Diseño Colector Comun
-
Upload
dan-tabarez -
Category
Documents
-
view
252 -
download
0
Transcript of Diseño Colector Comun
Trabajo Preparatorio
Danny Tabarez
Diseño de un Colector Común
Utilizando la configuración de un emisor común diseñe un amplificador con las siguientes características
Modelo Transistor: 2N3904
Hfe:
Hfe Max: 300 Hfe Min: 30 Hfe trabajo: 150 (Multimetro)
Vin= 1 sen wt
Vo= 1 sen wt entonces A=1
RL=510Ω
Frecuencia:
fmin: 1 kHz fMax:10kHz
Diagrama de Voltajes
Condiciones :
1. V inp ≤ IE(ℜ∨¿ RL)
2. V CE ≥ V op+Vsat
Por la primera condicion del diagrama de voltajes tenemos que
1 ≤ IE (ℜ∨¿ RL)VEℜ ≥
1(ℜ∨¿RL)
VE ≥ℜ
(ℜ∨¿ RL)
De allí llegamos a ciertas conclusiones de la relación en paralelo
ℜ=RL ℜ∨¿ RL=ℜ2 VE ≥
2ℜℜ vop
VE ≥10 V
ℜ≫ RL ℜ=10 RLdel paraleloℜ∨¿ Rl=RL
VE ≥10 RL
RLVE ≥50 V
ℜ≪ RL ℜ=RL10
del paraleloℜ∨¿ Rl=ℜ
VE ≥RCℜ vop
VE ≥5V
Escogemos la primera opción para tener
ℜ=RL=510Ω
VE ≥ℜ
(ℜ∨¿ RL)= 510∗1 V
(510∨¿510)
VE ≥2VEso a un 20% de error
20∗1.2=2.4 VVE=2.4 V
Donde
IE=VEℜ =2.4 V
510=4.7 mA
IE=4.7 mAPor aproximación
IC=4.7 mA
Usando la segunda condición de el diagrama de voltajes
V CE ≥ V op+VsatSuponiendo que deba ser mayor a 6Consideremos que
Vsat=6Donde
VCE≥ 7
Del diagrama también concluimos que al voltajesVCC=IE∗ℜ+VCE=4.7 mA∗510+6=2.4+6=9.4 V aproximando :
VCC=10 VSegún los circuitos se dispone:
ConsidereConsideremos que
I 2≫ IB MAX
IBMAX=IC
βmin
IBMAX=4.7 mA
31
IBMAX=156.8 uA
VRB2=VB=VE+0.7
VRB2=3.1V
de esta se considera
I 2≫ IB
I 2=10 veces (IBmax )=10∗156.8 uA=1.56 mA
VRE2I 2
=RB 2
RB 2= 3.1V1.56 mA
=1976.26
Aproximación comercial
RB 2=2 kΩ
Considerando que
VRb1=VCC−VB
VRb1=10−3.1=6.9 V
I 1=I 2+ IB
I 1=156 uA+1.5 mA
I 1=1.72mA
Rb 1=VRb1I 1
= 6.9V1.72mA
=4023.86 Ω
Rb 1=4.03 kΩ
Aproximación comercial seria la suma de 2 resistencias de 2k
Rb 1=4 kΩ
Calculo de Capacitores
Considerando que la frecuencia va de 1kHZ a 10kHZ
Zin=Rth∨¿ zinT
ZinT= vinT
∬¿=Vinib
=ib ( hfe+1 )(ℜ∨¿Rth+ℜ)
ib¿
ℜ=26 mVIE
= 26 mV4.7 mA
=5.5 ohms
Rth=Rb 1||Rb 2=4 k||2 k=1.33 k
ZinT=(hfe+1 ) ¿
zin=Rth||zinT =1.33 k||55.7 k=1.35 k
CB ≫ 12 π∗fmin∗Zin
CB ≫ 12 π∗1 kHZ∗1.3 K
CB ≫122 nF
Valor para la práctica
CB=100 uF
Capacitor emisor
XccMAX ≪ RL
CE ≫ 12 π∗fmin∗RL
= 12 π∗1 kHz∗510
CE ≫312 nF
CE=100 uF
Polarización
Q1
2N3904
Rb14kΩ
Rb22kΩ
Re510Ω RL
510Ω
C2
100µF
C1
100µF
Vin1 Vpk 1kHz 0°
VCC10V
Considere que
Hfe=β=150
Calculando el equivalente T h evenin
Rt h=Rb 1∨¿Rb 2=1.33 k
Vt h= Vcc∗Rb 2Rb 1+Rb2
=3.3 V
RE510Ω
Q1
2N3904
VCC
10V
Rth
1.3kΩ
Vth3.3 V
Vc
Vb
Ve
Equivalente Thevenin
Vth=RTH I B+V BE+RE I E
I E=IC+ I B
I C=ß I B
I E=I B+ß I B
I E=( ß+1)I B
Vcc−RB I B−V BE−RE (ß+1) I B=0
Vcc−(R ¿¿B+RE (ß+1))I B−V BE=0¿
I B=V TH−V BE
RTH +RE( ß+1)
I B=3.3−0,7
1.3 k+510 (151)I B=34 µ A
I C=ß I B=5.04mA
I E=IC+ I B
I E=5.1 mA
V E=I E RE=5.1mA∗510=2.6 VV E=2.6 V
V ¿−V E=0,7¿V B=0,7+2.6=3.2 V
V B=3.2 V
V C=Vcc=10 V
V CE=V C−V E=10−2.6=7.4 VV CE=7.4 V
Cálculos AC
Ganancia de Voltaje
Av= VoVin
=ie(ℜ∨¿R L)
ib((h fe+1 ) ℜ+ib (h fe+1 )(ℜ∨¿R L))
Av=( ℜ∨¿ RLℜ+(ℜ∨¿ R L))
ℜ=510 ; RL=510; IE=5.1 mA
ℜ=26 mVIE
= 26 mV5.1 mA
=5.1 Ω
Av=( 510∨¿5105.1+510∨¿510 )=0.996 → 1
Ganancia de Corriente
Zin=Rth∨¿ ZinT
ZinT= vinT
∬¿=Vinib
=ib((h fe+1 ) ℜ+ib (h fe+1 )(ℜ∨¿R L))
ib=(hfe+1)(ℜ+ℜ∨¿ RL)¿
Zin=Rth∨¿(hfe+1)¿
ZinT=578.9 Ω
AI=ioiin
=
voRLvinZin
=AV∗(ZinRL )=1∗( 578.9
510 )
AI=1.1
Carga zo
Zo=RL∨¿ Zo '
z o'= v o '
io ' =hfie∗ib
ie=
(hfe+1 )∗ℜ∗ib(hfe+1 )∗ib
=ℜ
Zo=510∨¿5.1
Zo=5 ohms
Simulación
Caso 1:
Sin corte ni saturación:
Vin=1 senwt
En DC
Canal 1 VC Canal 2 VB Canal 3 VE
VCE
En AC
Canal 1 VC Canal 2 VB Canal 3 VE
VCE
Voltaje de Salida Vs Entrada
VO Voltaje de salida amplificado
AV=0.96
Vop=AV∗vip=0.99∗1=0.9