Non tutti i transistor sono progettati specificamente per l’amplificazione, ma molti tipi comuni possono effettivamente essere utilizzati come amplificatori a seconda delle loro specifiche e caratteristiche. I transistor a giunzione bipolare (BJT), come i tipi NPN e PNP, sono comunemente usati come amplificatori nei circuiti elettronici. I transistor ad effetto di campo (FET), inclusi MOSFET e JFET, fungono anche da amplificatori in varie applicazioni, in particolare nei circuiti analogici e nell’elaborazione del segnale.
La scelta del transistor giusto per l’amplificazione dipende da diversi fattori, tra cui i requisiti del circuito, i valori di tensione e corrente, la risposta in frequenza e le caratteristiche di guadagno. Sebbene non tutti i transistor siano adatti all’amplificazione a causa delle differenze in queste specifiche, è disponibile un’ampia gamma di transistor progettati specificamente o che possono essere utilizzati efficacemente come amplificatori.
Per trasformare un transistor in un amplificatore, in genere lo si configura in una delle numerose configurazioni comuni del circuito dell’amplificatore come emettitore comune (per BJT), sorgente comune (per FET) o altre configurazioni a seconda delle caratteristiche desiderate come guadagno, ingresso impedenza e impedenza di uscita. In un amplificatore a emettitore comune che utilizza un transistor NPN, ad esempio, il transistor è polarizzato con una tensione continua fissa sui terminali di base, emettitore e collettore. Un piccolo segnale CA applicato alla base fa sì che un segnale CA più grande appaia attraverso il resistore di carico del collettore, amplificando efficacemente il segnale di ingresso.
Alcuni transistor sono particolarmente adatti all’amplificazione per le loro caratteristiche intrinseche e per il loro design. Per i BJT, la configurazione con emettitore comune è ampiamente utilizzata per il suo guadagno ad alta tensione e impedenze di ingresso e uscita moderate. In questa configurazione, il transistor amplifica il segnale di ingresso controllando un flusso di corrente maggiore attraverso il percorso collettore-emettitore in risposta a una piccola corrente di base. I FET, d’altra parte, possono essere utilizzati come amplificatori di tensione in configurazioni come sorgente comune, dove il segnale di ingresso modula la corrente di drain attraverso il transistor.
Affinché un transistor possa funzionare efficacemente come amplificatore, devono essere rispettate diverse condizioni:
- Biasing: un polarizzazione adeguata garantisce che il transistor funzioni all’interno della sua regione lineare dove piccoli cambiamenti nella tensione di base (o gate) si traducono in cambiamenti proporzionali nella corrente di collettore (o drain). La polarizzazione stabilisce anche il punto operativo o il punto di quiescenza dell’amplificatore.
- Accoppiamento del segnale CA: l’amplificazione comporta l’applicazione di un segnale CA all’ingresso del transistor (base o gate) mentre viene applicata la polarizzazione CC per garantire che il transistor rimanga nella sua regione attiva. L’accoppiamento capacitivo o l’accoppiamento tramite reti resistive viene spesso utilizzato per separare il segnale CA dalla polarizzazione CC.
- Resistenza di carico: una resistenza di carico adeguata è collegata al collettore (per NPN) o allo scarico (per FET) per convertire la corrente variabile del collettore (o dello scarico) in un’uscita di tensione. La resistenza di carico determina il guadagno e l’impedenza di uscita dell’amplificatore.
- Stabilità e linearità: il circuito dell’amplificatore deve essere progettato per mantenere la stabilità (evitare oscillazioni) e la linearità (amplificazione accurata dei segnali di ingresso) nell’intervallo di frequenza desiderato.
Selezionando e configurando attentamente i transistor in base a queste condizioni, possono funzionare efficacemente come amplificatori in un’ampia gamma di applicazioni elettroniche, dall’amplificazione audio al condizionamento del segnale e oltre.