DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN AMPLIFICADOR MULTI-ETAPA CON TRANSISTORES BJT

Resumen

A continuación se presentara procedimientos, cálculos y desarrollo detallado el cual se ha utilizado para el diseño de un amplificador multietapa, igualmente se conocerá las características de los transistores teniendo un conocimiento básico y detallado acerca de los transistores.

Abstract

The following procedures, detailed calculations and development which has been used for designing a multi-stage amplifier is present, also the characteristics of the transistors is known having a core and detailed knowledge of the transistors.

Palabras claves (Keywords)

Transistores, Multietapas, Amplificadores, Voltaje, Corriente, Discreto, Ganancia, impedancia.

I. INTRODUCCIÓN

El amplificador multietapa procesa señales de acuerdo a su modo de acción (implementación de transistores BJT), tienen la capacidad de obtener información así lo cual permitirá mejores características, igualmente tendrá la capacidad de amplificar una señal. Diseñar, simular e implementar un amplificador con su respectiva ganancia y amplificadores.

Por medio de cuatro etapas, las cuales las que iremos a utilizar son 2 seguidores y 2 inversores, igualmente se mostrará cada procedimiento y calculo en la ejecución y elaboración del multi-etapa

II. OBJETIVOS

1. Diseñar, implementar y evaluar un amplificador multietapa.

2. Diseñar, simular e implementar un amplificador discreto con las siguientes

3. Utilizar ORCAD para la simulación de cada uno de los parámetros más importantes de los amplificadores multietapa.

Jaime Salazar jaimesalazar_1990@hotmail.com

III. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO.

Para la elaboración del amplificador multietapas se llevó a con los cálculos realizados por cada etapa.

1. Diseñar e implementar un amplificador con las siguientes condiciones características

Ganancia de voltaje : Av=100 Fuentes de alimentación: ±15V Manejo de señal a la entrada:

Vin=0.1Vp. (Medido a 10 kHz). Resistencia de entrada mayor o igual

100KΩ. La resistencia de carga debe ser igual

o menor a 200Ω.

2. Segundo paso:

Desarrollando el análisis Realizado y la información, se compraron los transistores que iban a ser operados y se midió su respectivo β (beta)

1. Cuatro (4) 2N2222 y su beta :256

3. Tercer paso:

Partiendo de los parámetros conseguidos y el beta calculado del transistor se realizaron los calculos respectivos para el desarrollo y el calcular los valores de los elementos que hacen falta y poder obetener el diseño del amplificador para

4. Cuarto paso:

Siguiendo el procedimiento iremos a realizar el montaje y a probar que los cálculos realizados eran buenos.

IV DESARROLLO Y CALCULOS

A. Iremos a realizar los cálculos para el AmplificadorMultietapa

1. Cálculos primer etapa:

La primer etapa se selecciona un seguidor

β=256Realizamos un voltaje thevenin (Vth) y una Resistencia Thevenin (Rth)

Vth= 30∗470 k470 k+200 k

Vth=6v

Rth=470 k∗200 k470 k+200 k

Rth=140 KΩ

I B=15 v+6 v−0.7 v

Rth+β∗ℜI B=28,8 μAI c=7,39 mA

Vce=13,742 v

rπ 1=868 Ω

Análisis en PEQUEÑA SEÑAL

Z¿=V t

I o

V o=V t

I o

a=V o

V i

V S' + (rπ1∗ib 1 )+ib 1 ℜ=0;

ib 1=V S '

rπ +βRe

io=i+ib

io=V S '

Rp+

V S '

rπ +βRe

Z¿=( 1Rp

+ 1rπ+ βRe

)−1

Z¿=112,16 KΩ

Vo=β∗Vi∗ℜr π+βRe

a=β∗ℜ

rπ+ βRe

a=0,998

2. Cálculos Segunda etapa:

La segunda etapa se selecciona un inversor

β=256Realizamos un voltaje thevenin (Vth) y una Resistencia Thevenin (Rth)

Vth=V∗R2

R2+R2

Vth=−12,8 v

Rth=R1∗R2

R1+R2

Rth=1,8 KΩ

I B=15 v+12,8 v−0.7 v

Rth+β∗ℜ

I B=45 μAI c=11,5mA

Vce=15,05 v

rπ 1=555 Ω

Análisis en PEQUEÑA SEÑAL

Z¿=V t

I o

V o=V t

I o

a=V o

V i

(rπ 1∗ib 1 )+VsE=0 ;

