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Diseñar otro amplificador BJT con algunas limitaciones

Perdón por hacer una pregunta sobre el mismo tema que mi anterior pregunta, pero estoy de nuevo atascado en un problema de diseño de un amplificador BJT. enter image description here Donde el parámetro beta puede variar de 100 a 800, la tensión entre el emisor y la base es igual a 0,6V (modo activo), Vt=25mV y el Efecto Temprano puede ser ignorado.

También se puede suponer que los condensadores de derivación actúan simplemente como un cortocircuito para la CA y un circuito abierto para la CC.

Hay dos limitaciones:

  • Impedancia de entrada > \$2k\Omega\$
  • Máxima oscilación posible de la señal de salida

¿Qué he hecho ya ( \$i_C\$ es la corriente de polarización que pasa por el colector):

He encontrado las ecuaciones de oscilación de la señal:

\$ V_{o_{max}} = 19.8 - i_C(R_C + R_E)\\ V_{o_{min}} = -i_C * R_C//R_L\$

También descubrí que la impedancia de entrada será \$r_\pi = \frac{\beta V_T}{i_C}\$ del modelo de señales pequeñas. Se puede deducir que si la impedancia de entrada > \$2k\Omega\$ para \$\beta = 100\$ Entonces, continuará \$2k\Omega\$ para \$\beta = 800\$ . Así que podemos trabajar con \$\beta = 100\$ , lo que da como resultado:

\$R_i = r_\pi = \frac{\beta V_T}{i_C} = \frac{100 * 0.025}{i_C} \rightarrow \frac{2.5}{i_C} > 2000 \rightarrow i_c < 1.25mA\$

A partir de ahora, no sé qué hacer. Ya he probado algunos valores para \$i_c\$ pudiendo calcular las resistencias (sólo suponiendo una salida simétrica) y me di cuenta de que mayores \$i_c\$ da una mayor oscilación de la señal. ¿Cómo se puede demostrar eso? Además, ¿cómo puedo resolver el problema sin suponer una salida simétrica (teniendo una ecuación menos [ \$ |V_{o_{max}}| = |V_{o_{min}}|\$ ])?

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Kevin Albrecht Puntos 2527

La corriente de colector de CC viene determinada por \$R_E\$ :

\$I_C = \alpha \dfrac{9.4V}{R_E} \approx \dfrac{9.4V}{R_E}\$

Dado que usted requiere \$I_C < 1.25mA \$ la ecuación de la restricción es:

\$R_E > \dfrac{9.4V}{1.25mA} = 7.52k\Omega\$

El segundo requisito, la oscilación máxima de la tensión de salida, sin ninguna otra restricción, no fija el valor de la resistencia de colector.

Lo tenemos:

\$ V_{o_{max}} = 19.8V - I_C(R_C + R_E)\$

Pero, el voltaje a través de \$R_E\$ se fija en 9,4V así que:

\$V_{o_{max}} = 10.4V - I_C R_C\$

\$V_{o_{min}} = -I_C * R_C||R_L\$

Si miras esto un poco, verás que máximo oscilación de la tensión de salida es de 10,4V pero esto requiere que el producto \$I_C R_C = 0\$ * lo cual es absurdo.

Ahora bien, si también requieren un recorte simétrico, entonces, por inspección:

(1) \$V_{o_{max}} - V_{o_{min}} = 2 I_C (R_C||R_L)\$

(2) \$10.4V = I_C(R_C + R_C||R_L) \$

Si observamos (1), veremos que, para conseguir la máxima oscilación, obtendremos más "beneficios" si aumentamos \$I_C \$ en lugar de \$R_C \$ .

Dado que tenemos un límite superior en \$I_C\$ (2) se convierte en:

\$R_C + R_C||R_L = \dfrac{10.4V}{1.25mA} = 8.32k \Omega\$

que se puede resolver para \$R_C\$ .

* a menos que \$R_L\$ es un circuito abierto

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jason Puntos 147

Tengo la impresión de que se trata de una pregunta de deberes, así que responderé con algunas simplificaciones/descuidos. A ti te corresponde hacer cálculos más precisos.

Digamos que Ic = Ie (lo cual no es exactamente cierto, pero me vale ya que es tu tarea, no la mía ;o)).

Ie = Ic = 1,25mA

También sabes que la tensión de base es 0V porque la señal de entrada debe ser sustituida por un cortocircuito para el análisis de la señal grande.

Conoces la corriente del emisor; conoces el voltaje de la base y con eso conoces el voltaje del emisor; por lo tanto puedes calcular el voltaje a través de la resistencia del emisor; y finalmente puedes calcular la resistencia del emisor dividiendo el voltaje a través de ella por la corriente que la atraviesa.

Orden de magnitud 7500 ohmios. Intenta hacer los cálculos exactos por ti mismo. Considera la posibilidad de añadirlos a tu pregunta inicial marcando claramente tu progreso.

El siguiente paso es calcular la Rc, pero eso lo dejo para que otro responda.

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