Limitaciones del amplificador de RF de pequeña señal

La ganancia de su circuito de transistor depende de la carga de señal contra la que tiene que luchar el colector. ve$R_C$que es 166 ohmios o 83 ohmios (error tipográfico en la pregunta original) y también ve$R_L$que es de 50 ohmios.

Juntos están en paralelo y su impedancia de señal es algo inferior a 40 ohmios.

Para obtener ganancia de este tipo de circuito, la impedancia del emisor debe ser menor que la impedancia del colector (40 ohmios máx.). Como$R_E$es (probablemente) 83 ohmios, en audio de baja frecuencia la ganancia será menor que 1 porque la ganancia es$\frac{Z_C}{Z_E}$y hemos establecido que$Z_C$es probablemente menos de 40 ohmios.

A frecuencias más altas, el capacitor de 1uF entra en juego y la pregunta es qué frecuencia comenzará a reducir la impedancia del emisor y dará una ganancia positiva. Si hacemos la pregunta "¿qué frecuencia tiene 1uF con una impedancia de 83 ohmios?", la respuesta es de aproximadamente 1,9 kHz.

A frecuencias superiores a 1,9 kHz, comenzará a ver cómo aumenta gradualmente la ganancia. Por supuesto, eso es inútil para su guitarra (cuerda E baja de 80 Hz).

El problema con este circuito es que desea manejar una carga de 50 ohmios y esperar ganancia. Eso es poco realista.

Cuando se trata de usarlo para amplificar una señal de 810kHz, obtendrá mejores resultados porque la tapa del emisor de 1uF tiene una impedancia de menos de un ohmio y esto significa que probablemente obtendrá ganancias de más de 50.

Además, por supuesto, ¿alguna idea de por qué el circuito no amplifica la señal y en realidad la disminuye? Obviamente me estoy perdiendo algo aquí y no sé qué es.

Solo abordaré esta parte de tu pregunta.

Retire, por un momento,$R_L$para encontrar la ganancia de circuito abierto . Una expresión simplificada para la ganancia es entonces:

$|\dfrac{V_{o,oc}}{V_{input}}| \approx |\dfrac{R_C}{r_e + R_E||-jX_{CE}}|$

dónde

$r_e = \dfrac{V_T}{I_E} \approx \dfrac{25mV}{30mA} = 0.833 \Omega$

A frecuencias suficientemente altas, donde$X_{CE}$es insignificante, esto se evalúa como:

$|\dfrac{V_{o,oc}}{V_{input}}| = \dfrac{166}{0.833} \approx 200$

A la frecuencia de aproximadamente 1,9 kHz, donde$X_{CE} = R_E$, esto se evalúa como:

$|\dfrac{V_{o,oc}}{V_{input}}| = |\dfrac{166}{0.833 + 83||-j83}| = 2.80$

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Ahora, la ganancia cargada es:

$|\dfrac{V_o}{V_{input}}| = |\dfrac{V_{o,oc}}{V_{input}}| \dfrac{R_L}{R_L + R_C - jX_{Cout}}$

A frecuencias suficientemente altas, donde$X_{CE}$y$X_{Cout}$son insignificantes, esto se evalúa como:

$|\dfrac{V_o}{V_{input}}| = 200 \dfrac{50}{50 + 166} \approx 46$

Entonces, está perdiendo más del 75% de su ganancia de circuito abierto debido a la división de voltaje con la resistencia de carga.

A la frecuencia de aproximadamente 1,9 kHz, la ganancia se evalúa como:

$|\dfrac{V_o}{V_{input}}| = 2.8 |\dfrac{50}{50 + 166 - j1.77}| \approx 0.65$

Por lo tanto, debería ver una ganancia de menos de 1 para las frecuencias de audio.

Este circuito no puede amplificar RF debido a la retroalimentación negativa causada por la capacitancia de salida del colector.

Deberías usar transistores de RF. Tienen una capacitancia de salida de colector mucho más pequeña.

Tome un generador de onda sinusoidal y pase de 1 a 100 MHz. Lo verás tú mismo.

Actualización: también hay una capacitancia parásita en sus resistencias a menos que use componentes SMD. Eso también debe tenerse en cuenta.

Esto se extiende ya que estoy tratando de amplificar una señal AM RF entrante y no he tenido éxito.

Entonces, querrá usar un amplificador con secciones de acoplamiento de entrada y salida sintonizadas; de lo contrario, estará luchando contra el ruido en la salida, la sensibilidad a las señales de interferencia, etc.

Centre su Vout (que es VRC en este caso). Para la estabilidad de la temperatura, asegúrese de que VRe no sea superior a 1V. En su caso, Vbe es 0.7v, lo cual está bien. Eso hace que VR2 1.7v y VCE 5.8v.

Probablemente sugeriré aumentar el valor de su RC y RE. Desea que la corriente de reposo (corriente que fluye en modo de espera o poca/sin corriente de carga) sea tan baja como 0,5 mA, no la corriente de 20 mA a 30 mA.