Diseño Emisor Comun

 

Trabajo Preparatorio Danny Tabarez

Utlizando la confguración de un emisor común diseñe un amplifcador con las siguienes caracerístcas

Modelo Transisor: 2N3904 He: He M Ma ax: 30 300

He Min: 3 30 0

Vin= 1 sen w Vo= 2 sen w RL=3.3k Frecuencia: min: 1 kHz

Max:10kHz

He  p pica: 1 16 60

 

Según el diagrama de volajes

Sacamos las siguientes conclusiones 1.   vin≤IE∗ℜ 1

2.   VCE VCE ≥ Vinp + Vop + Vsat  3.   Vop≤Ic ( Rc ∨¿ RL) Considerando:

 Ic ¿ VRC    Vop  =  RC   Rc ∨¿ RL VRC ≥

  RL ∗vop  RL∨¿ RC 

De allí llegamos a cieras conclusiones de la relación en paralelo

 RC = RL  RC ≫ RL

 RC ≪ RL

 RC ∨¿ RL=

 Rc 2

RC = 10 RL del paralelo  Rc ∨¿ Rl = RL  RL  RC = 10

VRC≥

 2 Rc

 

  vop  RC   10 RL VRC VR C≥  Rc VRC≥

 RC    vop  RL

VRC≥ 10 V  VRC≥ 50 V 

 

VRC≥ 5 V 

del paralelo  Rc ∨¿ Rl = RC 

Escogemos la primera opción por ser la más adecuada en ano a cosos y recursos

 

 RC = RL= 3.3 k  VRC ≥

VRC ≥

  RL ∗vop  RL∨¿ RC    3.3 k 

∗2

1.65 K 

VRC ≥ 4 Considerando las siguienes variaciones 10% 20% 30%

1.1 1.2 1.3

VRC ≥ 4∗( 1.1 ) = 4.4 V  VRC = 4.4 V   IC =

VRC    4.4 =1.3 mA  =  RC  3.3 k 

 Ic ⩯ IE = 1.33 mA  IE =

VE

ℜ=

VB−VBE±∆BE

ℜ

Considerando que  IE =cte

 IE =

VB ± ∆ BE BE

ℜ

Para que esa relación no rucue

VE ≫ ∆VBE ∆VBE = 0.1

  V  c°

Para conseguir la esabilidad érmica VE ≥ 1 V 

VE= 2 V  Segunda relación de diagrama de volajes a omar en cuena

 IE∗ℜ 1 ≥vinp VE ℜ   ≥  vinp

ℜ1

 

VE ≥

ℜ∗vinp ℜ1

Sabiendo que

ℜ=

VE  IE

ℜ=ℜ ℜ= ℜ 1 + ℜ 2=

  2 V  1.33 mA

ℜ= 1503.7 Ω Cuando se considera la ganancia

 AV   AV =

ℜ=

2=

 RC ∨¿ RL

ℜ+ ℜ 1

26 mV 

  26 mV 

 IE

1.33 mA

 =

=19.54 Ω

3.3 k ∨¿ 3.3 k  19.54 + ℜ 1

Despejando de eso enemos que

ℜ 1= 805.45 Ω Aproximaciones comerciales 820Ω o 620Ω

ℜ 1= 820 Ω ℜ 2=ℜ−ℜ 1 =1503.7− 820 ℜ 2= 683.7 Ω Aproximaciones comerciales 560Ω o 680 Ω

ℜ 2= 680 Ω Aseguramos la exisencia de core

VE ≥

ℜ∗vinp ℜ1

2 ≥ 1500∗1 820

 

2 ≥ 1.82

no hay re reco corte rte

Por suma de volajes sabemos que

Vcc =VRC + VCE+ VE Donde

VCE≥ Vinp+ Vop + Vsat  VCE≥ 1 + 2 + 2 VCE =5 Dando un grado de error

VCE∗1.10 =5.5 VCE =5.5 V  VCC = 4.4 V + 5.5 V + 2 VCC =11.9 v Aproximando:

VCC =12 V  Analicemos las siguienes corrienes

Consideremos que

 I 2 ≫ IB MAX   IB MAX =   IC   βmin

 

 IB MAX =

1.33 mA 30

 IB MAX =44.33 uA VRB 2 = VB=VE + 0.7 VRB 2 = 2.7 V  VRE 2 = RB 2  I 2  RB 2=

2.7 V  44 uA

=60902.3 K 

Aproximación comercial

 RB 2=60 KΩ Considerando que

VRb 1 =VCC −VB VRb 1 =12− 2.7 = 9.3 V 

 I 1 = I   2 2 + IB  I 1 = 44 uA + 44 uA  I 1 = 88 uA  Rb 1=

VRb 1 9.3 V  = =104887 Ω  I   1 88 uA 1

 Rb 1=104,8 KΩ Aproximación comercial 100KΩ o 120KΩ

 Rb 1=120 KΩ

Calculo de Capaciores Considerando que la recuenca va de 1kHZ a 10kHZ

Zin= Rth ¿ zinT  ZinT =( hfe + 1 ) ( ℜ + ℜ 1 )

