multietapa

Apuntes para el diseño de un
amplificador multietapas con TBJs

Autor: Ing. Aída A. Olmos
Cátedra: Electrónica I
- Junio 2005 -

Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TUCUMAN

Diseño de un amplificador multietapas con TBJ
Para explicar el diseño de un amplificador multietapas de audio, se planteará un
problema:
Se desea amplificar la señal de salida deauriculares de un discman para excitar
parlantes. Para ello se usará un pre-amplificador de audio, el que excitará una
etapa amplificadora de potencia. Se solicita el diseño de la etapa preamplificadora, la que deberá tener las siguientes características:
Amplitud de la señal de entrada 50 [mV
Ganancia de tensión Av ≥ 100
Impedancia de entrada Zin ≥ 5 KΩ
Impedancia de salida Zout≤ 50ΩFrecuencia de corte inferor fL< 20Hz
Frecuencia de corte superior fH>30 KHz
Resolución:
Como se necesita una ganancia mayor a 100, seguramente se necesitará más de
una etapa para lograrlo, puesto que los amplificadores de ganancia grande son
inestables. Por este motivo, se debe pensar en colocar dos etapas idénticas en
cascada para lograr que la ganancia total sea mayor a 100, como lo solicitado, yuna tercera etapa cuya impedancia de salida sea chica. Entonces, el diagrama de
bloques total será:

Elección de la fuente de alimentación:
Para comenzar con el diseño se elegirá el valor de la tensión de la fuente de
alimentación, con el siguiente criterio:
Como la señal que excitará el amplificador es de 50mV y se solicita que la
ganancia sea de 100, entonces el valor de pico de laseñal de salida será:
100 x50 10−3 [V ] = 5 [V ] ;
La tensión sinusoidal de salida, se desarrollará alrededor del punto de
polarización VCE, el límite superior estará dado por el valor de VCC y el límite
inferior por la tensión de saturación de colector – emisor VCE SAT. Esto se puede
observar en la figura de abajo:

AAO

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FACET-UNT

En base a lo arribadescrito, entonces la tensón de fuente deberá ser mayor o
igual que el doble de la tensión de pico. O sea :
VCC ≥ 2 x5 [V ] ≥ 10 [V ]

Por lo tanto se adopta:

VCC = 12 [V ]

Cálculo de la primera etapa
A continuación se elige una configuración de amplificador. Se propone:

Esta configuración es elegida por sus conocidas características de estabilidad y
linealidad. Las característicasprincipales de esta configuración son: Ganancia
chica e impedancia de entrada y de salida grande.

AAO

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FACET-UNT

Para comenzar el diseño de la etapa amplificadora propuesta, se elegirá el
elemento activo. Para ello se tendrá en cuenta el rango de frecuencia en el que
debe trabajar. En base a ello se elige el BC548B, cuyos parámetros son: β = hfe =
330, hie =3200Ω, hre = 0; 1/hoe= 0Ω.
A continuación se adoptará:
VRC = 6[V]; para garantizar máxima excursión de salida
IC = 5 [mA]; ya que IC máx = 200[mA] según hojas de dato
Con estos dos valores se calcula R3 :
R3 =

VR3
= 1.2K Ω
IC

Cálculo de la ganancia de la primera etapa
Como se solicita que la ganancia total del pre-amplificador es de 100 y se conoce
que el tipo de configuración elegida esmuy estable pero su ganancia no es muy
grande, entonces, se deberá poner dos etapas idénticas en cascada, para que
ganen como mínimo 100 entre ambas. Por lo tanto cada una de ellas, debe ganar
como mínimo 10 veces o 20dB.
Se calcula la ganancia de esta etapa. Para ello se dibuja el modelo para pequeñas
señales:

En él se puede ver que:
VS = ib . hie + ie . R4 = ib . hie + (1 + h fe ) . ib. R4 = ib .  hie + (1 + h fe ) . R4 


VS ≈ ib .  hie + h fe . R4 



Esta aproximación: 1 + h fe ≈ h fe ; se puede realizar ya que hfe >>1

VO = iC . R3 = h f e . ib . R3
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(1)

AV =

−iC . R3
ib .  hie + h fe . R4 



=

−ib . h fe R3
ib .  hie + h fe . R4 



=

− h fe R3
hie + h fe . R4

≈−...