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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA MIXTECA. CIRCUITOS ELECTRÓNICOS ll M.C. Esteban Osvaldo Vásquez Eufracio Antonio Cruz Bautista Aderlin. Vázquez García Diego Alejandro. López Velasco jhony 604 - “A”. Heroica ciudad de Huajuapan de León, Oaxaca. A 24 de Abril de 2017.

Amplificador Multietapa. 1. INTRODUCCIÓN. Un amplificador multietapa es un circuito o sistema que tiene múltiples transistores y además puede ser conectado con otro para mejorar su respuesta tanto en ganancia, Zin, Zout o sus respuestas en frecuencia. Estos pueden ser de cd o ca. Los amplificadores multietapa son circuitos electrónicos formados por varios transistores (BJT o FET), que pueden ser acoplados en forma directa o mediante capacitores. Las configuraciones clásicas son el par Darlington (alta impedancia de entrada e incremento de la ganancia de corriente), el par diferencial (Relación de rechazo en modo común elevada), el amplificador cascode (alta impedancia de salida). El acoplamiento establece la forma como se conectan las etapas amplificadoras, dependiendo de la aplicación y las características de respuesta que se desea el acoplamiento puede ser: Acoplamiento directo, capacitivo y por transformador. El acoplamiento que se implementara en nuestra práctica será de tipo capacitivo.

Figura 1 . Amplificador Multietapa

2. PALABRAS CLAVE. Amplificador multietapa, Alta impedancia de entrada, Baja impedancia de salida, Ganancia mayor o igual a 100, frecuencia de corte inferior menor a 500 Hz.

3. OBJETIVOS. Objetivo General. Desarrollar e implementar un amplificador multietapa con alta impedancia de entrada, baja impedancia de salida, frecuencia de corte inferior menor a 500Hz, una ganancia igual o mayor a 100.

Objetivos Específicos.   

Dividir el amplificador multietapa en 3 etapas. Dividir la ganancia de 100 entre las tres etapas del amplificador multietapa. Hallar los valores de las resistencias y capacitores que se requieran en cada una de las etapas.

4. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA. Acoplamiento capacitivo El acoplamiento capacitivo o por condensador se usa para interconectar distintas etapas, en las cuales sólo se desea amplificar señal. La presencia del capacitor anula las componentes de cc, permitiendo sólo la amplificación de señales en ca. Los amplificadores de ca usan acoplamiento capacitivo. Permite mayor libertad en el diseño, pues la polarización de una etapa no afectará a la otra. Se usara el acoplamiento capacitivo para unir las 3 etapas en las que repartiremos nuestra ganancia de 100, por lo que la resistencia de entrada de nuestra primera etapa deberá ser mayor a 100k Ω y la resistencia de salida de nuestra última etapa deberá ser menor a 100Ω.

Figura 2. Amplificador multietapa por acoplamiento capacitivo

La primera etapa será implementada a través de un transistor JFET, la primera característica que debe cumplir la primera etapa es una impedancia de entrada mayor a 100k Ω, y una ganacia de 20 . La segunda y tercera etapa serán implementadas a través de dos transistores BJT , deberán cumplir con una baja impedancia de salida y una ganancia de 5.

Figura 3. Segunda y Tercera etapa del amplificador multietapa.

5. DESARROLLO. Propusimos un amplificador en cascada que satisfaga las siguientes características:   

Ganancia de voltaje mayor a 100. Impedancia de entrada mayor a 100 KΩ. Impedancia de salida menor a 100 KΩ.

Primero se eligió la primera etapa en función de la impedancia de entrada que el sistema requiere, para ello se utilizó una configuración fuente común, como segunda etapa(intermedia) se utilizó la configuración emisor común y por último la tercera etapa la cual se eligió en base a la ganancia de salida requerida se utilizó una configuración colector común. A continuación se muestra el diagrama del sistema que se diseñó para poder lograr los requerimientos necesarios que satisfagan el amplificador.

Figura 4.Etapa en cascada del amplificador de ganancia mayor a 100.

Para este desarrollo se utilizó un acoplamiento capacitivo el cual se propuso el valor de 10 uF para todos los capacitores utilizados.

PRIMERA ETAPA: fuente común

Figura 5. Primera etapa, fuente común.

SEGUNDA ETAPA: Emisor común.

Figura 6. Segunda etapa, emisor común

TERCERA ETAPA: Colector común.

Figura 7. Trecera etapa, colector común

5. Resultados. A continuación se muestran los resultados obtenidos tanto en simulación como en el circuito armado.

Figura 8. Resultados obtenidos de la simulación.

En la figura 8 se muestra los resultados obtenidos de nuestra simulación con ayuda del Software Matlab Simulink, esta simulación se realizó con un voltaje de entrada de 10 mV el cual se muestra en la gráfica superior y como salida obtuvimos la gráfica inferior con una salida aproximada a 1.2 V.

Ahora en la práctica se obtuvieron los siguientes resultados mostrados en la figura 9, las cual es una captura del osciloscopio, se puede observar que tuvimos una salida de 1.4 V el cual es un valor muy cercano a el resultado de la simulación, esto se debe a que los valores reales de los resistores y capacitores no son exactos, es por ello que hay una pequeña diferencia de resultados. De igual manera se muestra el armado físico de nuestro circuito el cual quedo finalmente como se ilustra en la figura 10.

Figura 9. Resultados reales obtenidos del circuito amplificador.

Figura 10. Armado del circuito amplificador (resultado final).

6. Conclusiones En esta práctica se utilizaron los conocimientos obtenidos en los cursos anteriores de circuitos electrónicos, así como análisis de circuitos, por lo cual nos resultó muy interesante, ya que también se utilizaron los conocimientos sobre las configuraciones de los transistores BJT así como también los FET. De igual manera fue muy interesante el hecho de acoplar dos o más etapas en nuestro caso fueron tres, aunque se presentaron algunos problemas los cuales se pudieron resolver de una manera satisfactoria. Uno de los problemas que se presentaron y el más sobresaliente fue la etapa de acoplamiento, el cual resolvimos cambiando los valores de los capacitores y probando etapa por etapa, cada una por separado.

7. Referencias. Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos.