Diseño y operación de polarización BJT

Question

Diseño y operación de polarización BJT

favner85

Tengo la tarea de diseñar un amplificador de emisor común BJT con resistencia en el emisor como en la figura, y para eso necesito:

obtener los valores para $R_{1}$ , $R_{2}$ , $R_{C}$ y $R_{E}$
dado $I_{CQ} = 3\text{mA}$ , $V_{CEQ} = 6.5\text{V}$ , $V_{CC}=13\text{V}$ y $\beta = 380$ para un transistor BC547C.

Actualmente puedo analizar correctamente el circuito dadas las resistencias, pero el proceso inverso, es decir, obtener los valores de resistencia dados solo el punto de operación es lo que me está dando problemas ya que hay varias "reglas generales" y consideraciones que hacer. , estoy tratando de usar la "regla general de 1/3" ( $V_{E} = V_{C} = V_{CE}= V_{CC}/3$ ) pero no obtengo los resultados esperados $V_{CE}$ desde $V_{CE}$ ya esta dado.

¿Cómo puedo ir a diseñar este circuito?

ingrese la descripción de la imagen aquí

yippie

Para un emisor común, R4 debe ser igual a 0

Ω

$\Omega$ , el circuito es más estable con un valor de resistencia más alto pero ya no se llama emisor común.

favner85

Quise decir un emisor común con una resistencia en el emisor. Editado la pregunta original.

yippie

Es tanto una base común con una resistencia de base ... o un colector común con una resistencia de colector.

yippie

¿Se conoce la ganancia total del circuito?

yippie

Conoce el

V_{C E} = 6.5 V

$V_{CE}=6.5\text{V}$ y

V_{C C} = 13 V

$V_{CC}=13\text{V}$ , por lo que el resto del voltaje está entre R1 y R4. Con

β = 380

$\beta =380$ puedes asumir

I_{C}

$I_C$ y

I_{E}

$I_E$ son iguales.

I_{C}

$I_C$ se da, por lo que puede calcular la suma de las dos resistencias. Si conoce la ganancia total, puede calcular R1 y R4.

yippie

también sabes

I_{C}

$I_C$ y

β

$\beta$ , por lo tanto sabes

I_{B}

$I_B$ .

favner85

No, solo los datos indicados. Parece que hay muchas variables a considerar. La prueba y el error consumen mucho tiempo y no tanto como un enfoque de ingeniería.

yippie

Si conoce la ganancia, puede resolver todo el circuito, en ese caso puede calcular la relación para R1 y R4. Entonces se conocen todos los voltajes. Elija la corriente a través de R2+R3 para que sea al menos 10 veces

I_{B}

$I_B$ .

favner85

La ganancia no se conoce de antemano. Estaba pensando si podríamos conseguir lo que

V_{E}

$V_{E}$ si sería mucho más fácil, aquí vienen dichas suposiciones que hacen varios autores, ¿cuáles son los valores 'correctos' para

V_{E}

$V_{E}$ ?

yippie

V_{E}

$V_E$ depende de la ganancia. Ahora bien, si su requisito es la oscilación de salida máxima en el colector (lo que tendría sentido porque

V_{C E} = V_{C C} / 2

$V_{CE} = V_{CC}/2$ , luego nuevamente R4 es igual a 0. En ese caso, también puede resolver el circuito, supongo que todos los voltajes se conocen en ese caso.

yippie

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Kaz

Este problema está subespecificado. Hay más de una forma de elegir los valores de la resistencia de tal manera que el dado

V_{C E}

$V_{CE}$ así como la corriente de reposo se logran.

Respuestas (3)

Diseño y operación de polarización BJT

Para un emisor común, R4 debe ser igual a 0 $\Omega$ , el circuito es más estable con un valor de resistencia más alto pero ya no se llama emisor común.
Quise decir un emisor común con una resistencia en el emisor. Editado la pregunta original.
Es tanto una base común con una resistencia de base ... o un colector común con una resistencia de colector.
Conoce el $V_{CE}=6.5\text{V}$ y $V_{CC}=13\text{V}$ , por lo que el resto del voltaje está entre R1 y R4. Con $\beta =380$ puedes asumir $I_C$ y $I_E$ son iguales. $I_C$ se da, por lo que puede calcular la suma de las dos resistencias. Si conoce la ganancia total, puede calcular R1 y R4.
No, solo los datos indicados. Parece que hay muchas variables a considerar. La prueba y el error consumen mucho tiempo y no tanto como un enfoque de ingeniería.
Si conoce la ganancia, puede resolver todo el circuito, en ese caso puede calcular la relación para R1 y R4. Entonces se conocen todos los voltajes. Elija la corriente a través de R2+R3 para que sea al menos 10 veces $I_B$ .
La ganancia no se conoce de antemano. Estaba pensando si podríamos conseguir lo que $V_{E}$ si sería mucho más fácil, aquí vienen dichas suposiciones que hacen varios autores, ¿cuáles son los valores 'correctos' para $V_{E}$ ?
$V_E$ depende de la ganancia. Ahora bien, si su requisito es la oscilación de salida máxima en el colector (lo que tendría sentido porque $V_{CE} = V_{CC}/2$ , luego nuevamente R4 es igual a 0. En ese caso, también puede resolver el circuito, supongo que todos los voltajes se conocen en ese caso.
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Este problema está subespecificado. Hay más de una forma de elegir los valores de la resistencia de tal manera que el dado $V_{CE}$ así como la corriente de reposo se logran.

olin lathrop · Answer 1

No estamos aquí para hacer la tarea por usted, así que solo le daré un enfoque amplio. Haz preguntas específicas si te quedas atascado en algún punto individual.

Decide la ganancia que quieres. No intentaría hacer que una sola etapa produzca una ganancia de voltaje de más de 10x para la mayoría de las aplicaciones normales.
La ganancia dicta la relación de R1 / R4.
Decida la corriente máxima que puede permitirse para tener este consumo.
En la salida más baja, calcule que desea mantener 1/2 voltio en el transistor. Eso significa que la corriente máxima del paso 3 será (Vcc - 1/2 V) / (R1 + R4). Eso le da valores absolutos para R1 y R4.
Encuentre el voltaje del colector en el punto de operación de corriente máxima del paso anterior. Ese será su voltaje de salida más bajo. Este valor más alto será Vcc cuando no haya corriente a través del transistor. Intente polarizar el transistor para que el voltaje del colector esté cerca de 1/2 camino entre estos dos extremos.
Determine el voltaje para mantener la base para lograr el punto de polarización del colector.
Encuentre las corrientes de base del mejor y el peor de los casos para el punto de polarización, utilizando las suposiciones mínimas/máximas sobre la ganancia del transistor.
Diseñe el divisor de voltaje R2-R3 para producir ese voltaje usando un valor medio para la corriente base. Compruebe lo que sucede en los extremos de la corriente base. Si el voltaje del colector varía demasiado, entonces su circuito depende demasiado de la ganancia del transistor y necesita ajustar algo o relajar algunas especificaciones.

Muestre los valores que eligió. Para crédito adicional, díganos la impedancia de entrada y salida resultante del amplificador.

Andy alias · Answer 2

Si estuviera diseñando este amplificador, querría que Ve fuera lo más bajo posible pero no cero voltios. La linealización de la corriente BE para los voltajes de entrada de CA es imprescindible para la amplificación de baja distorsión, a menos que haya retroalimentación del colector a la base (y no la hay).

En realidad, hay retroalimentación y eso es causado por la resistencia del emisor, PERO no lo haga demasiado grande porque se reducirá la oscilación de pp no distorsionada del voltaje de salida.

Entonces es una compensación y consideraría hacer Ve alrededor de 0.5V.

Eso le dirá cómo calcular R1 y R4 (porque conoce la corriente de colector deseada). Saber que el voltaje del colector de reposo es de 6,5 V no es gran cosa porque, casi con seguridad, en este tipo de pregunta académica es Vcc/2.

Si no tenía una corriente de colector de destino entregada en la pregunta, tendría que calcularlo usted mismo analizando qué carga se conectaría al amplificador y qué respuesta de frecuencia (frecuencias altas) necesitaba alcanzar para el rendimiento deseado.

Tiene Beta y a partir de eso puede calcular las resistencias base, pero no intente usar todo el beta, use aproximadamente un tercio o la mitad. Tiendo a usar 0,6 V como la caída de voltaje directa de la base, lo que significa que hay 0,5 (Ve) + 0,6 (Vbe) voltios en la base.

Por cierto, con razón o sin ella, lo llamaría un circuito de emisor común si la salida está en el colector y este tipo de circuito seguramente estaría en esa categoría.

favner85 · Answer 3

Al usar el siguiente enfoque, pude resolver mi pregunta:

Dejar $V_{E}=1/10 V_{CC}$ y $R_{BB}=(1/10)betha*R_{E}$ dónde $R_{BB}$ es la resistencia de Thevenin.

$V_{E} = 13/10 = 1.3V$ entonces $R_{E} = V_{E}/I_{E} = V_{E}/I_{CQ} = 1.3V/3[mA]$ dado que $I_{C} >> I_{B}$

Cuyos rendimientos $R_{E}=433[Ohms]$

$R_{C} = (V_{CC} - V_{CEQ} -V_{E} ) / I_{CQ}$ Resultando en $R_{C} = 1.73[kOhms]$

$R_{B} = (1/10)*380*433 = 16.454[kOmhs]$

Voltaje de Thevenin:

$V_{BB} = I_{CQ}((R_{BB}/betha) + R_{E}) + V_{BE}$

$V_{BB} = 2.21289[V]$

Desde el divisor de voltaje en $R_{2}$ :

$V_{BB} = (R_{1}*V_{CC})/(R_{1} + R_{2})$

$R_{2} = R_{B}*V_{CC}/V_{BB} = 100.47[kOhms]$

De la resistencia de Thevenin:

$R_{1} = R_{BB} / (1 - (V_{BB}/V_{CC})) = 19.64[kOmhs]$

Valores de resistencias que satisfacen el punto Q objetivo.

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