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V3 = 10V

V5 = 9.71V

V8 = -9.91V

V10 = 10.7mV

V16 = -10.6 V

V18 = 10.7 V

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1.1  Función de transferencia con 4 ceros y 4 polos, analizando la estabilidad

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1.1  Función de transferencia con 4 ceros y 4 polos, analizando la estabilidad

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El sistema será estable si los polos p0,p1,p2 y p3 se encuentra en el semiplano izquierdo del plano complejo

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6.Compruebe que cada etapa de amplificación opere en régimen lineal y mínima distorsión armónica, usando los diagramas del punto 4.

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6.Compruebe que cada etapa de amplificación opere en régimen lineal y mínima distorsión armónica, usando los diagramas del punto 4.

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Puesto que el amplificador trabaja con una frecuencia de 1 kHz, se observa que en cada etapa el funcionamiento es en régimen lineal y con mínima distorsión , debido a que esta frecuencia se encuentra dentro del ancho de banda pasante mostrada en los diagramas de Bode hallados en la simulación(entre 10 y 100kHz) . En esta zona de frecuencias medias:

a)Los condensadores de acoplo y bypass se comportan prácticamente como cortocircuitos, sin introducir atenuaciones ni desfases apreciables.

b)La ganancia se mantiene constante alrededor de 10 a 11, tal como se diseñó.

c)Cada transistor trabaja en su región activa, con márgenes adecuados de voltaje y corriente, evitando saturación o corte.

d)La realimentación negativa asegura estabilidad, linealidad y reducción de la distorsión armónica.

Por lo tanto, la señal de 1 kHz se amplifica sin recortes ni deformaciones, garantizando una salida fiel a la forma de onda de entrada, únicamente escalada en amplitud.

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2. Obtenga la función de transferencia del amplificador para la zona de frecuencias medias.

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2. Obtenga la función de transferencia del amplificador para la zona de frecuencias medias.

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la señal de 400mV y de 1kHz de amplitud se ve ligeramente atenuada en el punto 2 por la presencia del capacitor. Su amplitud es 372.5mV.

se puede observar en el canal B que el voltaje en el punto 10 tiene una amplitud de 4.055V esto quiere decir que la ganancia de voltaje del amplificador es de:

Avf = 4.055/0.3725 = 10.8859

entonces la función de transferencia del amplificador es igual a la ganancia que es 10.8859.

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El diagrama de lugar de las raíces no muestra asíntotas, ya que cada polo está compensado por un cero; sin embargo, es importante evitar que los ceros arrastren a los polos hacia el semiplano derecho, lo cual generaría inestabilidad.

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1.3 Estabilidad respecto al circuito analizado 

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1.3 Estabilidad respecto al circuito analizado 

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En este tipo de amplificador, los capacitores de acoplamiento y desacoplamiento (C1, C2, C3 y C4) generan polos y ceros en la zona de bajas frecuencias. El capacitor C5, ubicado entre la base y el colector de Q4, actúa como elemento de compensación al desplazar un polo hacia frecuencias más bajas, lo que contribuye a la estabilidad del sistema. Por su parte, la resistencia R14 en conjunto con R13, R10 y el capacitor C2 forman una trayectoria de realimentación desde la salida (colector de Q5) hacia las etapas previas.

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Las señales en los distintos nodos del amplificador multietapa mantienen una forma senoidal limpia y continua, confirmando que los transistores operan en régimen lineal. La amplitud aumenta progresivamente desde la entrada hasta la salida, evidenciando una amplificación proporcional, estable y con mínima distorsión armónica, cumpliendo así con los objetivos del diseño.

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Diagrama de Bode sin retroalimentación, G=V13/V2

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Diagrama de Bode sin retroalimentación, G=V13/V2

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Diagrama de Bode G=V13/V2 En esta figura se muestra el diagrama de Bode de la ganancia del sistema sin realimentación. Se observa una zona de ganancia constante en frecuencia media, y una caída a frecuencias altas, lo cual es característico del comportamiento de un amplificador de múltiples etapas.

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En esta figura se muestra el diagrama de Bode del sistema realimentado, donde se considera la diferencia de voltaje entre los nodos de entrada V2−V6, V2 como entrada efectiva, y V13​ como salida.

En el sistema con realimentación se aprecia una disminución en la ganancia máxima respecto al caso sin realimentación; no obstante, el ancho de banda se incrementa de forma significativa.

Esto evidencia el efecto de la realimentación negativa, la cual, si bien reduce la ganancia, favorece la estabilidad del sistema y amplía el rango de frecuencias de operación, optimizando así la respuesta dinámica del amplificador.