Amplificador De Corriente De 2 Etapas Con Acoplamiento Directo

“Proyecto Electrónica”
Guillermo Salcedo Vallejos.
Claudio Sanhueza Muñoz.

Electrónica 543208

Introducción:
Este proyecto consiste en dos partes, la
primera es el diseño de un amplificador de corriente,
con acoplamiento directo utilizando JFET, que logre
una ganancia de 500, dada una resistencia de entrada
mayor a 5[kΩ], obtener datos tales como: punto de
operación de JFET, potenciadisipada en cada
elemento, impedancias de entrada y de salida,
ganancias de voltaje y corriente en el plano frecuencial.
La segunda parte consiste en diseñar una compuerta
lógica AND de tres entradas con BJT, evaluando la
lógica, así como el “rise” y “fall time”.

(1) Diseño amplificador de corriente
Se determinó utilizar, para ambas etapas del
diseño, la configuración Source comúnmostrada en la
Fig.1, por mayor simplicidad de análisis y familiaridad
con dicha configuración. Las ventajas que nos entrega
el acoplamiento directo es que no se necesitan los
resistores R1 y R2 en la segunda etapa.

(

)

Se obtiene el valor de VGS:
(

√

)

Para el diseño se decidió utilizar dos JFET 2N3819 de
Canal N, sus parámetros característicos son:
Parámetro
IDSS
Vp
IGValor
10 [mA]
-3 [V]
-20 [pA]

Parámetro
Ciss
Crss
rds

Valor
2.2 [pF]
0.7 [pF]
150 [Ω]

Remetiéndose a la Fig.1 se derivan las siguientes
ecuaciones de malla:

Fig.1 Circuito de Polarización en DC.



Polarización de FET

Como se desea máxima excursión de señal se imponen
las siguientes condiciones de diseño:

Fig.2 Modelo de pequeña señal
Además se obtienen laganancia de corriente:

y dada la ecuación que modela un JFET:

En donde los términos gm1 y gm2 corresponden a la
transconductancia en directo de cada transistor

Anteriormente se dijo que los voltajes VDS1 y VDS2 son
idealmente 6 [V], sin embargo se concluyo que era
necesario bajar ambos voltajes a 5 [V]; así se llega a
resistencias positivas. La nueva ecuación de ganancia
de corrienteconsiderando el condensador en paralelo a
RS1 y el nuevo valor de RS1 son:

Valor
Calculado

Valor en
Comercio

RG
RS1
RSca
RD1
Nótese que la polaridad de VGS1 debe ser opuesta a la
de VDD, de otra forma VGG tendrá polaridad opuesta a
la de VDD, pero con los cálculos realizados esta
relaciones no se cumplen, además de resultar varias
resistencias negativas, pese a variar todos loparámetros. Por este motivo se decidió hacer VGG =0, lo
que hace R2 tender a infinito, quedando RG=R1.
Siguiendo el procedimiento se utiliza un capacitor en
paralelo para poner en corto circuito una parte de RS1
obteniéndose:

Nombre

220 [kΩ]
92.114 [Ω]
83.62 [Ω]
1.224 [kΩ]

220 [kΩ]
91 [Ω]
82 [Ω]
1.2 [kΩ]

RS2

1.351 [kΩ]

1.2 [kΩ]

RD2

48.52 [Ω]

47 [Ω]

Fig. 4Amplificador de corriente



Análisis en Baja Frecuencia:

Para un mejor ajuste de las resistencias se llegó a la
convención de darle un valor a RG de 220 [kΩ].
Resolviendo las ecuaciones llega a los siguientes
valores para todas las resistencias:

Fig.5 Circuito equivalente en CA
El análisis en baja frecuencia esta basado en el modelo
equivalente para pequeña señal mostrado en la Fig.5.Para dicho modelo la función de transferencia esta
dada por:

(

Fig.3 Circuito de Polarización

)(

)(

)

Con:

Valor calculado
145.8 [uF]
1.12 [uF]
27.8 [uF]
(

Valor Comercial
120 [uF]
1.2 [uF]
33 [uF]

)

Como el fin de este diseño es que se amplifique señales
en un ancho de banda definido, es necesario escoger de
que manera influirán los tres polos en elcomportamiento del amplificador.
Se escogió que dos polos reflejen toda la caída de 3 dB
y dejar el polo restante una década más abajo en
frecuencia. Debido a esto, a medida que se reduce la
frecuencia hacia cero, la caída de 3 dB se consigue
antes que tenga efecto el polo más pequeño. Como se
ve de las ecuaciones la constante de tiempo τ2 es
mucho mayor que las otras, por lo que genera un...