La idea común
Las dos figuras son duales; presentan dos posibles implementaciones de la misma idea - comentarios negativos . Son análogos a los transistores del op-amp inversor (transimpedancia) y amplificador no inversor . En realidad, ambos son inversores, ya que el transistor se acciona desde el lado de la base, pero la similitud con los circuitos op-amp está en la forma en que se aplica la retroalimentación negativa.
Implementaciones
Configuración inversa
En este caso (Figura 1), tanto en los circuitos de transistores como en los de op-amps, la tensión de entrada y la de salida (colector) se aplican "en paralelo" a través de dos resistencias (R1 y R2) a la entrada del transistor (tensión base-emisor) o a la entrada inversora del op-amp.
R1 es la resistencia interna de la fuente de tensión de entrada o una resistencia adicional en serie; R2 es la resistencia conectada entre el colector (salida del amplificador óptico) y la base (entrada inversora del amplificador óptico). Un profesor universitario (pero no yo:) diría instructivamente que es un derivación de tensión retroalimentación negativa .
Operación. En la figura 1, cuando la tensión de entrada aumenta, la tensión de la base intenta aumentar también. Pero el transistor "detecta" este cambio y comienza a disminuir su tensión de colector para restablecer la tensión de base. Como resultado, aparece una "tierra virtual" en la base, por lo que el circuito tiene una baja resistencia de entrada. Este es el conocido Efecto Miller .
Debido a la tierra virtual en la base, al igual que en la configuración inversora del op-amp, la ganancia de CA está determinada por la relación R2/R1. Cuando no hay R1, no hay retroalimentación y la ganancia es máxima (gm*Vin).
Configuración "no inversora".
En este caso (Figura 2), tanto en los circuitos de transistores como en los de op-amps, la tensión de entrada y la de salida (emisor) se aplican "en serie" a la entrada del transistor (unión base-emisor) o a la entrada diferencial del op-amp. El profesor universitario diría que es un retroalimentación negativa de la serie actual .
Operación. En la figura 2, cuando la tensión de entrada aumenta, la tensión de base intenta aumentar también. Pero el transistor "detecta" este cambio base-emitente y comienza a aumentar su tensión de emisor para restablecer la diferencia base-emisor. Como resultado, la tensión de emisor sigue a la tensión de base y la diferencia entre ambas es casi nula (VF). La corriente de base (casi) no cambia... y aparece una "alta resistencia virtual" entre la base y el emisor; por lo que el circuito tiene una alta resistencia de entrada. Esta es otra versión (dual) del efecto Miller que se conoce como "bootstrapping".
La salida. Vamos a denotar la resistencia de emisor por R1 y la de colector por R2 para hacer una comparación con la Figura 1. Si utilizamos la tensión VR1 = Vin a través de la resistencia de emisor como salida, sería un seguidor de emisor . Pero hemos conectado otra resistencia en el colector... y utilizamos la caída de tensión VR2 a través de ella como salida. Las dos caídas de tensión están conectadas, como por una "transmisión eléctrica" I. Así que VR2/R2 = VR1/R1 = I, VR2/VR1 = R2/R1 y VR2 = VR1.R2/R1 = Vin.R2/R1. Así, la tensión de salida VR2 puede ser menor, igual o mayor que VR1 (Vin)... y utilizamos este último caso para obtener un amplificador. Más precisamente, utilizamos su complemento Vc a Vcc ya que está conectado a tierra.
Ganancia. Es interesante explicar por qué la ganancia es sólo R2/R1 pero no R2/R1 + 1. La razón es que, a diferencia de la configuración no inversora del op-amp, la tensión de entrada no está incluida en la de salida.
Divisor de tensión "inversor". Por lo tanto, este es un caso especial de un "divisor de tensión R1/R2" en el que la tensión de entrada se aplica sólo a través de R1 y la tensión de salida se toma a través de R2 mientras que, en el clásico "divisor de tensión R2/R1 + 1", la tensión de entrada se aplica a través de toda la resistencia R1 + R2 y la tensión de salida se toma a través de R1. Este truco se implementa con la ayuda de la retroalimentación negativa.