I. MARCO TEÓRICO ACOPLAMIENTO CAPACITIVO El acoplamiento capacitivo o por condensador se usa para interconectar distintas etapas, en las cuales sólo se desea amplificar señal. La presencia del capacitor anula las comp compon onen ente tess de cc, cc, perm permit itie iend ndo o sólo sólo la ampl amplif ific icac ació ión n de seña señale less en ca. ca. Los Los amplificadores de causan acoplamiento capacitivo. Permite mayor libertad en el diseño, pues la polarización de una etapa no afectará a la otra.
Fig. 1. Acoplamiento Capacitivo
Extendiendo el sistema de la Figura 1 a n-etapas, considerando la relación de ganancia de cada una de ellas se tiene que la ganancia del sistema será:
Av
=
v0 vi
v v o1 vi1 = on vin vi1 vi
Considere amplificador emisor común (sin C E ), de dos etapas de la Figura 2, donde R1
= 3[ K Ω]
h fe
=100
R 2
= 1[ K Ω]
hie pequeño .
R E
[ ]
820 Ω = 820
RC
= 2[ K Ω]
V CC
=10
[V ] . Por otro lado
Fig. 2. Amplificador con etapas en cascada.
Note que en cc ambas etapas quedan separadas, formarán un circuito de polarización universal, de esta forma el punto de operación para cada etapa será:
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 Figura 3.
Fig. 3. Etapa emisor común en ca. v 01
vi
= −h fe ib1 RC
ib1
=
hie
+ R E (1 + h fe )
Luego se tiene que: Av1
=
vo1 vi
=−
h fe RC hie
R E (1 +h fe )
La cual será la misma de la etapa 2 Av 2
Av
=
v0 vi
v = v
on
in
v v
o1
i1
v v
i1
i
2.415
=−
+
=
v0 v 01
= −2.4 ,
de acuerdo a la formula
se tiene que la ganancia total del sistema será: AvT
Av1 Av 2
=
5.8 3
=
Fig. 4. Amplificador en ca
Sin embargo, si se toma el amplificador completo de acuerdo a la Figura 4, se tiene:
v0
= − R C × h fe i b 2
1
ib 2
hie
= −h fe ib1
1
hie
ib1
+ R E (1 + h fe )
1
+
+ R E (1 + h fe )
R1 || R2 || RC
vi
=
hie
+ R E (1 + h fe )
De esta forma se tiene
Av
=
v0 vi
Considerando los datos, con hie
1 hie + R E (1 + h fe ) = RC × h fe h fe hie + R E (1 + h fe ) 1 + R || R || R 1 2 C →0
Av
1.5 8
=
¿Por qué difieren los dos cálculos realizados? Esto ocurre por el efecto de carga que representa la segunda etapa al ser conectada a la primera. Desde el punto de vista de señal, la primera etapa tiene una impedancia de salida R sal
= RC
dado que su ganancia será, − 2.4 el amplificador visto desde la salida
es una fuente de voltaje controlado por voltaje. Por otro lado, la segunda etapa desde el punto de vista de la entrada, tiene una Rin = R1 || R 2 || ( hie + (1 + h fe ) R E ) .
Fig. 5. Amplificador completo en ca
Así, la ganancia de la primera etapa considerando el efecto de carga será
Av1
=
v 01 vi
= (−2.415 ) 0.271 . Luego la ganancia total del sistema v0 vi
Av1 Av 2
=
=
v 01 v0 vi v 01
( 2.415 ) 0 .27
= −
( 2.415 )
× −
1.58
=
Por lo tanto, se debe considerar el efecto de carga que representa la segunda etapa respecto de la primera.
