amplificador

 Informe Proyecto de Electrónica
Diseño de amplificador en cascada con BJT y MOSFET en acoplamiento capacitivo.
Integrantes: Fabián Inostroza, Nicolás Obregón, Marco Rojas.
Profesor: Sr. Lautaro Salazar.


I. Introducción
El presente informe tiene por finalidad mostrar el desarrollo de un circuito amplificador multietapa con acoplamiento capacitivo. Para esto se utilizará unaconexión en cascada, que consiste en conectar la salida de una etapa a la entrada de la siguiente. Esta conexión proporciona una multiplicación de la ganancia de cada etapa para una mayor ganancia general. Además, el acoplamiento capacitivo permite desacoplar los efectos de polarización mediante la colocación de un capacitor entre las etapas, por lo que la polarización de una etapa no afecta a laotra, otorgándole mayor libertad al diseño. También se presenta el desarrollo del circuito lógico NOR con CMOS.

II. Problema de Diseño
Diseñe un circuito amplificador utilizando BJT y MOSFET, con acoplamiento capacitivo, que logre Ai = 400, con Zin = 5 kΩ. Diseñe el amplificador para una frecuencia inferior de corte de 50 Hz en Ai. El circuito debe alimentar carga RL = 50Ω.
Diseñe uncircuito NOR con CMOSFET, tres entradas, evalúe la lógica, el retardo, rise y fall time.


III. Diseño
Para el diseño del amplificador se utilizará el MOSFET de tipo empobrecimiento BSS229, y el BJT será el 2N3904, por las características que proporcionaran al diseño del circuito. La configuración a utilizar será en emisor común para el BJT, y fuente común con resistor en la fuente para el MOSFET.El MOSFET irá en la etapa de entrada por su mayor impedancia de entrada, mientras que se dejará al BJT en la etapa de salida, ya que proporciona mayor ganancia de corriente, lo que origina también una mejor ganancia de corriente.




Figura 1: Modelo del Amplificador.
El diseño del amplificador se iniciará por la etapa de salida, puesto que seconoce la carga de esta, para luego calcular la etapa de entrada, donde la resistencia de carga será la impedancia de entrada de la etapa con BJT. Además, como conocemos la ganancia de corriente, impedancia de entrada y resistencia de carga, podemos calcular la ganancia de voltaje del circuito, obteniendo un valor de 4. Para motivos de cálculos nos fijaremos la ganancia de voltaje en 4.5.
Losdatos que tenemos de esta etapa son:

Además, del datasheet del 2N3904 tenemos que:

Comenzamos calculando el punto de operación:







Con estos datos calculamos las resistencias de esta etapa:

Finalmente, calculamos la ganancia de corriente y la impedancia de entrada de esta etapa. Esta última será la resistencia de carga de la etapa de entrada.


Ahora, procedemos adiseñar la etapa de entrada, es decir, el amplificador con MOSFET. Para esta etapa la carga será igual a la impedancia de entrada de la etapa con BJT, debido al acoplamiento capacitivo.
Para esta etapa tenemos los siguientes datos:

Además, nos dicen que la impedancia de entrada del circuito son 5 kΩ, por lo que en este caso,

Del datasheet del MOSFET BSS229 obtenemos los siguientes datos:Calculamos ahora el punto de operación:


Luego comenzamos con el cálculo de las resistencias de esta etapa. Tenemos que:

Además,
De aquí obtenemos una ecuación cuadrática de la cual despejamos el valor positivo de , obteniendo:

Luego,

Por lo que las resistencias son:

Finalmente calculamos la ganancia de corriente de esta etapa:

y comprobamos que:

La cual es la ganancia decorriente esperada teóricamente.




Figura 2: Diagrama circuital del Amplificador de corriente.
Para el cálculo de potencia se toma en cuenta que se trabaja con máxima excursión de voltaje. Luego, para el BJT tenemos que:


Además, calculamos la potencia disipada en el circuito de polarización:

Para el MOSFET tenemos que la potencia disipada es:

Por lo que la potencia de entrada...