Diseñar otro amplificador BJT dadas algunas limitaciones

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Diseñar otro amplificador BJT dadas algunas limitaciones

Thiago

Perdón por hacer una pregunta sobre el mismo tema que mi última pregunta, pero una vez más estoy atrapado en un problema de diseño de amplificador BJT. ingrese la descripción de la imagen aquí Donde el parámetro beta puede variar de 100 a 800, el voltaje entre el emisor y la base es igual a 0.6V (modo activo), Vt=25mV y el Efecto Temprano puede ser ignorado.

También se puede suponer que los condensadores de derivación simplemente actúan como un cortocircuito para CA y un circuito abierto para CC.

Hay dos restricciones:

Impedancia de entrada > $2k\Omega$
Oscilación máxima posible de la señal de salida

¿Qué he hecho ya ( $i_C$ es la corriente de polarización que atraviesa el colector):

Encontré las ecuaciones de oscilación de la señal:

$V_{o_{max}} = 19.8 - i_C(R_C + R_E)\\ V_{o_{min}} = -i_C * R_C//R_L$

También descubrí que la impedancia de entrada será $r_\pi = \frac{\beta V_T}{i_C}$ del modelo de pequeña señal. Se puede inferir que si la impedancia de entrada > $2k\Omega$ para $\beta = 100$ , entonces continuará > $2k\Omega$ para $\beta = 800$ . Entonces podemos trabajar con $\beta = 100$ , cuyos rendimientos:

$R_i = r_\pi = \frac{\beta V_T}{i_C} = \frac{100 * 0.025}{i_C} \rightarrow \frac{2.5}{i_C} > 2000 \rightarrow i_c < 1.25mA$

A partir de ahora, no sé qué hacer. Ya he probado algunos valores para $i_c$ , pudiendo calcular las resistencias (solo suponiendo salida simétrica) y noté que más grande $i_c$ Da un swing de señal más grande. ¿Cómo puede probar eso? Además, ¿cómo puedo resolver el problema sin suponer una salida simétrica (tener una ecuación menos [ $|V_{o_{max}}| = |V_{o_{min}}|$ ])?

yippie

Según mi conocimiento, la impedancia de entrada de señal pequeña r (pi) es una función de la corriente de colector de señal grande I (c), no de la corriente de colector de señal pequeña i (c).

Thiago

A eso me refería. Se agregó una nota.

Respuestas (2)

Diseñar otro amplificador BJT dadas algunas limitaciones

Según mi conocimiento, la impedancia de entrada de señal pequeña r (pi) es una función de la corriente de colector de señal grande I (c), no de la corriente de colector de señal pequeña i (c).

alfredo centauro · Answer 1

La corriente del colector de CC está determinada por $R_E$ :

$I_C = \alpha \dfrac{9.4V}{R_E} \approx \dfrac{9.4V}{R_E}$

Ya que requieres $I_C < 1.25mA$ , la ecuación de restricción es:

$R_E > \dfrac{9.4V}{1.25mA} = 7.52k\Omega$

El segundo requisito, la oscilación máxima del voltaje de salida, sin ninguna otra restricción, no fija el valor de la resistencia del colector.

Tenemos:

$V_{o_{max}} = 19.8V - I_C(R_C + R_E)$

Pero, el voltaje a través $R_E$ se fija en 9.4V por lo que:

$V_{o_{max}} = 10.4V - I_C R_C$

$V_{o_{min}} = -I_C * R_C||R_L$

Si observa esto un poco, verá que la oscilación máxima del voltaje de salida es de 10,4 V, pero esto requiere que el producto $I_C R_C = 0$ * lo cual es absurdo.

Ahora, si también requerimos un recorte simétrico, entonces, por inspección:

(1) $V_{o_{max}} - V_{o_{min}} = 2 I_C (R_C||R_L)$

(2) $10.4V = I_C(R_C + R_C||R_L)$

Mirando (1), tenga en cuenta que, para un swing máximo, obtenemos más "beneficio por el dinero" al aumentar $I_C$ en vez de $R_C$ .

Como tenemos un límite superior en $I_C$ , (2) se convierte en:

$R_C + R_C||R_L = \dfrac{10.4V}{1.25mA} = 8.32k \Omega$

que se puede resolver para $R_C$ .

* a menos que $R_L$ es un circuito abierto

yippie · Answer 2

Tengo la impresión de que esta es una pregunta de tarea, por lo que responderé con algunas simplificaciones/descuidos. Depende de usted hacer cálculos más precisos.

Digamos Ic = Ie (que no es exactamente cierto, pero lo suficientemente bueno para mí, ya que es tu tarea, no la mía; o)).

Ie = Ic = 1,25 mA

También sabe que el voltaje base es 0V porque la señal de entrada se reemplazará con una abreviatura para el análisis de señal grande.

Conoces la corriente del emisor; sabes el voltaje base y con eso sabes el voltaje del emisor; por lo tanto, puede calcular el voltaje a través de la resistencia del emisor; y finalmente puede calcular la resistencia del emisor dividiendo el voltaje a través de él por la corriente a través de él.

Orden de magnitud 7500 ohmios. Pruebe los cálculos exactos usted mismo. Considere agregarlos a su pregunta inicial marcando claramente su progreso.

El siguiente paso es calcular Rc, pero eso lo dejo para que lo responda alguien más.

Para I_E = 1,25 mA, R_E, con 9,4 V de ancho, debe ser de unos 7500 ohmios.
@AlfredCentauri sí, tienes razón, hice un tipo allí. corregido

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