Corriente en Cascada

UNIVERSIDAD NACIONAL “PEDRO RUIZ GALLO” FACU ACUL LTAD DE CIE CIENCIA NCIAS S FÍS FÍSICA ICAS S  Y MATEMÁTICAS

AMPLIFICADOR DE CORRIENTE CURSO: circuito !"!ctr#$ico II DOCENTE: S%$&r%

A'$%r%$

INTEGRANTES: ( )ut%*%$t! E+i$o'% ,u$ior ( C%to+! V!-% C!%r  ( Cor$!t!ro Ur+!.u! Ar*%$&o (,u"c% Corr!% Criti%$ (L!/0% C%r1u%t%$t% G!%$c%r"o (M!'% Gu!rr!ro 2i*%$ ( Mo$t%"3%$ Mo$t!ro M%rco

Lambayeque, Agosto 2016 AMPLIFICADORES Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, engrandece la amplitud de un fenómeno o señal que les llega. Lo que se busca evitar a toda costa es la distorsión.

AMPLIFICADOR DE UNA SEÑAL Desde el punto de vista conceptual, el trabajo más sencillo de procesamiento de señales es el de la amplificación de una señal. La necesidad de amplificación resulta porque los transductores producen señales que se dicen son d!biles", es decir, del orden de micro volts o mili volts # poseen poca energía. $stas señales son demasiado pequeñas para un procesamiento confiable el procesamiento es muc%o más fácil si la magnitud de la señal se %ace más grande.

LAS SEÑALES &

Las señales contienen muc%a información acerca de varias cosas # actividades que suceden en el mundo físico.

&

'ara e(traer información acerca de una señal, o conjunto de esta, es necesario procesarla de alguna forma predeterminada.

&

$ste procesamiento transductor

se

realiza

a

trav!s

de

un

dispositivo

llamado

MODELOS DE AMPLIFICADORES El modelo de amplificador de corriente En la Figura se muestra un modelo alternativo, conocido como modelo de amplificador de corriente. En este modelo, la propiedad de ganancia viene representada por una fuente de corriente controlada por corriente. Como sucedía anteriormente, la resistencia de entrada controla la corriente que extrae el amplificador de la fuente de señal. La resistencia de salida está ahora en paralelo con la fuente controlada para reflejar el hecho de que el amplificador no puede proporcionar una corriente fija a una resistencia de carga aritrariamente alta.

!i la carga es un cortocircuito, no fluirá corriente a trav"s de  Ro, # la relaci$n entre la corriente de salida # la corriente de entrada será  Aisc. %or este motivo,  Aisc se conoce como ganancia de corriente en cortocircuito. &n amplificador modelado inicialmente como un amplificador de tensi$n, tami"n puede ser modelado como un amplificador  de corriente. Las resistencias de entrada # de salida son las mismas para amos modelos. La ganancia de corriente en cortocircuito se puede calcular a partir del modelo de amplificador de tensi$n, conectando un cortocircuito a la salida # calculando la ganancia de corriente. 'serve que hemos convertido el circuito de (h"venin del modelo de amplificador 

de tensi$n en un circuito de )orton en el modelo de amplificador de corriente. *demás, se ha efectuado la sustituci$n

V i

¿  R i i i

.

$)$*'L+ !e modela un amplificador con el modelo de amplificador de tensi$n que se muestra en la Figura +.-. eterminar el modelo de amplificador de corriente.

-olución %ara calcular la ganancia de corriente en cortocircuito, se conecta un cortocircuito a los terminales de salida del amplificador como se muestra en la Figura Luego se calcula. i i=

vi

i osc=

#

 R i

 A vo  v i  Ro

La ganancia de corriente en cortocircuito es/  A isc

i osc

0

ii

 0

 A vo

 Ri  Ro

3

¿ 10

El modelo de amplificador de corriente resultante se muestra en la Figura

AMPLIFICADORES EN CASCADA * veces se conecta la salida de un amplificador a la entrada de otro, como se muestra en la Figura Esto se denomina cone(ión en cascada de los amplificadores. La ganancia de tensi$n total de la conexi$n en cascada viene dada por/  A v =

1ultiplicando # dividiendo por

vo1

v 02 vi 1

, se otiene la siguiente ecuaci$n /

 A v =

v 01 vi 1

'servando la Figura, se compruea que

 A v =

!in emargo,

 A v 1=

v 02

 x

vi 2

0

v 01 vi 1

v0 1 vo 1

. %or tanto, se puede escriir 

v 02

 x

vi 2

v 01 vi 1

es la ganancia de la primera etapa, #

 A v 2=

v 02 vi 2

es la

ganancia de la segunda etapa, de manera que se otiene/  A v

0

 A v 1  A v 2

%or tanto, la ganancia total de tensi$n de una serie de etapas de amplificaci$n en cascada es el producto de las ganancias de tensi$n de las etapas individuales 2por supuesto, es necesario incluir el efecto de la carga en el cálculo de la ganancia de cada etapa3. la resistencia de entrada de la segunda etapa carga a la primera etapa3. e manera similar, la ganancia total de corriente de una conexi$n de amplificadores en cascada es el producto de las ganancias de corriente de las etapas individuales. Consecuentemente, la ganancia total de potencia es el producto de las ganancias de  potencia individual. $)$*'L+ Considerando la conexi$n en cascada de dos amplificadores que se muestra en la Figura calcular la ganancia de corriente, la ganancia de tensi$n # la ganancia de potencia de cada etapa # de la conexi$n completa en cascada .

