UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
E. P. INGENIERÍA ELECTRÓNICA
INFORME N°6: AMPLIFICADOR EN CASCADA DE UN FET ASIGNATURA:
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS I
GRUPO/TURNO: 90G / 08:00-11:00 PROFESOR:
CUZCANO RIVAS, ABILIO
INTEGRANTE:
PEÑA LANDEO, VICTOR DANIEL
1113220333
RUIZ RODRIGUEZ, OMAR ARTEMIO
1113220574
YSLACHE GALVÁN, MIGUEL ANGEL
1113220101
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
FET EN CASCADA OBJETIVO:
Determinar las características de Operación del amplificador en cascada (Multietapas).
Un amplificador en cascada es un amplificador construido a partir de una serie de amplificadores, donde cada amplificador envía su salida a la entrada del amplificador al lado de una cadena. FUNCIONAMIENTO
Una conexión entre etapas de amplificador es la conexión en cascada. Básicamente una conexión en cascada es aquella en la cual la salida de una etapa se conecta a la entrada de la segunda etapa.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
Ventajas:
El presente laboratorio nos introduce a la necesidad de emplear dos o más amplificadores conectados en cascada con el propósito de que nuestro sistema amplificador pueda reunir las características que con el empleo de un solo amplificador (con un solo elemento activo) no se podrían obtener: por ejemplo si el problema de diseño consiste en construir un amplificador que tenga una impedancia de entrada muy alta (por ejemplo 1MΩ) y que a su vez nos proporcione una ganancia de voltaje considerable (por ejemplo 80) entonces podemos percatarnos que ningún amplificador de una sola etapa ( de los vistos anteriormente) resolvería el problema. Sin embargo, para este caso, si conectamos en cascada un amplificador fuente común con amplificador emisor común, el propósito de diseño podría cumplirse. Ahora bien, si el problema de diseño consistiera además en que dicho amplificador tenga una impedancia de salida muy baja (por ejemplo 10 Ω), se agregaría entonces una tercera etapa encascada, la cual sería un amplificador en configuración de colector común. Desventajas:
Sabemos que a más etapas conectadas tenemos mayor amplificación, pero hay que tener en cuenta que también estamos amplificando el ruido que siempre está presente en la señal de entrada o los que qu e se introducen en cada etapa; estos se hacen más notorios mientras más etapas tengan el diseño. Entre algunas aplicaciones: El amplificador operacional es un componente fundamental de la instrumentación electrónica moderna .Se utiliza extensamente en muchos dispositivos, junto con resistores y otros elementos pasivos. Entre las numerosas aplicaciones prácticas se encuentran amplificadores para instrumentos, convertidores, digitales-analógicos, computadoras analógicas, cambiadores de nivel, filtros, circuitos de calibración, inversores, sumadores, integradores, diferenciadores, restadores, amplificadores logarítmicos, comparadores, elementos rotatorios, osciladores, rectificadores, reguladores, convertidores de tensión a corriente, convertidores de corriente a tensión y recortadores.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
APLICACIONES DEL TRANSISTOR JFET Entre las principales aplicaciones de este dispositivo podemos destacar:
PRINCIPAL VENTAJA
APLICACIÓN
USOS
Aislador o sepa- Impedancia de entrada Uso general, equipo de medida alta y de salida baja receptores rador (buffer) Sintonizadores de FM, equipo Amplificador de Bajo ruido para comunicaciones RF Mezclador
Baja distorsión de intermodulación
Receptores de FM y TV equipos para comunicaciones
Amplificador con CAG Amplificador cascodo
Facilidad para controlar ganancia
Receptores, generadores de señales
Baja capacidad de entrada
Instrumentos de medición, equipos de prueba
Troceador
Ausencia de deriva
Amplificadores de cc, sistemas de control de dirección
Resistor variable por voltaje
Se controla por voltaje
Amplificadores operacionales, órganos electrónicos, controlas de tono
Amplificador de Capacidad pequeña de acoplamiento baja frecuencia
Audífonos para sordera, transductores inductivos
Oscilador
Mínima variación de frecuencia
Generadores de frecuencia patrón, receptores
Circuito MOS digital
Pequeño tamaño
Integración en gran escala, computadores, memorias
Un amplificador en cascada está compuesto de dos bloques amplificadores con el fin de obtener una ganancia mayor que si se utilizara un solo amplificador. Esta práctica de laboratorio contiene dos transistores BJT en su configuración de emisor común, conectados en cascada. Una conexión popular entre etapas de amplificador es la conexión en cascada. Básicamente una conexión en cascada es aquella en la cual la salida de una etapa se conecta a la entrada de la segunda etapa. La figura 7.1 muestra una conexión en cascada cascada de dos etapas de amplificador a FET. La conexión en cascada proporciona una multiplicación de la ganancia en cada una de las etapas para tener una mayor ganancia en total.