 

ZinT =( 161 ) ( 19.54 + 820 )  zinT =135.2 K  Zin= 41.5 K  CB ≫

CB ≫

 

1

2 π ∗fmin∗ Zin  

1

2 π ∗1 kHZ ∗ 41.5 K 

3.8 nF  Valor para la practca

CB =100 uF  Ccolecor

 XccMAX ≪ RL  

1

 

1

Cc ≫ 2 π ∗ fmin∗ RL = 2 π ∗1 kHz∗3.3 K  Cc ≫ 48 nF  Cc =100 uF 

Cemisor

 A =

 

Rc‼RL ℜ+ ℜ 1+ ℜ 2 ‼ XCE

Para aproximar

 Xce ≪ ℜ 2  Xce ≪ 680  A =

  Rc‼RL ℜ+ ℜ 1+ XCE

 Xce ≪ ℜ+ ℜ 1  Xce ≪ 840 De esras dos afrmaciones cumple si esque

 Xce

≪

680

 

CE ≫

 

1

2 π ∗fmin∗ Xce

=

 

1

2 π ∗ 1 kHz∗680

CE ≫ 0.23 uF  CE =100 uF 

Una vez con el valor de los elementos en circuito, analizar su polaridad VCC 12V

Rc Rb1

3.3kΩ

120kΩ

C2

J1

Key = Space

C1

Q1

Vb

100µF

2N3904

V1 1 Vpk 10kHz 0°

Rb2 60kΩ

Re1

680Ω

Cálculos de DC

Considere Conside reque que  Hfe = β =150 Calcul Cal culando ando el equiva equivalent lentee T h evenin evenin  Rt h = Rb 1∨ ¿ Rb 2= 40 k Ω Vcc∗ Rb 2   12∗60 k  Vt h = = = 4 V   Rb 1 + Rb 2 120 k + 60 k 

RL 3.3kΩ

Ve

820Ω

Re2

ℜ=ℜ ℜ= ℜ 1 + ℜ 2= 1500 Ω

100µF

Vc

C3 100µF

+ Vo -

 

VCC 12V

Equivalente Equival ente Thevenin

Rc 3.3kΩ

Vc Rth

Vb

Q1

40kΩ 2N3904

Vth 4V

Ve

RE

15000Ω

Vth = RTH  I B + V BE + R E I  E

 

 I  E = I C + I B  I C = ß I B  I  E = I B + ß I B  I  E =( ß + 1 ) I B Vcc − R B I B −V BE − R E ( ß + 1 ) I B=0 Vcc −( R ¿ ¿ B + R E ( ß + 1 )) I B−V  BE =0 ¿  I B=  I B=

  V TH −V BE  RTH  + R E ( ß + 1 )  

4 −0,7

40 k + 1500 ( 150 + 1 )  I B= 12 µ A

 I C = ß I B =150∗12 uA  I C =1.85 mA  I  E =( ß + 1 ) I B =151∗12 uA  I  E =1.87 mA V  R = I  E R E= 1.87 mA∗1500 =2.8 V  V  E=2.8 V   E

V ¿ −V  E=0,7 ¿ V B =0,7 + 2.9=3.5 V  V B =3.5 V  V C =Vcc − I C  R C  V C =12 −( 1.85 mA∗3.3 k ) =5.8 V  V C =5.8 V  V CE =V C −V  E =5.8−2.8 =3.06 V  V CE =3.06 V 

Analisis de parámetros hibridos (AC)

 

 Av  Av =

  −ic ( RC ∨¿ R 2) Vo = Vin ib ( ( h fe + 1 ) ℜ+ ( h fe + 1 )∗ℜ 1 )

( ℜ ∨+ ℜ¿  )

 Av  Av =−

ℜ=

 RC 

 RL 1

26 mV 

  26 mV 

 IE

1.87 mA

(

 Av  Av =−

 =

  )=−

3.3 k ∨¿ 3.3 k  14 + 820

=14 o h m s 1.97

Valor para ganancia de Diseño es 2 y es bastante aproximado

Diagrama de voltajes

1.   vin≤IE∗ℜ 1

cumpleno hayrecor hayrecorte te infer inferior ior 1 ≤ 1.53 V si cumpleno 2.   VCE VCE ≥ Vinp + Vop + Vsat 

 

3.06 ≥ 1+ 1.97 3.06 ≥ 2.97 nosatura 3.   Vop≤Ic ( Rc ∨¿ RL)

1.97 ≤ 3.04 no hay re recor corte te superio superiorr

Simulación En DC Canal 1 VC  VC 

VCE

Canal 2 VB VB  

Canal 3 VE

 

En AC VC  Canal 1 VC 

VCE

Canal 2 VB VB  

Canal 3 VE

 

 

Voltaje de Salida Vs Entrada VO Voltaje de salida amplificado (ROJO)

 

 AV   AV =−1.9 Vop = AV ∗vip =1.9∗1 = 1.9 sen ( wt + 180 ° )