la calidad de la grabación en la cinta. Esto se llama sesgo de cinta .

Importancia en circuitos lineales

Los circuitos lineales que involucran transistores generalmente requieren voltajes y corrientes de CC específicos para un funcionamiento correcto, lo que se puede lograr utilizando un circuito de polarización. Como ejemplo de la necesidad de una polarización cuidadosa, considere un amplificador de transistor . En los amplificadores lineales , una pequeña señal de entrada da una señal de salida más grande sin ningún cambio en la forma (baja distorsión): la señal de entrada hace que la señal de salida varíe hacia arriba y hacia abajo alrededor del punto Q de manera estrictamente proporcional a la entrada. Sin embargo, debido a que la relación entre la entrada y la salida de un transistor no es lineal en todo su rango operativo, el amplificador de transistor solo se aproxima a la operación lineal. Para baja distorsión, el transistor debe estar polarizado para que la oscilación de la señal de salida no lleve al transistor a una región de operación extremadamente no lineal. Para un amplificador de transistor de unión bipolar, este requisito significa que el transistor debe permanecer en el modo activo y evitar el corte o la saturación. El mismo requisito se aplica a un amplificador MOSFET , aunque la terminología difiere un poco: el MOSFET debe permanecer en el modo activo y evitar el corte o la operación óhmica.

Transistores de unión bipolar

Para los transistores de unión bipolar, el punto de polarización se elige para mantener el transistor funcionando en el modo activo , utilizando una variedad de técnicas de circuito, estableciendo el voltaje y la corriente de CC del punto Q. Luego se aplica una pequeña señal sobre la polarización. El punto Q suele estar cerca de la mitad de la línea de carga de CC , para obtener la máxima amplitud de señal de pico a pico disponible sin distorsión debida al recorte cuando el transistor alcanza la saturación o el corte. El proceso de obtener una corriente de colector de CC adecuada a un cierto voltaje de colector de CC configurando el punto de operación se denomina polarización.

Tubos de vacío (válvulas termoiónicas)

La polarización de la red es el voltaje de CC proporcionado en la rejilla de control de un tubo de vacío en relación con el cátodo con el fin de establecer la señal de entrada cero o la condición de funcionamiento de estado estable del tubo. [1] [2]

  • En un amplificador de voltaje de clase A típico y en las etapas de potencia de los amplificadores de potencia de audio de clase A y AB 1 , el voltaje de polarización de CC es negativo en relación con el potencial del cátodo. La tensión de red instantánea (suma de la polarización de CC y la señal de entrada de CA) no llega al punto donde comienza la corriente de la red.
  • Los amplificadores de clase B que utilizan válvulas de propósito general están polarizados negativamente al punto de corte de corriente de la placa proyectada. Los amplificadores de válvulas de clase B normalmente funcionan con corriente de red (clase B 2 ). La fuente de voltaje de polarización debe tener baja resistencia y poder suministrar la corriente de la red. [3] Cuando se emplean tubos diseñados para la clase B, el sesgo puede ser tan pequeño como cero.
  • Los amplificadores de clase C están polarizados negativamente en un punto mucho más allá del corte de corriente de la placa. La corriente de la red se produce durante mucho menos de 180 grados del ciclo de frecuencia de entrada.

Existen muchos métodos para lograr el sesgo de la cuadrícula. Se pueden usar combinaciones de métodos de polarización en el mismo tubo.

