Diseño de un amplificador con mezclador de 2 canales y vumetro

AMPLIFICADOR DE AUDIO CLASE A CON MEZCLADOR DE DOS CANALES
Y VUMETRO ELECTRONICO TRANSISTORIZADO
JOSEJAIME PADILLA 2010119049
RICARDO JAVIER PUPO 2010219065
ING. ALEJANDRO DURAN PABÓN
ELECTRÓNICA II Y LABORATORIO
UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA
2014

lectrónica II y Laboratorio
Facultad de Ingenierías – Universidad del Magdalena
AMPLIFICADOR DE AUDIO CLASE A CON MEZCLADOR DE DOS CANALES
Y VUMETRO ELECTRONICO TRANSISTORIZADO
INTRODUCCIÓN
Desde hace tiempo una de las aplicaciones más conocida para los transistores,
trata de la amplificación de señales enfatizados a su vez, en mezcladores de
frecuencia o sonido, el cual, es muy útil para muchos campos de la vida cotidiana,
como en el caso de las telecomunicaciones, y aplicaciones con sonido.
Un mezclador es aquel capaz de interactuar con diferentes señales y frecuencias
logrando así un acoplamiento de estas, enviándolas a un punto determinado; en
este caso se puede presenciar en el caso donde se inyectan dos tipos de sonidos
a la entrada del mezclador cuya salida será enviada a u amplificador de clase
donde su salida será el parlante y a este la conexión del vúmetro para mostrar la
variación con respecto al voltaje.
De manera que estos mezcladores suelen ser convenientes realizarlos con
transistores FET, dado a que permiten un mejor acoplamiento de las señales, es
decir, no producen ruido, como en el caso de los BJT, al mismo tiempo contendrá
un amplificador en clase A en configuración Darlington para amplificar y a la vez
eliminar ruido.
A continuación, en el presente informe se mostrara el diseño de un mezclador de
audio, realizado con un JFET (2N5458), y dos canales de entrada, siendo emitida
al final a través de un parlante y su variación de a través del vúmetro.
OBJETIVO GENERAL
Diseñar un amplificador de audio clase A con mezclador de dos canales y vúmetro
electrónico transistorizado.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Determinar el circuito capaz de mezclar diferentes señales de audio,
utilizando FET.
 Investigar acerca de los amplificadores de clase A para generar un
amplificador de audio sin ruido.
 Realizar el montaje del circuito en protoboard y probar su funcionalidad.
 Sincronizar todos los componentes del circuito y obtener el respectivo
funcionamiento de este.

CUERPO DEL TRABAJO
El proyecto consta de un mezclador de dos canales compuesto por un transistor
JFET, el cual mezclara dos señales de audio colocadas en las entradas, ya sea un
micrófono, un reproductor MP3 o un computador. Como este mezcla las dos
señales en una sola, la señal ira a un amplificador clase A de 3 watts compuesto
por una etapa de amplificador diferencial la cual sirve para eliminar el ruido
generado al montar los circuitos en la protoboard y una configuración Darlington
para la etapa de potencia, compuesto por un transistor NPN de potencia TIP31C.
El proyecto además contara con un vúmetro electrónico a base de transistores
para mostrar un nivel de señal de audio en unidades de volumen, es decir a través
de unos LEDs indicara el nivel de salida del amplificador. El sistema consta de los
siguientes bloques:
MEZCLADOR DE DOS CANALES CON JFET
Las mesas de mezclas de audio o mezcladora de sonidos es un dispositivo
electrónico al cual se conectan diversos elementos emisores de audio, tales como
micrófonos, entradas de línea, samplers, sintetizadores, gira discos de vinilos,
reproductores de CD, reproductores de cintas, etc. Una vez que las señales
sonoras entran en la mesa estas pueden ser procesadas y tratadas de diversos
modos para dar como resultado de salida una mezcla de audio, mono, multicanal
o estéreo.
El uso de transistores FET, que se caracterizan por su alta impedancia de entrada,
nos permite usar estos circuitos preamplificadores con micrófonos de alta
impedancia tales como los de cristal y los cerámicos; con estos se pueden obtener

una respuesta en frecuencia sin atenuación entre 1Hz y 20KHz. Además para este
amplificador utilizamos un transistor JFET DE CANAL N 2N5458.
Para el diseño del Mezclador de audio se utilizo la alta impedancia de entrada que
tiene el JFET que esto puede aproximarse a un circuito abierto, por eso en la
entrada se pueden mezclar muchas señales, obteniendo así una salida de audio
con muchas señales.
Se dice que la impedancia de entrada de los JFET´s es de 1000 MΩ, muy grande
en realidad.
El diseño del mezclador con JFET es el siguiente:
El consumo de este circuito es realmente muy bajo, solo de algunos miliamperios,
y por esto resulta adecuado para equipos portátiles que se alimentan con baterías.

