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CAPÍTULO 4
ETAPAS DE SALIDA
La etapa de salida de un amplificador debe tener un cierto número de atributos. Tal
vez el más importante de ellos es que entregue un nivel a la carga con niveles aceptables de
distorsión.
Otro de los requerimientos consiste en que se tenga una muy baja impedancia de
salida a fin de que la ganancia de voltaje no resulte afectada por el valor de la carga.
Además, debe tener un consumo moderado de potencia y no resultar una limitación en la
respuesta en frecuencia del aparato.
En el presente capítulo se tomarán en cuenta estas especificaciones para diseñar
diferentes formas de etapas finales del aparato.
4.1
EL EMISOR COMÚN AUTOPOLARIZADO
Otro de los circuitos que han sido considerados como posibles etapas de salida, es
el de un transistor en emisor común autopolarizado, a fin de que en un cierto rango, este
pudiera aprovechar los picos de voltaje hasta llegar a los que actúan como polarización.
Este circuito se muestra en la figura 4.1 [9].
Por ser en esta etapa de mayor importancia el análisis de DC, se empezara por
realizar éste. En el circuito de la figura 4.1, podemos definir la trayectoria de corriente
como:
B Ib(RL ) + I b Rb + (β + 1)(Re ) + 0.7 = 3
entonces
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I b (Rb + (β + 1)Re ) = 0.8
Si suponemos que en Vo se debe de tener 0 volts en corriente directa, se tendrá que:
I c = 100 I b = 2 mA
Por lo que, con una β =100, se tendrá que la corriente de base estará definida por:
Figura 4.1 - Configuración emisor común utilizada como etapa de salida.
I b = 20 µA
Sustituyendo en
se tiene
(β + 1)Re + Rb
(β + 1)Re
= 13 Ω
= Rb
Si escogemos Rb de 12 ohms, Re quedara definida por la ecuación siguiente:
3 − 7(20 x10 −6 )(36000) = (β + 1)(20 x10 −6 )Re
por lo que
Re = 1.2 Ω
En el laboratorio, debido tal vez a la tolerancia de las resistencias de polarización o
variaciones en la β , el valor final fue de 0 ohms, ya que si la eliminamos tenemos la
misma eficiencia, y no sufre cambio alguno nuestra respuesta del circuito.
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4.2
ALTERNATIVAS DE DISEÑO PARA LA ETAPA DE SALIDA
4.2.1
EL SEGUIDOR EMISOR
El circuito que se analizará en primera instancia será el seguidor de emisor, una
configuración de transistor cuyas características principales son su alta ganancia de
corriente, su muy alta impedancia de entrada y su baja impedancia de salida [9].
Su forma más característica es mostrada en la figura 4.2.
Si sustituimos su polarización de base por su equivalente en Norton, tendremos que:
Vcc = Vce + Ve
Figura 4.2 - Configuración en seguidor de emisor
entonces
Ve = Vcc − Vce
Por las características de la salida de nuestro circuito, nos conviene que la señal de
salida tenga un rango de trabajo lo más amplio posible, por lo cual haremos.
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Ve = 0
con lo que tendremos que:
Vbb = Ve + Vbe
= 0 + 0 .6
= 0.6 V
Si calculamos la recta de carga en corriente directa, tendremos que
I max =
Vcc
Re
entonces, para corriente alterna
I cq =
Vcc
(Rdc + Rac )
= 2.476 mA
Si por razones de estabilidad térmica tomamos
Rb =
β Re
10
entonces
Rb = 8200 Ω
Si se analiza el circuito en corriente directa, se puede ver que:
(
)
Vbb = (8200) 2.476 x10 −3 + 0.2
entonces
Vbb = 2.1 V
R1 = 32.30 kΩ
R1 = 11.36 kΩ
por lo que el máximo rango de amplitud será:
Veq = 3.5 V
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La gráfica de diseño se muestra en la figura 4.3.
Figura 4.3 - Elección del punto de operación
4.2.2
EL BUFFER DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
La siguiente topología utilizada consiste simplemente en colocar un transistor
dentro de la red de retroalimentación de un OPAMP, como se muestra en la figura 4.4. Se
utiliza éste circuito de manera que cuando el operacional requiera entregar una cierta
cantidad de corriente a la carga, el transistor en seguidor de emisor amplifique la corriente
que entrega el operacional por el factor beta. Su cálculo es similar al que se hizo en el
inciso anterior [10].
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Figura 4.4 - Amplificador operacional con transistor en la retroalimentación
Figura 4.5 - Amplificador de salida con control de corriente
Su principal ventaja es, sin duda alguna, el espacio tan reducido que requiere su
montaje. Una variante de éste circuito es la que se muestra en la figura 4.5, el cual se
utilizó en un circuito de prueba.
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