Como ya sabe, la señal de entrada de pico de CA para suministrar cualquier potencia particular a cualquier carga de altavoz en particular es:
$$ V_ \ text {P} = \ sqrt {2 \: R \: P} $$
En su caso, con \ $ 1 \: \ text {W} \ $ y \ $ R_ \ text {SPKR} = 4 \: \ Omega \ $, esto funciona a \ $ V_ \ text {P} = 2.83 \: \ text {V} \ $ y \ $ I_ \ text {P} = 710 \: \ text {mA} \ $.
Además, su capacitor debe tener una baja impedancia en relación con el altavoz, así que digamos aproximadamente \ $ 400 \: \ text {m} \ Omega \ $ para el capacitor. Si decide que \ $ f = 200 \: \ text {Hz} \ $ es la frecuencia más baja que desea manejar, esto sugiere una capacidad de \ $ 2 \: \ text {mF} \ $. Un poco más grande de lo que se muestra. Supongamos también que establece la capacitancia de manera adecuada.
En general, desea que el BJT funcione con un rango dinámico de corriente de colector inferior a 5: 1. (Eso es aproximadamente \ $ 42 \: \ text {mV} \ $ variación de \ $ V_ \ text {BE} \ $.) Esto significa que su corriente mínima de emisor debería ser \ $ I _ {\ text {E} _ \ text { MIN}} \ ge \ frac {1} {2} \ left [I_ \ text {P} + \ frac {V_ \ text {P}} {R_ \ text {E}} \ right] = \ frac {1} {2} \ frac {V_ \ text {P}} {R_ \ text {E} \ vert \ vert R_ \ text {SPKR}} \ $. En el caso de su circuito, esto significa \ $ I _ {\ text {E} _ \ text {MIN}} \ ge 495 \: \ text {mA} \ $. Sin embargo, lo que decida para \ $ I _ {\ text {E} _ \ text {MIN}} \ $ es su elección. Eso es solo una recomendación.
Una vez que tenga ese valor, y estoy seleccionando \ $ I _ {\ text {E} _ \ text {MIN}} = 500 \: \ text {mA} \ $, puede calcular que el emisor inactivo el voltaje debe ser \ $ V _ {\ text {E} _ \ text {Q}} \ ge R_ \ text {E} \ left (I_ \ text {P} + I _ {\ text {E} _ \ text {MIN }} \ derecha) + V_ \ texto {P} \ $. En su caso, esto significa \ $ V _ {\ text {E} _ \ text {Q}} \ ge 14.83 \: \ text {V} \ $. Estoy seleccionando \ $ V _ {\ text {E} _ \ text {Q}} = 15 \: \ text {V} \ $. (La base de su BJT deberá manejarse con un voltaje de reposo que sea uno \ $ V_ \ text {BE} \ $ más alto).
(Puede omitir los pasos que se muestran arriba y simplemente calcular \ $ V _ {\ text {E} _ \ text {Q}} \ ge \ frac {3} {2} V_ \ text {P} \ left (1 + \ frac {R_ \ text {E}} {R_ \ text {SPKR}} \ right) \ $ y obtenga la misma respuesta. Tenga en cuenta que cuanto mayor sea la proporción de \ $ \ frac {R_ \ text {E}} { R_ \ text {SPKR}} \ $ cuanto más alto debe ser el voltaje del emisor inactivo.)
El voltaje del colector del BJT debe ser al menos \ $ 2 \: \ text {V} \ $ más alto que el voltaje inactivo más el pico. Así que eso te indica el carril que necesitarás, como mínimo.
Simplemente hice una ejecución rápida sobre la base del análisis anterior, excepto que no me molesté en calcular el \ $ V_ \ text {BE} \ $ para el BJT. Acabo de configurar la polarización de CC para la señal de entrada como se muestra. Lo suficientemente cerca.
Spiceinformaqueelpoderenelaltavozen\$1.0043\:\text{W}\$yelvoltajeRMSenelaltavozcomo\$V_\text{SPKR}=2.0043\:\text{V}_\text{RMS}\$.Noestámalparadisparardesdelacadera,porasídecirlo.
