Que Significa La Ganancia De Un Transistor. Cálculos

En electrónica, la ganancia de un transistor es una medida de la capacidad de un circuito de dos puertos (a menudo un amplificador) para aumentar la potencia o la amplitud de una señal desde la entrada al puerto de salida por agregando energía convertida de alguna fuente de alimentación a la señal.

Generalmente se define como la relación media de la amplitud o potencia de la señal en el puerto de salida a la amplitud o potencia en el puerto de entrada. A menudo se expresa usando las logarítmicas unidades de decibelios (dB) (“ganancia de dB”).

Transistor
Transistor

1.  ¿Qué es la ganancia de un transistor?

La “ganancia de un transistor” se refiere a la relación de transferencia de corriente directa, ya sea h FE (“beta”, la relación estática de Ic dividida por Ib en algún punto de operación), o algunas veces h fe (la corriente de señal pequeña ganancia, la pendiente de la gráfica de Ic contra Ib en un punto).

La ganancia de un dispositivo o circuito electrónico generalmente varía con la frecuencia de la señal aplicada. A menos que se indique lo contrario, el término se refiere a la ganancia para las frecuencias en la banda de paso, el rango de frecuencia de funcionamiento previsto del equipo.

Término

El término ganancia tiene un significado diferente en el diseño de antena; ganancia de antena es la relación de intensidad de radiación de una antena direccional.

Formula de calculo para la ganancia de un Transistor
Fórmula de cálculo para la ganancia de un Transistor

2.  Unidades logarítmicas y decibelios

A continuación te mostraremos las fórmulas para obtener la ganancia de un transistor:

Ganancia de potencia

En la ganancia de un transistor; la ganancia de potencia, en decibelios (dB), se define de la siguiente manera:

Dónde Pin aplicada a la entrada, Pout es el poder de la salida.

Se puede hacer un cálculo similar utilizando un logaritmo natural en lugar de un logaritmo decimal, lo que da como resultado nepers en lugar de decibelios:

Ganancia de voltaje

Por otro lado en la ganancia de un transistor; la ganancia de potencia se puede calcular utilizando voltaje en lugar de potencia utilizando la primera ley de Joule P = V ^ 2 / R; la fórmula es:

En muchos casos, la impedancia de entrada Rin y la impedancia de salida Rout son iguales, por lo que la ecuación anterior se puede simplificar para:

Esta fórmula simplificada, la regla de 20 log, se usa para calcular una ganancia de voltaje en decibelios y es equivalente a una ganancia de potencia solo si las impedancias en la entrada y la salida son iguales.

Ganancia actual

Del mismo modo en la ganancia de un transistor; cuando la ganancia de potencia se calcula utilizando corriente en lugar de potencia, se realiza la sustitución. P=I ^ 2 R, la fórmula es:

En muchos casos, las impedancias de entrada y salida son iguales, por lo que la ecuación anterior se puede simplificar para:

Esta fórmula simplificada se usa para calcular una ganancia de corriente en decibelios y es equivalente a la ganancia de potencia solo si las impedancias en la entrada y la salida son iguales.

La “ganancia actual” de un transistor bipolar, hFE o hfe, normalmente se da como un número adimensional, la razón de Ic a Ib (o pendiente de la lc -versus- Ib gráfico, para hfe.

En los casos anteriores, la ganancia será una cantidad adimensional, ya que es la proporción de unidades similares (los decibelios no se utilizan como unidades, sino como un método para indicar una relación logarítmica). En el ejemplo del transistor bipolar, es la relación entre la corriente de salida y la corriente de entrada, ambas medidas en amperios. En el caso de otros dispositivos, la ganancia tendrá un valor en unidades SI.

Tal es el caso con el amplificador de transconductancia operacional, que tiene una ganancia de bucle abierto (transconductancia) en siemens (mhos), porque la ganancia es una relación entre la corriente de salida y el voltaje de entrada.

Ejemplo de ganancia de un transistor:

Un generador (amplificador) posee una impedancia de entrada de 50 ohm y manipula una carga de 50 ohm. Cuando su entrada (Vin) es 1 voltio, su salida (Vout) es de 10 voltios.

¿Cuál es el voltaje y ganancia de potencia en un transistor?

La ganancia de voltaje es simplemente:

Las unidades V / V son opcionales, pero deje en claro que esta cifra es una ganancia de voltaje y no una ganancia de potencia. Usando la expresión de potencia, P = V 2 / R, la ganancia de potencia es:

Nuevamente, las unidades W / W son opcionales. La ganancia de potencia se suele expresar en decibelios, por lo tanto:

Una ganancia del factor 1 (equivalente a 0 dB) donde la entrada y la salida están al mismo nivel de voltaje y la impedancia también se conoce como ganancia unitaria.

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