EFECTO DE FRECUENCIA BAJA Y CENTRAL DE AMPLIFICAORES MULTIETAPA.

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1 EFECTO DE FRECUENCIA BAJA Y CENTRAL DE AMPLIFICAORES MULTIETAPA

2 EL ANÁLISIS DE ESTA SECCIÓN SE EMPLEARA LA CONFIGURACIÓN DE POLARIZACIÓN POR MEDIO DE DIVISOR DE VOLTAJE PARA EL BJT,AUNQUE LOS RESULTADOS SE PUEDEN APLICAR EN CUALQUIER CONFIGURACIÓN BJT.BASTA CON ENCONTRAR LA REISTENCIA EQUIVALENTE APROPIADA PARA LA COMBINACIÓN RC,LOS CAPACITORES DETERMINAN LA RESPUESTA EN BAJA FRECUENCIA.

3 AMPLIFICADOR MULTIETAPA CIRCUITO CAPAZ DE PROCESAR LAS SEÑALES DE ACUERDO A LA NATURALEZA DE SU APLICACION. EL AMPLIFICADOR SABRA EXTRAER LA INFORMACIÓN DE TODA LA SEÑAL, DE TAL MANERA, QUE PERMITA MANTENER O MEJORAR LAS CARACTERÍSTICAS DEL SENSOR UTILIZADO PARA NUESTRA APLICACIÓN.

4 TIPOS DE ACOPLAMIENTO PARA INTERCONECTAR LAS ETAPAS DEBEMOS DEFINIR EL TIPO DE ACOPLAMIENTO A UTILIZAR. LOS DISPOSITIVOS USUALES DE ACOPLAMIENTO SON: CABLE, CONDENSADOR Y TRANSFORMADOR.

5 ACOPLAMIENTO DIRECTO CONSISTE BÁSICAMENTE EN INTERCONECTAR CADA ETAPA MEDIANTE UN CABLE

6 RESOLUCIÓN DEL ACOPLAMIENTO DIRECTO

7 VENTAJA DEL ACOPLAMIENTO DIRECTO PRESENTA MUY BUENA RESPUESTA A BAJA FRECUENCIA PROCESA SEÑALES ANALÓGICAS LENTAS O DE CORRIENTE CONTINUA. MUY BUENA AMPLIFICACIÓN DC CON MÍNIMAS COMPENSACIÓN ERRORES.

8 DESVENTAJAS DEL ACOPLAMIENTO DIRECTO LA POLARIZACIÓN DE CADA ETAPA NO ES INDEPENDIENTE DE LAS OTRA. PROBLEMA DE APILAMIENTO DE VOLTAJE QUE TERMINA SATURANDO A LAS ETAPAS FINALES.

9 GRAFICA DEL ACOPLAMIENTO DIRECTO

10 ACOPLAMIENTO ÓPTICO muchas aplicaciones requieren el acoplamiento óptico de circuitos electrónicos. estas aplicaciones se pueden clasificar como sigue: - dispositivos sensibles a la luz y emisores de luz. - detectores y emisores discretos para sistemas de fibra óptica. - módulos interruptor/ reflector que detectan objetos que modifican la trayectoria de la luz. - aisladores /acopladores que transmiten señales eléctricas sin conexiones eléctricas.

11 ACOPLAMIENTO CAPACITIVO

12 SE USA PARA INTERCONECTAR ETAPAS EN LAS CUALES SOLO SE DESEA AMPLIFICAR SEÑAL.

13 CALCULO DEL PARÁMETRO DE POLARIZACION PARA ESTE CALCULO LOS CAPACITORES ACTÚAN COMO CIRCUITO ABIERTO, POR LO TANTO EL CIRCUITO NOS QUEDARA:

