Máxima salida y eficiencia para un circuito amplificador simple basado en transistores

Question

Máxima salida y eficiencia para un circuito amplificador simple basado en transistores

phil

1 pregunta

¿Cuál es la salida máxima sobre $R_L$ y la máxima eficiencia $\eta$ para el circuito amplificador que se muestra a continuación:

A continuación encontrará mi solución. ¿Esto se hace correctamente? ¿Qué habrías hecho diferente?

2. Sobrevoltaje $R_L$

Se supone que es un transistor ideal con amplificación de corriente infinita $\beta$ y tensión de saturación $U_{ CE_{ sat } }$ ser 0. Por lo tanto, la corriente base es 0 y la caída de voltaje sobre el transistor se considera constante para todo el rango de salida. Además, el voltaje de salida $u_a$ sinusoidal.

Esto significa para

{tu}_{a} (t) = {\hat{tu}}_{a} pecado (ω t)

$u_a(t)=\hat{U}_a\sin(\omega t)$ la amplitud

{\hat{U}}_{a}

$\hat{U}_a$ es el divisor de voltaje sobre

R_{L}

$R_L$ , cuando se alcanza el máximo del rango dinámico del transistor, que no fluye corriente sobre el transistor.

{tu}_{a, metro a X} = {tu}_{0} \frac{R_{L}}{R_{L} + R_{C}}

$U_{a,\,max}=U_0\frac{R_L}{R_L+R_C}$

{\hat{tu}}_{a, metro a X} = \frac{{tu}_{a, metro a X}}{2}

$\hat{U}_{a,\,max}=\frac{U_{a,\,max}}{2}$

{tu}_{a, mi F F, metro a X} = \frac{{\hat{tu}}_{a, metro a X}}{\sqrt{2}}

$U_{a,\,eff,\,max}=\frac{\hat{U}_{a,\,max}}{\sqrt{2}}$

La raíz cuadrada media conduce a:

{tu}_{a, mi F F, metro a X} = \frac{{tu}_{0}}{2 \sqrt{2}} \frac{R_{L}}{R_{L} + R_{C}}

$U_{a,\,eff,\,max}=\frac{U_0}{2\sqrt{2}}\frac{R_L}{R_L+R_C}$

3. Salida máxima $P_L$ encima $R_L$

{PAG}_{L} = \frac{1}{2} \frac{{tu}_{a, mi F F, metro a X}^{2}}{R_{L}}

$P_L=\frac{1}{2}\frac{U_{a,\,eff,\,max}^2}{R_L}$

{PAG}_{L} = \frac{{tu}_{0}^{2}}{dieciséis} \frac{R_{L}}{(R_{L} + R_{C})^{2}}

$P_L=\frac{U_0^2}{16}\frac{R_L}{(R_L+R_C)^2}$

Para $\frac{dP_L}{dR_L}=0$ dirige $R_L=R_C$ a la salida máxima sobre $R_L$ .

{PAG}_{L, metro a X} = \frac{1}{64} \frac{{tu}_{0}^{2}}{R_{L}}

$P_{L,\,max}=\frac{1}{64}\frac{U_0^2}{R_L}$

4. Máxima eficiencia $\eta$

La potencia total del circuito es el voltaje sobre ambas resistencias que es $U_0$ :

{PAG}_{i norte} = \frac{1}{2} \frac{{tu}_{0}^{2}}{R_{L} + R_{C}}

$P_{in}=\frac{1}{2}\frac{U_0^2}{R_L+R_C}$

Con la condición dada de que $R_L=R_C$ :

{PAG}_{i norte} = \frac{1}{4} \frac{{tu}_{0}^{2}}{R_{L}}

$P_{in}=\frac{1}{4}\frac{U_0^2}{R_L}$

La máxima eficiencia $\eta$ es:

η = \frac{{PAG}_{L}}{{PAG}_{i norte}} = \frac{1}{dieciséis} = 6.25 %

$\eta=\frac{P_L}{P_{in}}=\frac{1}{16}=6.25\%$

Andy alias

¿Qué significa realmente "la caída de voltaje sobre el transistor se considera constante para todo el rango de salida"? A mí me suena a gobbly gook.

Respuestas (1)

Máxima salida y eficiencia para un circuito amplificador simple basado en transistores

¿Qué significa realmente "la caída de voltaje sobre el transistor se considera constante para todo el rango de salida"? A mí me suena a gobbly gook.