Ahora se explicaran los componentes de este mezclador:
- Filtros de 10 µF.
La función de estos es prevenir que cualquier nivel de polarización DC de la señal
de entrada se presente en la entrada de la Compuerta del JFET.
- Potenciometros de 1MΩ.
La función de estos potenciómetros es funcionar como control de volumen de cada
canal, es decir que el mezclador tendrá su controlador de niveles de volumen.
- Resistencias de 100KΩ.
El propósito de estos es asegurar que un canal no cargue a otro canal y reduzca o
distorsione de forma severa la señal de la compuerta. En general y por tanto,
estas resistencias compensan cualquier diferencia en la impedancia Z de la señal
para asegurar que uno no cargue a la otra y que se desarrolle un nivel mezclado
de señales en el amplificador. Estas resistencias técnicamente se denominan
“Resistencias de aislamiento de Señal”.
- Transistor JFET 2N5458.
Este transistor es de propósito general, se utiliza mucho para amplificar a pequeña
señal. Su comportamiento en el circuito es de gran ayuda, ya que se podría decir
que es el motor de fuerza del mezclador.
Se explicara el funcionamiento de la configuración de auto polarización utilizada:

Haciendo un análisis DC:
Por LKV:
−𝑉𝑖𝑛 + 𝑉𝐺𝑆 + 𝑉𝑆 = 0
 Como 𝑉𝐼𝑁 no es valor constante, entonces se omite:
𝑉𝐺𝑆 = 𝑉𝑆
 Pero 𝐼 𝐷 = 𝐼𝑆, pero 𝐼 𝐷 = 0.
De esta manera:
𝑉𝑔𝑠 𝑄 = 0 𝑉
Para este circuito la corriente máxima en saturación es de 10 mA y un VP de -6v,
que es la dada por el fabricante del transistor 2N5458:
𝐼𝐷 𝑠𝑠 = 10𝑚𝐴
𝑉𝑃 = −6 𝑉
Con estos datos se puede calcular la transconductancia gm:
𝑔𝑚0 =
2𝐼𝐷 𝑠𝑠
| 𝑉𝑝|
𝑔𝑚0 =
2(10 𝑚𝐴)
|−4 𝑣|
= 1.5 𝑚𝑆

Ahora haciendo el modelo equivalente:
Pero primero se tiene en cuenta que el voltaje que entra al JFET es uno solo, es
decir Vin:
Para este análisis no se usara, es decir se omitirá el valor de rd o yos, se omite,
por lo tanto la impedancia de salida:
𝑍 𝑂 = 𝑅 𝐷 ‖ 𝑅 𝐿
𝑍 𝑂 = (3.3 𝐾Ω) ‖ 𝑅 𝐿
∴ Donde RL = RP = 10 KΩ ‖ 10 KΩ = 5 KΩ
𝑍 𝑂 = 1.98 𝐾Ω

Para la ganancia de voltaje:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑂
𝑉𝐼
= −
𝑔𝑚𝑉𝑔𝑠𝑍 𝑂
𝑉𝑔𝑠
Cancelando los Vgs, nos queda que:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑂
𝑉𝐼
= − 𝑔𝑚𝑍 𝑂
Por tanto:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑂𝑢𝑡
𝑉𝐼𝑛
= −(1.5𝑚𝑆)(1.98 𝐾Ω) = −2.95
La ganancia de los circuitos con JFET siempre es pequeña y el negativo de la
ganancia de voltaje es que la señal de salida esta desfasa 180° con respecto a la
de entrada.
AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE A
Un amplificador clase A es aquel que presenta a su salida una señal copia de la
de entrada, pero amplificada y sin distorsión.
En este caso la máxima señal de salida se obtendrá cuando el punto estático
coincida con el centro de la recta de carga, consiguiendo, por tanto, la máxima
potencia de salida.
En los amplificadores de clase A no hay nunca corriente de reja (base) por lo que
es indiferente decir que el amplificador es de clase A1 o de clase A.