  • Polarización fija : el potencial de la red de CC se determina mediante la conexión de la red a una impedancia adecuada que pasará la CC desde una fuente de voltaje adecuada. [2] [4]
  • Polarización del cátodo ( autopolarización , polarización automática ): se utiliza la caída de voltaje a través de una resistencia en serie con el cátodo. El retorno de CC del circuito de la red está conectado al otro extremo de la resistencia, lo que hace que el voltaje de la red de CC sea negativo en relación con el cátodo. [4]
  • Sesgo de fuga de la red: cuando la red se vuelve positiva durante parte del ciclo de frecuencia de entrada, como en la operación de clase C, la rectificación en el circuito de la red junto con el acoplamiento capacitivo de la señal de entrada a la red produce un voltaje de CC negativo en la red. Una resistencia (la fuga de red ) permite la descarga del condensador de acoplamiento y deja pasar la corriente de red de CC. El voltaje de polarización resultante es igual al producto de la corriente de la red de CC y la resistencia de fuga de la red. [5] [4] [6]
  • Sesgo de purga : la caída de voltaje en una parte de una resistencia en el suministro de voltaje de la placa determina el sesgo de la red. El cátodo está conectado a un grifo en la resistencia. La rejilla está conectada a una impedancia adecuada que proporciona una ruta de CC al lado negativo del suministro de voltaje de la placa o a otra derivación en la misma resistencia. [1] [7] [8]
  • Sesgo de velocidad inicial ( sesgo de contacto ): la corriente de la red de velocidad inicial pasa a través de una resistencia de rejilla a cátodo, generalmente en el rango de 1 a 10 megaohmios, lo que hace que el potencial de la red sea alrededor de un voltio negativo en relación con el cátodo. [9] [10] [11] El sesgo de velocidad inicial se usa solo para voltajes de señal de entrada pequeños. [11]

Micrófonos

Los elementos de los micrófonos electret suelen incluir un transistor de efecto de campo de unión como un convertidor de impedancia para controlar otros componentes electrónicos a unos pocos metros del micrófono. La corriente de funcionamiento de este JFET suele ser de 0,1 a 0,5 mA y, a menudo, se denomina polarización, que es diferente de la interfaz de alimentación fantasma que suministra 48 voltios para operar la placa posterior de un micrófono de condensador tradicional. [12] La polarización del micrófono electret a veces se suministra en un conductor separado. [13]

Véase también

Referencias

  1. ^ a b Veley, Víctor FC (1987). Manual de referencia de la electrónica de sobremesa (1ª ed.). Nueva York: Tab Books. págs. 450–454.
  2. ^ a b Landee, Davis, Albrecht, Electronic Designers' Handbook , Nueva York: McGraw-Hill, 1957, p. 2-27.
  3. ^ Landee et al., 1957, pág. 4-19 .
  4. ^ a b c Orr, William I., ed. (1962). El manual de radio (16ª ed.). New Augusta Indiana: Editores e Ingenieros, LTD. págs. 266–267.
  5. ^ Sede, Departamento del Ejército (1952). Transmisores y receptores de radio CW y AM . Washington, DC: Oficina de Publicaciones del Gobierno de los Estados Unidos. pags. 97. TM 11-665.
  6. ^ Everitt, William Littell (1937). Ingeniería de la Comunicación (2ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. págs.  538-539 .
  7. ^ RCA Manufacturing Co. (1940). Manual del tubo receptor RC-14 . Harrison, Nueva Jersey: RCA . pags. 38.
  8. ^ Ghirardi, Alfred A. (1932). Curso de Radiofísica (2ª ed.). Nueva York: Rinehart Books. págs. 505, 770–771.
  9. ^ Giacoletto, Lawrence Joseph (1977). Manual de diseñadores electrónicos . Nueva York: McGraw-Hill. pags. 9-27.
  10. ^ Tomer, Robert B. (1960). Sacar el máximo provecho de los tubos de vacío . Indianápolis: Howard W. Sams & Co./The Bobbs-Merrill Company. pags. 28
  11. ^ a b Landee et al., 1957, pág. 2-28 .
  12. ^ "Potencia fantasma y voltaje de polarización: ¿hay alguna diferencia?" . 2007-02-05. Archivado desde el original el 8 de septiembre de 2009.
  13. ^ Norma IEC 61938 (requiere suscripción)

Lectura adicional

  • Boylestad, Robert L.; Nashelsky, Louis (2005). Dispositivos Electrónicos y Teoría de Circuitos . Carrera y tecnología de Prentice-Hall.
  • Patil, PK; Chitnis, MM (2005). Electricidad Básica y Dispositivos Semiconductores . Phadke Prakashan.
  • Sedra, Adel; Smith, Kenneth (2004). Circuitos Microelectrónicos . Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 0-19-514251-9.