Lamentablemente,SpicetambiéninformaqueelpoderparaelBJTaquíesde\$3.9\:\text{W}\$ypara\$R_\text{E}\$is\$20.7\:\text{W}PSEstoignoratodaslascosasdelcontroladorquenormalmentetendríanquerespaldarestaseccióndesalidaysoloaumentaríaladisipacióndeenergía.Peroennúmerosredondosestosignificaquemaralrededorde\$25\:\text{W}\$enuncircuitoqueentregará\$1\:\text{W}\$alorador.(Loqueesbueno,supongo,siposeemuchasaccionesconsucompañíaeléctricalocal.Recibirápartedesucostoendividendos).
Mipreguntaes:¿hayunprocesoparadeterminarunvalorparaR2que puedecumplirelobjetivodeconducir1vatioenelaltavoz,oesesto solounapérdidadetiempo?
Puedestrabajarestoalrevés.Dadoquesu\$V_\text{CC}=12\:\text{V}\$,entoncesencuentreque\$R_\text{E}\le2.5\:\Omega\$.(De:\$R_\text{E}\leR_\text{SPKR}\left(\frac{2}{3}\frac{V_\text{CC}-V_\text{P}-2\:\text{V}}{V_\text{P}}-1\right)\$.)
NOTASFINALES
AquíhayunesquemadeLTspicequesepuedeusarparaprogramaryprobarcualquieramplificadorparticulardeclaseAdeestetipo.HeutilizadounBJTparticularquepuedemanejaralgodecorriente,perosiéntaselibredecambiarlo.Apartedeeso,lasespecificacionessonclaras.Hazalgunoscambiosyejecútalo.
Ademásdeconfigurarlosvaloresdepotenciaycargadeseados,solounodelosdos,yasea\$R_\text{E}\$obienV_\text{CC}\$-sepuedeconfigurar,comoelotroentoncesesdeterminadoporesaelección.Asíqueestableceexactamenteunodeellos,noambos.Elotrodebeponerseacero.
El archivo .ASC sigue aquí para ahorrar tiempo al tener que escribir el esquema anterior, a mano.
Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE 96 80 96 48
WIRE 32 128 -32 128
WIRE -32 160 -32 128
WIRE 96 192 96 176
WIRE 176 192 96 192
WIRE 288 192 240 192
WIRE 96 224 96 192
WIRE 288 224 288 192
WIRE -32 272 -32 240
WIRE 96 336 96 304
WIRE 288 336 288 304
FLAG 96 336 0
FLAG 288 336 0
FLAG 96 48 Vcc
FLAG -32 272 0
FLAG 288 192 Vspkr
SYMBOL npn2 32 80 R0
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value D44H11
SYMBOL res 80 208 R0
SYMATTR InstName RE
SYMATTR Value {REV}
SYMBOL cap 240 176 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value {CV}
SYMBOL res 272 208 R0
SYMATTR InstName Rspkr
SYMATTR Value {LOAD}
SYMBOL voltage -32 144 M0
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value SINE({VQ+.7} {VPEAK} 1k)
TEXT 152 32 Left 2 !V99 Vcc 0 {VCCV}
TEXT 152 56 Left 2 !.tran 0 .1 0 100n
TEXT -392 -112 Left 2 !* INPUT SPECIFICATIONS\n.param POWER={1}\n.param LOAD={4}\n.param FMIN={200}
TEXT -392 376 Left 2 !* INTERMEDIATE CALCULATIONS\n.param VPEAK={sqrt(2*POWER*LOAD)}\n.param VQ=if({RE+.5},{3/2*VPEAK*(1+RE/LOAD)},{VCC-VPEAK-2})\n.param REV={LOAD*(2/3*VQ/VPEAK-1)}\n.param VCCV={VQ+VPEAK+2}\n.param CV={5/pi/FMIN/LOAD}
TEXT 48 -112 Left 2 !* SET ONLY ONE OF THESE TO NON-ZERO VALUE\n.param RE={0}\n.param VCC={20}
TEXT -232 -184 Left 2 ;CRAZY-MINDED CLASS-A OUTPUT STAGE AMPLIFIER
