Papel de los condensadores en el amplificador.

Para responder a esto correctamente, primero tenemos que definir de qué estamos hablando realmente. Simplemente "amplificador de emisor común" es demasiado agitar la mano. Usaremos este ejemplo:

A partir de la relación de R2 a R1, puede ver que esto tendrá una ganancia de voltaje cercana a 10. Sin embargo, considere también las características de CC. El transistor permanecerá apagado hasta que la entrada alcance, digamos, unos 700 mV. En una primera aproximación, después de eso, el voltaje en R1 seguirá IN menos la caída de 700 mV BE. La mayor parte de la corriente R1 también fluye a través de R2. Dado que R2 es 10 veces mayor, el voltaje que aparece en R1 aparecerá en R2 amplificado por 10.

Digamos que queremos mantener el voltaje CE al menos en 1 V para que el transistor se mantenga en su región lineal. Por lo tanto, el final del rango útil es 1 V en Q1, lo que deja 9 V para R2 y R1. Trabajando con la ley de Ohm, esto nos dice que habrá 820 mV en R1 y 8.2 V en R2. El rango de entrada útil de este amplificador es, por lo tanto, de 700 mV a 1,5 V, con un rango de salida correspondiente de 10 V a 1,8 V.

¿Puede cualquier circuito que esté produciendo IN arreglarlo para que sea siempre de 700 mV a 1,5 V? Tal vez, pero eso podría ser incómodo. ¿Y si la señal viniera de otra parte? A menos que tenga una aplicación altamente especializada, no es razonable hacer un amplificador y decirle al usuario que la entrada debe ser de 700 mV a 1,5 V.

Esto podría ser un problema complicado si este circuito amplificara algo donde el nivel de CC fuera importante. Pero, ¿y si esto fuera para audio, por ejemplo? Cualquier cosa por debajo de 20 Hz se puede descartar ya que de todos modos no podemos escuchar eso. Eso significa que el nivel de CC es irrelevante para las señales de audio (la CC está muy por debajo de los 20 Hz).

Si solo necesitamos que este amplificador funcione con señales de audio, podemos configurarlo para que se "sesgue" a sí mismo. La polarización se refiere a establecer el punto de funcionamiento de CC estático. En este caso, queremos que la salida esté en la mitad de su rango disponible para que pueda oscilar por igual desde allí hasta cualquier límite. Por lo tanto, la salida inactiva debe ser de alrededor de 6 V, lo que significa que la entrada debe ser de alrededor de 1,1 V. Este circuito contiene algunos componentes adicionales para polarizarse a sí mismo:

Observe cómo esto utiliza la ganancia del amplificador para mantenerlo en un punto de polarización razonable. Si OUT sube demasiado, aumentará IN, lo que hará que OUT vuelva a bajar. Esto se denomina retroalimentación negativa y es útil para polarizar y estabilizar circuitos como este.

Ahora que el amplificador se polariza a sí mismo, y sabiendo que solo nos importan las desviaciones del punto de polarización por encima de 20 Hz, no queremos que el voltaje de entrada pueda cambiar el punto de polarización. Lo que necesitamos es una forma de bloquear DC pero dejar pasar AC. Eso es lo que hace un condensador.

Para encontrar el valor correcto del capacitor, debe conocer la impedancia que manejará y la frecuencia por debajo de la cual está bien comenzar a atenuar. Ya dijimos que nuestra frecuencia más baja de interés es 20 Hz. La impedancia que mira a IN es la combinación paralela de R4, R1 proyectada hacia la base de Q1 y la impedancia aparente que mira a R3 desde IN. La contribución R4 es de 10 kΩ desde la inspección. R1, visto a través del transitor, se multiplica aproximadamente por su ganancia. Digamos que la ganancia mínima es 50, pero ese máximo podría ser mucho más. Esto es por lo tanto 50 kΩ hasta 100s de kΩ. Sí, los transistores varían mucho, y parte del trabajo de diseñar circuitos de transistores es hacer que esta variación sea irrelevante en un rango plausible.

