Sesgo

En electrónica , la polarización consiste en establecer las condiciones de funcionamiento en corriente continua (CC ) (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 denomina polarización . La señal de CA que se les aplica se superpone a esta corriente o voltaje de polarización de CC.

El punto de operación de un dispositivo, también conocido como punto de polarización, punto de reposo o punto Q , es la tensión o corriente continua en un terminal específico de un dispositivo activo (un transistor o una válvula de vacío) sin que se aplique ninguna señal de entrada. Un circuito de polarización es la parte del circuito del dispositivo que suministra esta corriente o tensión constante.

En electrónica, el término «polarización» se refiere generalmente a la aplicación de una tensión o corriente continua fija a un terminal de un componente electrónico, como un diodo, un transistor o una válvula de vacío, en un circuito donde también circulan señales alternas, con el fin de establecer las condiciones de funcionamiento adecuadas para dicho componente. Por ejemplo, se aplica una tensión de polarización a un transistor en un amplificador electrónico para que este opere en una región específica de su curva de transconductancia . En el caso de las válvulas de vacío, a menudo se aplica una tensión de polarización de rejilla a los electrodos de la rejilla por la misma razón.

En la grabación en cinta magnética , el término polarización también se utiliza para referirse a una señal de alta frecuencia que se agrega a la señal de audio y se aplica al cabezal de grabación para mejorar la calidad de la grabación en la cinta. Esto se denomina polarización de cinta .

Los circuitos lineales que involucran transistores generalmente requieren voltajes y corrientes de CC específicos para su correcto funcionamiento, lo cual se puede lograr mediante un circuito de polarización. Como ejemplo de la necesidad de una polarización precisa, consideremos un amplificador de transistor . En los amplificadores lineales , una pequeña señal de entrada produce una señal de salida mayor sin cambios en su forma (baja distorsión): la señal de entrada hace que la señal de salida varíe alrededor del punto Q de 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 de operación, el amplificador de transistor solo se aproxima a un funcionamiento lineal. Para lograr baja distorsión , el transistor debe polarizarse de manera que la oscilación de la señal de salida no lo lleve 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 ligeramente: el MOSFET debe permanecer en modo activo y evitar el corte o la operación óhmica.

En los transistores bipolares de unión, el punto de polarización se elige para mantener el transistor en modo activo , utilizando diversas técnicas de circuitos para establecer la tensión y la corriente de CC del punto Q. A continuación, se aplica una pequeña señal sobre la polarización. El punto Q suele estar cerca del punto medio de la línea de carga de CC , para obtener la máxima amplitud de señal pico a pico disponible sin distorsión por recorte cuando el transistor alcanza la saturación o el corte. El proceso de obtener una corriente de colector de CC adecuada a una determinada tensión de colector de CC mediante el ajuste del punto de operación se denomina polarización.

La polarización de rejilla es la tensión continua suministrada a la rejilla de control de un tubo de vacío con respecto al cátodo para establecer la señal de entrada cero o la condición de funcionamiento en estado estacionario del tubo. ^{[ 1 ] [ 2 ]} La tensión de polarización requerida se determina generalmente a partir de las curvas características publicadas del tubo de vacío , que muestran la relación entre la corriente de placa, la tensión de placa y la tensión de la rejilla de control.

• En un amplificador de voltaje típico de clase A , y en las etapas de potencia de clase A y AB1 _de los amplificadores de potencia de audio , el voltaje de polarización de CC es negativo con respecto al potencial del cátodo. El voltaje instantáneo de la rejilla (suma de la polarización de CC y la señal de entrada de CA) no alcanza el punto donde comienza la corriente de rejilla.
• Los amplificadores de clase B que utilizan tubos de propósito general se polarizan negativamente hasta el punto de corte de la corriente de placa proyectada. Los amplificadores de tubo de vacío de clase B suelen funcionar con corriente de rejilla (clase B ₂ ). La fuente de tensión de polarización debe tener baja resistencia y ser capaz de suministrar la corriente de rejilla. ^{[ 3 ]} Cuando se emplean tubos diseñados para la clase B, la polarización puede ser tan baja como cero.
• Los amplificadores de clase C se polarizan negativamente en un punto muy superior al límite de corte de la corriente de placa. La corriente de rejilla se produce durante un intervalo significativamente inferior a 180 grados del ciclo de frecuencia de entrada.