El sistema diseñado es el siguiente:
A este amplificador la señal de entrada será la salida del mezclador de dos
canales.
Este amplificador está compuesto por una etapa de amplificador diferencial la cual
sirve para eliminar el ruido generado al montar los circuitos en la protoboard y una
configuración Darlington para la etapa de potencia, compuesto por un transistor
NPN de potencia TIP31C.
- Amplificador Diferencial.
Se trata de dos transistores bipolares en configuración emisor común que se
hallan acoplados por el emisor.
Esta parte en el circuito es de gran importancia ya que entrega en su salida una
señal libre de ruido, lo cual es una de los grandes requisitos a la hora de diseñar
amplificadores de audio.
En la operación en modo común, la señal de entrada común da como resultado
señales opuestas en cada colector, cancelándose estas señales, debido a que la
señal de salida resultante es cero.
La característica principal del amplificador diferencial es la gran ganancia cuando
se aplican señales opuestas a las entradas. La relación de esta ganancia

diferencial respecto a la ganancia en modo común se llama rechazo en modo
común.
Además, se utilizo un divisor de voltaje, ideal para trabajar con una sola fuente de
voltaje DC, porque si no se hace necesario utilizar dos fuentes (Una con tensión
positiva y una negativa).
Para esta etapa del circuito se utilizo el transistor BJT NPN 2N3904, ideal para
esta parte del circuito.
Haciendo el análisis AC de este circuito (Por el modelo Hibrido):
Estos valores son los entregados por el fabricante del transistor 2N3904:
 ℎ𝑖𝑒 = 1 𝐾Ω
 ℎ 𝑓𝑒 = 200

 ℎ 𝑜𝑒 = 30 µ𝑆
El modelo equivalente queda de esta manera:
Donde RP = 10 KΩ ‖ 10 KΩ y RS = 3.3KΩ ‖ RL (AMP POT).
En este análisis se omite la admitancia de salida hoe.
- Como se sabe el amplificador diferencial trabaja con la misma señal de
entrada pero invertida, por eso la base del segundo transistor se conecta a
tierra, ya que la terminal negativa de la fuente AC se conecto a tierra.
Para la impedancia de salida Zo:
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 3.3 𝐾Ω ‖ 𝑅𝐿 (𝐴𝑀𝑃 𝑃𝑂𝑇)
∴ Pero RL (AMP POT) = 7.61 KΩ
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 3.3 𝐾Ω ‖ 7.61 𝐾Ω
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 2.3 𝐾Ω
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 2.3 𝐾Ω ‖ 3.3 𝐾Ω
𝑍 𝑜𝑢𝑡 = 1.3 𝐾Ω
Hallando la impedancia de entrada Zi:
𝑍𝑖𝑛 = 𝑅𝑃 ‖ 𝑅𝐿 (𝑀𝐸𝑍)
∴ Pero RP = 10 KΩ ‖ 10 KΩ, y RL (MEZ) = 3.3 KΩ

𝑍𝑖𝑛 = 5 𝐾Ω ‖ 3.3 𝐾Ω
𝑍𝑖𝑛 = 1.97 𝐾Ω
𝑍𝑖𝑛 = 1.97 𝐾Ω ‖ 𝑍 𝐵
∴ 𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏
Haciendo LKV en la base del primer transistor:
𝑉𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 𝐼𝑏1+ [ 𝐼𝑏1(1+ ℎ𝑓𝑒1) + 𝐼𝑏2(1+ ℎ𝑓𝑒2)](3.3 𝐾Ω)
Pero sabiendo que la señal de entrada es la misma sino que están invertidas, lo
que quiere decir que:
𝑖𝑏1 = − 𝑖𝑏2
Reemplazando en la ecuación de Vi:
𝑉𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 𝐼𝑏1+ [ 𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒1) − 𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒2)](3.3 𝐾Ω)
𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏1
= ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω)− (1 + ℎ𝑓𝑒2)(3.3 𝐾Ω)
𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏1
= ℎ𝑖𝑒1 + (3.3 𝐾Ω)[(1+ ℎ𝑓𝑒1)− (1 + ℎ𝑓𝑒2)]
Como las referencias de los transistores utilizados son las mismas, entonces
ℎ𝑓𝑒1 = ℎ𝑓𝑒2, por lo que:
𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏1
= ℎ𝑖𝑒1 + (3.3 𝐾Ω)[(1+ ℎ𝑓𝑒1)− (1 + ℎ𝑓𝑒1)]
𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏1
= ℎ𝑖𝑒1
𝑍 𝐵 = 1 𝐾Ω
Por lo tanto la impedancia de entrada Zi:
𝑍𝑖𝑛 = 1.97 𝐾Ω ‖ 1 𝐾Ω
𝑍𝑖𝑛 = 663.3 Ω

