amplificadores-multietapa
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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Facultad de Ingeniería Departamento de Ing. Eléctrica Electrónica II AMPLIFICADORES MULTIETAPA LAURA MAYERLY ÁLVAREZ JIMENEZ (20112007040) MARÍA ALEJANDRA MEDINA OSPINA (20112007050) RESUMEN Se implementará el circuito planteado y se determinará la ganancia en voltaje total y las ganancias en voltaje de cada etapa en varias situaciones, cuando está conectado a condensadores y cuanto tiene una carga conectada a la salida. También se observará el efecto del circuito al variar la frecuencia del generador. INTRODUCCIÓN En esta práctica de laboratorio se podrá analizar y caracterizar un amplificador de dos etapas en cascada con acoplamiento en Rc basado en la configuración emisor común. Para ello es preciso disponer del valor de cada componente del circuito, tener los cálculos previos de las corrientes y voltajes de polarización y posteriormente se realizará la medición experimental de los parámetros de ganancia en voltaje total del circuito y de cada etapa. También se observará el papel que desempeña la frecuencia del generador en un circuito como el de este caso. OBJETIVOS Calcular y medir los voltajes y corrientes de polarización en el circuito. Comprobar experimentalmente si el circuito está bien polarizado. Calcular la ganancia en voltaje de cada etapa sin carga y con carga conectada. Calcular la ganancia en voltaje total del circuito en lazo abierto. Comprobar experimentalmente los parámetros del amplificador (ganancias en voltaje). Determinar el efecto que causa la frecuencia del generador sobre el circuito al variarla. Visualizar y analizar el comportamiento de las ondas de entrada y salida del circuito planteado en el osciloscopio. MARCO TEÓRICO
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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Facultad de Ingeniería Departamento de Ing. Eléctrica
Electrónica II
AMPLIFICADORES MULTIETAPA
LAURA MAYERLY ÁLVAREZ JIMENEZ (20112007040)
MARÍA ALEJANDRA MEDINA OSPINA (20112007050)
RESUMEN
Se implementará el circuito planteado y se determinará la ganancia en voltaje total y las
ganancias en voltaje de cada etapa en varias situaciones, cuando está conectado a
condensadores y cuanto tiene una carga conectada a la salida. También se observará el
efecto del circuito al variar la frecuencia del generador.
INTRODUCCIÓN
En esta práctica de laboratorio se podrá
analizar y caracterizar un amplificador de
dos etapas en cascada con acoplamiento
en Rc basado en la configuración emisor
común. Para ello es preciso disponer del
valor de cada componente del circuito,
tener los cálculos previos de las
corrientes y voltajes de polarización y
posteriormente se realizará la medición
experimental de los parámetros de
ganancia en voltaje total del circuito y de
cada etapa. También se observará el
papel que desempeña la frecuencia del
generador en un circuito como el de este
caso.
OBJETIVOS
Calcular y medir los voltajes y
corrientes de polarización en el
circuito.
Comprobar experimentalmente si
el circuito está bien polarizado.
Calcular la ganancia en voltaje de
cada etapa sin carga y con carga
conectada.
Calcular la ganancia en voltaje
total del circuito en lazo abierto.
Comprobar experimentalmente
los parámetros del amplificador
(ganancias en voltaje).
Determinar el efecto que causa la
frecuencia del generador sobre el
circuito al variarla.
Visualizar y analizar el
comportamiento de las ondas de
entrada y salida del circuito
planteado en el osciloscopio.
MARCO TEÓRICO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
Facultad de Ingeniería Departamento de Ing. Eléctrica
Electrónica II Amplificador Multietapa
Cuando nos referimos 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 la
nuestra aplicación. Por ejemplo: Si la
aplicación está 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. 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.
Conexión en Cascada
Una conexión popular de etapas de
amplificador es la conexión en cascada.
Básicamente en cascada es una
conexión en serie con la salida de una
etapa aplicada como entrada a la
segunda etapa. La conexión en cascada
proporciona una multiplicación de la
ganancia de cada etapa para una mayor
ganancia general.
La ganancia general del amplificador en
cascada es el producto de las ganancias
y de las etapas.
En la siguiente figura se muestra un
amplificador en cascada con
acoplamiento Rc usando BJT:
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Electrónica II La polarización en dc se obtiene como ya
se ha visto en las anteriores prácticas de
laboratorio y en las clases.
La ganancia de voltaje de cada etapa es:
La impedancia de entrada del
amplificador es la de la etapa 1:
Y la impedancia de salida del
amplificador es la de la etapa 2:
PROCEDIMIENTO
Implementar:
Calcular y medir los voltajes y
corrientes de polarización.
