Diseñar otro amplificador BJT dado algunas restricciones

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Lo siento por hacer una pregunta sobre el mismo tema que mi última pregunta, pero una vez más me he quedado atascado en un problema de diseño del amplificador BJT. Cuando el parámetro beta puede variar de 100 a 800, el voltaje entre el emisor y la base es igual a 0.6V (modo activo), Vt = 25mV y el efecto inicial puede ignorarse.

También se puede suponer que los condensadores de derivación simplemente actúan como un cortocircuito para CA y un circuito abierto para CC.

Hay dos restricciones:

  • Impedancia de entrada > \ $ 2k \ Omega \ $
  • Máximo movimiento de señal de salida posible

Lo que ya he hecho (\ $ i_C \ $ es la corriente de polarización que se ejecuta en el recopilador):

Encontré las ecuaciones de oscilación de la señal:

\ $ V_ {o_ {max}} = 19.8 - i_C (R_C + R_E) \\ V_ {o_ {min}} = -i_C * R_C // R_L \ $

También descubrí que la impedancia de imputación será \ $ r_ \ pi = \ frac {\ beta V_T} {i_C} \ $ del modelo de señal pequeña. Se puede inferir que si la impedancia de entrada > \ $ 2k \ Omega \ $ para \ $ \ beta = 100 \ $, luego continuará > \ $ 2k \ Omega \ $ para \ $ \ beta = 800 \ $. Entonces podemos trabajar con \ $ \ beta = 100 \ $, lo que da como resultado:

\ $ R_i = r_ \ pi = \ frac {\ beta V_T} {i_C} = \ frac {100 * 0.025} {i_C} \ rightarrow \ frac {2.5} {i_C} > 2000 \ rightarrow i_c < 1.25mA \ $

A partir de ahora, no sé qué hacer. Ya probé algunos valores para \ $ i_c \ $, pudiendo calcular las resistencias (solo suponiendo una salida simétrica) y noté que el mayor \ $ i_c \ $ da un cambio de señal mayor. ¿Cómo se puede probar eso? Además, ¿cómo puedo resolver el problema sin suponer una salida simétrica (con una ecuación menos [\ $ | V_ {o_ {max}} | = | V_ {o_ {min}} | \ $])?

    
pregunta Thiago

2 respuestas

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La corriente del recopilador de CC está determinada por \ $ R_E \ $:

\ $ I_C = \ alpha \ dfrac {9.4V} {R_E} \ approx \ dfrac {9.4V} {R_E} \ $

Ya que requiere \ $ I_C < 1.25mA \ $, la ecuación de restricción es:

\ $ R_E > \ dfrac {9.4V} {1.25mA} = 7.52k \ Omega \ $

El segundo requisito, la variación máxima del voltaje de salida, sin ninguna otra restricción, no corrige el valor de la resistencia del colector.

Tenemos:

\ $ V_ {o_ {max}} = 19.8V - I_C (R_C + R_E) \ $

Pero, el voltaje en \ $ R_E \ $ se fija en 9.4V, por lo que:

\ $ V_ {o_ {max}} = 10.4V - I_C R_C \ $

\ $ V_ {o_ {min}} = -I_C * R_C || R_L \ $

Si te fijas un poco en esto, verás que la oscilación del voltaje de salida de máximo es de 10.4 V, pero esto requiere que el producto \ $ I_C R_C = 0 \ $ *, que es absurdo.

Ahora, si también requerimos un recorte simétrico, entonces, por inspección:

(1) \ $ V_ {o_ {max}} - V_ {o_ {min}} = 2 I_C (R_C || R_L) \ $

(2) \ $ 10.4V = I_C (R_C + R_C || R_L) \ $

Mirando a (1), tenga en cuenta que, para un máximo de swing, obtenemos más "bang for the buck" al aumentar \ $ I_C \ $ en lugar de \ $ R_C \ $.

Dado que tenemos un límite superior en \ $ I_C \ $, (2) se convierte en:

\ $ R_C + R_C || R_L = \ dfrac {10.4V} {1.25mA} = 8.32k \ Omega \ $

que se puede resolver para \ $ R_C \ $.

* a menos que \ $ R_L \ $ sea un circuito abierto

    
respondido por el Alfred Centauri
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Tengo la impresión de que esta es una pregunta para la tarea, así que responderé con algunas simplificaciones / negligencias. Depende de usted realizar cálculos más precisos.

Digamos que Ic = Ie (lo cual no es exactamente cierto, pero es lo suficientemente bueno para mí, ya que es tu tarea, no la mía; o)).

Ie = Ic = 1.25mA

También sabe que la tensión de base es de 0 V porque la señal de entrada debe reemplazarse con un cortocircuito para el análisis de la señal grande.

Usted conoce la corriente del emisor; conoces el voltaje base y con eso conoces el voltaje del emisor; por lo tanto, puede calcular el voltaje a través de la resistencia del emisor; y finalmente, puede calcular la resistencia del emisor dividiendo el voltaje a través de él por la corriente a través de él.

Orden de magnitud 7500 ohm. Prueba los cálculos exactos por ti mismo. Considere agregarlos a su pregunta inicial marcando claramente su progreso.

El siguiente paso es calcular Rc, pero lo dejo para que otra persona lo conteste.

    
respondido por el jippie

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