PROBLEMAS RESUELTOS DE CIENCIAS FISICAS
cuestiones resueltas de electrónica aplicada

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Ejercicios resueltos de física electrónica

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Cuestiones de electrónica aplicada

Desarrollo del ejemplo 18

En un problema normal de diseño de un amplificador, los requisitos de ganancia, nivel de salida, respuesta con la frecuencia, etc., del mismo, suelen ser tales que no se pueden satisfacer con una sola etapa. Hace falta usar más de un transistor y llegar a un amplificador multietapa.

En general, según la división tradicional, los amplificadores multietapa se agrupan en dos categorías:

Amplificadores de acoplo directo o amplificadores de continua, que permiten amplificar señales continuas o de frecuencia nula.

Amplificadores de alterna, que están formados por la conexión en cascada de etapas capaces sólo de la amplificación de señales en alterna. En este caso caben dos posibilidades, bien mediante transformador (amplificadores acoplados por transformador), bien mediante condensador (amplificadores RC).

De los amplificadores de alterna el tipo más interesante es el de acoplamiento por condensador (acoplamiento RC), y en lo que sigue lo compararemos con el de acoplo directo.
Cadenas amplificadoras RC.- Generalmente, una cadena amplificadora de este tipo está formada por n etapas iguales tipo EC. El acoplamiento entre ellas se realiza mediante condensadores de paso, desde la salida de una etapa hasta la entrada de la siguiente. Estos condensadores, aparte de impedir la interacción entre etapas de las señales de continua, forman, en unión con la impedancia de entrada de cada etapa, células RC que dan nombre a la cadena. En la figura (a) se representan dos de estas etapas EC intermedias, y en ellas \( C_a \) es el condensador de acoplamiento.

esquema de cadena amplificadora RC

Puesto que la impedancia de entrada de una etapa depende de su impedancia de carga, aquella será distinta para cada etapa, estando en consecuencia cada etapa cargada en forma distinta. Este hecho complica mucho el análisis de la cadena.
esquema de circuito aproximado para f medias
De todos modos, para un análisis elemental, de pequeña señal nos servirá el circuito de la figura (a). El circuito equivalente para alterna se indica en la figura b, y en su obtención hemos supuesto que todos los condensadores de acoplo y desacoplo son efectivos cortocircuitos y que las capacidades de los transistores son circuitos abiertos, También hemos utilizado para los transistores un modelo simplificado de parámetros h, suponiendo despreciables \( h_{ce} \; y \; h_{re} \).

Siendo \(I_g \equiv V_g/R_g \), la ganancia total de corriente será:
    \(\displaystyle A_I = \frac{I_L}{I_g} = \left(\frac{I_L}{I_{b2}}\right)\left(\frac{I_{b2}}{I_{b1}}\right)\left(\frac{I_{b1}}{I_g}\right) = \left(\frac{- h_{fe_2} R_{C2}}{R_{C2} + R_L}\right)\left(\frac{- h_{fe_1} R'_{C1}}{R'_{C1} + h_{ie_2}}\right)\left(\frac{R'_{b1}}{R'_{b1} + h_{ie_1}}\right) \)
donde hemos puesto las equivalencias:
    \( R_{b1} = R_1 || R_2 \quad ; \quad R_{b2} = R'_1 || R'_2 \quad ; \quad R'_{b1} = R_g || R_{b1} \quad ; \quad R'_{C1} = R_{C1} || R_{b2} \)
Un caso limite interesante se presenta cuando:
    \( R_L << R_{C2} \quad ; \quad R'_{b1} >> h_{ie_1}\quad ; \quad R'_{C1} >> h_{ie_2} \)
con lo cual:
    \( A_I \simeq h_{fe_1} h_{fe_2} \)
y esta expresión nos da el máximo de la ganancia de corriente obtenible. Ya que las aproximaciones efectuadas no son siempre posibles, la ganancia real vendrá dada por la primera expresión.

La determinación de \( A_u, R_i y R_c \) se puede hacer de modo análogo sobre el circuito.
CUESTIONES DE ELECTRÓNICA APLICADA, COMPONENTES Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS


tema escrito por: José Antonio Hervás