Valores de las resistencias para un amplificador de clase AB

Question

Estoy diseñando un amplificador clase AB con un multiplicador vbe para amplificar la corriente de salida. Intento elegir los valores de las resistencias haciendo un análisis DC pero cuando simulo el circuito en AC, la corriente de salida es mucho menor que la de entrada. Creo que mi error tiene algo que ver con el funcionamiento del amplificador ya que los transistores Q2 y Q3 solo trabajan medio ciclo, pero no se como tenerlo en cuenta. Aquí están mis cálculos y el circuito completo. (No puedo cambiar el valor de Vin, Vcc, C2, CL y RL porque los uso para simplificar mis cálculos, sustituyen a otros circuitos)

Para el análisis DC, elimino la parte de entrada y la de salida y desprecio la corriente Ib de todos los transistores.

• Quiero que las dos resistencias del multiplicador vbe sean iguales. Tengo con ley de voltaje KVL por lo que VR2=Vbe=0.7V=VR3, ya que la corriente es la misma en R2 y R3.
• Quiero una corriente de salida de 4.5mA así que elijo Ic=4.5mA, ya que la corriente Ic de los transistores será la corriente de salida. Supongo que Ic es la misma para los 3 transistores. Tengo entonces R2=R3=VR2/(Ic1+Ic2)=78 Ohm, que es demasiado pequeño.
• Por la ley de voltaje KVL, tengo VR1+VR2+VR3+VR4=Vcc entonces R1+R4=(Vcc-2VR2)/Ic1 => R1=800-R4, lo que dará valores muy pequeños también.

Cualquier ayuda será bienvenida.

Answer 1

Su amplificador tiene muchos errores.

Answer 2

¿Qué quiere decir con "corriente de salida"?

Si te refieres a la corriente que pasa a través de RL, entonces para entender por qué es tan pequeño, entonces imagina qué corriente pasa a través de 11kΩ cuando tiene los 5V completos a través de él:

$$I = \frac{V}{R} = \frac{5}{11000} = 450\mu A$$

Además, CL hace que la tensión a través de RL oscile entre -2,5V y +2,5V, lo que significa que la corriente es más bien ±225μA. Además, CL y RL forman un filtro de paso alto con frecuencia de corte:

$$f_C = \frac{1}{2\pi R_LC_L} = \frac{1}{2\pi \times 11000 \times 300\times10^{-12}} = 48kHz$$

La frecuencia de su señal es de 1kHz, muy por debajo de eso, y se atenúa a casi nada, por lo que puede esperar casi ninguna corriente a través de RL en absoluto.

El único parámetro de corriente que un amplificador como este puede controlar, es máximo corriente de salida. Mientras no se supere ese máximo, la corriente real consumida por la carga viene definida por la propia carga, y tu carga es minúscula. Te lo repito:

_Es la carga (RL y CL) la que determina la corriente de salida, no el amplificador_ .

Se trata de un tensión amplificador, con ganancia 1, y con la ventaja de que puede suministrar más corriente que la fuente original de señal de entrada. Eso no significa que siempre suministre más corriente, sólo que puede . La corriente de salida real es función de la carga, no del amplificador, y puede ser de nanoamperios o de cientos de miliamperios (en tu caso).

Si quieres una corriente de salida mayor, dale una carga importante. Una cuya frecuencia de corte esté muy por debajo de la frecuencia de la señal de prueba, y que consuma suficiente corriente para estresar un poco el amplificador.

Prueba CL = 100μF, RL = 22Ω

Esos valores tendrán una frecuencia de corte de:

$$f_C = \frac{1}{2\pi \times 22 \times 100\times10^{-6}} = 70Hz$$

Con una oscilación de tensión de salida completa (de 0 V a +5 V), la tensión a través de RL será de ±2,5 V, para una corriente de salida de:

$$I = \pm \frac{2.5}{22} \approx \pm 100mA$$

Ahora eso es una carga que consumirá una corriente significativa, y le permitirá probar su capacidad para mantener realmente una ganancia de tensión de 1 en condiciones mucho más exigentes.

Sé que has dicho que no puedes cambiar CL o RL, pero si no lo haces, la corriente de salida va a ser naturalmente diminuta, mucho menor que cualquier corriente que inyectes en la entrada, y cuestiono la necesidad de una etapa push-pull como esta de todos modos. Usted podría conducir esa carga (con menos distorsión) utilizando un solo transistor común-colector (emisor-seguidor) etapa, y sólo una resistencia. ¿Por qué tan complicado para una carga tan pequeña?

Answer 3

Esta configuración debería funcionar, pero ... con algunos cambios "buenos".

Como las salidas BJT son "seguidoras", la ganancia de tensión es < 1.

O esto...

Answer 4

También cometí un error en el circuito que arreglé causando que su corriente de ralentí fuera demasiado alta. Hoy lo he mejorado y también he hecho que su nivel máximo de salida sea mucho más alto (si se quiere) con una distorsión muy baja. Su ganancia de voltaje es un poco menos de 1.

Answer 5

Su "amplificador" no amplifica. Además, su corriente de salida es extremadamente baja. C4 permite que la señal de entrada V1 directamente conducir la base de Q2 así: