Bazı kısıtlamalar verilen bir BJT Amplifikatör tasarlama

Bu modeli takip ederek bir BJT amplifikatörü tasarlamaya çalışıyorum: resim açıklamasını buraya girin

Beta parametresi 100 ila 800 değişebilir durumlarda, bir baz ve yayıcı arasındaki voltaj 0.6V (aktif mod) eşittir, ve erken etkisi göz ardı edilebilir. $V_t = 25 mV$

Baypas kapasitörlerinin sadece AC için kısa devre ve DC için açık devre görevi gördüğü varsayılabilir.

Üç kısıtlama vardır:

Statik Güç Tüketimi <25mW;
6Vpp Çıkış Sinyali Salınımı
Beta'da herhangi bir varyasyon için toplayıcı akımında maksimum% 5 hata

Toplayıcı ve verici arasındaki voltajın 3.2V olacağını gösterebildim (sinyal salıncak bilgisini kullanarak), ancak daha sonra ne yapacağımı bilmiyorum.

Düzenle:

neden olan hesaplama : $V_{CE} = 3.2V$

Çıkış sinyali salınımı, üst limitin + 3V ve alt limitin -3V olacağını verir. Amplifikatör kapanır veya doyurulur. Ayrıca, devre doğrusal bir sistemdir, yani Süperpozisyon Teoreminin kullanılabileceği anlamına gelir. Herhangi bir düğümde voltaj, polarizasyon (DC) voltajı ile sinyal (AC) voltajının toplamı olacaktır. Bu nedenle, simetrik çıkış sinyali dalgalanması kullanarak ve varsayılarak ( ve colletor ve verici polarizasyon gerilimleri): $V_C$ $V_E$

$V_{cmax} = V_C + 3V = V_C + v_{omax} = V_C + I_C * R_C//R_L\\ V_{cmin} = V_C - 3V$

İlk denklem (kesme koşulu, transistöre giren akım yok; ) ve ikinci denklemle (minimum kolektör voltajının olduğunu varsayarak) çalıştığını söylüyor. Doygunluğa yol açan ): $I_C * R_C//R_L = 3V$ $i_{R_C} = i_{R_L}$ $V_E + 0.2V$

$V_{cmin} = V_C - 3V = V_E + 0.2V \rightarrow V_C - V_E = 3V + 0.2V \rightarrow V_{CE} = 3.2V$

amplifier bjt

— Thiago
kaynak

Daha sonra, istediğiniz şeyi elde edene kadar şeyi simüle eder ve parça değerleriyle oynarsınız.

— Kaz

Eğitmeniniz bazı denklemler ve bunu çözmek için bir prosedür sağlamadı mı? Mücadele ettiğiniz bazı kavramsal sorunlar var mı?

— Joe Hass

olan hesaplamayı gösterin lütfen.

V_{C E} = 3.2 V

$V_{CE}=3.2V$

— Vasiliy

V_{C E} = 3.2 V

$V_{CE} = 3.2V$

Yanıtlar:

İlk olarak, özellikleri kısıtlama denklemlerine çevirin.

Statik güç kaybı için:

Şimdilik, olduğunu varsayın $I_{R2} \ge 10 \cdot I_B = \dfrac{I_C}{10}$ $\beta = 100$

Besleme akımı şu şekilde olur:

$I_{PS} = I_C + 11 \cdot I_B = 1.11 \cdot I_C$

Statik güç kısıtı daha sonra:

$\rightarrow I_C < \dfrac{25mW}{1.11 \cdot 10V} = 2.25mA$

Önyargı denklemi:

BJT önyargı denklemi geçerli:

$I_C = \dfrac{V_{BB} - V_{EE} - V_{BE}}{\frac{R_{BB}}{\beta} + \frac{R_{EE}}{\alpha}}$

Bu devre için:

$V_{BB} = 10V \dfrac{R_2}{R_1 + R_2}$

$V_{EE} = 0V$

$V_{BE} = 0.6V$

$R_{BB} = R_1||R_2$

$R_{EE} = R_E$

Yani, bu devre için yanlılık denklemi:

$I_C = \dfrac{10V \frac{R_2}{R_1 + R_2} - 0.6V}{\frac{R_1||R_2}{\beta} + \frac{R_E}{\alpha}}$

$I_C$ $100 \le \beta \le 800$

$\rightarrow R_E > 0.165 \cdot R_1||R_2$

Çıkış salıncak:

Pozitif kırpma seviyesi şu şekilde gösterilebilir :

$v^+_O = 3V = I_C \cdot R_C||R_L$

Negatif kırpma seviyesinin yaklaşık olduğu gösterilebilir:

$v^-_O = -3V = I_C(R_C + R_E) - 9.8V \rightarrow 6.8V = I_C(R_E + R_C)$

Tüm bunları bir araya getirin:

