Common Emitter no está amplificando

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Estoy tratando de hacer un transmisor de onda portadora de 27 MHz desde un oscilador de cristal y un amplificador secundario. Thi es el circuito completo:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La primera parte, a la izquierda de C6 es un colpitts crystal oscillator . Y en el lado derecho de C6 está el amplificador de emisor común . El oscilador de cristal Colpitts que he construido se puede encontrar aquí .

Las hojas de datos de Q1 y Q2 se pueden encontrar aquí .

El problema es el siguiente. Si tengo el amplificador CE desconectado y mido el voltaje con el osciloscopio en O1 , obtengo 150 mV pico a pico. Pero tan pronto como conecto el amplificador CE y mido el voltaje en O2 , obtengo unos 300 mV pico a pico (tenga en cuenta que la antena en este momento no está conectada), que es mucho menor que Estaba esperando.

Los valores elegidos para el oscilador de Colpitts son los mismos que en ese sitio web donde publiqué un enlace. Para el amplificador CE, calculé los valores por mi cuenta, así es como lo hice:

  1. \ $ \ beta = 100 \ $
  2. Elegí: \ $ I_C = I_E = 1mA \ $
  3. Elegí: \ $ V_E = 1V \ $, entonces \ $ V_B = 1.7V \ $
  4. \ $ R_6 = \ dfrac {1V} {1mA} = 1k \ Omega \ $
  5. \ $ I_B = \ dfrac {Ic} {\ beta} = 10uA \ $, \ $ I_ {R5} = 100uA \ $, \ $ I_ {R4} = 110uA \ $
  6. \ $ R_5 = \ dfrac {1.7V} {100uA} = 18k \ Omega \ $, \ $ R_4 = \ dfrac {9V-1.7V} {110uA} = 66k \ Omega \ $
  7. \ $ R_7 = \ dfrac {9V-4.5V} {1mA} = 4.7k \ Omega \ $
  8. Para \ $ C_4 \ $ leí en alguna parte: \ $ X_ {C4} < = \ dfrac {1} {10} \ veces R_6 \ $, y obtengo \ $ C_4 > = 60pF \ $

C5 y C6 fueron elegidos arbitrariamente, si alguien pudiera decirme cómo calcular sus valores con precisión, realmente lo apreciaría.

Entonces, la ganancia del amplificador no debería ser: \ $ r_e = \ dfrac {25mV} {I_C} \ $ \ $ A_v = \ dfrac {-R_C} {r_e} = - 188 \ $ ?, mientras que estoy obteniendo ganancia de sólo 2.

¿Cuál podría ser el problema? Leí en algún lugar que la falta de coincidencia de impedancia puede afectar la potencia de la señal transmitida, ¿podría ser este el caso aquí, ya que la impedancia de salida del oscilador de colpitos es relativamente baja, mientras que la impedancia de entrada del amplificador CE es relativamente alta?

Cualquier ayuda es muy apreciada!

EDIT:

Sé que no lo he dicho explícitamente, pero realmente lo agradecería, si alguien también pudiera sugerir una solución a este problema.

EDIT2:

¿Qué pasaría si usara MOSFET BS270 en modo de puerta común en lugar de 2N3904, la ganancia sería increse? He leído en alguna parte que los MOSFET son más rápidos y los he visto usados en aplicaciones HF. Porque los tengo a mano y no puedo comprar ningún componente en este momento.

    
pregunta Golaž

2 respuestas

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Una razón es que la ganancia del transistor se degrada a altas frecuencias. Para elegir un ejemplo específico, el ON semiconductor BC546 tiene un producto de ancho de banda de ganancia (GBP) de 100 MHz a una corriente de colector de 1 mA (consulte la figura 6 en la hoja de datos vinculada). Esto significa que a una frecuencia de 27MHz, la ganancia actual (beta) es de aproximadamente 100MHz / 27MHz = 3.7, no 100.

A 27MHz, las capacidades parásitas en el transistor (amplificadas por el efecto Miller ) también pueden estar desempeñando un papel en reduciendo la ganancia.

Simplemente reemplazar el transistor con uno más adecuado para altas frecuencias puede ser suficiente para solucionar el problema. Es posible que solo tenga que elegir un transistor de propósito general diferente: el 2N3904, por ejemplo, es un poco mejor con un GBP típico de 300MHz. Una mejor solución es probablemente elegir uno de los muchos transistores diseñados para aplicaciones de alta frecuencia. Para elegir uno al azar, el PN5179 de Fairchild tiene un GBP típico de 2000MHz.

Debido al efecto Miller, el amplificador de colector común no es especialmente adecuado para la amplificación de alta frecuencia, y las topologías como el amplificador de base común se usan a menudo para señales a varias decenas o cientos de MHz. Sin embargo, a 27MHz, sospecho que estará bien con un amplificador de emisor común.

Un factor adicional que limita la ganancia es que la impedancia de C4 || Es necesario agregar R6 a r_e al calcular la resistencia del emisor en las frecuencias de señal. Por lo general, C4 se elige para que tenga una impedancia insignificante en las frecuencias de la señal en comparación con la r_e del transistor, pero a 27 MHz la impedancia de su R6 || C4 es aproximadamente 55Ω (dominado por la impedancia de 59Ω de C4). Cambiar C4 a un condensador de 1nF o 10nF debería aumentar la ganancia en más de un factor de dos.

    
respondido por el Chris Johnson
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Un par de cosas en que pensar: ¿qué hacen las resistencias de polarización de CC a su señal? Si eliminara Q2 pero dejara R4 / R5, ¿cuál sería la ganancia en O1? Además, calcula la ganancia de la segunda etapa como RC / re, pero ignora el efecto de R6, que está en serie con re. Con esas dos cosas en mente, vuelve y calcula la ganancia.

    
respondido por el kerrybp

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