sesgo

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 señal sin distorsión.

En electrónica , la polarización es el establecimiento de las condiciones de funcionamiento de CC ( corriente continua ) (corriente y voltaje) de un componente electrónico que procesa señales variables en el tiempo. 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 corriente CC en un terminal específico de un dispositivo activo (un transistor o tubo de vacío) sin aplicar ninguna señal de entrada. Un circuito de polarización es una parte del circuito del dispositivo que suministra esta corriente o voltaje constante.

Descripción general

En electrónica, "polarización" generalmente se refiere a un voltaje o corriente CC fijo aplicado a un terminal de un componente electrónico como un diodo, transistor o tubo de vacío en un circuito en el que también están presentes 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 opere 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. [ cita necesaria ]

En la grabación en cinta magnética , el término polarización también se utiliza para una señal de alta frecuencia agregada a la señal de audio y aplicada al cabezal de grabación , para mejorar la calidad de la grabación en la cinta. Esto se llama polarización de cinta . [ cita necesaria ]

Importancia en circuitos lineales

Los circuitos lineales que involucran transistores generalmente requieren voltajes y corrientes de CC específicos para su correcto funcionamiento, lo que se puede lograr utilizando un circuito de polarización. Como ejemplo de la necesidad de una polarización cuidadosa, consideremos un amplificador de transistores . En los amplificadores lineales , una pequeña señal de entrada proporciona una señal de salida más grande sin ningún cambio de forma (baja distorsión): la señal de entrada hace que la señal de salida varíe hacia arriba y hacia abajo alrededor del punto Q de una 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 al funcionamiento lineal. Para una distorsión baja , el transistor debe estar polarizado de modo 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 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 modo activo y evitar el corte o el funcionamiento óhmico. [ cita necesaria ]

Transistores de unión bipolar

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

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 operativa de estado estable del tubo. [1] [2]

  • En un amplificador de voltaje de clase A típico y en las etapas de potencia de 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 instantánea de la red (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 uso general están polarizados negativamente con respecto 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 ser capaz de suministrar la corriente de la red. [3] Cuando se emplean tubos diseñados para clase B, la desviación puede ser tan pequeña 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 ocurre durante significativamente menos de 180 grados del ciclo de frecuencia de entrada.

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

  • Polarización fija : el potencial de la red de CC se determina conectando la red a una impedancia adecuada que pasará CC desde una fuente de voltaje adecuada. [2] [4]
  • Polarización catódica ( 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 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]
  • Polarización de fuga de la red : cuando la red es 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 descargar el condensador de acoplamiento y transmitir la corriente continua de la red. El voltaje de polarización resultante es igual al producto de la corriente de la red CC y la resistencia a fugas de la red. [5] [4] [6]
  • Polarización de purga : la caída de voltaje en una parte de una resistencia a través del suministro de voltaje de la placa determina la polarización de la red. El cátodo está conectado a un grifo en la resistencia. La red 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]
  • Polarización de velocidad inicial ( polarización de contacto ): la corriente de red de velocidad inicial pasa a través de una resistencia de red 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] La polarización de velocidad inicial se utiliza sólo para voltajes de señal de entrada pequeños. [11]

micrófonos

Los elementos del micrófono electret suelen incluir un transistor de efecto de campo de unión como 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 la 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]

Ver también

Referencias

  1. ^ ab Veley, Víctor FC (1987). Manual de referencia de electrónica de mesa (1ª ed.). Nueva York: Tab Books. págs. 450–454.
  2. ^ ab Landee, Davis, Albrecht, Electronic Designers' Handbook, Nueva York: McGraw-Hill, 1957, pág. 2-27.
  3. ^ Landee y otros, 1957, pág. 4-19.
  4. ^ abc Orr, Guillermo I., ed. (1962). El manual de radio (16ª ed.). New Augusta Indiana: editores e ingenieros, LTD. págs. 266–267.
  5. ^ Cuartel General, Departamento del Ejército (1952). Transmisores y Receptores de Radio CW y AM. Washington, DC: Oficina de Publicaciones del Gobierno de Estados Unidos. pag. 97.TM 11-665.
  6. ^ Everitt, William Littell (1937). Ingeniería de Comunicaciones (2ª ed.). Nueva York: McGraw-Hill. págs. 538-539.
  7. ^ RCA Manufacturing Co. (1940). Manual Tubo Receptor RC-14 . Harrison, Nueva Jersey: RCA . pag. 38.
  8. ^ Ghirardi, Alfred A. (1932). Curso de Radiofísica (2ª ed.). Nueva York: Libros Rinehart. págs. 505, 770–771.
  9. ^ Giacoletto, Lawrence José (1977). Manual de diseñadores electrónicos . Nueva York: McGraw-Hill. pag. 9-27.
  10. ^ Tomer, Robert B. (1960). Aprovechar al máximo los tubos de vacío. Indianápolis: Howard W. Sams & Co./The Bobbs-Merrill Company. pag. 28.
  11. ^ ab Landee y otros, 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. ^ Estándar IEC 61938 (se requiere suscripción)

Otras lecturas

  • Boylestad, Robert L.; Nashelsky, Luis (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.
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