Merancang Penguat BJT diberi beberapa kendala

12

Saya mencoba merancang penguat BJT mengikuti model ini: masukkan deskripsi gambar di sini

Di mana parameter beta dapat bervariasi 100-800, tegangan antara basis dan emitor sama dengan 0.6V (modus aktif), dan Efek awal dapat diabaikan.Vt=25mV

Dapat juga diduga bahwa kapasitor bypass hanya bertindak sebagai hubungan pendek untuk AC dan sirkuit terbuka untuk DC.

Ada tiga kendala:

  • Pembuangan Daya Statis <25mW;
  • Ayunan Sinyal Keluaran 6Vpp
  • Kesalahan maksimum 5% pada arus kolektor untuk variasi apa pun di beta

Saya sudah bisa menunjukkan bahwa tegangan antara kolektor dan emitor akan menjadi 3.2V (menggunakan informasi ayunan sinyal), tetapi saya tidak tahu apa yang harus dilakukan selanjutnya.

Edit:

Perhitungan yang mengarah ke :VCE=3.2V

Ayunan sinyal keluaran menghasilkan bahwa batas atas akan +3V dan batas bawah akan -3V. Penguat akan memotong atau jenuh. Juga, sirkuit adalah sistem linier yang berarti bahwa Teorema Superposisi dapat digunakan. Pada setiap simpul, tegangan akan menjadi jumlah dari tegangan polarisasi (DC) dan tegangan sinyal (AC). Jadi, dengan menggunakan ayunan sinyal dan seandainya keluaran simetris ( dan V E adalah tegangan polarisasi di colletor dan emitor):VCVE

Vcmax=VC+3V=VC+vomax=VC+ICRC//RLVcmin=VC3V

ICRC//RL=3ViRC=iRLVE+0.2V

Vcmin=VC3V=VE+0.2VVCVE=3V+0.2VVCE=3.2V

Thiago
sumber
2
Selanjutnya, Anda mensimulasikan hal itu dan bermain dengan nilai bagian hingga Anda mendapatkan perilaku yang Anda inginkan.
Kaz
3
Bukankah instruktur Anda memberikan beberapa persamaan dan prosedur untuk menyelesaikan ini? Apakah ada masalah konseptual yang Anda perjuangkan?
Joe Hass
VCE=3.2V
VCE=3.2V

Jawaban:

6

Pertama, terjemahkan spesifikasi ke dalam persamaan kendala.

Untuk disipasi daya statis:

IR210IB=IC10β=100

Arus pasokan kemudian:

IPS=IC+11IB=1.11IC

Batasan daya statis kemudian menjadi:

IC<25mW1.1110V=2.25mA

Persamaan bias:

The Persamaan Bias BJT adalah:

IC=VBBVEEVBERBBβ+REEα

Untuk sirkuit ini, kami memiliki:

VBB=10VR2R1+R2

VEE=0V

VBE=0.6V

RBB=R1||R2

REE=RE

Jadi, persamaan bias untuk sirkuit ini adalah:

IC=10VR2R1+R20.6VR1||R2β+REα

IC100β800

RE>0.165R1||R2

Ayunan keluaran:

Level kliping positif dapat ditunjukkan sebagai :

vO+=3V=ICRC||RL

Level kliping negatif dapat ditunjukkan sekitar:

vO=3V=IC(RC+RE)9.8V6.8V=IC(RE+RC)

Gabungkan semua ini:

IC=1mA

RC||10kΩ=3kΩRC=4.3kΩ

RE+RC=6.8kΩRE=2.5kΩ

VE=2.5VVB=3.1V

Kemudian,

R2=VB10IB=3.1V100μA=31kΩ

R1=10VB11IB=6.9110μA=62.7kΩ

Sekarang, periksa

0.165R1||R2=3.42kΩ>RE

Jadi, ini tidak memenuhi persamaan kendala stabilitas bias yang kami buat sebelumnya.

IC

IC<2.25mAIR2=20IB


IC2mA

Solusi DC:

masukkan deskripsi gambar di sini

Mengemudi amplifier dengan gelombang sinus 1kHz 500mV:

masukkan deskripsi gambar di sini

ICβ

Alfred Centauri
sumber
RER3
RE IERE
Tegangan DC ya, tetapi mengenai ayunan tegangan yang Anda maksud adalah tegangan AC, bukan?
Vasiliy
vO=(IERE)+VCEsat(V+ICRC) Istilah pertama di sebelah kanan adalah tegangan DC melintasi kapasitor bypass emitor. Istilah terakhir di sebelah kanan adalah tegangan DC melintasi kapasitor kopling output. Untuk perhitungan level kliping, diasumsikan bahwa kapasitor kopling dapat diganti dengan baterai, yaitu, bahwa mereka adalah sirkuit pendek AC dengan tegangan DC.
Alfred Centauri
Saya kehilangan poin Anda. Saya akan mencoba membaca ini lagi nanti - mungkin kemudian saya akan mengerti. Thx
Vasiliy
6

Karena ini adalah tugas akademis, izinkan saya memberi Anda beberapa petunjuk daripada jawaban yang lengkap.

Penguat yang dimaksud adalah penguat emitor-umum. Anda dapat menemukan ikhtisar singkat dan persamaan dasar untuk penguat ini di sini .

Sekarang, mari kita lihat apa yang harus Anda cari untuk memenuhi semua kendala.

Disipasi daya statis:

R1R2

(β+1)RE>>R1||R2

Jika kendala di atas terpenuhi, Anda tahu nilai tegangan di terminal dasar. Menghitung tegangan emitor sangat mudah.

Nilai-nilai resistor ini kadang-kadang akan cukup tinggi untuk daya statis yang ditarik oleh pembagi tegangan ini dapat diabaikan. Saya percaya bahwa kondisi ini berlaku pada konfigurasi ini, meskipun jika Anda membuat asumsi ini, Anda harus memeriksa validitasnya setelah Anda menyelesaikan pertanyaan.

Jalur arus DC tambahan adalah:

powersupplyRCQ1REgnd

P=IVRCRE

Tambahkan dua kontribusi bersama.

Ayunan tegangan output:

Anda harus memastikan bahwa tegangan output dapat berosilasi 6Vpp. Kendala paling mudah pada tegangan DC kolektor yang mengikuti dari persyaratan ini adalah:

VC>VE+VBE+Vpp2

and

VC<VCCVpp2

VBE

VCE

β

β

β

Ringkasan:

Ini masalah yang sangat menarik dan kompleks. Saya tidak yakin bahwa ada metode analitik yang memungkinkan untuk memenuhi semua kendala sekaligus. Mulailah dengan memuaskan mereka satu demi satu, dan kembali dan ubah parameter ketika Anda menemui jalan buntu. Saya percaya Anda akan selesai setelah 2-3 iterasi meskipun saya tidak memecahkan pertanyaan sendiri.

Semoga berhasil

Vasiliy
sumber
@ Mudah, kendala adalah pada variasi arus kolektor DC.
Alfred Centauri