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Amplificadores Multietapas

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by

anonimo notengo

on 30 January 2015

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Transcript of Amplificadores Multietapas

Amplificadores Multietapas
Angel Gutierrez
Luis Martínez
Raul Alvarado
Rafael Mogollon
Angel Andrade
Introducción
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).
Todas estas etapas amplificadoras pueden ser integradas y encapsuladas en un chip semiconductor llamado Circuito Integrado (CI). En el Circuito Integrado las polarización de las etapas se hace usando fuentes de corriente, debido a la mayor facilidad de construcción (a través de transistores). La combinación de distintas tecnologías permitirá mejorar la prestación de los sistemas diseñados.

Configuración Darlington
Esta configuración corresponde a dos etapas seguidores de emisor, tiene una alta impedancia de entrada y además produce un efecto multiplicativo sobre la corriente, se conoce además como par Darlington.
Amplificador diferencial
Se define así al sistema indicado en la Fig. el cual
es una configuración cuya señal de salida corresponde a la diferencia entre dos señales de entrada.
Acoplamiento
El acoplamiento establece la forma en la cual se conectan las distintas etapas amplificadores, dependiendo de la naturaleza de la aplicación y las características de respuesta que se desean.
Amplificadores Multietapas
Amplificador
Un amplificador se describe un circuito capaz de procesar las señales de acuerdo a la naturaleza de su aplicación. El amplificador sabrá extraer la información de toda señal, de tal manera que permita mantener o mejorar la prestación del sistema que genera la señal (sensor o transductor usado para la aplicación).

Se llama amplificador multietapa a los circuitos o sistemas que tienen múltiples transistores y además pueden ser conectadas entre si para mejorar sus respuestas tanto en ganancia, Z in, Z out o ancho de banda. La aplicaciones pueden ser tanto de corriente continua como de corriente alterna

Tipos de Aclopamientos
Acoplamiento Directo
Acoplamiento Capacitivo
Acoplamiento por Transformador
Las etapas se conectan en forma directa, es decir, permite una amplificación tanto de la componente de señal como de la componente continua del circuito. Se dice que los circuitos de corriente continua se acoplan directamente.

De esta forma se determinan VCEQ1 y VCEQ2.
Al hacer análisis en cc, los efectos de la polarización de una
etapa afectan a la otra.
El efecto de los elementos de la primera y segunda etapa
están presentes en la ganancia del sistema.
El acoplamiento capacitivo o por condensador se usa para interconectar distintas etapas, en las cuales solo se desea amplificar señal. La presencia del capacitor anula las componentes de corriente continua, permitiendo solo la amplificación de señales en corriente alterna. Los amplificadores de corriente alterna usan acoplamiento capacitivo. Permite mayor libertad en el diseño, pues la polarización de una etapa no afectaría la otra.

Extendiendo el sistema de la Fig. a n-etapas, considerando la relación de ganancia de cada una de éllas se tiene que la ganancia del sistema será
Note que en cc ambas etapas quedan separadas, formarán un circuito de polarización universal, de esta forma el punto de operación para cada etapa será
En CA alterna analizando cada etapa por separado se tiene, para la etapa 1 se determina la ganancia de voltaje.
Planteando las ecuaciones en el circuito de la Fig. 5.
Sin embargo, si se toma el amplificador completo de
acuerdo a la Fig. 6, se tiene
¿Por qué difieren los dos cálculos realizados?

Esto ocurre por el efecto de carga que representa la segunda etapa al ser conectada a la primera. Desde el punto de vista de señal, la primera etapa tiene una impedancia de salida Rsal=Rc dado que su ganancia será -2.4, el amplificador visto desde la salida es una fuente de voltaje controlado por voltaje. Por otro lado, la segunda etapa desde el punto de vista de la entrada, tiene
una
Por lo tanto, se debe considerar el efecto de carga que representa la segunda etapa respecto de la primera.
Sin conectar la segunda etapa, la salida de la primera será Vo1 = Av1 Vi.
Al conectar la segunda etapa al amplificador, se produce un divisor de voltaje.
Este acoplamiento es muy popular en el dominio de la radio frecuencia (RF). El transformador como carga permitir· aislar las señales y además, dependiendo de la razón de transformación incrementar el voltaje y corriente.

En el circuito de la Fig. 8, la carga es alimentada a través de un transformador, la relación de voltajes estará dada por v2/v1 = N2/N1 donde el segundo término es la relación de inversa de transformación. Los transformadores permiten aislar eléctricamente las distintas etapas.
Circuitos Cascode
Consiste en un amplificador en emisor común acoplado directamente con una configuración en base común. Dicho circuito posee una impedancia de salida mayor y un ancho de banda mas grande.

Circuitos BiCMOS
Debido a que el BJT tiene mejor transconductancia que
el MOSFET, para los mismos valores de corriente de polarización en cc, tendrán mejor ganancia. Por otro lado,
el MOSFET tienen mejor impedancia de entrada, lo que
lo hace ideal para circuitos con entrada de voltaje.

La combinación de ambas tecnologías con el fin de mejorar las prestaciones de amplificadores multietapas permite el nacimiento de los circuitos BiCMOS, los cuales tiene mejoras sustanciales en los circuitos para aplicación digital y análoga.
Conclusiones
Los circuitos multietapa son sistemas construidos a partir de varios transistores, estos pueden estar acoplados entre si, ya sea en forma directa o a través de un capacitor. Cuando las etapas son acopladas por capacitor se habla de circuitos de corriente alterna, si son acopladas en forma directa se habla de circuitos en corriente continua y corriente alterna.
En un amplificador ideal se debe cumplir que
Las configuraciones multietapa clásicas, el par Darlington, el amplificador diferencial y el cascode, presentan características propias, alta impedancia de entrada e incremento de la corriente, alto RRMC y alta impedancia de salida respectivamente, las cuales pueden ser mejoradas combinando dichos circuitos con otros elementos, ya sea para su polarización (fuentes de corriente activas) o como carga.
La tecnología BiCMOS aprovecha lo mejor de ambas familias de transistores, de tal forma de incrementar las prestaciones, en R in, Av y R out.
Existen distintos tipos de acoplamiento que son:

* Acoplamiento directo
* Capacitivo
* Por transformador.
En CC
Considerando los datos, con hie --> 0
Av = 1.58
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