Solución: Considerando la carga deida a la resistencia de entrada de la segunda

etapa, se oserva que la ganancia de tensi$n de la primera etapa es

donde se ha utili4ado el dato

 A v o 1

=55, indicado en la Figura. e manera

similar,

La ganancia total de tensi$n es/

Como  Ri es la resistencia de carga de la primera etapa, es posile calcular la ganancia de corriente de la primera etapa utili4ando la Ecuaci$n/

e manera similar, es posile calcular la ganancia de corriente de la segunda etapa

La ganancia total de corriente es *hora es posile calcular las ganancias de potencia de la siguiente manera

#

Modelos simplificados de las etapas de amplificadores en cascada * veces se deseará encontrar un modelo simplificado de un amplificador en cascada. La resistencia de entrada del conjunto es la resistencia de entrada de la primera etapa, # su resistencia de salida es la resistencia de salida de la 6ltima etapa. La ganancia de tensi$n en circuito aierto del conjunto se calcula con una carga en circuito aierto en la 6ltima etapa. !in emargo, es preciso considerar el efecto de la carga de cada etapa sore la anterior. &na ve4 calculada la ganancia de tensi$n en circuito aierto de la

conexi$n completa en cascada, es posile diujar un modelo simplificado. $)$*'L+ Calcular el modelo general simplificado para la conexi$n en cascada de la Figura # ejemplo anterior. Solución: La ganancia de tensi$n de la primera etapa, teniendo en cuenta la

carga de la segunda etapa, es

Con una carga en circuito aierto, la ganancia de la segunda etapa es

La ganancia total en circuito aierto es

La resistencia de entrada del amplificador en cascada es

# la resistencia de salida es

El modelo simplificado para el circuito en cascada se muestra en la Figura

*%L7C*C7')E! El amplificador puede realizar su función de manera pasiva, variando la relación entre la corriente y el voltaje, manteniendo constante la potencia (de manera similar a un transformador ), o de forma activa, tomando potencia de una fuente de alimentación y aumentando la potencia de la señal a su salida del amplificador, habitualmente manteniendo la forma de la señal, pero dotándola de mayor amplitud. La relación entre la entrada y la salida del amplificador puede epresarse en función de la frecuencia de la señal de entrada, lo cual se denomina función de transferencia, !ue indica la "anancia de la misma para cada frecuencia. Es habitual mantener un amplificador trabajando dentro de un determinado ran"o de frecuencias en el !ue se comporta de forma lineal, lo cual implica !ue su "anancia es constante para cual!uier amplitud de entrada. El componente principal de estos amplificadores, denominado elemento activo, puede ser un tubo de vac#o o un transistor. Las válvulas de vac#o todav#a suelen utilizarse en

al"unos amplificadores especialmente diseñados para audio, preferida en al"unos estilos musicales por su respuesta en frecuencia, o en amplificadores de alta potencia en radiofrecuencia. Los transistores suponen la base de la electrónica moderna. $on ellos se diseñan circuitos más complejos, como los amplificadores operacionales, !ue a su vez se usan en otros como los amplificadores de instrumentación .

Uo &!" A*+"i4c%&or O+!r%cio$%"

Co mo s un omb r el oi n d i c a ,e la mp l i fi c a d oro p er a c i o na le su nd i s p o s i t i v oq ue p ue de aument arc u al qui ert i podes eñal ,s eadev ol t aj eodec or r i e nt e,dec or r i ent eal t er n aode c or r i ent edi r ec t a. Ah or av a mo sav e rc ó moe sq ues ed ae s t ep r o c e s oyl a sd i f e r e nt e sc o n fi gu r a c i o ne sc o n l asquepuedet r abaj ares t edi s pos i t i v o.

E" A*+"i4c%&or O+!r%cio$%" co*o co*+%r%&or

Un ad el a sf u nc i on espr i n ci pa l e sd ela mp l i fi c ad oro per a ci o na le sl adec ompa r ad or .Un ad e l a sc on di c i o ne sq ues ed eb ec ump l i rp ar au t i l i z are lamp l i fi c ado ro per a ci on ale squ ee l v ol t aj eent r el aent r adai n ver s or aynoi n ver s or adebes erc er o.

E" A*+"i4c%&or O+!r%cio$%" co*o u*%&or i$0!ror5 Elampl i fi c adoroper ac i onal s umadorper mi t eal us uar i os umarv ar i osni v el esdev ol t aj eal a v ezques ei nv i er t eel s i gnodel v ol t aj e.

El anál i s i sdees t ac onfi gur ac i ónesel s i gui ent e: