Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Potrzebuję pomocy w zaprojektowaniu wzmacniacza na tranzyst.

22 Sty 2007 07:21 6444 17
  • Poziom 16  
    Witam serdecznie!!

    Muszę zaprojektować wzmacniacz tranzystorowy małej częstotliwości. Pracujący między źródłem sygnału EG=50mV i rezystancji wewn RG=150ohm a odbiornikiem o rezystancji RL=10ohm, który będzie miał wzmocnienie całkowite Au=10V/V. Podane jest również beta wzmacniacza 100 i UA=100V. Potrzebuję zrobić dokładne obliczenia do tego. Jak na razie przyjąłem wzmacniacz potencjometryczny U zasilania 12V. Wiem , że trzeba zrobić najpierw analizę stałoprądową, później zmiennoprądową. Dla uproszczenia przyjąłem Ib=0, więc Ic=Ie. Mam jedno podobne zadanie, ale nie pamiętam, czy mogę jako założenie przyjąć,ze Ic=2mA, czy muszę je jakoś wyliczyć? Mam tam też podane, że Uc=2/3 * Uz nie pamiętam skąd to się mogło wziąć. Może ktoś mi pomóc w tych paru pytaniach?

    Przy okazji jakie ma być spełnione założenie rezystancji Wy?? Wiem,że Rwe>=10*RG, ale na wyjście nie pamiętam...
  • Specjalista elektronik
    A ten wzmacniacz to ma być przynajmniej dwu stopniowy?? Bo RL=10om
    Rwy<<RL/10
    I co to jest UA=100V
  • Poziom 16  
    Jeżeli zajdzie potrzeba to mam w nim zastosować wtórnik emiterowy (w tym przypadku raczej będzie trzeba). Nie pamiętam jak się nazywa UA, mam ew wzór prze analizie AC ro=UA/Ic.

    Jak na razie zrobiłem takie obliczenia:
    Przyjąłem:
    Uz=24V, Uc=16V, Ue=8V, Ic=1mA

    Rc=16k Re=8k

    Ub=Ue+Ube=8,7V U2=8,7V
    U1=Uz-U2=15,3V
    ku=U1/U2=1,76
    R2=(beta*Re)/10=80k
    R1=ku*R2=140k
    ro=UA/Ic=100k
    re=fi(t)/Ic=26om
    Rwe=2,47k
    czyli Rwe>=10Rg

    Czy te obliczenia są prawidłowe, czy gdzieś coś źle zrobiłem?? Na razie za wtórnik się nie brałem.
  • Specjalista elektronik
    Aha czyli UA to napięcia Early'ego.
    Co do obliczeń to Rc nie może wynosić 16K bo tranzystor dla tej wartości będzie w nasyceniu.
    Zresztą i tak bez wtórnika emiterowego się nie obejdzie. Wiec dodaj od razu wtórnik emiterowy i zacznij liczyć od nowa.
    Napięcie zasilania spokojnie wystarczy 12V.
    Na początek dobierz tak wartości napięcie na emiterze wtórnika by wynosiło 1/2Uz i daj mu rezystancje w emiterze nie większą niż 100om.
    I dalej to już chyba wiadoma jak liczyć.
    I jakie parametry będzie miał ten drugi tranzystor pracujący jako wtórnik??
  • Poziom 16  
    Można poprosić o jakieś praktyczne sugestie co do Rc?? Jak przyjmę inne wartości rezystancji to znawu nie będę miał spełnionego założenia na Rwe. Jakie wziąć beta myślę, żeby wziąć taki sam tranzystor do wtórnika co do wzmacniacza. nie wiem czy nie trzeba będzie dać na wejście również wtórnika, żeby dobrać inne rezystancje. Ew jak można to zrobić bez tego wtórnika na wejściu to proszę o podpowiedź jak.
  • Specjalista elektronik
    No co do bety tego wtórnika to możesz przyjąć np. 100 lub trochę więcej.
    Ja tak na szybkiego obliczyłem i mi wyszły takie wartości:
    R1=39K; R2=10K; Re=1K; Rc=2.2K i rezystor emiterowy we wtórniku to będzie 68om przy Uzas=12V
    I teraz wystarczy dodać kondensator+rezystor równolegle do Re i korygując wartość tego rezystora ustawić wzmocnienie na 10V/V. I wejściowy wtórnik nie jest konieczny
  • Specjalista elektronik
    Ja sobie to wyobrażam o tak czyli sprzężenie bezpośrednie:
    Potrzebuję pomocy w zaprojektowaniu wzmacniacza na tranzyst.

    nie jest to najlepsze rozwiązanie ale najprostsze
  • Specjalista elektronik
    To proste bo ja przyjąłem Uc czyli napięcie na kolektorze równe 6.6V
    Ue=1.6V; Ie=1.6mA
    Ub=2.2V Ib=16uA
    Jako R2 wybrałem 10K (przyjąłem okrągłą wartości z szeregu E24) i liczymy prąd dzielnika Id=2.2V/10k=220uA czyli jest 10 razy większy od Ib.
    R1=(12-2.2)/(Id+Ib)=40k=39K dla Ie=1mA zmień R1 na 62K.
  • Specjalista elektronik
    Nie ma czego skanować, ja te obliczenia robiłem w pamięci.
    No ale dobra obliczmy to jeszcze raz.
    Re2=68Ω (Re2=2...10RL) i napięcie na T2 powinno wynosić 1/2Uzas czyli prąd emitera T2 będzie wynosić Ie2=88mA. Prąd bazy będzie beta razy mniejszy Ib2=880uA.
    Na kolektorze T1 napięcie będzie wynosić 6.6V i przez rezystor Rc będzie płyną prąd Ie1+Ib2.
    Prąd Ie1 powinien być kilka razy większy od Ib2.
    Ie1 przyjmujemy pięć razy większy od Ib2
    Czyli Ie1=5mA
    Rc=(12V-6.6V)/(5.9mA)=910Ω
    Re wybieramy tak by napięcia na nim wynosiło 1V
    Re=1V/5mA=220
    Napięcie na bazie T1 będzie wynosić ok. 1.6V
    R2=6.2K (prąd dzielnika 5xIb1)
    R1=(12-1.6V)/308uA=33kΩ
    re=26mV/Ic=5.2Ω
    ro=100V/Ic=20KΩ
    Rwe2=hfe*Re2||RL=870Ω
    Ro=Rc||ro||Rwe2=435Ω
    Rx=re+(Re||Rf)
    Ku=Ro/Rx moje Ku to twoje Au
    Rx=Ro/11=40
    RF=(220*40)/(220-40)=39Ω
    RweT1=hfe*re+(Re||RF)=3.8KΩ
    Rwe=R1||R2||RweT1=2.2KΩ
    C1=0.16/F*Rwe=10uF (dla F=10Hz)
    C3=0.16/F*RL=2200uF
    C2=0.16/F*RF=220uF
    I na tym kaczą się uproszczone do minimum obliczenia, proszę to sobie na spokojnie przeanalizować, w przyszłość na pewno się przyda.
  • Poziom 16  
    Nie za bardzo wiem skąd się wzieły początkowe dane jak np Re2=68Ω (Re2=2...10RL), na T1 te 6,6V - dlaczego akurat tyle? Nie rozumiem też Ie1+Ib2=5,9mA jeżeli prąd Ie1 powinien być kilka razy większy od Ib2, przyjąłeś 5x więszy a Ib2=880uA czyli prąd kolektora1=5*880uA+880uA=5,3mA. 308uA na R1 jak obliczyłeś? Nie widzę wcześniej Ib1. Z jakiego powodu wybierami tak Re, żeby było na nim 1V? Przy okazji co to jest hfe? Chyba jak dla mnie jest to zbyt uproszczone. Wiem, że dla kogoś kto robi to któryś raz z kolei jest trochę irytujące i banalne, jednak ja to robię pierwszy raz i wiele rzeczy jest dla mnie nie jasnych w tej dziedzinie.
  • Specjalista elektronik
    kowad napisał:
    Nie za bardzo wiem skąd się wzieły początkowe dane jak np Re2=68Ω (Re2=2...10RL), na T1 te 6,6V - dlaczego akurat tyle?

    Na początek powiem dlaczego akurat 6.6V.