La impedancia efectiva que mira a R3 es más complicada. Si el otro extremo de R3 estuviera conectado a tierra de CA, entonces sería simplemente 43 kΩ. Sin embargo, cuando IN sube un poco, el otro extremo de R3 baja aproximadamente 10 veces más. Para cualquier cambio pequeño en IN, el cambio en la corriente a través de R3 es, por lo tanto, aproximadamente 11 veces más de lo que sería si se arreglara el otro extremo de R3. Al final, la impedancia aparente de R3 en In es de aproximadamente 3,9 kΩ. Sumando todo eso, obtenemos alrededor de 2,7 kΩ. Tenga en cuenta cómo la contribución de R1 es pequeña incluso para su rango completo de 50 kΩ hasta el infinito.

Así que ahora finalmente podemos elegir un valor de condensador. La frecuencia de atenuación de un filtro RC es

  F = 1 / (2 π RC)

Cuando R está en ohmios, C en faradios, entonces F está en hercios. Por lo tanto, el circuito amplificador de audio final es:

C1 atenúa los componentes de la señal de entrada desde aproximadamente 20 Hz hacia abajo y bloquea completamente la CC. Es posible que desee algo similar en la salida del amplificador. Lo que sea que esté aguas abajo puede no querer lidiar con la compensación de CC de 6 V o más que este amplificador pone en la señal, y puede tener sus propios requisitos de polarización. En un amplificador de audio, o cualquier otra cosa que no necesite funcionar en CC, es común tener condensadores entre etapas para bloquear CC y permitir que cada etapa tenga su propio punto de operación de CC.

UNA DISCUSIÓN MUY BREVE

En todo sistema electrónico que procesa información existen varias etapas ( unidades ) tales como: Modulación (codificación), Amplificación de Señal ; Amplificación de potencia , etc. Cada una de estas etapas son circuitos electrónicos independientes que hacen su trabajo, y la señal luego pasa a la siguiente etapa para el siguiente nivel de procesamiento.

Cada uno de los circuitos independientes necesita sus propios voltajes de CC para que funcionen de manera óptima, y ​​es crucial que se mantengan fijos (determinan el llamado punto de operación de la unidad). Para evitar que los voltajes de CC de una unidad pasen al siguiente, y de esta forma desplazar su punto de funcionamiento, ponemos el circuito RC.

El capacitor es un circuito abierto para el voltaje/corriente de CC de la etapa anterior, pero permite que la señal de CA de mayor frecuencia pase a la siguiente etapa. Si quita el capacitor de entrada a una nueva etapa, el voltaje de CC de la etapa anterior desplazará el punto de operación de la nueva etapa, que no funcionará correctamente. Probablemente obtendrá ruido en la salida; es decir, la unidad (nueva etapa) no funcionará como se desea, fallará en su función.

Espero que esto le ayude a comprender la importancia de los condensadores en ese uso.

Hay toneladas de información en las respuestas hasta ahora, así que intentaré responderla de la manera más simple posible para evitar aburrir a la gente repitiendo las respuestas anteriores.

La importancia de cualquier componente en un amplificador suele ser fundamental para el funcionamiento o fundamental para un rendimiento decente. Sí, habrá diseños que muchos de nosotros hemos hecho/visto que tienen algunos componentes que tienen beneficios más dudosos, pero ese es otro punto.

Un condensador de acoplamiento puede significar muchas cosas, así que solo me centraré en un límite de acoplamiento de señal y su significado. En una entrada, evita que los micrófonos y las guitarras (por ejemplo) arruinen los niveles de polarización del amplificador; no funcionará si no tiene el condensador. En una salida, prácticamente hace lo mismo: cualquier carga resistiva alterará el punto de reposo de CC y probablemente cause distorsión o falla del componente.