VsE=− (rπ1∗ib 1 )

io+βIb+ Ib=x= vtestℜ

io=−Ib∗rπ 1

ℜ

io=−Ib (x=rπ1

ℜ +β+1)

Rout=rπ 1

(rπ1

ℜ +β+1)

Rout=rπ1

rπ1

ℜ +β+1≅

rπ1

β

Rout=3.39 Ω

Z¿=1

Rp+ 1

r π+βRe

.

Z¿=6 KΩ

Vo=β∗Vi∗ℜr π+βRe

a=β∗ℜ

rπ+ βRe

a=11,7

3. Cálculos tercera etapa:La tercera etapa se selection un inversor

β=256Realizamos un voltaje thevenin (Vth) y una Resistencia Thevenin (Rth)

Vth=V∗R2

R2+R2

Vth=−12,52v

Rth=R1∗R2

R1+R2

Rth=16,5 KΩ

I B=15 v+12,52 v−0.7 v

Rth+β∗ℜ

I B=6,5 μAI c=6,8 mA

Vce=13,68 v

rπ 1=943,3Ω

Análisis en PEQUEÑA SEÑAL

Z¿=V t

I o

V o=V t

I o

a=V o

V i

Z¿=1

Rp+ 1

r π+βRe

.

Z¿=2,2 k Ω

a=−β∗ℜrπ+ βRe

a=10,8

Rout=Rc=2,2 k

4. Cálculos tercera etapa:La Cuarta etapa se selection un seguidor

β=256Realizamos un voltaje thevenin (Vth) y una Resistencia Thevenin (Rth)

Vth=V∗R2

R2+R2

Vth=6,04 v

Rth=R1∗R2

R1+R2

Rth=140 KΩ

I B=15 v+12,52 v−0.7 v

Rth+β∗ℜ

I B=28,8 μAI c=7,35 mA

Vce=13,74 v

rπ 1=868 Ω

Análisis en PEQUEÑA SEÑAL

Z¿=V t

I o

V o=β ib1 a=V o

V i

−Vs+( rπ1∗ib1 )+β ib 1=0 ;

ib 1=−Vs

(rπ1+β )

Vo=β∗Vs∗ℜr π+ βRe

Z¿=1

Rp+ 1

r π+βRe

.

Z¿=112,12 k Ω

a=−β∗ℜrπ+ βRe

a=0,998

ANEXOS

Anexo 1: tabla de propiedades Q2N2222

Anexo 2: tabla de propiedades tip41

CONCLUSIONES

Un amplificador multietapas son circuitos que se diseñan a partir de múltiples transistores entre los cuales están el transistor de unión bipolar (BJT), Transistor de efecto de campo (JFET), y transistores de electrónica de potencia;

estos transistores, pueden estar acoplados entre si ya sea en forma de capacitor o entre si mismo.

Con la elaboración de este trabajo nos conlleva a un desarrollo apropiado, y la realización de un amplificador multietapas.

Para el diseño del amplificador multietapas se debe tener en cuenta un factor muy importante los cuales son los parámetros para obtener un control y ajustar las configuraciones de cada etapa del amplificador y las etapas requeridas (valga la redundancia), sin dejar atrás las características de trabajo de los transistores

En el momento de diseñar, este presenta complejas configuraciones. Para la obtención de la ganancia. Cuando se analiza la red de dos puertos, obtenemos ganancia por etapas.

AGRADECIMIENTOS

Durante este semestre son muchos los conceptos e indicaciones que han permitido el desarrollo de este trabajo.

En primer lugar quiero agradecer a la Ingeniería Yesenia Restrepo Chaustre que a lo largo de este semestre nos ha

enseñado y a su vez en el desarrollo de la labor del diseño Multietapas.

BIBLIOGRAFIA

ALLAN R. HAMBLEY electrónica,  Ed. Prentice Hall, 2da Edición,  2005 [1]

SMITH, sedra, Microelectronic and Circuits, Oxford University, 5th Edition, 2004. [2]