Martín · Answer 1

¿Qué pasa si empezamos con:

{tu}_{a, mi F F, metro a X} = \frac{{tu}_{0}}{2 \sqrt{2}} \frac{R_{L}}{R_{L} + R_{C}}

$U_{a,eff,max} = \frac{U_0}{2\sqrt{2}}\frac{R_L}{R_L+R_C}$

Entonces obtenemos:

{PAG}_{L} = \frac{({tu}_{a, mi F F, metro a X})^{2}}{R_{L}} = \frac{(\frac{{tu}_{0}}{2 \sqrt{2}} \frac{R_{L}}{R_{L} + R_{C}})^{2}}{R_{L}} = \frac{{tu}_{0}^{2} R_{L}^{2}}{8 R_{L} (R_{L} + R_{C})^{2}} = \frac{{tu}_{0}^{2} R_{L}}{8 (R_{L} + R_{C})^{2}}

$P_L = \frac{(U_{a,eff,max})^2}{R_L}=\frac{(\frac{U_0}{2\sqrt{2}}\frac{R_L}{R_L+R_C})^2}{R_L} = \frac{U^2_0R^2_L}{8R_L(R_L+R_C)^2}=\frac{U^2_0R_L}{8(R_L+R_C)^2}$

Y con $R_C=R_L$ obtenemos por $P_{L,max}$ :

{PAG}_{L, metro a X} = \frac{{tu}_{0}^{2}}{32 \cdot R_{L}}

$P_{L,max}=\frac{U^2_0}{32\cdot R_L}$

Para la potencia del circuito tenemos que considerar la pérdida de potencia de $R_C$ y las pérdidas del propio transistor.

{PAG}_{R_{C}} = {PAG}_{R_{C}, D C} + {PAG}_{R_{C}, A C}

$P_{R_C} = P_{R_C,DC}+P_{R_C,AC}$

{PAG}_{R_{C}, D C} = \frac{{tu}_{R_{C}, D C}^{2}}{R_{C}} = \frac{(\frac{1}{2} ({tu}_{R_{C}, metro a X} + {tu}_{R_{C}, metro i norte}))^{2}}{R_{C}} = \frac{(\frac{1}{2} ({tu}_{0} + {tu}_{a, metro a X}))^{2}}{R_{C}}

$P_{R_C,DC} = \frac{U_{R_C,DC}^2}{R_C}=\frac{(\frac{1}{2}(U_{R_C,max}+U_{R_C,min}))^2}{R_C}=\frac{(\frac{1}{2}(U_0+U_{a,max}))^2}{R_C}$

Si volvemos a configurar $R_C=R_L$ entonces $U_{a,max} = \frac{1}{2}U_0$ y $U_{R_C,DC}=\frac{3}{4}U_0$ obtenemos:

{PAG}_{R_{C}, D C} = \frac{9 {tu}_{0}^{2}}{dieciséis R_{C}}

$P_{R_C,DC} = \frac{9U^2_0}{16R_C}$

Para la AC-Part sigue:

{PAG}_{R_{C}, A C} = \frac{({tu}_{R_{C}, mi F F})^{2}}{R_{C}} = \frac{(\frac{{tu}_{R_{C}, metro a X} - {tu}_{R_{C}, D C}}{\sqrt{2}})^{2}}{R_{C}} = \frac{(\frac{{tu}_{0} - \frac{3}{4} {tu}_{0}}{\sqrt{2}})^{2}}{R_{C}} = \frac{{tu}_{0}^{2}}{32 R_{C}}

$P_{R_C,AC}=\frac{(U_{R_C,eff})^2}{R_C}=\frac{(\frac{U_{R_C,max}-U_{R_C,DC}}{\sqrt{2}})^2}{R_C}=\frac{(\frac{U_{0}-\frac{3}{4}U_{0}}{\sqrt{2}})^2}{R_C}=\frac{U^2_0}{32R_C}$

Finlay obtenemos:

{PAG}_{R_{C}} = \frac{9 {tu}_{0}^{2}}{dieciséis R_{C}} + \frac{{tu}_{0}^{2}}{32 R_{C}} = \frac{19 {tu}_{0}^{2}}{32 R_{C}}

$P_{R_C} = \frac{9U^2_0}{16R_C} + \frac{U^2_0}{32R_C} = \frac{19U^2_0}{32R_C}$

A continuación, ¿cómo conseguimos $P_{transistor}$ ?

Máxima salida y eficiencia para un circuito amplificador simple basado en transistores

phil

1 pregunta

2. Sobrevoltaje $R_L$

3. Salida máxima $P_L$ encima $R_L$

4. Máxima eficiencia $\eta$

Andy alias

Respuestas (1)

Martín

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phil

1 pregunta

2. SobrevoltajeRL R L R_L

3. Salida máximaPAGL PAG L P_LencimaRL R L R_L

4. Máxima eficienciaη η \eta

Andy alias

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Martín

2. Sobrevoltaje $R_L$

3. Salida máxima $P_L$ encima $R_L$

4. Máxima eficiencia $\eta$