Para la ganancia de voltaje:
𝐴 𝑣 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
Determinando Vout:
𝑉𝑜𝑢𝑡 = −𝑍 𝑜𝑢𝑡 . ℎ𝑓𝑒2. 𝑖𝑏2
Determinando Vin:
𝑉𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 𝐼𝑏1+ [ 𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒1) − 𝐼𝑏2(1 + ℎ𝑓𝑒2)](3.3 𝐾Ω)
Por lo tanto la ganancia de voltaje:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
−𝑍 𝑜𝑢𝑡 . ℎ𝑓𝑒2. 𝑖𝑏2
𝑖𝑏1[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω) − (1 + ℎ𝑓𝑒2)(3.3 𝐾Ω)]
Pero se sabe que la señal de entrada es la misma sino que están invertidas, lo
que quiere decir que:
𝑖𝑏1 = − 𝑖𝑏2
- Reemplazando en la ecuación de la ganancia de voltaje:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
−𝑍 𝑜𝑢𝑡 . ℎ𝑓𝑒2. 𝑖𝑏2
−𝑖𝑏2[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω)− (1 + ℎ𝑓𝑒2)(3.3 𝐾Ω)]
Simplificando las 𝑖𝑏2:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
𝑍 𝑜𝑢𝑡 .ℎ𝑓𝑒2
[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω) − (1 + ℎ𝑓𝑒2)(3.3 𝐾Ω)]
Como se sabe ℎ𝑓𝑒1 = ℎ𝑓𝑒1, por lo que:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω)− (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω)]
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
ℎ𝑖𝑒1

𝐴 𝑉 =
(1.3 𝐾Ω)(200)
1 𝐾Ω
𝐴 𝑉 = 260
Para la ganancia de corriente Ai:
𝐴𝑖 =
𝐼𝑜𝑢𝑡
𝐼𝑖𝑛
=
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑍 𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
𝑍𝑖𝑛
=
𝑍 𝑜𝑢𝑡 . ℎ𝑓𝑒2. 𝑖𝑏1
𝑍 𝑜𝑢𝑡
𝑖𝑏1[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω)− (1 + ℎ𝑓𝑒2)(3.3 𝐾Ω)]
𝑍𝑖𝑛
Simplificando las Zo y las ib1:
𝐴𝑖 =
ℎ𝑓𝑒2. 𝑍𝑖𝑛
[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(3.3 𝐾Ω)− (1 + ℎ𝑓𝑒2)(3.3 𝐾Ω)]
Como se sabe ℎ𝑓𝑒1 = ℎ𝑓𝑒1, por lo que:
𝐴𝑖 =
ℎ𝑓𝑒2. 𝑍𝑖𝑛
ℎ𝑖𝑒1
Reemplazando valores:
𝐴𝑖 =
(200)(663.3 Ω)
1 𝐾Ω
𝐴𝑖 = 132.66
- Etapa de Potencia (Darlington).
Para la etapa de potencia se diseño de acuerdo con la configuración Darlington,
esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una
buena ganancia de corriente. La ganancia total del Darlington es el producto de la
ganancia de los transistores individuales. También tiene un mayor desplazamiento
de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse
fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma
de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V.

