Ganancia en un amplificador de emisor común

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Necesito diseñar un amplificador que tenga un Vin = 150mVp, 1khz; Vcc = 3V que puede ejecutar un altavoz de 8 ohms, 0.25 vatios, con una ganancia de aproximadamente 7 sin una distorsión notable.

A continuación se muestra mi amplificador de emisor común con polarizador divisor de voltaje diseñado con Vin = 150mVp, 1khz; Vcc = 3V.

Pero aquí está mi preocupación: necesito tener una ganancia de aproximadamente 7, o tener un Vout de aproximadamente 750mV

El primer esquema que diseño no tiene resistencia de carga de 8 ohmios, cuando simulé medí un Vout de aproximadamente 762 mV, como se puede ver a continuación:

Perocuandoinsertéunaresistenciadecargade8ohmios(asumiendoqueesteeselaltavoz),soloobtuveunVoutdeaproximadamente46mV,queesmuybajo,comosepuedeveracontinuación:

**** Mi pregunta es ¿qué puedo hacer para aumentar el Vout en aproximadamente 750mv con una resistencia de carga de 8ohms, al mismo tiempo sin tener una distorsión notable? **

Cualquier ayuda será apreciada. Gracias.

    
pregunta Kaiju19

2 respuestas

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La ganancia de un verdadero emisor común (emisor en CA común o "tierra") es aproximadamente:

$$ A_v = -g_mR_C || R_L = -g_m 7.5 \ Omega $$

para sus valores de resistencia. Para una ganancia (de magnitud) de 7, la transconductancia requerida es:

$$ g_m = \ frac {7} {7.5} = \ frac {I_C} {V_T} \ Rightarrow I_C \ approx 23mA $$

Pero, de acuerdo con su esquema:

$$ I_C \ approx 8mA $$

¡Volver al tablero de dibujo!

Además, tenga en cuenta que el cálculo anterior es para la ganancia de señal pequeña . Dado que tiene el emisor a tierra de CA, este amplificador es bastante no lineal para señales grandes y la distorsión es evidentemente grande en ambas simulaciones transitorias que proporciona.

    
respondido por el Alfred Centauri
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El orador debe tener corriente tanto "fuente" como "hundido", alternando con los ciclos positivo y negativo de las señales de audio.

Imagine que 750mV aparecen en un instante en el altavoz de 8Ω. Eso requeriría 0.09375A de corriente por la Ley de Ohm (V = IR).

Si ese 0.09375A proviniera de 3V Vcc, la resistencia de colector, Rc, tendría que ser de 24Ω o menos (en serie con 8Ω de altavoz, ignorando la corriente a través del transistor en este instante) en ese instante. No puedo leer su valor de Rc tan bien, pero parece ser más de 100Ω, lo que limita seriamente su circuito a donde no puede alcanzar sus objetivos de diseño.

Si elige cambiar la resistencia del colector a 24Ω o menos, y también escalar las otras resistencias para mantener el funcionamiento del circuito, terminará con una impedancia de entrada extremadamente baja que mira hacia la base del transistor, lo que probablemente no sea una solución correcta, aunque la impedancia de entrada no se especificó en sus objetivos de diseño. (10k se considera una impedancia de entrada baja para la mayoría de las aplicaciones de audio profesionales y de consumo).

Si su impedancia de carga es 8Ω, entonces la impedancia de la fuente de voltaje debe ser cercana a 0Ω para evitar una división de voltaje significativa, que es lo que está obteniendo con su solución actual.

Mi respuesta para ti es: Rediseñe este circuito para una impedancia de salida al menos 10x menor que 8Ω. Su objetivo es una impedancia de salida de 0,8Ω o menos. La solución más sencilla es reemplazar el único transistor con un amplificador operacional IC que puede operar a 3V y suministrar suficiente corriente a la carga de 8Ω sin fallar. El TI LME49726 tiene un suministro de voltaje mínimo de 2.7V y una corriente nominal de salida de "> 300mA" (cita de la hoja de datos).

EDITAR: Según el comentario (probé la resistencia ...), si desea ver este trabajo como una etapa de emisor común, use una resistencia de colector de 0,8Ω, una resistencia de emisor de 0,11Ω, una base de 6,5Ω para + Resistencia de 3V, y una resistencia de 3.5Ω de base a tierra. Utilice condensadores de acoplamiento de entrada y salida de 1000µF. Simulé este circuito y logré una amplificación de voltaje de 150mV p-p a 885mV p-p sin distorsión. Estoy seguro de que el ajuste fino de los cálculos podría alcanzar una ganancia de 7, pero el punto es que este circuito es completamente impráctico.

    
respondido por el dwmorrin

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