2. Desplazadores de nivel
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Desplazadores de nivel
Incluso si la entrada a un amplificador tiene un valor promedio de cero voltios, la salida a menudo tiene un voltaje promedio no cero debido a los efectos de polarización. Estas dc los voltajes pueden causar un desplazamiento no deseado que afecta negativamente el funcionamiento de un sistema.
Dado que el op-amp es un multi-etapa dc Amplificador de alta ganancia, no deseado. dc Los voltajes pueden ser una fuente de preocupación. Un pequeño desplazamiento en una etapa temprana puede saturar una etapa posterior.
Cambiadores de nivel son amplificadores que suman o restan un voltaje conocido de la entrada para compensar dc tensiones compensadas. Los amplificadores operacionales tienen desplazadores de nivel incluidos en su diseño.
La figura 7 ilustra un simple cambio de nivel. Mostramos que esta palanca de cambios actúa como un amplificador de ganancia unitaria para ac mientras que proporciona un ajustable dc salida.
Comenzamos el análisis utilizando KVL en el bucle de entrada de la Figura 7 (a) y dejando que vin = 0 para obtener
(34)
Ahora desde
(35)
resolvemos para el dc valor de la tensión de salida, Vsalir.
(36)
La ecuación (36) muestra que al variar RE, Vsalir puede ajustarse a cualquier deseado dc nivel (limitado a un máximo de VBB–VBE). Ya que VBB son los dc nivel adquirido de la etapa anterior, este amplificador se utiliza para cambiar el nivel hacia abajo (a un valor inferior). Si hacia arriba Se requiere un cambio, se usa un circuito similar pero PNP transistores son sustituidos por el npn transistores. En la Figura 7 (b) se muestra un circuito completo con fuente de corriente activa.
Figura 7– palanca de cambio de nivel
Ahora examinamos el circuito con ac Señales aplicadas. La figura 7 (c) ilustra la ac circuito equivalente. Tenga en cuenta que β2ib2 es la corriente del colector en la fuente de corriente activa, y asumimos que es una constante. Porque el ac El valor de la corriente es cero, esta fuente de corriente se reemplaza por un circuito abierto. Escribimos el ac ecuaciones utilizando KVL.
(37)
y
(38)
La relación de ac salida a ac la entrada es
(39)
La ecuación (39) muestra que como ro2 se hace grande, la relación de salida a entrada se acerca a la unidad y la palanca de cambio de nivel actúa como un seguidor de emisor a ac. Este es el resultado deseado.
Ejemplo
Dos amplificadores de CE de acoplamiento directo se colocan en serie para lograr la ganancia de voltaje deseada. Diseñe un cambiador de nivel para colocarlo entre los dos amplificadores CE para proporcionar un dc Tensión suficientemente baja para evitar que el segundo amplificador CE se sature. Haga esto proporcionando un sesgo 1 V a la segunda etapa. La tensión del colector, VC, del primer amplificador es 4 V, y el RC de ese amplificador es 1 kΩ. Diseñe la palanca de cambio de nivel para tener un IC de 1 mA utilizando una 
fuente de alimentación. Utilice una fuente de corriente del tipo que se muestra en la Figura 3 (consulte el capítulo: Amplificador diferencial 1.3) con transistores que tengan β (s) = 100, VBE(S) = 0.7 V, y VON = 0.7 V.
Solución: La palanca de cambio de nivel se muestra en la Figura 7 (b). Necesitamos encontrar los valores de RE, R1, R2y R 'E. Dado que el primer amplificador tiene un VC de 4 V, el valor de VBB para la ecuación (36) es 4 V, mientras que RB de esa fórmula es 1 kΩ. Tenga en cuenta que esto está utilizando el circuito equivalente de Thevenin del amplificador anterior. La ecuación (36) entonces produce,
Ajuste del punto de operación del transistor de fuente de corriente en medio de la dc línea de carga, tenemos
y
El voltaje a través de R 'E es 5.5 V. Entonces
Ahora conocemos los voltajes a través de R1 y R2 y la resistencia paralela. Esto produce dos ecuaciones, donde asumimos que la corriente de base en el transistor inferior de la Figura 9.7 (b) es despreciable.
y
El diseño es por lo tanto completo.
SOLICITUD
Además, puede realizar estos cálculos con los simuladores de circuito TINA o TINACloud, utilizando su herramienta de intérprete haciendo clic en el enlace de abajo.