Diseño de un amplificador de tres etapas

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

CIRCUITOS INTEGRADOS ANALÓGICOS 

Proyecto 2

Amp!"c#$or Amp!"c#$or $e % et#p#&

E#'or#$# por(

ORDO)E* GARCIA A*UCENA MEDINA LUGO ANGELICA

Gr+po(

,%

Seme&tre(

2,-. / 2

Fec0# $e $e e1tre#( e1tre#( -. $e #'r! $e 2,-3 2,-3

C#!"c#c!41 o'te1!$#( 55555555555 

OBJETIVO Amp!"c#r +1# &e6# $e 7o8 me$!#1te +1 m!cr49o1o eectret: e1er#1$o +1# #mp!"c#c!41 e1 &+ #1#1c!# $e 7ot#;e y $e corr!e1te: e&to e7#$o # c#'o co1 % et#p#& p#r# e&te #mp!"c#$or: e&t# &er< comp+e&t# por $o& et#p#& $e #cop#m!e1to y +1# $e #mp!"c#c!41= INTRODUCCIÓN E Tr#1&!&tor e& +1 $!&po&!t!7o eectr41!co &em!co1$+ctor >+e c+mpe 9+1c!o1e& $e #mp!"c#$or: ?@!po#r +1ct!o1 Tr#1&!&tor? B@T $!&po&!t!7o eectr41!co $e e&t#$o &4!$o co1&!&te1te e1 $o& +1!o1e& PN m+y cerc# e1tre &: >+e perm!te co1tro#r e p#&o +1# corr!e1te e1 9+1c!41 $e otr#= U1 tr#1&!&tor '!po#r $e ;+1t+r# co1&!&te e1 tre& re!o1e& &em!co1$+ctor#& $op#$#&( L# re!41 $e em!&or: # re!41 $e # '#&e y # re!41 $e coector= E&t#& re!o1e& &o1: re&pect!7#me1te: t!po P: t!po N y t!po P e1 +1 PNP: y t!po N: t!po P: y t!po N e1 +1 tr#1&!&tor NPN= C#$# re!41 $e &em!co1$+ctor e&t< co1ect#$# # +1 term!1#: $e1om!1#$o em!&or E: '#&e @ o coector C: &eH1 corre&po1$#=

E tr#1&!&tor '!po#r $e ;+1t+r#: # $!9ere1c!# $e otro& tr#1&!&tore&: 1o e& +&+#me1te +1 $!&po&!t!7o &!mtr!co= E&to &!1!"c# >+e !1terc#m'!#1$o e coector y e em!&or 0#ce1 >+e e tr#1&!&tor $e;e $e 9+1c!o1#r e1 mo$o #ct!7o y com!e1ce # 9+1c!o1#r e1 mo$o !17er&o= De'!$o # >+e # e&tr+ct+r# !1ter1# $e tr#1&!&tor e&t< +&+#me1te opt!m!8#$# p#r# 9+1c!o1#r e1 mo$o #ct!7o: !1terc#m'!#r e coector co1 e em!&or 0#ce1 >+e o& 7#ore&$e # y J e1 mo$o !17er&o &e#1 m+c0o m<& pe>+e6o& >+e o& >+e &e po$r#1 o'te1er e1 mo$o #ct!7o m+c0#& 7ece& e 7#or $e # e1 mo$o !17er&o e& me1or # ,=.= L# 9#t# $e &!metr# e& pr!1c!p#me1te $e'!$o # #& t#&#& $e $op#;e e1tre e em!&or y e coector= Em!&or: >+e &e $!9ere1c!# $e #& otr#& $o& por e&t#r 9+erteme1te $op#$#: comport<1$o&e como +1 met#= S+ 1om're &e $e'e # >+e e&t# term!1# 9+1c!o1# como em!&or $e port#$ore& $e c#r#= @#&e: # !1terme$!#: m+y e&trec0#: >+e &ep#r# e em!&or $e coector= Coector: $e eKte1&!41 m+c0o m#yor=

MICRÓFONO ELECTRET E& +1# 7#r!#1te $e m!cr49o1o $e co1$e1&#$or >+e +t!!8# +1 eectro$o +oroc#r'o1#to o po!c#r'o1#to $e Hor +e # e&t#r po#r!8#$o 1o 1ece&!t# #!me1t#c!41= +e #& p#c#& e&t1 po#r!8#$#& &!1!"c# >+e e&t<1 c#r#$#& perm#1e1teme1te $e&$e &+ 9#'r!c#c!41 &e po#r!8#1 +1# &o# 7e8 y p+e$e1 $+r#r m+c0o& #6o&=

L# c#r# eectro&t+e &e e #p!c#'#1 3=,,, 7ot!o&= L# eK!&te1c!# $e e&t# c#r# eectro&t+e p#r# #!me1t#r #& p#c#& y# 1o &e#1 1ece&#r!#& 1! p!#& 1! #!me1t#c!41 p0#1tom p#r# &+ 9+1c!o1#m!e1to: &!1 em'#ro: & >+e &e re>+!ere e&t# #!me1t#c!41 p#r# proporc!o1#r e1er# # pre#mp!"c#$or= Como e $!#9r#m# pe&# me1o& t!e1e me1or m#&#: # re&p+e&t# e1 9rec+e1c!# $e m!cr49o1o eectret e&t< m<& cerc# $e # re&p+e&t# >+e proporc!o1# +1 m!cr49o1o $e 'o'!1# m47!: >+e $e # >+e o9rece +1 m!cro $e co1$e1&#$or co17e1c!o1#= Lo 0#'!t+# e& +t!!8#r +1# p!# $e -=. V: #+1>+e &e p+e$e +&#r # #!me1t#c!41 p0#1tom: 1o e& co17e1!e1te: p+e& &! &e &o're#!me1t# co1&t#1teme1te # m!cro: &e #cort#r< &+ 7!$# Ht!= E1 c+#1to # &+ $!rect!7!$#$: p+e$e1 &er om1!$!recc!o1#e& o $!recc!o1#e&= Lo& m!cr49o1o& eectret t!e1e1 +1# re&p+e&t# e1 9rec+e1c!# '#&t#1te '+e1# ., # -.=,,, 8 y +1# &e1&!'!!$#$ e1tre /., $@ y /, $@: #+1>+e e;#1# $e # $e o& m!cr49o1o& $e co1$e1&#$or: >+e &o1 m+c0o m<& &e1&!'e& e1 # 8o1# $e o& #+$o&= A$em<&: e& +1# re&p+e&t# poco p#1#=

