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• Juan Pablo M S

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I.

MARCO TEORICO

a. Amplificador multietapa Cuando nos referiremos a un amplificador, estamos hablando de un circuito capaz de procesar las señales de acuerdo a la naturaleza de la aplicación. El amplificador sabrá extraer información de toda señal, de tal manera, que permita mantener o mejorar las características del sensor o transductor utilizado para nuestra aplicación. Por ejemplo: Si nuestra aplicación esta inmersa en algún tipo de ruido, el amplificador no deberá amplificar el ruido, es más, debe atenuarlo de toda la señal y/o del medio imperante.

Capacitivo:

Permite desacoplar los efectos de polarizacion entre las etapas. Permite dar una mayor libertad al diseno. Pues, la polarizacion de una etapa no afectara a la otra. En AC:

La tarea se deberá realizar sin distorsionar la señal, sin perder información, ni inteligencia. Un criterio universal al plantearse el diseño de un amplificador, consiste en, seleccionar la primera etapa de este como un pre amplificador, es decir, como un amplificador que permita preparar adecuadamente la fuente de señal para ser posteriormente procesada y amplificada. Una segunda etapa, consistirá netamente en obtener amplificación de o las variables involucradas. En muchos casos, y con el fin de evitar niveles de saturación, se reserva más de una etapa para esta tarea. Por regla general, la etapa final será exclusivamente una etapa de potencia. Esta etapa, es en realidad la que permite la materialización de nuestra aplicación en un ambiente completamente ajeno a las pequeñas señales. Comúnmente, es un ambiente industrial, agroindustrial, del ámbito de la medicina o simplemente un ambiente bajo el dominio de la electrónica de consumo. No debe dejarse de lado, el hecho de que las etapas iniciales y finales, también son las responsables de las características de impedancia que ofrecerá nuestro amplificador. En síntesis, un amplificador no es un sistema simple de analizar y diseñar. Es un sistema complejo, pero con notables facilidades para el diseñador, si este ha logrado una buena metodología en el marco teórico - practico de los circuitos electrónicos elementales.

b. Tipos de acoplamiento Directo: Consiste básicamente

en interconectar directamente cada etapa mediante un cable. Presenta buena respuesta a baja frecuencia. Tipicamente se utilizan para interconectar etapas de emisor común con otras de seguidor de emisor.

Por transformador: Muy popular en el dominio de las radiofrecuencias (RF). Seleccionando la razón de vueltas en el transformador permite lograr incrementos de tensión o de corriente.

II.

PRACTICA

a. Materiales - Resistencias de distintas denominaciones. - Multimetro. - Fuente de voltaje. - Protoboard. - Transistor tipo NPN 2N2222 - Cable de conexiones.

b. Procedimiento 𝑉𝐸1 = 1.57𝑉 Diseñar un amplificador multietapa basado en un transistor BJT y calcular su ganancia.

𝐼𝑒 =

𝑉𝐸 𝑅𝐸1𝑎

𝐼𝑒 =

1.57𝑉 180Ω

𝐼𝑒 = 8.73𝑚𝐴 𝑅𝑒′ =

56𝑚𝑉 8.73𝑚𝐴

𝑅𝑒′ = 2.86Ω Después de realizar el respectivo diseño de circuito con los siguientes criterios:

Para la primera etapa tenemos: β = 126

𝑅𝐴1 ≥ 10𝑅𝐶1 𝑅𝐵1 ≥ 10𝑅𝐶2 𝑅𝐸1𝑏 ≈

𝑅𝐶1 5

𝑅𝐶1 = 4.7𝐾Ω 𝑉𝑐𝑐 = 15𝑣

𝑍𝑖𝑛 (𝑏𝑎𝑠𝑒) = 𝛽 ∗ (𝑅𝐸1𝑎 ∗ 𝑅𝑒 ′ ) 𝑍𝑖𝑛 (𝑏𝑎𝑠𝑒) = 126 ∗ (2.86 ∗ 180) 𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑒) = 65𝐾Ω 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) =(RA1//RA2)// 𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑒) 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) =(56K//10K)// 65𝐾 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) = 7.5𝐾Ω 𝑟𝑐1 = 𝑅𝐶1 ∕∕ 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) 𝑟𝑐1 = 4.7𝐾 ∕∕ 7.5𝐾 𝑟𝑐1 = 2.88𝐾Ω 𝐴𝑣𝑖 =