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
La ganancia total del amplificador en cascada es el producto de las ganancias de las etapas Av1 y Av2. En este caso: Av Av1 Av2 gm1 RD1 gm2Rd 2
Etapa 1
Etapa 2
Figura 1 Amplificador FET en cascada.
La impedancia de entrada (Zi) del amplificador en cascada es la de la etapa 1: Zi
RG1
Mientras la impedancia de salida (Zo) es la de la etapa 2: Zo
R D 2
La función principal de las etapas en cascada es conseguir la mayor ganancia total. Puesto que la polarización de cd y los cálculos de ca para un amplificador en cascada se siguen de aquellos deducidos para las etapas individuales, un ejemplo demostrará los diversos cálculos para determinar la polarización de cd y la operación de ca.
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
ANALISIS DEL CIRCUITO A UTILIZAR Calcule la polarización de cd, la ganancia de voltaje, la impedancia de entrada, la impedancia de salida y el voltaje de salida resultante para el amplificador en cascada ilustrado en la figura 7.2. Calcule el voltaje en la carga si una carga de 10k se conecta a través de la salida.
Figura 2 Amplificador en cascada con FET.
Solución:
Ambas etapas de amplificador tienen la misma polarización de cd. Haciendo uso de las técnicas de polarización de cd, obtendremos como resultado VGSQ = -1.9 V, IDQ = = 2.8 mA
Ambos transistores tienen: g mo
2 I DSS V P
2(10 mA)
4V
5mS
y el punto de polarización de cd:
g m g mo
1 V GSQ V P
(1.9V ) 5mS 1 2.6mS 4V
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
La ganancia de voltaje para cada etapa es entonces: Av1 Av2 gmR D 2.6mS 2.4k 6.2
La ganancia de voltaje del amplificador en cascada es entonces: Av Av1 Av2 6.2 6.2 38 .4
El voltaje de salida será de:
10 mV 384 mV Vo AvVi 38 .4
La impedancia de entrada del amplificador en cascada es: Zi RG 3.3M
La impedancia de salida del amplificador en cascada (suponiendo que rd = es de: Zo R D 2.4k
El voltaje de salida a través de una carga de 10 K sería entonces de: V L
R L Z O R L
V O
10k 2.4k 10 k
384 mV 310 mV
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
Procedimiento: 1.
Implementar el siguiente circuito.
2.
Hallando la ganancia de voltaje de cada etapa, con los voltajes de salida de cada etapa:
Av1
19.2 3.89
4.93
Av Av1 Av2 4.93 4.93 24.3
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
Vo AvVi 24.3 10mV 243mV V L
R L Z O RL
10k 2.4k 10k
243mV 195.97mV
CONCLUSIONES
Se observa la importancia de la elección de una buena polarización, ya que de fallar esta, el circuito no se encontrará encontrará en condiciones de funcionar correctacorrectamente
Es posible observar, más allá de las ecuaciones, la influencia de cada componente en la polarización del transistor, y cómo, de ser llevados los valores al extremo se pasa a una condición de Corte o de Saturación que no son aceptables para un correcto funcionamiento de un circuito.
La fabricación de varios de estos dispositivos conectados en diversas configuraciones en una misma oblea de silicio, permitió crear los circuitos integrados o chips, base de todos los aparatos electrónicos modernos. Conectados de manera apropiada, permite amplificar señales muy débiles, convertir energía, encender o apagar sistemas de elevada potencia, crear osciladores desde frecuencias bajas hasta frecuencias de radio, etc. Según sea el orden de los materiales que forman las junturas, existen los transistores tipo NPN ó PNP, los cuales, en disposiciones circuitales apropiadas permiten crear una enorme cantidad de circuitos ci rcuitos para diversos fines, ya que se complementan pues funcionan con sentidos opuestos de circulación de corriente. En la actualidad, existen una gran variedad de transistores, de efecto de campo o FET (el electrodo de control actúa por medio de campo eléctrico), los tipo uni-juntura, los MOS o de óxido metálico (variante de los FET), y otras variaciones como los VMOS (usados para controlar grandes potencias y tensiones), etc. Existe una innumerable cantidad de diseños, especializados para alta potencia, bajo ruido eléctrico, alta frecuencia, alta ganancia de corriente, alta tensión, aplicaciones de conmutación, etc.
VO
RECOMENDACIONES
Tener mucho cuidado al momento de implementar en la protoboard.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
LABORATORIO DE C. ELECTONICOS I
Conectar bien los dispositivos que entran y salen del transistor como de los otros elementos. Probar de diferentes formas para que el transistor no llegue a quemarse haciendo las debidas pruebas de medición de voltaje.
