Distorsión de ganancia de voltaje variable de BJT

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Esta es una pregunta muy básica. Quiero tener un amplificador de señal BJT muy simple con ganancia de voltaje variable. Pensemos en un emisor común con una resistencia emisora como esta:

Laseñaldeentradaesunaondasinusoidalylaamplituddelaseñaleslosuficientementepequeñacomoparaserconsideradacomounaseñalpequeña(alrededorde500mVpk-pk)yRB,REyRCseseleccionancorrectamenteparafuncionarenbuenascondicionesdepolarización.Segúnlaecuación,esperamosquelagananciadevoltaje(AV)seaproximecomoAV=-RC/RE:

Así que espero que al girar el potenciómetro debería ver diferentes ganancias. Esto estaba en el papel, pero en realidad no sucede exactamente: la ganancia cambia bien, pero se observa cierta distorsión de la forma de onda en algunas frecuencias, por ejemplo, en mi caso, estas distorsiones se ven como un sesgo a la izquierda en 2.5MHz, 7MHz, ...  Qué me estoy perdiendo ?

    
pregunta Aug

2 respuestas

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Este no es un buen circuito por varias razones:

  1. El punto de polarización es impredecible, ya que depende bastante de la ganancia del transistor. La resistencia efectiva en la base es aproximadamente RE veces la ganancia. Eso significa que el divisor de voltaje de RB y esta resistencia aparente de la base varía fuertemente con la ganancia del transistor, lo que a su vez hace que el punto de polarización sea impredecible ya que la ganancia de los transistores bipolares es impredecible. Todo lo que suele saber es que estará por encima de un nivel máximo, no lo alto que podría ser. No es en absoluto inusual que los dispositivos reales tengan una ganancia varias veces mayor que su ganancia mínima garantizada.

  2. El ajuste de ganancia también afecta el punto de sesgo. Peor aún, nada está compensando este cambio.

  3. La impedancia de salida, y por lo tanto el tiempo de aumento de la salida, cambia con la configuración de ganancia.

Para arreglar estas cosas, primero cree un circuito que tenga la ganancia más alta que jamás desee y desvíelo de manera predecible para que la salida esté cerca de la mitad de su rango sin señal. Luego, coloque un potenciómetro en la entrada de ese Amplificador para ajustar la ganancia total. Si la señal de entrada tiene una compensación de CC, entonces AC acopla el potenciómetro tanto desde la señal de entrada como desde la entrada al amplificador. Por lo tanto, el potenciómetro siempre operará con un nivel de CC de 0, por lo que cambiar la ganancia no cambiará ningún nivel de CC en cualquier lugar.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Me gustaría agregar otra respuesta desde una perspectiva diferente.

Hay es una manera de cambiar la ganancia de CA del amplificador sin alterar el punto de operación y este es a veces más deseable que un control de "volumen" o "nivel" delante del amplificador.

Por ejemplo, use una resistencia de colector fija \ $ R_C \ $ y omita la resistencia del emisor con un condensador y un reóstato:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Ahora, \ $ R_E \ $ se puede hacer lo suficientemente grande como para proporcionar un punto de operación estable, mientras que la resistencia del emisor de CA es \ $ R_G || R_E \ $.

Cuando \ $ R_G \ $ es muy pequeño, la ganancia de CA es aproximadamente \ $ - g_m R_C = - \ dfrac {I_C} {V_T} R_C \ $

Para valores mayores de \ $ R_G \ $, la ganancia de CA es aproximadamente \ $ - \ dfrac {R_C} {R_G || R_E} \ $

    
respondido por el Alfred Centauri

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