acoplamientos

1. AMPLIFICADORES MULTIETAPAS
Análisis teórico: En los sistemas amplificadores prácticos es muy difícil
conseguir la ganancia necesaria con una sola etapa aún utilizando cargas activas. Por lo
que frecuentemente teniendo limitado por distintas razones el valor de la fuente de
alimentación del circuito a un determinado valor; deberemos recurrir al uso de más de
una etapa conectados en cascada y acoplados entre sí por algún sistema como ser:
R-C -conecta las etapas con un capacitor de acoplamiento que
trabaja dinámicamente con las resistencias entre sus terminales en función de la
frecuencia de la señal de entrada; limitando la ganancia del amplificador a bajas
frecuencias (f1) en función del valor de capacidad y la resistencia en paralelo con el
mismo. Su principal ventaja es que separa el funcionamiento en continua entre las
distintas etapas. La siguiente es una configuración en cascada; ya que las dos etapas
son idénticas en la polarización.
En cambio en este circuito las polarizaciones son diferentes en cada etapa
adaptándolas a los niveles de señales en cada una; con distintos puntos Q.-
DIRECTO -conecta una etapa con la siguiente sin componentes
adicionales; es la más simple de todas y tiene la mejor respuesta a las frecuencias bajas,
pudiendo amplificar incluso la CC (f1 = 0hz);

2. Pero tiene el inconveniente de ser muy susceptible al corrimiento del
punto Q de todas las etapas cuando por alguna razón se desplace el punto Q de una
sola etapa como consecuencia de estar conectados todos los transistores en forma
directa.
El siguiente ejemplo es un EC con Q1 solo acoplando con el único capacitor CB
la fuente a su base, de manera que la tensión continua de polarización n afecte al
generador y/o la impedancia del generador no modifique la polarización del transistor
Q1; luego es todo acoplamiento directo. Q2 y Q3 ambos están en la configuración CC y
representan la popular configuración Darlington para obtener grandes impedancias de
entrada y elevadas ganancias de corriente aproximadamente el producto de sus hfe.-
VCC
R9
10k
R1
100k
RE
1k
Q1
RL
470
R2
12k
Q2
CB
10u
Q3
vi
Otro ejemplo de configuración compuesta es el “Cascode” en la siguiente figura se ve
un EC acoplado directamente a un BC. Este circuito es ampliamente utilizado por sus
características de linealidad y de amplia respuesta a las frecuencias (hasta el orden de
algunos Mhz).-
A continuación vemos otra configuración compuesta con acoplamiento directo
denominada “Amplificador diferencial” muy utilizada por sus características de
rechazo a los zumbidos de fuente de alimentación (ganancia de tensión de modo común)
y por ello se utiliza en las etapas de entrada de amplificadores de alta ganancia (alta
sensibilidad) donde hay bajos niveles de tensión (:Volt o mV) de vs. A veces Vi2 es
cero otras se aplica realimentación negativa para mejorar la linealidad (bajar distorsión)
Y también se suele utilizar tomando la vo entre los dos colectores de salida en
este caso vod= vo1-vo2
En funcionamiento totalmente diferencial la Avd= (vo1 – vo2) / (vi1-vi2).-

3. TRANSFORMADOR- conecta una etapa con la siguiente por
medio de un transformador de acoplamiento; es la más compleja de todas, la más cara
y la más voluminosa. Si bien también es por mucho la más compleja de diseñar
(cálculo del transformador y construcción del prototipo del mismo) la respuesta en
frecuencias para anchos de banda grandes se hace más complicado, tiene la ventaja
comparativa de aislar galvánicamente una etapa de la otra, (actualmente existe un
método de acoplamiento más efectivo para aislación galvánica). También el
acoplamiento a transformador permite una adaptación de impedancias que no es fácil
de resolver con otros sistemas, y se consiguen mejor eficiencia de acoplamiento ≈ 50%,
contra el acoplamiento R-C que difícilmente llegue a la mitad de este valor en la
práctica. El siguiente es otro ejemplo de circuitos en cascada (las etapas tienen la
misma polarización o sea el mismo punto Q)
El siguiente es un circuito de potencia donde los transistores trabajan en la mitad
del ciclo cada uno (clase B) pero aquí se presenta como un ejemplo de acoplamiento a
transformador

4. No siempre los acoplamientos son puros como vimos en un ejemplo anterior
(ver acoplamiento directo) aquí otros más; donde en el circuito de la izquierda el
generador y la carga se acoplan a Capacitor, pero entre Q1 y Q2 es acoplamiento
directo. En el de la derecha el push – pull en clase B, Q3 y Q4 se acoplan directo a Q2
y el resto es a capacitor.
Se demuestra fácilmente que la ganancia total del amplificador multietapas es
idealmente el producto de las ganancias individuales de cada uno; pero en la práctica las
resistencias del generador más las de entrada de las etapas y sus resistencias de salida
más la de carga hace que los divisores de tensión que aparecen entre etapas disminuyan
el valor final de la ganancia de tensión. Por ejemplo para un amplificador de dos etapas:
Para el cálculo de la ganancia del sistema de dos etapas calculamos:
vo
vi
Ri
Rs Ri
Av
Ri
Ro Ri
Av
Rl
Ro Rl
=
+






+






+






1
1
1
2
1 2
2
2
Para más cantidad de etapas, se repite el cálculo por la cantidad de etapas.
Rs
Ri2
Ri1
Ro1 Ro2
Rl
vovi
Av2Av1
FIGURA N°1

5. Amplificadores de Banda Ancha
Cuando se necesite ampliar el rango de frecuencias (ver siguiente figura) a
amplificar por arriba de los 20.000hz (audio) decimos que estamos en presencia de
amplificadores de banda ancha por ejemplo hasta algunos Mhz de f2 en la siguiente
figura. Circuitos posibles son realizados con transistores de alta frecuencia y
configuraciones como el cascode, otras veces se utilizan capacitores de bajo valor en
paralelo con RC o RE o como en este circuito entere base y colector.
o inductores en serie con RC para “compensar” las respuestas y extenderla hasta el valor
deseado o circuitos de realimentación negativa como en el siguiente donde aparece
remarcado.
Amplificadores de RF
Amplificando señales de RF, que en la práctica es hablar de arriba de 100.000hz
(100kHz). En general estos circuitos no trabajan con grandes rangos de frecuencias
aunque si con elevadas frecuencias del orden de los KHz*. hasta los GHz, por lo que
requieren usar transistores de RF y a veces técnicas de armado especiales con cables lo
más cortos posibles y en otros casos blindados de tipo coaxil. Los circuitos son
especiales como las siguientes

6. Estos circuitos están “sintonizados” a una frecuencia elevada (ff) *
por ejemplo 9,11MHz y el ancho de banda (BW) con el que trabajan es
comparativamente estrecho 440kHz, como se aprecia en la siguiente figura.
Los amplificadores de RF también pueden estar conectados formando
multietapas por ejemplo en el siguiente circuito

7. En estos circuitos la sintonía * se logra entre los componentes
inductivos del transformador y los C en paralelo con ellos, pudiendo ser
cualquiera de los dos componentes ajustable para centrar el valor de f a la
deseada en el pasa banda*. De esta manera se mejora la selectividad
(menor BW) y aumenta la ganancia de tensión total del circuito.
• La sintonía (a la frecuencia central) se determina según la siguiente
fórmula :
ff = 1 /2π LC