amplificacion-amplif-de-sec3b1al-pequec3b1a.pdf

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cido una determinada ganancia. Se puede decir que la ganan- cia de un amplificador es la relación que existe entre el valor de la señal obtenida a la salida y el de la entrada. Depen- En los amplificadores, gracias a los transistores, se consigue
  Enlosamplificadores,graciasalostransistores,seconsigueelevarlaintensidaddelossonidos y delasseñalesengeneral.Elamplificadorposeeunaentradapordondeseintroducelaseñaldébil, y otrapordondesealimentaconC.C.Laseñaldesalida seveaumentadagraciasalaaportacióndeestaalimentación,siguiendolasmismasvariacionesqueladeentrada(Figura13.1).Amplificador.SeñaldeentradaSeñaldesalida Fuentede alimentación Figura13.1.Elamplificadorelevaelniveldelaseñalaplicadaasuentrada. EnlaFigura13.2semuestraladisposiciónbásicadeunamplificadordesonido. Lí,I señaldeentrada,debajonivel(delordendeunospocos'milivoltios),Yaaportandispositivos corno:elmicrófono(transformalasondassonorasenseñaleseléctricasquesiguenlasmismasvariacionesquelasprime-.ras),elreproductordediscos(transformalaseñalesgrabadas enlossurcosdeldiscoenseñaleseléctricas),elmagnetófono(transformalasseñalesgrabadasmagnéticamenteenunacintaenseñaleseléctricas),ete.Elamplificadordeaudiotomaestas .señaleseléctricasy;manteniendointactasuscualidades,las elevadevalor(delordendeunoscuantosvoltios).Estasseña-lesyasonlosuficientementefuertescomoparapodersertransformadasensonidosaudiblesporpartedelaltavoz. Figura13.2.Amplifkadordeaudio Estudiaremosahoraalgunasdelascaracterísticasdelosamplifieadoresquenosayudaránaentenderlafunciónpropiadelosmismos. 13.2. Gananciadeunamplificador ____--_..,.....-_.',..._,,_,__....__._..¡..;~~-== Cuandounamplificadorrealizalafuncióndeelevarlaseñalquehasidoaplicadaasuentrada,sedicequehaprodu-cidounadeterminada ganancia. Sepuededecirquelaganan-ciadeunamplificadoresla relaciónqueexisteentreelvalor delaseñalobtenidaalasalida y eldelaentrada. Depen-diendodelamagnitudeléctricaqueestemostratando,sepue-denobservartrestiposdeganancias(Figura13.3): Figura13.3.Elamplificadorproducegananciaenlaseñaldeentrada.  -::- ~Gananciadetensión: que se obtienemidiendoelvalordelatensióndeentradayeldesalidayrealizando su cociente. ~Gananciadecorriente; seobtienemidiendoelvalordelaintensidaddesalidayeldeentrada,efectuandosu cociente. f---···------ .A = Isalida; I lentrada ,.._--.J 3 Gananciadepotencia:seobtienealdividirlapotencia obtenidaenlasalidaeJ]trelapotenciaentregadaalaentra-daSepuedecomprobarconfacilidadque,alrealizarestaoperación,elresultadoqueseobtienecoincideconelpro-ductodelasgananciasdetensiónycorriente.Escorrienteencontramosconlagananciaexpresadaendecibelios(dB).Eldecibclioesunaunidadqueseemplea paramedi- el nivelsonoro.ParacalcularlagananciadeunamplificadorendBaplicamoslassiguientesexpresiones:ãGananciadetensión:a  = 20log~ãGananciadecorriente:a¡ = 20logA¡ãGananciadepotencia:a p = 10log~ Ejemplo13.1 Laseñaldeentradadeunamplificadoresde10mV y I IDA. Determinarlagananciadetensión,potenciaycorrientedeesteamplificador,silaseñalqueseobtieneen lasalidaesde I V Y 10 roA. Solución: A  = V salida Venlrada 1 --= 1000,01 10 ---10 I A. = Isalida I Ientrada ~= A A¡ = 100.10 = 1.000 (j)  Endecibelios:a v = 20 log Av = 20. log 100 = 40 dBa¡ = 20logA¡ = 20.log10 = 20dB ap = 10 log Ap=10· log 1000~_69d~ Enconclusión,conesteamplificadorhemos conseguí- ..dounagananciadeI00vecesparalatensiónyde10paralacorriente,habiendoconseguidomultiplicarpor1.000lapotenciadelaseñaldeentrada. 