Amplificador multietapa

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Ampli…cadores Multietapa
R. Carrillo, J.I. Huircan
Abstract— Los ampli…cadores multieetapa son circuitos electrónicos formados por varios transistores (BJT o FET), que pueden ser acoplados en forma directa o mediante capacitores. Las con…guraciones clásicas son el par Darlington (alta impedancia de entrada e incremento de la gnancia de corriente), el par diferencial (Relación de rechazo enmodo común elevada), el ampli…cador cascode (alta impedancia de salida). Todas estas etapas ampli…cadoras pueden ser integradas y encapsuladas en un chip semiconductor llamado Circuito Integrado (CI). En el CI 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 permitirámejorar la prestación de los sistemas diseñados. Index Terms— Ampli…cadores, Multietapas, BiCmos
Vcc RC RB Vcc RC Vcc

R1 v i R2

Q1

Q2 vo

V BB

Q1

Q2

RE 1

RE

2

RE 1

RE

2

(a)

(b)

Fig. 2. Transistores acoplados directamente.

I. Introduction Un ampli…cador se describe un circuito capaz de procesar las señales de acuerdo a la naturaleza de su aplicación.El ampli…cador 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 ampli…cador multietapa a los circuitos o sistemas que tienen múltiples transistores y además pueden ser conectadas entre sí para mejorar sus respuestas tanto en ganancia, Zin , Zout o anchode banda. La aplicaciones pueden ser tanto de cc como de ca. II. Tipos de acoplamiento El acoplamiento establece la forma en la cual se conectan las distintas etapas ampli…cadores, dependiendo de la naturaleza de la aplicación y las características de respuesta que se desean. Existen distintos tipos de acoplamiento: Acoplamiento directo, capacitivo y por transformador.
Vcc v i
Etapa Etapa Acopl.Etapa Acopl.

RC (IB2 + IC1 ) + VBE2 + IE2 RE2 = VCC (1) IE2 = IB2 ( + 1) (2) Así IB2 = VCC VBE2 IC1 RC IC = 2 ( + 1) RE2 (3)

Dado que la malla de entrada será VBB = IB1 RB + VBE1 + IC1 Entonces IC1 = VBB
RB

+1

RE1

(4)

+ VBE1 +

+1

(5) RE1

1

2

3 RL

v o

De esta forma se determinan VCEQ1 y VCEQ2 . Note que al hacer análisis en cc, los efectos de la polarizaciónde una etapa afectan a la otra. Por otro lado, realizando el analisis en ca se tiene vo = (1 + hf e ) ib2 RE2 (hf e ib1 + ib2 ) RC = ib2 hie + vo vi = ib1 (hie + (1 + hf e ) RE1 ) (6) (7) (8)

Fig. 1. Acoplamiento.

A. Acoplamiento directo Las etapas se conectan en forma directa, es permite una ampli…cación tanto de la componente de señal como de la componente continua del circuito. Se diceque los circuitos de cc se acoplan directamente. La Fig. 2 muestra una aplicación de acoplamiento directo. En corriente continua se tiene
UFRO. DIE. Material preparado para la asignatura de Circuitos Electrónicos I. Ver 3.5.

De esta forma despejando ib2 de (7) y reemplazando en (6) hf e ib1 RC vo RE2 (hie + RC ) hf e RC RE2 (1 + hf e )
(1+hf e ) (hie +RC ) RE2

vo = (1 + hf e )

vo = vi(hie + RC ) 1 +

(hie + (1 + hf e ) RE1 )

El efecto de los elementos de la primera y segunda etapa están presentes en la ganancia del sistema.

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B. Acoplamiento capacitivo El acoplamiento capacitivo o por condensador se usa para interconectar distintas etapas, en las cuales sólo se desea ampli…car señal. La presencia del capacitor anula las componentes de cc, permitiendo sólo laampli…cación de señales en ca. Los ampli…cadores de ca usan acoplamiento capacitivo. Permite mayor libertad en el diseño, pues la polarización de una etapa no afectará a la otra.

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.
h ie + v i ib 1 hfe i b 1

vo RC

1

RE

Etapa v...