14 PARA EL ANÁLISIS DE ESTE CIRCUITO TENEMOS QUE OBTENER EL EQUIVALENTE THEVENIN DE CADA UNO DE LOS CIRCUITOS:

15 POR LO TANTO UNA VEZ QUE REMPLACEMOS VTH Y LA RTH EL CIRCUITO EQUIVALENTE SERÁ IGUAL A:

16 RESOLVIENDO LA MALLA OBTENEMOS IB1 Y IB2: PARA CADA CIRCUITO IB SERÁ IGUAL

17 CORRIENTE DE COLECTOR (IC) CORRIENTE EN EL EMISOR(IE) VOLTAJE DE EMISOR (VE)

18 VOLTAJE EN LA BASE (VB) VOLTAJE EN COLECTOR (VC) GANANCIA TOTAL (At) At= (A1).(A2)

19 ANÁLISIS EN ALTERNA USAMOS EL MODELO DE UN CUADRIPOLO CON PARÁMETROS HÍBRIDOS. EL CIRCUITO EQUIVALENTE SERÁ:

20 CON ESTO PODREMOS DETERMINAR LOS PARÁMETROS DESCONOCIDOS: REMPLAZANDO LOS DATOS Y TENIENDO EN CUENTA QUE:

21 GANANCIA DE CORRIENTE:

22 VENTAJAS DEL ACOPLAMIENTO CAPACITIVO ANULA LAS COMPONENTES DE CC, PERMITIENDO SOLO LA AMPLIFICACIÓN DE SEÑALES EN CA. PERMITE DESACOPLAR LOS EFECTOS DE POLARIZACIÓN ENTRE LAS ETAPAS. PERMITE DAR UNA MAYOR LIBERTAD DE DISEÑO

23 DESVENTAJAS DE LA ACOPLAMIENTO CAPACITIVO LAS REACTANCIAS CAPACITIVAS A BAJAS FRECUENCIAS SE COMPORTAN COMO ALTAS IMPEDANCIAS, DEGRADANDO LA GANANCIA TOTAL DEL AMPLIFICADOR. ESTO HACE QUE EL DISEÑO SEA IMPRÁCTICO PARA EL PROCESAMIENTO DE SEÑALES ANALÓGICAS LENTAS O DE CORRIENTE CONTINUA

24 GRAFICA DEL ACOPLAMIENTO CAPACITIVO

25 ACOPLAMIENTO POR TRANSFORMADOR MUY POPULAR EN EL DOMINIO DE LA RADIOFRECUENCIA

26 VENTAJAS DEL ACOPLAMIENTO CON TRANSFORMADOR EL TRANSFORMADOR COMO CARGA PERMITIRÁ AISLAR LAS SEÑALES Y ADEMÁS, DEPENDIENDO DE LA RAZÓN DE VUELTAS INCREMENTAR EL VOLTAJE Y CORRIENTE UTILIZAMOS. EL TRANSFORMADOR SE PUEDE SINTONIZAR PARA RESONAR DE MANERA QUE SE CONVIERTA EN UN FILTRO PASA-BANDA (FILTRO QUE PASA LAS FRECUENCIAS DESEADAS Y ATENÚA LAS FRECUENCIAS QUE QUEDAN FUERA DE LA BANDA REQUERIDA). ESTE TIPO DE ACOPLAMIENTO SE UTILIZA A MENUDO CUANDO SE AMPLIFICAN SEÑALES DE ALTA FRECUENCIA

27 DESVENTAJAS DEL ACOPLAMIENTO POR TRANSFORMADOR LOS TRANSFORMADORES SON MÁS COSTOSOS QUE LOS CAPACITARES.

28 GRAFICA DEL ACOPLAMIENTO POR TRANSFORMADOR

29 RESPUESTA EN FRECUENCIA BAJA AMPLIFICADOR CON FET EL ANÁLISIS ES MUY SEMEJANTE AL DE BJT,DE NUEVO HAY TRES IMPORTANTES CAPACITORES:CG,CC,CS,SE APLICA LA MAYORÍA DE CONFIGURACIONES DEL FET.

30 EFECTOS DE LAS FRECUENCIAS ASOCIADAS A MULTIETAPAS CON LA SEGUNDA ETAPA DEL DE TRANSISTOR CONECTADA DIRECTAMENTE A LA SALIDA DE LA PRIMERA ETAPA,LA RESPUESTA TOTAL EN FRECUENCIA CAMBIA DE MANERA SIGNIFICATIVA. ESTO TIENE QUE VER CON EL EFECTO MILLER.