13.3. Adaptacióndeimpedanciasen un amplificador Losamplificadoresposeenunacaracterísticafundamental,queeslaimpedanciaquepresentanasuentradayasusalida. €; Impedanciadeentrada eslaimpedanciaqueofreceunamplificadoralaentrada,ysecalculaaplicandolaleydeOhmentresusextremos: I V  ;-. Z = 11 entrada .e l Iemrada ¡ @ Impedanciadesalida eslaimpedanciaqueofreceelamplificadorasusalida: Z = Vsalida s Paraelamplificadordelejemploanterior,laimpedanciadeentradaysalidasería: Z = VeDtrada em 1 entrada Z = Vsalida sall,alida 0,01 0,001 1 --=OOQ 0,01 100 Laimpedanciadeentradadeunamplificador  Zenl  limi-taelpasodecorrienteproporcionadoporelgeneradordeseñales,detalformaquesepodríadecirqueeslacargaquepresentaadichogeneradordeseñales.Amplificador r > Entrada (rv} ~ figura  3A Impedanciade entradadelamplificador y delgelleradorde señales. Losgeneradoresdeseñaltambiénposeenunaimpedanciacaracterística,dependiendoestevalordeltipodegenerador. Así,porejemplo,paraunreceptorderadio,laantenaesel generadordeseñalesysuimpedanciaesdeunos 50O. Enelcasodequeelgeneradordeseñalesfueraunmicrófono,la impedanciapodríaseralgomayor,delor:qendelos10 KQ. Paraqueunsistemaposeaunrendimientomáximo,la impedanciadelgeneradordebeserigualalaentradadelamplificador.Estoesloqueseconocecomo adaptación deimpedancias ,Paraentenderestomejorvamosasuponerlossiguientestrescasos:a)Enelprimercaso,talcomosemuestraenlaFigura 13.5, tenemosungeneradordeseñalesde 1OV conunaimpedancia ZG de 50 Q. Laimpedanciadeentradadelamplificador Zent estambiénde50 O. .  ã  Entrada (f\ í' o J.. figura 13.5.Impedancias iguales. Lasdosimpedanciasquedanenserie,porloquelacorrientequeseestableceenelcircuitoesiguala: V10 1=--= =0,1A Z50 + 50 Suponiendoquelasdosimpedanciassonresistivas,lapotenciaqueapareceenelamplificadores: P = Zent 1 2 = 50·0,J2 = 0,5W b)Enelcasodequelaimpedanciadeentradadelamplifi- cadorhubiesesidode] O .Q, lapotencia.queapareceríaenelamplificadorsecalculad  de'Ia mismaforma: V 10 1=--=0,166A Z 50+ 10 p~= Zen'.oP = 10·0,166 2 = 0,27W ~  ã ~   _-~ e)Veamdsquéocurrecuandolaimpedanciadeentrada delamplificadorseasuperioraladelgenerador.Enestecasohemossupuestoquedichaimpedanciaesiguala1000. V 1=- Z 10 ---=O066A 50 + 100 z, P = Zenl 1 2 = 100.0,066 2 = 0,44WEnconclusión,lamáximapotenciaenelamplificadorse consiguecuandolasdosimpedanciassoniguales.Laimpedanciadeentradadelosamplificadoresdependefundamentalmentedeltipodeconfiguraciónqueseemplee.Seguidamenteproporcionamosunarelaciónapro-ximativadeestosvalores: Colectorcomún: granimpedanciadeentrada (Zenl==300KQ). Basecomún: muypequeñaimpedanciadeentrada (Zent == 50O). Emisorcomún: valorintermediodeimpedanciadeentra-da (Zent == 50KO).  13.4. Clasificacióndelos amplificadores ===== Notodoslosamplificadoressoniguales;existendiferen- ciasentreunos y otros,dependiendodelamagnituddelaseñalquesevaaamplificar,configuración,clase,acopla-miento y aplicaciones.EnTabla13.1sehaceunaclasificacióndelosmismos: @; Dependiendodelaseñal:existenmuchasaplicacionesdondeelusodeunasolaetapaamplificadoranoessuficien-teparaelevarlaseñaldeentradaalniveldeseado.Porestarazón,seempleanvariasetapasamplificadorasacopladasadecuadamente,conelfindeimprimirencadaunadeellaselniveldeamplificaciónadecuado y, así,conseguirunaseñaldesalidasindistorsiónyconelmáximorendimientoporpartedelconjuntodelamplificador. MicrófonoAltavoz ..