𝑟𝑐 𝑅𝐸1𝑎

2.88𝑘Ω 180Ω 𝐴𝑣𝑖 = 16 𝑉𝑒𝑐𝑒𝑠 𝐴𝑣𝑖 =

𝑉𝐵 =

𝑉𝑐𝑐 ∗ 𝑅𝐴2 𝑅𝐴1 + 𝑅𝐴2

𝑉𝐵 =

15𝑉 ∗ 10𝐾 56𝐾 + 10𝐾

𝑉𝐵 = 2.27𝑉 𝑉𝐸 = 𝑉𝐵 − 0.7 𝑉𝐸 = 2.27 − 0.7

𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) =

𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) ∗ 50𝑚𝑉 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) + 𝑅𝐸1𝑏

𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) =

7.5𝐾 ∗ 50𝑚𝑉 7.5𝐾 + 1𝐾Ω

𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) = 44.11𝑚𝑉 𝑉𝑐 = 𝐴𝑣𝑖 ∗ 𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) 𝑉𝑐 = 16 𝑉𝑒𝑐𝑒𝑠 ∗ 44.1𝑚𝑉 𝑉𝑐 = 705.7𝑚𝑉

Para la segunda etapa tenemos: β = 126 𝑍𝑖𝑛 (𝑏𝑎𝑠𝑒) = 𝛽 ∗ (𝑅𝐸2𝑎 ∗ 𝑅𝑒 ′ ) 𝑍𝑖𝑛 (𝑏𝑎𝑠𝑒) = 126 ∗ (2.86 ∗ 82) 𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑒) = 30𝐾Ω 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) =(RB1//RB2)// 𝑍𝑖𝑛(𝑏𝑎𝑠𝑒) 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) =(33K//3.9K)// 30𝐾 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎). 12𝐾Ω 𝑟𝑐2 = 𝑅𝐶2 ∕∕ 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) 𝑟𝑐2 = 3.3𝐾 ∕∕ 3.12𝐾 𝑟𝑐2 = 1.65𝐾Ω 𝐴𝑣2 =

𝑟𝑐2 𝑅𝐸2𝑎

1.65𝑘Ω 82Ω 𝐴𝑣2 = 19.5 𝑉𝑒𝑐𝑒𝑠 𝐴𝑣2 =

𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) ∗ 50𝑚𝑉 𝑍𝑖𝑛(𝑒𝑡𝑎𝑝𝑎) + 𝑅𝐸2𝑏 3.12𝐾 𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) = ∗ 50𝑚𝑉 3.12𝐾 + 1𝐾Ω 𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) = 738.27𝑚𝑉 𝑉𝑖𝑛(𝑎𝑙𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎) =

La ganancia total del circuito: 𝐴𝑣𝑇 = 𝐴𝑣1 ∗ 𝐴𝑣2 𝐴𝑣𝑇 = 16 ∗ 19.5 𝐴𝑣𝑇 = 312 𝑉𝑒𝑐𝑒𝑠

III.

CONCLUSIONES

-

En el amplificador BJT a diferencia de otros amplificadores, la ganancia de voltaje de cada una de las etapas debe considerarse separadamente, ya que se tiene en cuenta los efectos de carga en cada una de las etapas.

-

La función principal de las etapas intermedias es producir la mayor de la ganancia de tensión y las configuraciones más utilizadas para una mayor ganancia son emisor común y fuente común.

-

En este tipo de circuito multietapa amplificador las salidas V1 e I de la primera etapa se convierten en las entradas V2 eI2 de la segunda etapa sin ninguna modificación. - Se debe tener especial cuidado en hacer la configuración en ac, ya que de esta forma es más fácil

analizar la etapa y hallar sus valores de ganancia e impedancia; no hay que confundir valores de RC con rc ya que una es la resistencia del circuito y otra es el paralelo entre Rc y la impedancia de entrada.

-

Una frecuente avería del circuito es que haya un cortocircuito en el condensador de acople, el cual cambia el circuito equivalente para continua y esto implica tensiones continuas diferentes.