Diseño y Simulación Electrónica
1. Tema: Tema: Introducción. Amplificador electrónico
El amplif amplificad icador or electró electrónic nico o es un dispos dispositiv itivo o que aument aumentaa la tensió tensión, n, corrie corriente nte o potencia de una señal de entrada. Para que las señales de entrada y salida sean proporcionales, la amplificación se debe realizar sin distorsión, es decir, el amplificador debe mantener la forma de onda y la frecuencia de la señal de entrada. Por tanto, es necesario que los elementos activos utilizados en los circuitos funcionen de manera lineal. Las señales que utilizaremos en esta asignatura son de amplitud y frecuencia pequeñas. Por consiguiente, los amplificadores que vamos a estudiar funcionarán de forma lineal, lo que permitirá que las señales de entrada y salida sean proporcionales. NOTA: dado que cualquier circuito amplificador cumple el principio de conservación de la energía, la ganancia de energía que tiene la señal de salida con respecto a la de entrada la debe proporcionar una fuente de alimentación.
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1.1. Clasificación de los amplificadores según la magnitud 1.1.1. Amplificador Amplificador de tensión tensión En un amplificador de tensión, las señales de tensión a la salida y a la entrada del amplificador son proporcionales.
ii
io
v o
v i
vi
vo
= R ⋅ i = R ⋅ i
i
s
v s
= R ⋅ i = R ⋅ o
o
o
+ R
R s
1
=
i
1
+
⋅v
s
R s Ri
∆ ⋅v ∆ = ⋅v R R + R 1+ v
i
v
i
o
o
l
Rl
Para ser un amplificador ideal, éste no debe depender de las resistencias Rs y Rl:
Vi = Vs Ri >> Rs
Vo = Vo,max Vo = Δv * Vi
Ro << Rl
2
∆ = v
vo vi
Rl
=∞
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1.1.2. Amplificador Amplificador de corrie corriente nte En un amplificador de corriente, las señales de corriente a la salida y a la entrada del amplificador son proporcionales.
ii
io
v o
v i
ii
io
=
vo Rl
=
vi Ri
i s
=
s
i
s
i
Ri
i
1
= 1
R ⋅ R R + R
( − ∆ ⋅ i ) ⋅ i
=
⋅ R ⋅ R R + R
Rl
o
o
l l
+
⋅i
s
Ri R s
− ∆ = ⋅i R 1+ i
i
l
Ro
Para ser un amplificador ideal, éste no debe depender de las resistencias Rs y Rl:
Ii = Is Ri << Rs
Io = Io,max Io = -Δi * Ii Ro >> Rl ∆ = i
3
−i
o
ii
=
Rl 0
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1.1.3. Amplificador Amplificador de transresisten transresistencia cia En un amplificador de transresistencia, la señal de tensión a la salida y señal de corriente a la entrada del amplificador son proporcionales. ii
io
v i
v o
ii
vo
=
vi Ri
i s
=
⋅ R ⋅ R R + R s
s
o
i
Ri
= R ⋅ i = R ⋅ o
i
o
i s
= 1
+ R
i
R s
∆ ⋅v ∆ ⋅v = R R + R 1+ tr
o
i
tr
i
o
l
Rl
Para ser un amplificador ideal, éste no debe depender de las resistencias Rs y Rl:
Ii = Is Ri << Rs Vo = Vo,max Vo = Δtr * Ii
Ro << Rl
4
∆ = tr
vo ii
Rl
=∞
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1.1.4. Amplificador Amplificador de transconductan transconductancia cia En un amplificador de transconductancia, la señal de corriente a la salida y señal de tensión a la entrada del amplificador son proporcionales. ii
io
v i
v o
vi
io
=
= R ⋅ i = R ⋅
vo Rl
i
i
s
R s
i
+ R
1
i
Rl
o
o
1
=
R ⋅ R R + R
( − ∆ ⋅ i ) ⋅ tk
=
v s
l l
+
R s
⋅v
s
Ri
− ∆ = ⋅i R 1+ tk
i
l
Ro
Para ser un amplificador ideal, éste no debe depender de las resistencias Rs y Rl:
Vi = Vs Ri >> Rs
Io = Io,max Io = -Δtk * Vi Ro >> Rl ∆ tk
5
=
− io
vi Rl =
0
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1.2. Método Método de análisis análisis de amplificador amplificadores es
Dado que los amplificadores que vamos a estudiar funcionan de manera lineal, la resolu resolució ción n de los circuito circuitoss se simpli simplifica fica mucho. mucho. De este este modo, modo, el análisi análisiss de un amplificador se realiza en dos partes:
Por un lado, análisis en continua para calcular el punto Q de cada transistor. En el análisis en continua se utilizarán las ecuaciones y curvas características de cada tipo de transistor.
Por otro lado, el análisis en alterna para calcular la ganancia, margén dinámico y las resistencias de entrada y salida del amplificador. En el análisis en alterna, utilizaremos el circuito equivalente de pequeña señal del transistor.
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