La beta de un transistor o par Darlington se halla multiplicando las de los
transistores individuales. La intensidad del colector se halla multiplicando la
intensidad de la base por la beta total.
ℎ𝑓𝑒 𝐷𝑎𝑟𝑙𝑖𝑛𝑔𝑡𝑜𝑛 = ℎ𝑓𝑒1 .ℎ𝑓𝑒2 + ℎ𝑓𝑒1 + ℎ𝑓𝑒2
Si β1 y β2 son suficientemente grandes, se da que:
ℎ𝑓𝑒 𝐷𝑎𝑟𝑙𝑖𝑛𝑔𝑡𝑜𝑛 ≈ ℎ𝑓𝑒1 .ℎ𝑓𝑒2
Un inconveniente es la duplicación aproximada de la base-emisor de tensión. Ya
que hay dos uniones entre la base y emisor de los transistores Darlington, el
voltaje base-emisor equivalente es la suma de ambas tensiones base-emisor:
𝑉𝐵𝐸 = 𝑉𝐵𝐸1 + 𝑉𝐵𝐸2 ≈ 2𝑉𝐵𝐸1
Para la tecnología basada en silicio, en la que cada es de aproximadamente
0,65V cuando el dispositivo está funcionando en la región activa o saturada, la
tensión base-emisor necesaria de la pareja es de 1,3 V.
Esta configuración es muy buena ya que amplifica buena corriente, en la salida del
segundo transistor de la configuración, es necesario colocar una resistencia
pequeña pero de gran vatiaje, ya que por ahí circulara bastante corriente y
entonces se calentara (Se recomienda de 10 a 20 Watts).

El amplificador utilizado es el BJT NPN TIP31C, que es un transistor de potencia
ideal para trabajar con grandes corrientes.
A este amplificador es necesario colocarle un disipador de calor, ya que como
maneja grandes corriente se calienta demasiado.
Además este amplificador se diseño para una resistencia de carga, es decir el
parlante de 8 Ω a 3 Watts.
Para este análisis en el modelo hibrido, se hace necesario tener las
especificaciones técnicas de los transistores 2N3904 y TIP31C.
Especificaciones técnicas 2N3904.
 ℎ 𝑓𝑒 = 200
 ℎ 𝑜𝑒 = 30 µ𝑆
Especificaciones técnicas TIP31C.
 ℎ𝑖𝑒 = 50 Ω
 ℎ 𝑓𝑒 = 50
Haciendo el modelo equivalente para esta parte, sabiendo la impedancia de salida
del amplificador diferencial y la resistencia de carga que en este caso el parlante
de 8 Ω:

Para la impedancia de entrada Zi:
𝑍𝑖 = 𝑅𝑃 ‖ 𝑍 𝐵
∴ Pero RP = 10 KΩ ‖ 47 KΩ
RP = 8.25 KΩ
∴ 𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏
𝑉𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 𝐼𝑏1+ 𝐼𝑏2ℎ𝑖𝑒2 + 𝐼 𝑅𝐿𝑃 . (22Ω ‖ 8Ω)
∴ 𝐼𝑏2 = 𝐼𝑏1+ 𝐼𝑏1ℎ𝑓𝑒1
𝐼𝑏2 = 𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒1)
∴ 𝐼 𝑅𝐿𝑃 = 𝐼𝑏2 + 𝐼𝑏2ℎ𝑓𝑒2
𝐼 𝑅𝐿𝑃 = 𝐼𝑏2(1+ ℎ𝑓𝑒2)
Reemplazando Ib2 e 𝐼 𝑅𝐿𝑃 :
𝑉𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 𝐼𝑏1+ 𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + 𝐼𝑏2(1 + ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)
- Pero dejando toda la ecuación en función de Ib1:

