Punto de amplificación y polarización

No estoy seguro de lo que quiere decir con 'voltaje de amplificación', pero en este circuito, si la entrada V excede el suministro, no ocurrirá nada más grave que la distorsión.

Si la entrada es extremadamente grande, debería preocuparse por la disipación de energía en las resistencias y el daño a la entrada NPN (por encima de la entrada de 6 V debido a la falla de VBE).

El circuito no podrá generar una salida superior a la oferta.

Un modelo de pequeña señal es aplicable cuando los cambios causados ​​por la señal no afectan significativamente las características operativas de los componentes (transistores). En el límite, esta es una pequeña señal arbitraria; cualquier otra cosa causará distorsión en el circuito.

Para los cálculos manuales, puede considerar que las oscilaciones de la señal de más del 10 % de la corriente de polarización causarán una distorsión detectable; oscilaciones del 50 % de la corriente de polarización provocarán una distorsión fácilmente observable (por ejemplo, en un osciloscopio o en una forma de onda de simulación) de sinusoides u otras formas de onda.

La distorsión se puede mitigar con retroalimentación negativa: su amplificador no tiene ninguna retroalimentación general. Este amplificador tiene una ganancia extremadamente grande (¿innecesariamente?) en CA (debido a los condensadores de derivación a través de las resistencias del emisor). Sin ninguna retroalimentación general, este amplificador tendrá distorsión y recorte incluso con entradas de 1 mV. Podría ser complejo usar retroalimentación negativa con este amplificador debido a la gran cantidad de etapas internas (y sus polos y ceros asociados).

La ganancia de cada etapa es aproximadamente la resistencia de carga del colector dividida por (26_mV/emisor_corriente); por lo que la ganancia de la primera etapa es de aproximadamente 17).

¿Puede el voltaje de amplificación exceder los voltajes de la fuente de alimentación o podría causar algún problema?

No excederá los voltajes de la fuente de alimentación. Sin embargo, si su modelo de señal pequeña predice que el voltaje excede los rieles, entonces está fuera del rango en el que se aplica su modelo de señal pequeña. En realidad, su amplificador se habrá saturado, lo cual es un fenómeno que un modelo lineal de pequeña señal no puede describir o modelar adecuadamente.

En este amplificador de etapas múltiples (sé que es un diseño deficiente pero la pregunta es conceptual), ¿cómo puedo usar un modelo de señal pequeña para la segunda etapa si la señal inicial se amplifica mucho más grande? ¿Cómo puedo suponer que Q2 para El ejemplo se puede analizar [sic] con un modelo de señal pequeña.

Tendrá que verificar y ver con su rango de señal previsto. Si su señal de entrada es lo suficientemente pequeña como para que la entrada de la segunda etapa también sea una señal pequeña, entonces puede hacerlo. De lo contrario, no puede usar ese modelo y es probable que su amplificador se esté saturando de todos modos.

Vale la pena señalar que este es un amplificador de bucle abierto. Si tuvo una retroalimentación negativa de la salida a la primera etapa, siempre que la salida no se sature, generalmente puede considerar todas las etapas en señal pequeña.

Sin embargo, con cuatro etapas, un amplificador de retroalimentación puede tener inestabilidades severas debido al margen de fase negativo si los polos y la compensación no se consideran cuidadosamente.

Responderé solo la primera parte de su primera pregunta porque es muy fundamental y merece una atención especial:

¿Puede el voltaje amplificado exceder el voltaje de la fuente de alimentación...?

La respuesta es simple: el voltaje amplificado no puede exceder el voltaje de suministro porque es parte de este último.

Literalmente hablando, la "amplificación de voltaje" no es una amplificación; es una atenuación . Es solo un truco inteligente con el que obtenemos un voltaje de salida que es proporcionalmente más alto ("amplificado") que el voltaje de entrada. ¿Cómo se hace esto?

Las etapas del amplificador son "divisores de voltaje" controlados por el voltaje de entrada y alimentados por un voltaje (de suministro) más alto. Están implementados por los llamados "elementos activos" (transistores) que de hecho son "resistencias" controladas por voltaje.

Entonces, cuando el pequeño voltaje de entrada varía ligeramente, el voltaje de salida varía significativamente de cero al voltaje de suministro... pero no más... El voltaje de salida se mantiene entre el voltaje de entrada y el voltaje de suministro; es más alto que el voltaje de entrada y más bajo que el voltaje de suministro.