Cálculo de la frecuencia de corte más baja de un amplificador con un solo transistor

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Necesito calcular la frecuencia de corte más baja de un amplificador con un transistor BJT. Tengo que analizar de forma aislada los equivalentes de Thevenin vistos por cada condensador C1, C2 y C3.

Elmodeloparaseñalespequeñas(conC1,C2yC3)vienedadopor:

ParaC1:\$R_{Th1}=R_1//R_2//r\pi+R_6=\Big(\frac{1}{2,7\times10^3}+\frac{1}{22\times10^3}+\frac{1}{3869,97}\Big)^{-1}+2,2\veces10^3=3683,18\,\Omega\$

\$f_1=\frac{1}{2\piRC}=\frac{1}{2\pi\veces3683,18\veces10\veces10^{-6}}=4,32\,Hz\$

ParaC2:

\$R_{Th2}=r_0//R_4+R_5=\Big(\frac{1}{30\times10^3}+\frac{1}{2,2\times10^3}\Grande)^{-1}+10\veces10^3=12049,69\,\Omega\$

\$f_2=\frac{1}{2\piRC}=\frac{1}{2\pi\veces12049,69\veces2,2\veces10^{-6}}=6,00\,Hz\$

ParaC3:

\$R_{Th3}=\bigg(\frac{R_6//R_1//R_2//r_{\pi}}{\beta}\bigg)//R_3=\bigg(\frac{\Big(\frac{1}{2,2\veces10^3}+\frac{1}{2,7\veces10^3}+\frac{1}{22\veces10^3}+\frac{1}{3869,97}\Big)^{-1}}{500}+\frac{1}{220}\bigg)^{-1}=0,56\,\Omega\$

\$f_3=\frac{1}{2\piRC}=\frac{1}{2\pi\veces0,56\veces470\veces10^{-6}}=604,69\,Hz\$

Entonces, la frecuencia de corte más baja de este amplificador es aproximadamente la frecuencia de C3 = 604,69 Hz.

¿Podría confirmar si mis cálculos son correctos? ¿Y si calculé bien el Thevenin?

    
pregunta Carmen González

2 respuestas

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Primero, aquí está tu circuito que estamos discutiendo:

Haytresfiltrosdepasoaltoseparadosyensumayoríaindependientesenestecircuito.

ApartirdelaseñalenJ1-2,C1funcionacontralacombinaciónparaleladeR2,R1ylaimpedanciaenelemisorreflejadadenuevoalabase.R2//R1=2.4kΩ.Sinembargo,laimpedanciadelemisorreflejadadenuevoalabasedependedelagananciarealdeltransistor,porloquesolopodemosadivinar.Estenoesunbuencircuito,precisamenteporquesuscaracterísticasdependendelagananciadeltransistor.

ConelmicrófonoelectretyelR6pullupcomoentrada,laimpedanciadelaseñalenelladoizquierdodeC1esR6.EstosesumaalaimpedanciageneralcontralacualC1estátrabajando,poruntotalde4.6kΩ.

10µFy4.6kΩtieneunafrecuenciadecaídade3.5Hz.EseeselmínimopasealtoderodilladebidoaC1.A3.5Hz,lamagnituddelaimpedanciadeC3esde98.EsoestámuypordebajodeR3,quees220Ω,porloqueC3dominaenestasfrecuencias.DigamosquecreemosqueQ1tieneunagananciade100,porloqueC3reflejadaenlabaseesde4.7µF.EsoesefectivamenteenparaleloconelC1conelpropósitodecalcularlacaídadepasoalto.Lacapacitanciaesentonces(10µF)//(4.7µF)=15µF.Elrolloffconesoy4.6kΩesde2.3Hz.

C3yR3formanuntipodiferentedefiltrodepasoalto.Enbajasfrecuencias,lagananciaseestablecemedianteR3.Afrecuenciasmásaltas,lagananciaaumentadebidoaC3.Eventualmentesevuelvetanaltoqueeltransistornopuedesoportarloporotrasrazones,ylagananciaseaplana.Comodije,estenoesunbuencircuito,principalmentedebidoauncondensadordirectamenteentreelemisordeQ1ytierra.

Encualquiercaso,lafrecuenciadeeliminacióndeC3yR3esde1.5Hz,muypordebajodelefectodebidoaC1.

