Configuración de
amplificadores en cascada
Prof.: Marvin
Hernández C.
Circuitos Discretos
Primer semestre 2008
Amplificador en Cascada


La amplificación de la señal se efectúa por
etapas: la salida de una excita la entrada de
la etapa siguiente.
La ganancia general del amplificador en
cascada es el producto de las ganancias de
las etapas
AV  AV 1  AV 2  ... AVN
Etapas



Primera etapa, proporciona una alta resistencia
para evitar pérdida del nivel de señal cuando el
amplificador se alimenta con una fuente de alta
resistencia.
La función de las etapas intermedias de la
cascada de un amplificador es proporcionar el
grueso de la ganancia de voltaje.
Etapa salida de un amplificador: proporciona
una baja resistencia de salida con el fin de evitar
pérdida de ganancia
Etapas

La carga en el primer amplificador es la
resistencia de entrada del segundo
amplificador.

No es necesario que las diferentes etapas
tengan las mismas ganancias de tensión y de
corriente.
Acople

Cuando un sistema está compuesto por más
de una etapa de transistores, es necesario
conectar, o acoplar, los transistores entre sí


Directo
Capacitivo
Acople directo


Dos amplificadores están acoplados
directamente si la salida del primer
amplificador se conecta en forma directa a la
entrada del segundo sin utilizar
condensadores.
La salida en CA de la primera etapa está
superpuesta con el nivel de CD estático de la
segunda etapa.
Acople directo

El acoplamiento directo se pueden utilizar de
manera efectiva al acoplar en amplificador
Emisor Común a uno Emisor Seguidor.

Buena respuesta en frecuencias pues no
existen elementos de almacenamiento en
serie
Acoplamiento capacitivo



Método más simple y efectiva de desacoplar
los efectos del nivel de CD de la primera
etapa amplificador
El condensador separa el componente de CD
de la señal de CA
La etapa anterior no afecta la polarización de
la siguiente
Ejemplo #1
EJEMPLO#1
Análisis en DC

VB=?

Por divisor de voltaje se halla VB

Sustituyendo
Ahora se calcula la corriente de la base (IB),
aplicando LVK en la malla de la base
-Vcc+IB (Rth)+VBE+IE(RE)=0
Sabiendo que :
e
Entonces
Sustituyendo:

Ahora se calcula la corriente en el emisor
y en el colector.

Se averigua la tensión en el emisor

Vc=?(Tensión en el colector)

Si se sabe que :

Entonces se despeja para Vc

Sustituyendo
Análisis en CA

re=?

Zi=?,Zo=?
Como es un circuito con configuración de
divisor de voltaje


Zi=?

Zo=?
Las ganancias se calculan para cada etapa
 Para la etapa 1:
La ganancia de voltaje se calcula usando el
modelo re siguiente


Los valores de tensión de entrada y
salida, como también las impedancias
están dadas por

Si sustituyo

Entonces

La carga del amplificador de la primera etapa
es la impedancia de entrada(Zi) del segundo
amplificador Zi=RL

Sustituyendo

Para la segunda etapa, tenemos la misma
ganancia solo que sin carga por lo que
RL=0.

La ganancia total está dada por

Con esta ganancia total se puede calcular el
voltaje de salida Vo

Si Vi=25uA

Ahora si conectamos una carga de 10K a la salida
del segundo amplificador, se tiene un VL en esta
resistencia aplicando división de voltaje

Sustituyendo
Ejemplo #2
Ejemplo #2
Figura 1. Circuito amplificador en cascada de dos etapas.
Análisis en CD
Figura 2. Circuito equivalente en CD para la primera
Etapa del circuito de la figura1
IDQ=2.225 mA
VGSQ=-1.16V
VGS  VG  I D Rs
ID  0
VGS  VG
12*100k
 1,09V
1M  100k
V  VGS
ID  G
RS
VGS  0V
VG 
Figura 3. Punto de operación para
el circuito de la figura 2
para obtener IDQ y VGSQ
ID 
VG 1.09

 1.09m A
RS 1k
 2V  15kIb  0.7V  1.2k (125 1) Ib  0
Ib  7.82A
I E  126* Ib  0.98m A
VRC  4.73V
VC  7.26V
Figura 4. Circuito
equivalente en CD para
la segunda etapa
VE  1.176V
VCE  6.084V
Análisis en pequeña señal
Figura 5. Circuito equivalente en pequeña señal para el circuito de la figura 1
Zi  1M // 100k  90.90k
gm0 
2 I DSS 2 * 6m A

 4m A
Vp
3V
 V
gm  gm0 1  GS
 VP
RB  90k // 18k

 1.16
  4m A* (1 
)  2453.33s
26m V
26m V
hie


re

125
*

125
*
 3.250k

3

I
1m A
E
Z 0  RC  4.8k
Analizando el circuito en pequeña señal para obtener la
ganancia de corriente.
Se hace un divisor de tensión en la malla 1.
Vi * 90.90k 90.90kVi

90.90k  20k
110.9k
222.97Vi
Ids  gm *VGS 
110.9k
Aplicando nodos en el circuito que le sigue:
VGS 
Ids  V 1(
1
1
1
1



)0
20k 1.6k 15k 3.250k
 222.97Vi
116.3729
V1
V1
Ib 

 589.54Vi
hie 3.250k
hfe * Ib  125* Ib  73.6925Vim A
V1 
Aplicando un divisor de corriente en la tercera parte del
circuito:
 73.69Vim A* 4.8k
 60.98m A*Vi
4.8k  1k
VL  I L *1k  60.98Vi
IL 
VL
 60.98  Av
Vi
Para obtener la ganancia de corriente:
VGS
Vi
Ii 

90.90k 110.9k
I L  60.98m A*Vi
I L  60.98m A*Vi
Ai 

 6.7626k
Vi
Ii
110.9k
RESUMEN
Los pasos anteriores fueron demostraciones detalladas pero las
ganancias podrían sacarse fácilmente mediante las siguientes fórmulas.
Ejemplo #3
Amplificador de 3 etapas
en cascada
Haciendo el análisis en DC
VB=4.7 V
VE=4.0 V
=> IE=4 mA
Calculando re
re= 26mV/ Ie = 6.5Ω
La ganancia por etapa esta dada por
Avn=-(RC||RL)/(re)
Para la etapa 1:
AV1=- (RC1||R1||R2||βre) / (re)=-102.3
Para la etapa 2:
AV2=-(RC2||R3||R4||βre) / (re)=-102.3
Para la etapa 3:
AV3=- RC / re=338.46
Para una ganancia total
Av = AV3 AV2AV1= -3,542,082.05
Para una señal de entrada de 1μVpp se obtiene
una señal de salida de 3.542Vpp
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