Guia 2 - Electrónica Aplicada II
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II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel Problema 19 Diseñar una etapa adaptadora en configuración “colector común” de manera que en RL se obtenga por lo menos el 90% de la tensión Vs. VCC=9V Rs=10K V ' o = 100mV Vs C.C. RL=1K Vo Vo ≥ 0,9Vs circuito propuesto: +9V RB Rs=10K BC549C Vs RE BVCE 0 = 20V ⇒ RL=1K 9V < 0,75BVCE 0 Adoptamos ICQ = 1mA Del manual: hFE = 490 hie ≅ 13K o hie = VT ⋅ hFE = 12250Ω IC ⇒ 1 = 28,5K hoe hfe = 600 hoe = 35 µAV 107 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel gm = 40 ⋅ ICQ = 0,045 β ( 2 mA) β min( 2 mA) = β (1mA) β min(1mA) 1 Ω o gm ≅ hfe 1 = 0,046 hie Ω ⇒ β min (1mA ) = 395 Polarización contínua: +9V VCC − IB ⋅ RB − VBE − IE ⋅ RE = 0 RB ICQ como IB ≅ BC549C IB IE ≅ IC RE luego: RE ≅ 5 RB hFEmin ICQ = VCC − VBE RB RE + hFE ( II ) reemplazando (II) en (I), obtenemos: RE = 7147Ω → RE = 6K 8 RB = 564 ,6K → RB = 560K verificamos ICQ: ICQ = ICQ = IC hFE VCC − VBE RE hFE =∞ = 1,22 mA → hFE = 500 VCC − VBE = 1,05mA → hFE = 490 RB RE + hFE luego hallamos VCEQ: VCEQ = VCC − ICQ ⋅ RE = 1,86V 108 (I) II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel de la recta de carga dinámica: ICQ ⋅ Rd = 0,87V Vo∃MAX = 0,87V > 100mV Análisis para señal: Ro Rs Vs RB Ris RiA Rs Ri RL RoA Ros hie Vs RB Ri = RE ib.hfe 1/hoe RE RL Vo Vi Ib[ hie + (1 + hfe) ⋅ Rd ] = = 537 K Ib Ib RiA = RB Ri = 274 K AV = Vo Ib(1 + hfe) ⋅ Rd (1 + hfe) ⋅ Rd = 0,976 = = Vi Ib ⋅ Ri hie + (1 + hfe) ⋅ RE AVS = Vo Vo Vi RiA = ⋅ = AV ⋅ = 0,94 Vs Vi Vs RiA + Rs Para calcular la impedancia de salida: Ix Rs RB Ro = Vx 109 Vx Ix II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel hie b Rs IC' e RB ib.hfe c Ro = Ro ' Ro ' = Ix 1/hoe Vx Ro' 1 ≅ Ro ' hoe [ ] Rs RB Vx Ib hie + ( Rs RB) hie = = + Ix ' Ib(1 + hfe) 1 + hfe 1 + hfe Ro ' = hib + Rs RB 1 + hfe ⇒ Ro = Ro ' = 38Ω luego: Ro A = Ro RE ≅ Ro RoS = Ro A RL ≅ Ro Problema 20 Diseñar una etapa en configuración “emisor común” que cumpla con la siguiente condición: 190 ≤ Vo ≤ 200 Vi VCC=12V Rs=10K Vs Vi E.C. RL=100K Vo 110 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel Circuito propuesto: +12V R1 RC Rs RL Vs R2 RE Transistor: BC549B Corriente de colector propuesta: ICQ=2mA Valores obtenidos del manual: hFE = 290 hFE min = 200 hfe = 330 hie = 4 ,5K hoe = 30µΩ −1 ⇒ ro = 33K hre = 2 ⋅ 10 −4 gm = hfe 290 = = 0,064 1 Ω hie 4 ,5K AV = − gm ⋅ Rd RC = Rd = ⇒ AV 195 = = 3046,8Ω gm 0,064 1Ω Rd ⋅ RL = 3142,5Ω ≅ 3,2 K RL − Rd (VRE ≅ 1V ) Se propone VCEQ=5V: VCC = VCEQ + ICQ ⋅ ( RC + RE ) RE = VCC − VCEQ − ICQ ⋅ RC 12V − 5V − 2mA ⋅ 3,2 K = = 300Ω ICQ 2mA Propongo n=10: 111 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel RE = 10 ⋅ ICQ = RB hFE min ⇒ VBB − O,7V RB RE + hFE VBB = VCC ⋅ RB = ⇒ RE ⋅ hFEmin = 6600Ω 10 RB VBB = ICQ ⋅ RE + + 0,7V = 1,4V hFE R2 R1 + R2 RB = R1 ⋅ R2 R1 + R2 R 2 = 7,5 K R1 = 56 K Verificación: ICQ = n= VBB − 0,7V = 2mA RB RE + hFE RE ⋅ hFEmin = 10 RB Rd = RC RL = 3100,7Ω AV = − hfe ⋅ Rd = −208 hie ⇒ se debe bajar RC Vo∃1 = VCEQ − VCE SAT = 4,9V Vo∃MAX = 4,9V Voˆ2 = ICQ ⋅ Rd = 6,2V Ri A = RB hie = 2,7 K 112 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel Problema 21 Diseñar una etapa amplificadora que tenga las siguientes características: AVS = 140 VCC Rs=12K Ri A = Rs ± 10% Vs RL=100K Vo n≥5 VCC ≤ 0,75 ⋅ BVCE 0 Vo∃ = 3V Proponemos el siguiente circuito: BC548B Rs=12 Vs RC R1 RE RL=100K VCC R2 Análisis para señal: BC548B Rs Vs RE Rs Vs Ic RC Vi c e RE RL Vo hib ib.hfe Rd Vo b 113 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel Ri A = RE hib = RE 1 gm como RE hib ≅ hib ⇒ despreciamos RE 1 1 = = 12Ω gm 40 ⋅ ICQ Ri A ≅ ⇒ ICQ = 2mA del manual: µA 1 ⇒ = 33,3K V hoe hfe = 330 hoe = 30 hie = 4 K 5 hre = 2 ⋅ 10 −4 β = 290 β min = 200 ⇒ entonces: hob = hoe 1 ⇒ ≅ 11 MΩ 1 + hfe hob hib = hie = 13,6Ω 1 + hfe con las ganancias: AV = Vo hfb ⋅ Ie ⋅ Rd = = Vi Ie ⋅ hib AVS = hfe ⋅ Rd 1 + hfe hie 1 + hfe ≅ gm ⋅ Rd Ri A Vo Vo Vi 1 = ⋅ = AV ⋅ = AV ⋅ = 140 (dato) Vs Vi Vs Ri A + Rs 2 AV = 280 entonces: AV = hfe ⋅ ( RC RL) = 280 hie luego: RC RL = 3818,18Ω como RL = 100 K ⇒ RC = 3K 9 114 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel Para la excursión de la señal de salida, según las curvas del base común: VCB ≥ 3V como ICQ ⋅ Rd = 7,8V para que no sature el transistor. ⇒ VCB = 3,5V calculamos VCEQ: VCEQ = VCB + VBE = 4,2V Para calcular VCC: VCC = 15V ≤ 0,75BVCE 0 luego: ICQ ⋅ RE = VCC − ICQ ⋅ RC − VCEQ = 3V RE = 3V = 1K 5 ICQ para hallar R1 y R2 sabiendo que: ICQ = 2mA y: VCEQ = 4,2V RE ≥5 RB β min obtenemos que: RB ≤ 60 K adoptamos RB ≅ 50 K para no trabajar en el límite, entonces: ICQ = VBB − VBE RB RE + hFE RB VBB = ICQ ⋅ RE + + VBE = 4V hFE 115 II – Amplificadores Monoetapa de Bajo Nivel R2 , multiplicando m. a m. por R1 nos queda: R1 + R2 RB R1⋅ VBB = VCC ⋅ RB ⇒ R1 = VCC ⋅ = 187,5K VBB como VBB = VCC ⋅ 1 1 1 + = R1 R2 RB ⇒ R2 = 68,18 K adoptamos los valores comerciales de R1 y R2: R1 = 180 K R2 = 68 K Verificación: VBB = VCC ⋅ R2 = 4,11V R1 + R2 RB = R1 R2 = 49,35K VBB − VBE = 2,04mA RB RE + hFE VCEQ = VCC − ICQ ⋅ ( RC + RE ) = 3,98V ICQ = VCBQ = VCEQ − VBE = 3,28V n= RE =6 RB hFE min AV1 = gm ⋅ Rd gm = 40 ⋅ ICQ = 0,082 AV1 = 306,29 AV2 = hfe ⋅ Rd = 275,26 hie hib = 12,25Ω ⇒ Ri A = hib RE = 12,15Ω AVS1 = AV1 ⋅ Ri A = 152,2 Ri S AVS 2 = AV2 ⋅ Ri A = 136,78 Ri S Vemos que se verifican todos los cálculos. 116 1 Ω