𝑉𝑖 = ℎ𝑖𝑒1 𝐼𝑏1+ 𝐼𝑏1(1+ ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + 𝐼𝑏1(1+ ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)
Sacando factor común Ib1:
𝑉𝑖 = 𝐼𝑏1[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)]
𝑍 𝐵 =
𝑉𝑖
𝐼𝑏
= ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)
𝑍 𝐵 = 1𝐾Ω + (201)(500 Ω)+ (201)(51)(5.86 Ω)
𝑍 𝐵 = 161.57 𝐾Ω
Por lo tanto la impedancia de entrada es:
𝑍𝑖 = 𝑅𝑃 ‖ 𝑍 𝐵
𝑍𝑖 = 7.85 𝐾Ω
Pero a esta impedancia de entrada le afecta la impedancia de salida del
amplificador diferencial, lo que:
𝑍𝑖 = 7.85 𝐾Ω ‖ 3.3 𝐾Ω
𝑍𝑖 = 2.32 𝐾Ω
𝑍 𝑜 = 22 Ω ‖ 𝑅𝐿(𝑃𝑎𝑟𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒)
𝑍 𝑜 = 22 Ω ‖ 8 Ω
𝑍 𝑜 = 5.86 Ω
Para la ganancia de voltaje Av:
Determinando Vout:
𝑉𝑂𝑢𝑡 = 𝑍 𝑂𝑢𝑡. ℎ𝑓𝑒2. 𝑖𝑏2
Pero ∴ 𝐼𝑏2 = 𝐼𝑏1(1+ ℎ𝑓𝑒1)
𝑉𝑂𝑢𝑡 = 𝑍 𝑂𝑢𝑡. ℎ𝑓𝑒2. (𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒1))

Determinando Vin:
𝑉𝑖𝑛 = 𝐼𝑏1[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1 + ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)]
Por lo tanto la ganancia de voltaje:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
𝑍 𝑂𝑢𝑡. ℎ𝑓𝑒2.(𝐼𝑏1(1 + ℎ𝑓𝑒1))
𝐼𝑏1[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)]
Simplificando las Ib1:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
=
𝑍 𝑂𝑢𝑡 . ℎ𝑓𝑒2.(1 + ℎ𝑓𝑒1)
ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)
𝐴 𝑉 =
(5.86 Ω)(50)(201)
(1 𝐾Ω)+ [(201)(50)] + [(201)(51)(5.86 Ω)]
𝐴 𝑉 = 0.828
𝐴𝑖 =
𝐼𝑜
𝐼𝑖
=
𝑉𝑜
𝑍 𝑜
𝑉𝑖
𝑍𝑖
=
𝑍 𝑂𝑢𝑡. ℎ𝑓𝑒2.(𝐼𝑏1(1+ ℎ𝑓𝑒1))
𝑍 𝑂𝑢𝑡
𝐼𝑏1[ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)]
𝑍𝑖𝑛
Simplificando las Zo y las ib1:
𝐴𝑖 =
𝐼𝑜
𝐼𝑖
=
ℎ𝑓𝑒2.(1 + ℎ𝑓𝑒1). 𝑍𝑖𝑛
ℎ𝑖𝑒1 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)ℎ𝑖𝑒2 + (1 + ℎ𝑓𝑒1)(1+ ℎ𝑓𝑒2)(5.86 Ω)
𝐴𝑖 =
(50)(201)(2.32 𝐾Ω)
(1 𝐾Ω) + [(201)(50 Ω)]+ [(201)(51)(5.86 Ω)]
𝐴𝑖 = 327.83

VUMETRO ELECTRONICO TRANSISTORIZADO
Un vúmetro se incluye a menudo en equipos de audio para mostrar un nivel de
señal en unidades de volumen, el dispositivo es a veces también llamado
indicador de volumen.
Este circuito permite apreciar la variación de la música mediante el incremento o la
disminución del número de LEDs encendidos.
La entrada de este circuito se conecta en paralelo con los extremos de la salida
del parlante. La conexión de este circuito no produce ningún efecto de sobrecarga
al amplificador por lo que puede ser conectado sin temor alguno.
El nivel de la luminosidad del vúmetro será controlado por el potenciómetro de
100KΩ. El capacitor de 1 µF eliminara todo nivel DC presente en la salida del
amplificador. La idea del transistor bipolar PNP 2N3906 es amplificar la señal que
entra en la base de acuerdo al nivel DC colocado en el colector.