    Ale zanim to wyjaśnię jeszcze jedna ogólna uwaga:
    Nie ma jednego jedynego słusznego przepisu na dobór wartości elementów. Wartości elementów możemy wybrać według uznania w szerokim zakresie, byle tylko zachować elementarne zasady. Np. RL>Rc itp.
    Spójrz teraz na schemat, mamy tam dwa wzmacniacze sprzężone bezpośrednio.
    Drugi stopień pracuje w układzie wtórnika co oznacza ze napięcie na emiterze T2 jest równe napięciu na bazie minus spadek napięcia na złączu baza-emiter.
    I z tego widać ze skoro przyjąłem sobie ze spoczynkowe napięcia na emiterze T2 ma wynosić połowę napięcia zasilania (wtedy teoretycznie wtórnik może przenieść największe sygnały przemienne, o wartości miedzyszczytowej równej napięciu zasilania)
    Co dla Uzas=12V da nam napięcie równe Ue2=6V. Czyli napięcie na bazie T2 a tym samym na kolektorze musi w spoczynku wynosić 6.6V(Ue2+Ube2).
    Potrzebuję pomocy w zaprojektowaniu wzmacniacza na tranzyst.


    Teraz dobór Re2.

    Ogólna zależność wygląda tak Re=(2..10)*RL
    Zależność ta wynika z troski o zniekształcenia sygnału i z tego ze stały prąd emitera powinien zmieniać się nieznacznie względem wartości średniej.
    Ja wybrałem akurat Re2=68om.
    Co daje prąd Ie=88mA i zmiany prądu emitera pod wpływem składowej zmiennej wyniosą +/-70mA. (czyli wzrasta do 160mA i maleje do 18mA. Uwe=50mV czyli 70mVp wartości szczytowej i Au=10 co daje 0.7Vp na wyjściu czyli zmiany prądu o 70mA na emiterze, czyli nasz stały prąd emitera słabo spełnia tą zależność bo powinien być znacznie większy od Ilmax=70mA+160mA)
    Rezystor Re jak i spoczynkowe napięcie na emiterze decyduje tez o maksymalnym ujemnym napięcie na wyjściu czyli na RL.
    Przy napięciu stałym na emiterze równym 6V i Re2=68om, RL=10om Maksymalne ujemne napięcie wyjściowe wyniesie.
    -Ulmax=6V*(RL/(Re2+RL)=Ie*(Re2||RL)=0.77V
    Potrzebuję pomocy w zaprojektowaniu wzmacniacza na tranzyst.
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=1677879#1677879

    Oczywiście można by było podnieść napięcie stałe na emiterze lub zmniejszyć wartość Re by zwiększyć to napięcia i tym samym zwiększyć liniowość naszego stopnia.
    Oczywiście to nie wszystkie szczegóły dotyczące analizy wielkosygnałowej wtórnika.
    Jak widać wybór wartości Re2 nie jest taki jednoznaczny i oczywisty i potrzebny jest kompromis.
    I wartość 68om jest dobraną „na styk”. Zresztą żeby uzyskać znacznie lepsze parametr to trzeba by było przyjąć inny schemat układu a ja założyłem ze układ ma być jak najprostszy.

    ps.
    pewnie i tak z tego nie wiele zrozumiałeś?
    A może się mylę?

    kowad napisał:

    Nie rozumiem też Ie1+Ib2=5,9mA jeżeli prąd Ie1 powinien być kilka razy większy od Ib2, przyjąłeś 5x więszy a Ib2=880uA czyli prąd kolektora1=5*880uA+880uA=5,3mA.

    To proste zaokrągliłem sobie wynik.
    5xIb2=4.4mA a ja zaokrągliłem to do 5mA co zresztą napisałem ze Ie=5mA. I dodałem do tego Ib2 który zaokrągliłem do 900uA i z stąd te 5.9mA.
    kowad napisał:

    308uA na R1 jak obliczyłeś? Nie widzę wcześniej Ib1.

    Ib1 to prąd bazy pierwszego tranzystora T1 który wynosi Ib1=Ic/hfe=5mA/100=50uA.
    Prąd dzielnika powinien byc znacznie większy niż prąd bazy.
    Ja przyjąłem pięć razy większy czyli Id=250uA napięcia na bazie T1 wynosi 1.6V czyli R2=1.6V/250uA=6.2K (najbliższa z szeregu E24)
    co da faktyczny prąd dzielnika Id=1.6/6.2K=258uA.
    Przez rezystor R1 płynie prąd dzielnika Id jak i prąd bazy T1 Ib1.
    Czyli prąd płynący przez rezystor R1 wynosi Id+Ib1=258u+50uA=308uA
    kowad napisał:

    Z jakiego powodu wybierami tak Re, żeby było na nim 1V?