Existen diversos métodos para lograr la polarización de rejilla. Se pueden combinar varios métodos de polarización en el mismo tubo. La polarización seleccionada determina el punto de operación en reposo del tubo en sus curvas características y, por lo tanto, la linealidad, la ganancia y la amplitud de señal admisible de la etapa amplificadora.

• Polarización fija : El potencial de la rejilla de CC se determina mediante la conexión de la rejilla a una impedancia adecuada que permita el paso de CC desde una fuente de tensión adecuada. ^{[ 2 ] [ 4 ]}
• Polarización del cátodo ( autopolarización , polarización automática ): se utiliza la caída de tensión a través de una resistencia en serie con el cátodo. El retorno de CC del circuito de rejilla se conecta al otro extremo de la resistencia, lo que provoca que la tensión de CC de la rejilla sea negativa con respecto al cátodo. ^{[ 4 ]}
• Polarización por fuga de rejilla : Cuando la rejilla se polariza positivamente durante parte del ciclo de frecuencia de entrada, como en el funcionamiento en clase C, la rectificación en el circuito de rejilla, junto con el acoplamiento capacitivo de la señal de entrada a la rejilla, produce una tensión continua negativa en la rejilla. Una resistencia (la resistencia de fuga de rejilla ) permite la descarga del condensador de acoplamiento y el paso de la corriente continua de la rejilla. La tensión de polarización resultante es igual al producto de la corriente continua de la rejilla y la resistencia de fuga de rejilla. ^{[ 5 ] [ 4 ] [ 6 ]}
• Polarización de descarga : La caída de tensión a través de una porción de una resistencia conectada a la fuente de tensión de placa determina la polarización de rejilla. El cátodo se conecta a una toma en la resistencia. La rejilla se conecta a una impedancia adecuada que proporciona una trayectoria de CC, ya sea al lado negativo de la fuente de tensión de placa o a otra toma en la misma resistencia. ^{[ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]}
• Polarización de velocidad inicial ( polarización de contacto ): La corriente de rejilla de velocidad inicial pasa a través de una resistencia entre la rejilla y el cátodo, generalmente en el rango de 1 a 10 megaohmios, lo que hace que el potencial de la rejilla sea aproximadamente un voltio negativo con respecto al cátodo. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} La polarización de velocidad inicial se utiliza solo para voltajes de señal de entrada pequeños. ^{[ 11 ]}

Los micrófonos electret suelen incluir un transistor de efecto de campo de unión (JFET) como convertidor de impedancia para controlar otros componentes electrónicos a pocos metros del micrófono. La corriente de funcionamiento de este JFET suele ser de 0,1 a 0,5  mA y se denomina polarización, que es diferente de la alimentación fantasma , la cual suministra 48 voltios para alimentar la placa posterior de un micrófono de condensador tradicional. ^{[ 12 ]} La polarización del micrófono electret a veces se suministra a través de un conductor independiente. ^{[ 13 ]}

• Corriente en ralentí
• Modelo de señal pequeña

• Boylestad, Robert L.; Nashelsky, Louis (2005). Dispositivos electrónicos y teoría de circuitos . Prentice-Hall Career & Technology.
• Patil, PK; Chitnis, MM (2005). Electricidad Básica y Dispositivos Semiconductores . Phadke Prakashan.
• Sedra, Adel; Smith, Kenneth (2004). Circuitos microelectrónicos . Oxford University Press. ISBN 0-19-514251-9.