31 DIAGRAMA DE BODE LOS DIAGRAMAS DE BODE SON GRÁFICAS SEMILOGARÍTMICAS DE LA MAGNITUD (EN DECIBELES) Y DE LA FASE (EN GRADOS) DE UNA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA. LOS DIAGRAMAS DE BODE CONTIENEN LA MISMA INFORMACIÓN QUE LAS GRÁFICAS NO LOGARÍTMICAS. LOS DIAGRAMAS DE BODE SON MUCHO MÁS FÁCILES DE ELABORAR QUE LAS GRÁFICAS NO LOGARÍTMICAS.

32 FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA H( Ω ) (TAMBIÉN LLAMADA FUNCIÓN DE RED) ES UNA HERRAMIENTA ANALÍTICA ÚTIL PARA DETERMINAR LA RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN CIRCUITO. DE HECHO, LA RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN CIRCUITO ES LA GRÁFICA DE LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE ESTE MISMO H( Ω ), EN FUNCIÓN DE Ω, Y QUE VARÍA DESDE Ω =0 0 HASTA Ω =∞ LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA H( Ω ) DE UN CIRCUITO ES LA RELACIÓN DE UNA SALIDA FASORIAL ENTRE Y( Ω ) (UNA TENSIÓN O CORRIENTE DE ELEMENTO) Y UNA ENTRADA FASORIAL X( Ω ) (TENSIÓN O CORRIENTE DE LA FUENTE) EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA

33 POLOS Y CEROS UN CERO, COMO UNA RAÍZ DE POLINOMIO DEL NUMERADOR, ES UN VALOR QUE PRODUCE UN VALOR CERO DE LA FUNCIÓN. UN POLO, COMO UNA RAÍZ DEL POLINOMIO DEL DENOMINADOR, ES UN VALOR PARA EL CUAL LA FUNCIÓN ES INFINITA. EJEMPLO CALCULE LA FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA, POLOS Y CEROS

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35 GRAFICAR BODE DIAGRAM AL ELABORAR UN DIAGRAMA DE BODE, SE GRAFICA CADA FACTOR POR SEPARADO Y LUEGO SE COMBINAN GRÁFICAMENTE. ES POSIBLE CONSIDERAR LOS FACTORES DE UNO EN UNO Y LUEGO COMBINARLOS ADITIVAMENTE DEBIDO A LOS LOGARITMOS IMPLICADOS. ESTA COMODIDAD MATEMÁTICA DE LOS LOGARITMOS HACE QUE LOS DIAGRAMAS DE BODE CONSTITUYAN UNA PODEROSA HERRAMIENTA DE LA INGENIERÍA.

36 TÉRMINO CONSTANTE K PARA LA GANANCIA K, LA MAGNITUD ES DE 20 LOG10K Y LA FASE ES DE 0°; AMBAS SON CONSTANTES CON LA FRECUENCIA. POR LO TANTO, LOS DIAGRAMAS DE MAGNITUD Y DE FASE DE LA GANANCIA SE INDICAN EN LA FIGURA 14.9. SI K ES NEGATIVA, LA MAGNITUD SIGUE SIENDO DE 20 LOG10 |K|, PERO LA FASE CORRESPONDE A 180°.

37 POLO Y CERO EN EL ORIGEN PARA EL CERO (J) EN EL ORIGEN, LA MAGNITUD ES DE 20 LOG10 Y LA FASE CORRESPONDE A 90°. AMBAS SE GRAFICAN EN LA FIGURA 14.10, DONDE SE ADVIERTE QUE LA PENDIENTE DEL DIAGRAMA DE MAGNITUD ES DE 20 DB/DÉCADA, EN TANTO QUE LA FASE ES CONSTANTE CON LA FRECUENCIA. LOS DIAGRAMAS DE BODE PARA EL POLO (J)1 SON SIMILARES, SALVO QUE LA PENDIENTE DEL DIAGRAMA DE MAGNITUD SEA DE 20 DB/DÉCADA, MIENTRAS QUE LA FASE ES 90°. EN GENERAL, PARA (J)N, DONDE N ES UN ENTERO, EL DIAGRAMA DE MAGNITUD TENDRÁ UNA PENDIENTE DE 20N DB/DÉCADA, MIENTRAS QUE LA FASE ES DE 90N GRADOS.

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