    Tu tez nie ma sztywnych reguł.
    Czym większy spadek napicia na Re tym mniejsza wrażliwości układu na zmiany temperatury, czy też rozrzut parametrowi tranzystora.
    W praktyce spadek na Re nie powinien być mniejszy niż Ube.
    A ja wybrałem akurat 1V.
    W niektórych książkach jest podana taka zależności:
    Re=(0.1...0.3)Uzas/Ic dla naszego przypadku da to Re=240...720.
    Tak jak napisałem wyżej nie ma jednego jedynie słusznego sposobu doboru wartości elementów

    kowad napisał:

    Przy okazji co to jest hfe?

    Hfe to beta (β) czyli wzmocnienie prądowe hfe=Ic/Ib, oprócz Hfe i β czasami stosuje się jeszcze H21e
    W katalogach stosuje sie własne Hfe (DC current gain)
    http://boss.iele.polsl.gliwice.pl/pdf/Philips/bc846_bc847_bc848_5.pdf
  • Poziom 16  
    Ok... Już prawie wszystko załapałem. Jeszcze mam tylko 2 pytanka:
    Przy dobieraniu RF jaki bierzesz dane?? Nie wiem skąd to się wzięło, i druga rzecz to przy kondensatorach wszędzie masz 0,16. Co to jest??Jak obliczam RweT1 to wychodzi mi: 100*5,2+((220*39)/(220+39))=553, a Tobie wyszło 3,8k. Reszta jest bardzo ładnie wyjaśnione

    Widać wczoraj byłem dosyć mocno zmęczony. Z tym RF już wiem. Jednak w dalszym ciągu nie potrafie dojść do Twoich obliczeń z RweT1 oraz Rwe... No i jak mozesz napiać mi ten wzór na pojemności, nigdzie nie umiem znaleść czemu 0,16??
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Aha no to tak:
    Z tą RF to jest tak:
    Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza w konfiguracji WE wynosi:
    Ku=Rc/Re gdzie:
    Rc – to wszystkie rezystory jaki widzi kolektor.
    Re – to wszystkie rezystory jakie widzi emiter.
    I w naszym wypadku emiter widzi re (tranzystor ma od urodzenia wbudowaną rezystancje emitera równą re=26mV/Ic) plus równoległe połączone Re1||RF
    I dla uzyskania wzmocnienia równego 11V/V wypadkowa rezystancji powinna wynosić 40om. I znając rezystancje wypadkową i jedną z dwu połączonych równolegle możemy bez trudu obliczyć RF. Ale to już wiesz. A teraz powiedz mi czemu do wzoru wstawiłem 11V/V a nie 10V/V? Jakieś pomysły?

    Sprawa RweT1 jest bajecznie prosta ty dobrze liczyłeś.
    To ja źle zapisałem wzór i powstaje inny wynik. Dla mnie jest oczywiste że rezystancja wejściowa widziana z bazy w stronę tranzystora wynosi ogólnie RweT=Hfe*Re
    A w naszym układzie mamy trzy rezystory w obwodzie emitera.
    Pierwszy to re czyli rezystancja emitera wbudowana w tranzystor plus równolegle połączona Re||RF.
    Czyli wzór na RewT powinien wyglądać tak :
    RweT1=hfe*(re+Re||RF)
    Czyli w przybliżeniu RweT1=hfe*RF.
    A Rwe całego wzmacniacza, czyli rezystancja widziana ze źródła sygnału w stronę tranzystora.
    Źródło sygnału widzi zatem równolegle połączone R1||R2 i równolegle do niech włączona rezystancja wejściowa tranzystora.

    No i ostatnia kwestia te 0.16
    Pełny wzór na częstotliwość graniczną filtru RC wygląda tak:
    F=1/(2ΠRC)do obliczenia C znając R i F wzór wygląda tak:
    C=1/(2ΠFR)
    I teraz dzieląc 1/2Π=0.159154943=0.16
    I wzór na C możemy zapisać tak
    C=0.16/FR
  • Specjalista elektronik
    Wzmocnienie równe 11V/V jest to wzmocnienie samego tranzystora T1, które nie uwzględnia wpływu Rg (rezystancja Rg tworzy dzielnik napięć z Rwe o "wzmocnieniu" równym Rwe/(Rg+Rwe) ) jak i wzmocnienia wtórnika na T2
    Wzmocnienie skuteczne będzie opisane taką zależnością
    Kus=[Rwe/(Rg+Rwe)]*Ku1*Ku2
    Ku1=Ro/Rx=11.35V/V
    Ku2=Re2||RL/(Re2||RL+re2)=8.7Ω/9Ω=0.966V/V
    Kus=0.936*11.35*0.966=10.26V/V

    I oto cała tajemnica