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• Francisco Topón Caiza

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1. Tema: DISEÑO DE AMPLIFICADOR MULTIETAPA EN CONFIGURACIÓN CASCODE Y DARLINGTON 2. Objetivos: 2.1. Analizar, diseñar e implementar un amplificador en configuración Darlington con condiciones de impedancia de entrada. 2.2. Analizar, diseñar e implementar un amplificador en configuración Cascode. 3. Trabajo preparatorio: 3.1. Describir las principales características y aplicaciones de la configuración Darlington y la configuración Cascode. Darlington:

Características:      

Tiene una elevada impedancia de entrada Tiene una baja impedancia de salida. Aumenta la ganancia de corriente Es posible implementar esta configuración con transistores discretos. Se utiliza en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con corrientes pequeñas. La caída de tensión entre la base y el emisor del transistor Darlington es 1.4 [V].

Aplicaciones:    

En circuitos de alarmas Llaves electrónicas Sistemas de aviso Intercomunicadores

Cascode:

Características:       

El amplificador Cascode se encarga de aumentar la impedancia de entrada. Maneja señales de alta frecuencia La disposición cascodo también es muy estable. Asilamiento de entrada-salida más alto Mas alta impedancia de entrada Impedancia de salida alta Ganancia más alta o amplitud de banda

Aplicaciones:   

Se puede usar en espejos de corrientes para aumentar la impedancia de la salida de la fuente de corriente Se puede usar como un modulador, en particular para la modulación de amplitud. Se puede combinar con una escala de voltaje para formar un transistor de alta tensión.

3.2.

Especificar las principales consideraciones de diseño de un amplificador Cascode (recorte de señal, estabilidad térmica, superposición de señales, etc.).

AMPLIFICADOR CASCODE Para este caso se debe tomar en cuenta los criterios tanto del amplificador común como del base común de una sola etapa. Para evitar recortes positivos en la salida se usa:

𝑉𝑅𝐶 ≥

𝑅𝐶 𝑉 𝐹 𝑅´𝐿 𝑜𝑝 𝑆

Para poseer la estabilidad de temperatura se usa: 𝑉𝐸1 ≥ 𝑉𝑖𝑛𝑝 + 1 Para obtener la corriente de polarización en el colector 𝐼𝐶2 =

𝑉𝑅𝐶 𝑅𝐶

Para que el transistor funcione en la región lineal es necesario que cumpla que, el voltaje colector emisor de la segunda etapa sea: 𝑉𝐶𝐸2 ≥ 𝑉𝑜𝑝 + 2 Y para la primera se debe cumplir que: 𝑉𝐶𝐸1 ≥ 2𝑉𝑖𝑛𝑝 + 2 Para obtener el voltaje en la 𝑅1 𝑉𝑅1 = 𝑉𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸2 − 𝑉𝐵𝐸 Para hallar los demás valores de voltaje se aplicará que: 𝑉𝐶𝐶 = 𝑉𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸1 + 𝑉𝐶𝐸2 + 𝑉𝐸1 𝑉𝑅2 = 𝑉𝐶𝐸1 𝑉𝑅3 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝑉𝐸1 Para hallar los valores de las resistencias: 𝑅1 =

𝑉𝑅1 𝐼1

𝑅2 =

𝑉𝑅2 𝐼2

𝑅3 =

𝑉𝑅3 𝐼3

𝑅𝐸2 =

𝑉𝐸 − 𝑅𝐸1 𝐼𝐸

PARA EL ANALISIS EN AC La impedancia de entrada del transistor 1 𝑍𝑖𝑛𝑡 = (𝐵1 + 1)(𝑟𝑒1 )

La impedancia de entrada 𝑍𝑖𝑛 = 𝑅3 ∣∣ 𝑅2 ∣∣ 𝑍𝑖𝑛𝑡 Para obtener la ganancia de la primera etapa 𝐴𝑣1 =

𝑟𝑒 𝑟𝑒1 + 𝑅𝐸1

Mientras que para la segunda etapa 𝑅´𝐿 𝑟𝑒2

𝐴𝑣2 = Por lo tanto, la Ganancia total se tiene:

𝐴𝑣 = 𝐴𝑣1 ∗ 𝐴𝑣2 3.3.

Especificar las principales consideraciones de diseño de un amplificador Darlington con impedancia de entrada (recorte de señal, estabilidad térmica, superposición de señales, etc.).

Para obtener la ganancia: 𝐵𝐷 = 𝐵𝐷 =

𝐼𝐸2 𝐼𝐵1

(𝐵2 + 1)𝐼𝐸2 𝐼𝐵1

𝐼𝐵1 = 𝐼𝐸2𝐸 𝐵𝐷 =

(𝐵2 + 1)(𝐵1 + 1)𝐼𝐵12 𝐼𝐵1

𝐵𝐷 = (𝐵2 + 1)(𝐵1 + 1

Teniendo en cuanto que los Betas son iguales 𝐵𝐷 = (𝐵2 )(𝐵1 )

Mientras que para los valores de resistencias dinamicas tenemos lo siguiente: 𝑟𝑒𝐷 =

𝑟𝑒1 (𝐵2 + 1)

𝑟𝑒𝐷 = 𝑟𝑒2 +

26 𝑚 𝑉 𝐼𝐸2

𝑟𝑒𝐷 = 2𝑟𝑒2

3.4.

Diseñar circuitos amplificadores en configuración Darlington y Cascode que cumplan con las siguientes condiciones:

Tabla 1. Datos para el diseño en configuración Darlington (1 etapa) Frecuencia = 1.5 [KHz] ANEXO 01

Tabla 2. Datos para el diseño configuración Cascode Frecuencia = 7.5[KHz] ANEXO 02

3.5.

Realizar la simulación de los circuitos diseñados, presentar las formas de onda de entrada, salida, y las formas de onda en todos los terminales de los TBJ.

DARLINGTON:

CASCODE:

3.6.

Presentar una tabla con las mediciones de valores en DC, amplitudes e impedancias de entrada de los circuitos diseñados para poder compararlos durante el desarrollo de la práctica.

DARLINGTON: UNIDAD VRC IC VCE IB I2 I1 VB VE

MAGNITUD 10V 10mA 8V 1uA 10uA 11uA 5.6V 4.9V

CASCODE: UNIDAD VRC IC VCE1 VE1 VCE2 Vcc VB1 IB1 VB2

MAGNITUD 6V 2mA 3V 2V 7V 18V 2.7V 39.2uA 5.7V