-:-.> . ,  >.~Pliti~#~tHiE#~itll¡l ¡rj :H:~;~~t~~~: ;:  .-.:. .---.,-. Figura13.6.Diagramadebloquesdelasdiferentesetapasamplificadorasdeunamplificadordeaudio. Así,porejemplo,laseñaldeaudioproporcionadaporunmicrófonoolaseñalrecogidaenlaantenadeunreceptorderadioposeeunnivelqueenlamayoríadelasocasionesnoalcanzaunospocosmilivoltiosoinclusornicrovoltios.Enestoscasossehacenecesarioporlomenosdedos,tres omásetapasamplificadoras.ÉsteeselcasodelejemplomostradoenlaFigura13.6,dondeseaprecialaestructuradeunamplificadordeaudioenundiagramadebloques.Existeunamplificadorprevio,opreamplificadorde pequeñaseñal,quetomaladébilseñalprovenientedelmicrófonoylaelevahastaunniveladecuado.Estaseñalsevuelveaamplificarenlaetapaexcitadorabastaobtenerelnivelsuficienteparaexcitarlaetapacorrespondientealamplificadordepotencia.Estaúltimaetapaconsigueele-varelniveldelaseñalsuficientementecomoparaexcitarelaltavozdesalida.Losamplificadoresdepequeñaseñalseutilizanenetapasprevias y poseenunagananciamuygrandedetensión.Estetipodeamplificadoresposeeunarespuestalineal,esdecir,debeserfielynodistorsionarlasseñales. Unamplificadordepotenciamanejaseñalesmásfuertesyseempleaenlasetapasfinales.Enesteamplificadorlazonadetrabajoesdeltodolineal @ Por su configuración (verFigura13.7).BasecomúnColectorcomún -- - Emisorcomún figura 13.7.Oasificacióndelosamplificadorespor su configuración. @ Por suclase:estaclasificaciónesdebidaaquenotodoslosamplificadorespresentantodoelconjuntodelciclodeseñaldeentradaenlasalida.ClaseA:enlaFigura13.8semuestraelaspectodelasseñalesdeentrada y salidadeunamplificadordeclaseA. Figura13.8.RespuestadeunamplificadordeclaseA.  Laseñalqueapareceenlasalidanoestádistorsionadaconrespectoaladeentrada.Clase B: laseñalqueapareceenlasalidaestárecortada,detalformaqueúnicamenteparecenlossemiciclosposi-tivos,talcomosepuedeapreciarynlososcilogramasdelaFigura13.9. Figura13.9.RespuestadeunamplificadordeclaseB. ClaseC:enestecaso,lacorrientequeaparececomoseñaldesalidafluyemenosdeunsemiciclo,talcomoseapreciaenlaFigura13.10. --~'::t Figura13.10.RespuestadeunampliñcadordeclaseC. ClaseAB:Laseñalqueapareceenlasalidaesunacom-binacióndelaclaseA y B,esdecir,apareceunapequeñadistorsiónenlospicosdelaseñaldesalida(verFigura13.11). f'¡gura13.11.RespuestadeunamplificadordecI~,AB; 'h Porlafrecuenciadelaseñal:comolasseñalesquesequierenamplificarsonalternativas,esnecesariodiseñarloscircuitosamplificadoresteniendoencuentaelvalordelafrecuenciadelasmismas.Losamplificadoresdecorrientecontinuatrabajanconseñalesnoalternativasy,por lo tanto,poseenunafrecuen-ciacero.Losdeaudiofrecuenciaodebajafrecuenciatrabajanconfrecuenciasaudiblesenunmargende20a20KHz.Losamplificadoresdevideofrecuenciaseutilizanparaseña-lesenunmargendefrecuenciasdeentre20HzY15MHz.Losamplificadoresradiofrecuenciaodealtafrecuencia,seutilizanensistemasdetransmisióndeseñalesderadioymanejanfrecuenciasdelordende200KHza300MHz.LosdeVHFyUHFtrabajanenfrecuenciasdecientosomilesdeMHz y seutilizanparalatransmisióndeseñalesdeaudio y televisión.
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