$I_C = 1mA$

$R_C||10k\Omega = 3k\Omega \rightarrow R_C = 4.3k\Omega$

$R_E + R_C = 6.8k\Omega \rightarrow R_E = 2.5k\Omega$

$V_E = 2.5V$ $V_B = 3.1V$

Sonra,

$R_2 = \dfrac{V_B}{10 \cdot I_B} = \dfrac{3.1V}{100\mu A} = 31k\Omega$

$R_1 = \dfrac{10 - V_B}{11 \cdot I_B} = \dfrac{6.9}{110\mu A} = 62.7k\Omega$

Şimdi kontrol et

$0.165 \cdot R_1||R_2 = 3.42k \Omega > R_E$

Bu, daha önce kurduğumuz sapma kararlılığı kısıtlama denklemini karşılamıyor.

$I_C$

$I_C < 2.25mA$ $I_{R2} = 20 \cdot I_B$

$I_C$ $2mA$

DC çözümü:

resim açıklamasını buraya girin

Amplifikatörü 500mV 1kHz sinüs dalgasıyla sürmek:

resim açıklamasını buraya girin

$I_C$ $\beta$

— Alfred Centauri
kaynak

R_{E}

$R_E$

R_{3}

$R_3$

R_{E}

$R_E$

I_{E} R_{E}

$I_E R_E$

DC gerilimi evet, ama gerilim salınımı ile ilgili AC gerilimi demek istiyorsun, değil mi?

— Vasiliy

v_{O}^{-} = (I_{E} R_{E}) + V_{C E s a t} - (V^{+} - I_{C} R_{C})

$v^-_O = (I_E R_E) + V_{CEsat} - (V^+ - I_C R_C)$ Sağdaki ilk terim, verici bypass kapasitörü üzerindeki DC voltajıdır. Sağdaki son terim, çıkış kuplaj kapasitörü üzerindeki DC voltajıdır. Kırpma seviyesi hesaplamaları için, kuplaj kapasitörlerinin pillerle değiştirilebileceği, yani DC voltajı olan AC kısa devreleri olduğu varsayılmaktadır.

— Alfred Centauri

Demek istediğim eksik. Bunu daha sonra tekrar okumaya çalışacağım - belki o zaman anlayacağım. Thx

— Vasiliy

Bu akademik bir görev olduğundan, tam bir cevaptan ziyade size rehberlik edeyim.

Söz konusu amplifikatör ortak yayıcı amplifikatördür. Bu amplifikatör için kısa bir genel bakış ve temel denklemleri burada bulabilirsiniz .

Şimdi, tüm kısıtlamaları karşılamak için neye bakmanız gerektiğini görelim.

Statik güç dağılımı:

$R_1$ $R_2$

(β + 1) R_{E} >> R_{1} | | R_{2}

$(\beta +1)R_E >> R_1||R_2$

Yukarıdaki kısıtlama karşılandığında, temel terminaldeki voltajın değerini bilirsiniz. Vericinin voltajını hesaplamak kolaydır.

Bu dirençlerin değerleri bazen bu voltaj bölücüsünün çizdiği statik gücün ihmal edilebilir olmasına yetecek kadar yüksek olacaktır. Bu durumun bu yapılandırmada geçerli olduğuna inanıyorum, ancak bu varsayımı yaparsanız soruyu çözdükten sonra geçerliliğini kontrol etmeniz gerekir.

Ek DC akım yolu:

p o w e r s u p p l y \to R_{C} \to Q_{1} \to R_{E} \to g n d

$power supply \rightarrow R_C \rightarrow Q_1 \rightarrow R_E \rightarrow gnd$

$P=IV$ $R_C$ $R_E$

İki katkıyı birlikte ekleyin.

Çıkış gerilimi salıncak:

Çıkış voltajının 6Vpp salınım yapabileceğinden emin olmalısınız. Bu gereklilikten sonra toplayıcının DC voltajı üzerindeki en basit kısıtlamalar şunlardır:

V_{C} > V_{E} + V_{B E} + \frac{V p p}{2}

$V_C>V_{E}+V_{BE}+\frac{Vpp}{2}$

a n d

$and$

V_{C} < V_{C C} - \frac{V p p}{2}

$V_C<V_{CC}-\frac{Vpp}{2}$

$V_{BE}$

$V_{CE}$

$\beta$

$\beta$

Özet:

Bu çok ilginç ve karmaşık bir problem. Tüm kısıtlamaları tamamen karşılamaya izin veren analitik bir yöntem olduğundan emin değilim. Bunları birbiri ardına tatmin ederek başlayın ve çıkmazda karşılaştığınızda parametreleri değiştirin. Soruyu kendim çözemesem de 2-3 tekrardan sonra yapacağınıza inanıyorum.

İyi şanslar

— Vasiliy
kaynak

@Vasily, kısıtlama DC kollektör akımının değişmesidir.

— Alfred Centauri