DISEÑO: P#r# $!&e6#r 1+e&tro #mp!"c#$or come18#mo& !17e&t!#1$o #& c#r#cter&t!c#& $e o& m#ter!#e& +t!!8#$o&= AUDIFONOS  Rmed =20 Ω

 P RMS =100 [ mW ]

 P=100 [mW ] √ 2=141 [ mW ] 2

 P= RI   I =

√

 P =84.1 [ mA ]  R

 I  L =84 [ mA ]

TRANSISTOR 2N3904 30

< β < 300

 I CMAX  =200 [ mA ] V BE =0.8 [ V ]

C#c+#mo& pr!mero # et#p# >+e #y+$#r# # #mp!"c#r 7ot#;e: e& $ec!r: +1# et#p# $e em!&or comH1=

Co1&!$er#mo& #& #proK!m#c!o1e& 7!&t#& e1 c#&e $e # #1#1c!# $e 7ot#;e  A V  ≐ −g m ( RC ∨¿ R L )

 A V  ≐ −g m

(

R C  R L  RC + R L

)

( RC + R L) A V =−g m ( RC  R L)  RC  A V + gm RC  R L =− A V  R L N

 RC =

− A V  R L  AV + g m R L

si A V =5  RC =

gm=

−5 ( 20 ) 5 + gm ( 20)

(

−5  R C 

− 0.25

)

gm=−0.254 [ mS ]

 R E=

1 10

 RC 

Si RC =1.2 K 

 I C =6.35 [ mA ]

 R E=120 Ω

 β

¿ ¿  RTH =¿  RTH = 372 Ω

 I C ( R TH + ( β + 1 ) R E ) V TH = + V BE  β V TH =1.579 [V ]

 R1=

 R2=

 RTH  V  =3102 ≈ 3.3 K  V TH  CC  R TH  V TH  1− V CC 

=756 ≈ 820 Ω

V CC =9 [ V ]

 R1=3.3 K 

 R2=820 Ω

U1# 7e8 e1co1tr#$o& o& 7#ore& $e #& re&!&te1c!#& &e &+&t!t+yero1 por 7#ore& $e re&!&te1c!#& comerc!#e& y &e e1co1tr#ro1 o& p+1to& $e oper#c!41 Ic> y Vce>= ETAPA 2 EMISOR COMN

Se re#!84 e m!&mo proce$!m!e1to p#r# e1co1tr#r o& 7#ore& $e #& re&!&te1c!#& p#r# #& et#p#& - y %: e1 #& c+#e& +t!!8#remo& coector comH1: e

c+# t!e1e +1# #1#1c!# #proK!m#$# $e - y o >+e re#me1te 1o& !mport# e& # #1#1c!# $e corr!e1te y# >+e o& #+$9o1o& &o1 'o'!1#&=

U1# 7e& re#!8#$o e #1<!&!& e1 DC p#r# c#$# et#p#: proce$!mo& # e#'or#r e #1<!&!& e1 AC por et#p# c#c+#1$o *e: *&: A7 y A! $e 1+e&tro #mp!"c#$or= ETAPA % r π +( β + 1 )( R E∨| R L )) Z e = RTH ∨¿ ¿

Z e =184 Ω

[

Z s=

RTH  r π   β

]

 A V =g m ( R E∨¿ R L )

 A i= A V 

Z s=1.35 Ω

∨¿ R E R TH 

r π 

 A V =0.84

 RTH + r π +( β + 1)( R E ∨¿ R L )  R g + Z e

 R g+ Z e

 A i=1.44

 R L

ETAPA 2 Z e =243.9 Ω

Z e = RTH ∨¿( r π +( β + 1) R E ) Z s= RC 

Z s=1200 Ω

r π +( β + 1 R E)  A V =−gm ¿  A i= A V 

 A V  =−5.295

 R g+ Z e

 A i=−64.5

 R L

ETAPA Z e = 422.35 Ω Z s=22 Ω  A V =0.88  A i=1.44

Por o t#1to te1emo& "1#me1te  A Vtot =3.91  A i=123.74

MATERIAL • • •

2N%Q,3 Re&!&te1c!#& $e 7#r!o& 7#ore&  #c 0em'r#

• •

eectret C#p#c!tore& $e -, B+F

CIRCUITO IMPRESO

PRUE@AS

CONCLUSIONES A $!&e6#r e&te #mp!"c#$or: +&#mo& $o& $e #& tre& co1"+r#c!o1e& $e T@: # $e Em!&or comH1 $o1$e te1emo& +1# #1#1c!# $e 7ot#;e y +1# #1#1c!# $e corr!e1te: t#m'!1 &e +t!!84 # co1"+r#c!41 $e Coector comH1: e1 $o1$e

'<&!c#me1te &oo 1o& !mport4 te1er +1# !mpe$#1c!# $e &#!$# r#1$e p#r# >+e 1o $em#1$#r# m+c0# corr!ete=