Determinar la ganancia en voltaje
de cada etapa en lazo abierto (sin
carga.
Determinar la ganancia en voltaje
quitando el condensador del
emisor.
Determinar la ganancia total en
lazo abierto.
Colocar a la salida una
resistencia de carga de 1KΩ y
obtener la ganancia total del
circuito.
Variar la frecuencia del generador
y determinar el efecto que causa
la frecuencia sobre el circuito.
Simular el circuito y comparar con
las mediciones obtenidas en la
práctica de laboratorio.
ANÁLISIS Y RESULTADOS
Análisis en DC
Vo
C410uF
C110uF
C510uF
+V
V212V
Q22N2222
C310uF
1kHz
V1-1m/1mV
C210uF
Q12N2222
R839k
R710k
R61k
R5470
R4470
R31k
R210k
R139k
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Facultad de Ingeniería Departamento de Ing. Eléctrica
Electrónica II
( ) ( )
Si ( ) :
( )
( )( )
( ) ( )
Si :
( )( )
( )( )
Ganancia en voltaje de cada etapa y
del circuito total (sin carga)
( )
Si y
entonces:
( )( )
( )
Ganancia en voltaje de cada etapa y
del circuito total (con carga)
( )
Si y
entonces:
( )( )
( )
Con el osciloscopio durante la
práctica de laboratorio
Ganancias en voltaje de las etapas:
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Electrónica II
Ganancia en voltaje total del circuito:
Frecuencia en el circuito
La presencia de condensadores en un
amplificador hace que la ganancia de
éste dependa de la frecuencia. A
frecuencias bajas, el efecto de los
condensadores de acoplo y desacoplo es
importante. A frecuencias medias, esos
condensadores presentan una
impedancia nula pudiéndose ser
sustituidos por un cortocircuito. A
frecuencias altas, las limitaciones en
frecuencia de los dispositivos activos
condicionan la frecuencia máxima de
operación del amplificador.
SIMULACIONES
GANANCIA TOTAL
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Electrónica II GANANCIA CON CARGA
GANANCIA POR ETAPAS
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Electrónica II GANANCIA SIN CONDENSADORES EN EMISOR
POR ETAPA
GANANCIA TOTAL
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Electrónica II CONCLUSIONES
Se comprobó la teoría de amplificadores multietapa en cascada con acoplamiento y su configuración de polarización correspondiente.
En un amplificador multietapa la
conexión en cascada proporciona
una multiplicación de la ganancia
en voltaje de cada etapa para una
mayor ganancia general.
Al colocar un capacitor en
paralelo con la resistencia de
emisor se obtiene una señal
mayor de salida, una mejor
ganancia en voltaje.
También logramos determinar
que en la configuración de emisor
común, la ganancia de voltaje es
inversora.
Al observar la señal de salida de
todo el circuito y compararla con
la señal de entrada nos damos
cuenta que las dos señales están
en fase, por efectos de las
configuraciones de emisor
común.
La presencia de condensadores
en un amplificador hace que la
ganancia de éste dependa de la
frecuencia.
Analizando este circuito podemos
decir que las etapas
amplificadoras entran conectadas
en cascada y sabemos que la
carga en el primer amplificador es
la resistencia de entrada del
segundo amplificador.
Al aumentar la frecuencia de la
señal de entrada, la señal de
salida no se modifica, es decir, no
se va a corte ni a saturación,
debido a dichos acoplamientos
con capacitor.
Se evidenció experimentalmente
la importancia del beta en las
mediciones y la respuesta.
BIBLIOGRAFÍA
B. Guio, Electrónica Básica, Quinta
Edición (Segunda versión en Español),
McGraw-Hill, México, 1989.
Boylestard, Robert. Electrónica Teoría de
circuitos y dispositivos electrónicos.
Charles A. Schuler. Electrónica,
Principios y Aplicaciones, [en línea],
disponible en:
http://books.google.com.co/books?id=_5
0ty8YvPHEC&pg=PA104&lpg=PA104&d
q=capacitor+en+paralelo+al+emisor+gan
ancia+mayor&source=bl&ots=FQNmqCy
M0v&sig=7_6IudpgBhqbIcAZnfv_LQNBK
tk&hl=es&sa=X&ei=Tu1oUaamBoPc9AS
UtoC4DA&ved=0CC8Q6AEwAQ#v=onep
age&q=capacitor%20en%20paralelo%20
al%20emisor%20ganancia%20mayor&f=f
alse, recuperado el 13 de Abril de 2013.
