Audio Amp-Calcular la ganancia de corriente de un par de BJT Push-Pull (y eliminar la dependencia de Beta)

Question

Estaba diseñando un amplificador de audio para un proyecto final de un curso de electrónica. Nos dieron una serie de requisitos muy vagos y no nos dijeron casi nada sobre nuestras señales de entrada o la salida deseada menos las ganancias relativas.

Este fue nuestro aviso exacto:

2. Diseñe, construya y pruebe un amplificador de audio práctico que cumpla los siguientes criterios (esta parte se construirá en el laboratorio).

Señal de entrada: Frecuencias de audio

Ganancia de tensión: 100 o superior

Impedancia de entrada: > 1 M Ohmios

Impedancia de salida: insignificante

Impedancia de carga: altavoz de 8 Ohm

Indique cualquier suposición que haga, utilice componentes discretos (resistencias tapones, diodos, transistores, amplificadores operacionales), fuente de alimentación de +/- 9 V

Hemos cubierto un buen conjunto de topologías de transistores, cómo calcular las ganancias y las buenas prácticas de diseño, pero no hicimos esencialmente nada sobre los amplificadores push-pull, que es en lo que se basa mi diseño:

Revisando algo de la literatura me he dado cuenta de que esto es más o menos lo que parece un amplificador de clase AB, actualmente este diseño puede hacer ganancias de voltaje de 1000 (algo así como 500-2500 si pongo un pote variable 5k-15k) pero hay una cosa que me preocupa. No tengo ni idea de cómo calcular la ganancia de corriente del push pull, y creo que en este diseño hay una dependencia beta de la corriente de salida. Si es así eso es un problema bastante grande ya que eso significa que mi ganancia de corriente puede fluctuar salvajemente y ni siquiera ser la misma entre dos transistores, y puede escalar impredeciblemente en diferentes condiciones.

Mi pregunta es doble:

1. ¿Cómo puedo calcular la ganancia de corriente para este circuito?

y

2. Cómo puedo modificar este push-pull de tal manera que si hay una dependencia de beta puedo eliminar esa dependencia.

Answer 1

Tu concepto básico está bien, pero necesitas pensar en algunos detalles. Esencialmente, estás utilizando seguidores de emisor en contrafase para obtener una gran ganancia de corriente pero, por lo demás, unas características no tan buenas, y luego un amplificador y una retroalimentación de bucle cerrado alrededor de todo el lío para solucionar los problemas.

De nuevo, no es necesariamente un mal concepto para una asignación como ésta. Sin embargo:

3. Sólo necesitas una ganancia de 100. No tiene sentido dificultar las cosas superando eso por 10x. Yo iría un poco por encima del mínimo para asegurarme de que se cumplen las especificaciones, pero por lo demás ir más allá de las especificaciones es un desperdicio. Mucha ganancia también tiene inconvenientes.

4. Sí, la retroalimentación arreglará muchos pecados del amplificador de potencia básico de seguidor de emisor. Pero, el amplificador de potencia es un dispositivo del mundo real, por lo que no corregirá todo a la perfección. Busca formas sencillas de hacer que el amplificador de potencia básico sea más lineal. Por ejemplo, fíjate en el salto instantáneo que debe dar el voltaje de salida del amplificador óptico al pasar de conducción alta a conducción baja. Piensa en cómo podrías disminuir el salto de dos diodos.

5. Su capacidad de corriente de salida es básicamente la corriente de salida del amplificador por la ganancia de los transistores. Tienes que buscarlas y compararlas con el máximo que requiere tu carga.

   Si lo que tienes no puede suministrar suficiente corriente, entonces necesitas más ganancia de corriente entre el opamp y la salida. Piensa en cómo puedes utilizar dos transistores en cada lado para obtener más ganancia de corriente, pero sin que el hueco de tensión en el cruce sea aún peor de lo que ya es.

Answer 2

La ganancia de corriente para los transistores del par push-pull será esencialmente su ganancia de corriente como se ha descrito anteriormente. En un buen diseño de amplificador no debería ser crítico de todos modos debido al uso de la retroalimentación negativa. Como se ha descrito, la conexión en cascada de transistores (consulte los pares Sziklai) podría ser útil para permitir corrientes de accionamiento más bajas. El otro punto importante que yo haría es que la versión que muestras es realmente clase B porque no hay DC a través del par de salida a 0V.

Answer 3

Si el amplificador óptico es ideal, entonces no tienes demasiadas preocupaciones, PERO la corriente de pico esperada es de 1 amperio teniendo en cuenta 1 voltio de Vce, por lo que necesitas más ganancia en los transistores A menudo se utiliza un darlington o similar para mantener las corrientes de base bajas