C2formaunfiltrodepasoaltocontraR5ylaimpedanciadelaseñalenelcolectordeQ1.Unavezmás,laimpedanciaalrededordeltransistoresdifícildejuzgar,peronopuedesermásde2.2kΩenelcolectordebidoaR4.Paraevaluarestocomounamplificadordeaudio,seremosconservadoresyveremosquéresultadostienensoloC2yR5.Esoes7.2Hz.SisetieneencuentalaimpedanciaquealimentaC2,solosereducirá.

Entonces,tenemostrescaracterísticasdepasoaltoenesteamplificadoraaproximadamente2Hz,1,5Hzy7Hz.AunquehabráunavariaciónenalgunosdeestosdebidoalagananciadeQ1,podemosconcluirquelamayoríadelascaracterísticasdepasoaltoestánbienenlabandadepasoenellímiteinferiordeaudiode20Hz.Entonces,mientrasquelagananciaylarespuestadefrecuenciasonalgoimpredeciblesdebidoalmaldiseñoalrededordelemisordeQ1,almenosparecequelosfiltrosdepasoaltoestáncolocadoscorrectamenteparanointerferirinclusoconelaudio"HiFi".     

respondido por el Olin Lathrop
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  • editado

Un micrófono Electret NO ES UNA FUENTE DE VOLTAJE.

enlace

Es una fuente de corriente amplificada JFET de drenaje abierto con salida de CA y CC donde la caída de voltaje del drenaje interno (+) a través del pullup externo Rd es; -\$ΔV(Rd)=R_d*[I_{ac}(f)~+~I_{DSS}]\$

  • paralacorrientedesonido,Iac=audio(f)encristalmic(piezo)eIDSS=x.xmAparaJFET
  • porlotanto,useelcircuitoequivalentedeTheveninac=Vsource+seriesRd(pullup)

(otrosabioviejoconsejo)(Nodetallaréelanálisisdeestediseñosubóptimo)

Unavezqueestudiaymemorizalafórmuladeimpedanciaenelenlacedeabajo,sehacefácilyrápidoenunnomógrafoRLC .

(Los usamos todo el tiempo) con muchas hojas de papel y lápiz.

Luego encuentra la intersección de R, C y f. Elige cualquiera de los dos conocidos para encontrar la variable desconocida.

Puede hacer zoom e imprimir o usar Irfanview para recortar para obtener más resolución.

Ten en cuenta si la ext. la carga es entrada de línea = 10k, su impedancia de Pot cambia R5C2 con la configuración. También Zb1 = Zbe * hFE donde Zbe = (Rpi + R3 // C3) hFE puede afectar su carga de entrada.

Este es uno de los mejores sitios de enseñanza para configuraciones BJT. enlace

Lo hiciste bien, excepto que está mal porque electret no es una fuente de voltaje sino una fuente de corriente que usa el drenaje FET. Entonces AC equiv. modelo R6 en serie para la función de transferencia , ya que R6 controla realmente la ganancia de la fuente de corriente del FET (y el punto Q de DC)

  • finalizar edición

Tenga en cuenta que necesita la impedancia de entrada de origen y base para calcular la atenuación antes de la ganancia. Luego cargar en el colector para obtener ganancia. Incluso con la ganancia de corriente fija se vuelve desordenada. Esta es la razón por la que utilizamos diseños de varias etapas con relaciones R para estabilizar la ganancia y el punto Q de CC, por lo que nos damos cuenta de que el análisis de un emisor común de sesgo H simple no siempre es tan simple y se vuelve más fácil en futuros mejores diseños. Las relaciones de impedancia son la clave para un mejor diseño que no se basa tanto en Vbe y hFE ..

En este diseño, la atenuación es de aproximadamente -6dB antes de la base, ya que el drenaje R del electreto es aproximadamente igual al Zin, pero la enorme tapa del emisor y la pequeña impedancia Re se multiplican por hFe a la base, pero no lo suficiente como para descuidarlas. valores. Luego, el circuito real tiene un cambio de hFE con Ic y Vbe, por lo que los niveles de señal se distorsionan. Nunca consideraría usar este diseño H excepto cuando los niveles de señal son conocidos y fijos y estaba desesperado. Así que simpatizo con su objetivo de aprender y sugiero que el enlace que se proporciona aquí sea mejor. (pero intentamos no hacer tu tarea)

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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