Los 4 transistores bipolares NPN 2N2222a están en la configuración de interruptor
(corte y saturación), ya que cuando a la base de estos llegue un nivel de voltaje
lógico dejaran fluir lo que esté conectado de colector a emisor y como en el pin de
emisor está conectado a tierra el flujo de la corriente permitirá que los LEDs
enciendan.
Y la función de los diodos es permitir el paso del voltaje de acuerdo al nivel de
voltaje de salida de la canción, es decir por cada nivel de voltaje dejara encender
un LED.
El nivel de salida (4 LEDs), estarán ubicados de la siguiente manera:
- 2 LEDs Verdes.
- 1 LED Amarillo.
- 1 LED Rojo.
Para el modelo equivalente en AC, se tiene que:
En este caso el modelo AC solo se hara para la parte del transistor PNP, ya que
los otros transistores trabajan en DC y están en configuración de corte y
saturación.
Los datos para el modelo hibrido dados por el fabricante son:
 ℎ 𝑓𝑒 = 200
 ℎ 𝑜𝑒 = 40 µ𝑆

El modelo hibrido equivalente es el siguiente:
Donde RP es la resistencia de carga del amplificador, es decir la impedancia del
parlante (que en este caso es 8 Ω).
𝑍 𝑂 = 𝑅 𝐶 = 4.7 𝐾Ω
Determinando la impedancia de entrada Zi:
𝑍𝐼 = 𝑅𝑃 = 8 Ω
Y para la ganancia de voltaje Av:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑂
𝑉𝐼
=
ℎ𝑓𝑒. 𝑖𝑏. 𝑅𝑐
𝑖𝑏.ℎ𝑖𝑒
Simplificando las ib:
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑂
𝑉𝐼
=
ℎ𝑓𝑒. 𝑅𝑐
ℎ𝑖𝑒
𝐴 𝑉 =
𝑉𝑂
𝑉𝐼
=
(200)(4.7 𝐾Ω)
(1 𝐾Ω)
𝐴 𝑉 = 940

La ganancia de voltaje dio positiva, lo que quiere decir que este circuito no desfasa
180° con respecto a la señal de entrada.
𝐴𝑖 =
𝐼𝑜
𝐼𝑖
=
𝑉𝑜
𝑍 𝑜
𝑉𝑖
𝑍𝑖
=
ℎ𝑓𝑒. 𝑖𝑏. 𝑅𝑐
𝑅 𝐶
𝑖𝑏.ℎ𝑖𝑒
𝑅𝑃
Simplificando las ib y los RC:
𝐴𝑖 =
ℎ𝑓𝑒. 𝑅𝑃
ℎ𝑖𝑒
𝐴𝑖 =
(200).(8 Ω)
(1 𝐾Ω)
= 1.6
DIAGRAMAS ESQUEMATICOS
Montaje del amplificador de audio clase A con mezclador de 2 canales con JFET y
vúmetro transistorizado en el Software Livewire.

CONCLUSIONES
A través de la realización de este proyecto se logro observar la importancia de los
transistores, para la creación de amplificadores, con direccionamiento a la
creación de un mezclador de audio, con dos canales de entrada, concatenado con
un amplificador de clase A, y un vúmetro para visualizar el nivel de la señal.
Al mismo tiempo se pudo aprovechar la alta impedancia de entrada que contienen
dichos transistores, logrando el acoplamiento de todo el sistema. Además, el ver
como atreves de la inyección de diferentes señales, se logra una buena recepción
de estas, sin percepción de ruido en el circuito.
Como por último, se puede decir que durante el desarrollo de este proyecto se
presentaron diferentes inconvenientes, como por ejemplo el obtener una ganancia
en el circuito muy baja dado a una mala polarización del JFET, sin embargo, los
objetivos a este informe se han cumplido en su cabalidad. Mostrando así un
mezclador de señales con etapa de potencia.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Robert L. Boylestad, Louis Nashelsky. “Electrónica: Teoría de circuítos y
dispositivos electrónicos”. Pearson Educación, 2003. Octava edición. 1020
páginas.
[2] Clement J. Savant, Martin S. Roden, Gordon L. Carpenter. “Diseño
electrónico: circuitos y sistemas”. Addison-Wesley Longman, 1998. Tercera
edición. 1028 páginas.
[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Mesa_de_mezclas_de_audio
[4] http://www.unicrom.com/Tel_RF4.asp
[5] http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%BAmetro
[6]http://mit.ocw.universia.net/6.301/NR/rdonlyres/Electrical-Engineering-and-
Computer-Science/6-301Solid-State-CircuitsSpring2003/82A6EA09-DDE2-490D-
ACE9-5961B8E32912/0/2N3904Motorola2.pdf
[7] http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/vishay/85129.pdf

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Diseño de un amplificador con mezclador de 2 canales y vumetro