Trabajo Preparatorio

Danny Tabarez

Diseño Base 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= 1.5 sen wt entonces A=1.5

RL=51kΩ

Frecuencia:

fmin: 1 kHz fMax:10kHz

Zin>300Ω

Basándonos en la condición de la Zin

Zin=ℜ∨¿ ℜ+ Rthhfe+1

De esta relación concluimos que

ℜ≫ℜ+ Rthhfe+1

Sabiendo también que la ganancia es

A=RC∨¿RLZin

Considerando que

RC∨¿RL=1.5(300Ω)

RC∨¿RL=450Ω

Si RL=20kΩ

RCmin∗51kΩRCmin+51k Ω

=500Ω

RCmin=504,9Ω

Entonces

RC=510kΩ

Considerando el diagrama de voltajes

Vop≤ Ic (Rc∨¿RL)Vop

Rc∨¿ RL≤VRCRC

donde :VRC= Vop∗RCRC∨¿ RL

= 1.5∗510510∨¿51k

=1.515V

Considerando las siguientes variaciones

10% 1.120% 1.230% 1.3

Si aplicamos un 10% de margen para las resistencias

VRC=1.575∗1.10=1.66V

IC=VRCRC

=1.66510

IC=3.26mA=IE

Usando la formula general de la ganancia

A= RC∨¿ RL

ℜ+Rthhfe+1

Donde

ℜ=26mVIC

= 26mV3.26mA

=7.9Ω

hfe=150despejamos

A(ℜ+ Rthhfe+1

)=RC∨¿RL

Rth=( RC∨¿RLA

−ℜ) (hfe+1 )=(510∨¿51k1.5

−7.9) (150+1 )

Rth=49630Ω

Por el diagrama consideremos queVB=Vth−IB∗Rth

VB=Vth= Vcc∗Rb2Rb1+Rb2

VCC=VRC+VCE+(VB−0.7)Donde por diagrama de voltajes

VCE≥6siVCE ≥Vinp+Vsat+Vop

VCE≥1+4+1.5VCE≥6.5+10 %VCE≥7.15V

VCC=VRC+VCE+(VB−0.7 )=1.515+7.8+VB−0.7VCC=8.61+VB

Por la formula de Vth

VB=Vth= Vcc∗Rb2Rb1+Rb2

=(8.61+VB )Rb2Rb1+Rb2

VB (Rb1+Rb2 )=(8.83+VB )Rb2

VB=8.61Rb2Rb1

Considerando que RB1=RB2

VB=8.61

Rb1=Rb2=2∗Rth=99260.4ΩRb1=Rb2=100kΩ

Sabiendo queVBE=VB−VE

VE=VB−VBE=8.61−0.7VE=7.91V

ℜ=VEIE

= 7.91V3.26mA

=2420Ω

ℜ≤2.5kΩ

Vcc=VRC+VCE+VE=1.515+7.15+ℜ∗IE

Para tener una fuente de

Vcc=12V

12=8.6+ℜ∗3.26mA

Donde ℜ=1042Ω

ℜ=1kΩ

VE=ℜ∗IE=1k∗3.26mA

VE=3.26

Calculo de Capacitores

Capacitor Emisor

Xce≪ Zin

Zin=ℜ∨¿ ZinT

ZinT=ℜ+ Rth1+hfe

=7.9+ 50k151

=339.026Ω

Zin=1k∨¿339=253.2Ω

12π∗fmin∗C

≪Zin

Sabiendo que fmin=1kHZ

C≫ 12π∗fmin∗Zin

= 12π∗1kHZ∗253.2

C≫628nF

Cemisor=220uF

Capacitor Colector

Xcc≪RL

C≫ 12π∗fmin∗RL

C≫3.12nF

Ccolector=220uF

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

Q1

2N3904

Rb1100kΩ

Vb

Vc

Ve

Re1kΩ

Rb2100kΩ

C1

220µF

C2

220µF

Rc510Ω

VCC

12V

Vin

1 Vpk 1000 Hz 0°

RL51kΩ

J1

Key = Space

Cálculos de DC

Considere que

Hfe=β=150

Calculando el equivalente T hevenin

Rt h=Rb1||Rb2=100k||100 k=50kΩ

Vt h= Vcc∗Rb2Rb1+Rb2

= 12∗100k100k+100k

=6V

RE1kΩ

Q1

2N3904

VCC

12V

Rth

50kΩ

Vth6 V

Vc

Vb

Ve

Equivalente Thevenin Rc510Ω

Vth=RTH IB+V BE+RE IE

IE=IC+ IBIC=ß IB

IE=IB+ß IBIE=( ß+1)IB

Vcc−RB IB−V BE−RE (ß+1) IB=0

Vcc−(R ¿¿B+RE (ß+1))IB−V BE=0¿

IB=V TH−V BE

RTH+RE( ß+1)

IB=6−0,7

50k+1k (150+1)IB=26µ A

IC=ß IB=150∗26uAIC=3.9mA

IE=( ß+1)IB=151∗26uAIE=4mA

V RE=IE RE=4mA∗1000=4V

V E=4V

V ¿−V E=0,7¿V B=0,7+4=4.7V

V B=4.7V

V C=Vcc−ICRC

V C=12−(3.9mA∗510 )=9.98VV C=9.98V

V CE=V C−V E=9.98−4=5.98VV CE=5.98V

Analisis de parámetros hibridos (AC)

Rth

50kΩ

+Vin-

+Vo-

hfe_ib13.9mA

hie1

981Ω

RE1kΩ

Rc

510Ω

RL

51kΩ

Av= VoVin

=−h fe∗ib(RC∨¿R L)

−ib (hfe+1 )( Rthhfe+1

+ℜ)Av=

(RC∨¿R L)

( Rthhfe+1

+ℜ)ℜ=26mV

IE=26mV

4mA=6.5Ω

Av=−( 510∨¿51k50k151

+6.5 )=1.49

Valor para ganancia de Diseño es 1.5 y es bastante aproximado

Diagrama de voltajes

1. vin≤VE

1≤4V si cumple nohay recorteinferior

2. VCE≥Vinp+Vop+Vsat

3.06≥1+1.49

3.06≥2.49nosatura

3. Vop≤ Ic (Rc∨¿RL)

1.49≤1.99no hayrecorte superior

Simulación

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 (ROJO)

AV=1.6

Vop=AV∗vip=1.6∗1=1.6 senωt