Suposiciones al diseñar un amplificador

Estoy leyendo "Amplificadores operacionales para todos" de Ron Mancini de Texas Instruments y no puedo entender por qué han hecho una suposición:

Las especificaciones del amplificador son una ganancia de voltaje de CA de cuatro y una oscilación de señal de pico a pico de 4 voltios.

Este es el circuito que dan:

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IC se selecciona como 10 mA porque el transistor tiene una ganancia de corriente (β) de 100 en ese punto. El voltaje del colector se establece arbitrariamente en 8 V; cuando el voltaje del colector oscila positivo 2 V (de 8 V a 10 V) todavía hay suficiente voltaje caído a través de RC para mantener el transistor encendido. Establezca el voltaje colector-emisor en 4 V; cuando el voltaje del colector oscila negativo 2 V (de 8 V a 6 V) el transistor todavía tiene 2 V a través de él, por lo que se mantiene lineal. Esto establece el voltaje del emisor (VE) en 4 V.

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Puedo entender esto bien. Próximo paso.

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Esto también está bien. Sin embargo, no entiendo el siguiente fragmento de texto:

Queremos que el voltaje base sea de 4,6 V porque el voltaje del emisor es entonces de 4 V. Suponga una caída de voltaje de 0,4 V en RTH, por lo que se puede escribir la Ecuación 2-35. La caída a través de RTH puede no ser exactamente 0,4 V debido a las variaciones beta, pero unos pocos cientos de mV no importan en este diseño. Ahora, calcule la relación de R1 y R2 utilizando la regla del divisor de voltaje (se ha tenido en cuenta la corriente de carga).

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¿Por qué supusieron una caída de tensión de 0,4 V en la resistencia de Thevenin? Si es una suposición, ¿por qué decir que estará cerca de este valor? ¿Cómo llegaron al valor de 0.4V?

Respuestas (1)

Los 0,4 V en la resistencia de Thevenin (R1//R2) es una elección de diseño un tanto arbitraria basada en el voltaje del emisor. Es la caída de tensión provocada por la Ib del transistor porque carga el divisor de tensión formado por R1 y R2.

Elegir más de 0.4 V daría como resultado valores más altos para R1 y R2, lo que resultaría en una mayor caída de voltaje causada por Ib, lo que resultaría en un voltaje de emisor diferente a los 4 V que queríamos.

Y del mismo modo, un valor más bajo daría como resultado una menor caída de voltaje.

Creo que solo usaron el 10% del voltaje del emisor (4V) como valor. Eso tiene sentido ya que la caída de 0.6 V de V b mi es relativamente constante. Y si el voltaje del emisor fuera más bajo, 1 V por ejemplo, querría que la caída de voltaje debido a I b ser más pequeño también para evitar terminar demasiado lejos de los cálculos iniciales.

No estoy seguro de entender. Si elegimos un valor mayor que 0.4, tiene razón, habría una mayor caída en Rth (con el mismo Ib), pero Vth también sería mayor (porque está definido por R1 y R2); por lo que Vb seguiría siendo 4,6 V y, por lo tanto, el voltaje del emisor permanece sin cambios....
"entonces Vb seguiría siendo 4.6V" ¡ eso no es cierto! Simplemente suponga que R1 y R2 tienen un valor de varios Mega ohmios. La corriente a través de R1 sería mucho mayor (debido a la corriente base) que la corriente a través de R2. Esto daría como resultado una mayor caída de voltaje en R1, lo que haría que Vbase fuera mucho más bajo que 4.6 V. Se trata de hacer que la corriente a través de R1 y R2 sea significativamente mayor que Ib para que podamos ignorar Ib.
Ahora que entiendo. Puedo ver que si quiero que Ib sea de 0.1 mA, necesito hacer que las resistencias R1 y R2 sean lo suficientemente pequeñas para permitir que pase suficiente corriente; pero eso solo establece un límite superior de su tamaño. No explica por qué han elegido 0.4V.
De hecho, no se explica en el texto, por lo que supongo que eligieron 0.1 * Ve = 0.4 V como restricción de diseño. A menudo, esta elección proviene de la experiencia. Puedo ver que esto tiene sentido, es lamentable que no se haya explicado correctamente.
Sí, está bien, gracias por su ayuda, estoy tratando de modelarlo ahora. Para tener una idea de cómo los valores de R1 y R2 afectarán el resultado.
Tim: elegir los valores para R1 y R2 SIEMPRE es una compensación entre dos requisitos en conflicto: el nivel de impedancia debe ser (a) lo más pequeño posible para hacer frente a las variaciones beta (IB solo una parte muy pequeña de la corriente total a través de el divisor) y (b) no debe ser demasiado pequeño con respecto a una resistencia de entrada suficientemente alta, así como el consumo de energía correspondiente.
@LvW, "impedancia niveau" no es un término común en inglés. Si explicas lo que significa, hará que tu comentario sea más claro.
El fotón, gracias por la pista: "Niveau de impedancia" se refiere a las diferentes alternativas para diseñar, por ejemplo, una relación de división de voltaje de 1:10 R1/(R1+R2). Alta resistividad: R1=100k, R2=900k. Baja resistividad: R1=1k, R2=9k.
impedance niveau = Nivel de impedancia (sí, soy holandés :-)) En realidad, el término holandés correcto es: "impedantie niveau"
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