Upload
juan-jose-ortiz-copa
View
136
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
1. AMPLIFICADOR CLASE A ACOPLADO POR BOBINA. Disear un amplificador de potencia clase A acoplado por bobina cuya potencia de salida sea 0.5 [W].
+V
R2
L1 Cc
Cb VI -1/1V RL 1kHz R1 Re Ce
SOLUCION: Datos PL = 0.5W Ai = -15 Av = -20 ZIN = 5 [K ] a) Polarizar el circuito de la figura, calcular las resistencias y normalizar estas para implementar el circuito en laboratorio.
I CQ VCEQ
VCC RL VCC
12 1.2 A 10 12
Anlisis en corriente continua:
RBB Q1 BC548A + VBB 10V + VCC Re
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
VCC
VCE
I C * Re 0.1 * 200 * 5 100 I C * Re 62.5 1.2 * 100 0.6 1.2 * 5 200 7.2V
Re 5 RBB 0.1 * * Re VBB R1 IC * RB VBE
RBB VBB 1 VCC RBB * VCC VBB
100 7.2 1 12 100 *
R2
12 1.2
1k
Anlisis en corriente alterna (circuito equivalente):V2 -1/1V RBB hie hfeIb RL
10kHz
Vo
vo icRL ic hfe * ib vo Av RL RL * hfe * ib RL * hfe * RBB Av * RBB 10 RL * hfe * vi RBB
por lo tanto el circuito polarizado ser:12V
C1 10uF V2 -1/1V
R2 125k
L1 1mH
C2 10uF
Q1 BC548A R1 13.88k RL 10 Re 5 C3 100uF
10kHz
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
b)
Calcular la potencia suministrada por la fuente.
PCC15.00 W
VCC * I CQ
12 * 1.2 14 .4W
A: rl[p]
10.00 W
5.000 W
0.000 W 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
c) Calcular la potencia disipada en el transistor.
PC
PCC
PL
VCC RL
2
Icm2 * RL 2
12 2 10
1.2 2 *10 2
7.2W
A: rl[p]
8.000 W
6.000 W
4.000 W
2.000 W
0.000 W 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
d) Calcular la mxima excursin del voltaje de salida.
vo
RL * hfe * ib
RL * hfe *
vi RBB
10 * 200 *
1 100
20V
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA IA: rl_2 10.00 V
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
0.000 V
-10.00 V
-20.00 V
-30.00 V 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
e) Calcular el valor nominal de potencia requerido en el transistor.
PC m ax15.00 W
VCEQ * I CQ
12 * 1.2 14 .4W
A: rl[p]
10.00 W
5.000 W
0.000 W 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
f)
Determinar las lneas de carga para el amplificador.
iC A
2VCC RL
Recta de carga de c.c.; pendiente=-1/Re
2.4
I CQ
VCC RL
12 10
1 .2
QRecta de carga de c.a.; pendiente=-1/RL
VCEQUniv. Juan Jos Ortiz Copa
VCC
12
2VCC
24
vCE V
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
2. AMPLIFICADOR ACOPLADO POR TRANSFORMADOR. Disee un amplificador colector comn acoplado con transformador que maneje una carga de 10 [ ] con una ganancia de corriente de AI = 10, si VCC = 12 [V].+V
R2
Cb VI -1/1V R1
10:1RL
+ Vo -
1kHz
SOLUCION: a) Polarizar el circuito. Datos RL = 10 ; Ai = 10; Vcc =12. De forma previa se realiza un anlisis en corriente alterna, dado que se necesita clculos previos, sabiendo que la polarizacin se efecta en corriente continua. Anlisis en corriente Alterna:RBB 12.5k
Q1 BC548A Re 1k
0 ic * RL' vceEn funcin de variables totales:
( )
vCE iCRemplazando en ( )
VCE IC ic
v ce
(iCPara la mxima excursin simtrica
I C ) * RL' (v CE
VCE )
0
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
iC
2 I CQ
para v CE 0Reemplazando:
(2 I C I CQ I CO RL' RL
I C ) * RL' VCE VCE 12 RL' 1k 12mA N1 N22
0
12mA
RL' 10 2 * 10 1k
Anlisis en corriente continua:R1 12.5k + V1 1.2
Q1 BC548A
+ V2 12
VCE
VCC
12V
V BB
I B * R BB V BE0.1*VCC
Si: V BB
R BB
V BB V BE IC /
(1.2 0.6) * 250 12 *10 3
12 .5k
R2 R1
R BB * 1 R BB
VCC V BB 1 R2
12.5k *1
12 1.2
125k 1 125k1
1 12.5k
13.88k
por lo tanto el circuito polarizado ser:
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I12V
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
C1 100uF V2 -1/1V
R2 125k Q1 BC548A R1 13.88k 1TO10a A R3 10
10kHz
b) Determine la potencia nominal del transistor.
PC
VCC RL '
2
12 2 1k
144 mW
A: r3[p]
150.0mW
100.0mW
50.00mW
0.000mW 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
c) Determine la potencia disipada en la carga.
PL
I Lm * RL ' 2
2
(12 m) 2 *1k 2
75 mW
A: r3[p]
100.0mW 80.00mW 60.00mW 40.00mW 20.00mW 0.000mW 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
d) Calcular la potencia entregada por la fuente.
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
PCC150.0mW
VCC * I CQ
12 *12 m 144 mW
A: r3[p]
100.0mW
50.00mW
0.000mW 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
e) Calcular la eficiencia del circuito.
n%
PL PCC
0.72 mW *100 % 144 mW
50 %
3. AMPLIFICADOR PUSH PULL. Explique detalladamente el funcionamiento de un amplificador de potencia en la configuracin PUSH PULL, disee el amplificador de la figuraQ1 NPN
1:1 Vi
R1 R2
2:1RL 10
+ Vo -
Cb
Q2 NPN
Una vez realizada la polarizacin del circuito, encontrados los puntos de operacin esttica DC y dinmica AC y calculados los resistores de polarizacin, estas deben estar normalizadas.. SOLUCION: Anlisis en corriente continua:
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
+
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA IR1 Q1 BC548A + VCC + VCC R2
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
VBB
I B * RBBVCC
VBE12
VCEQ
VBB
0.1 * VCC
1.2
R BB
V BB V BE IC
1.2 0.6 300 m 200
400
Icm
I CQ
VCC RL'
12 40
300mA
R1
RBB VBB 1 VCC RBB * VCC VBB
400 1.2 1 12 400 *
363.3
R2Por lo tanto el circuito polarizado ser
12 1.2
4k
Q1 BC548A 4K V1 -1/1V T1 1to1CTa 363 1kHz 10uF 12V 10 T2 2to1CTa
Q2 BC548A
a) Calcular la potencia suministrada por la fuente de alimentacin.
PCC
2 * VCC * Icm
2 *12 * 0.3 3.14
2.29W
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
+
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA IA: r3[p] 3.000 W 2.500 W 2.000 W 1.500 W 1.000 W 0.500 W 0.000us
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
b) Determinar la potencia transferida a la carga.
PL
Icm 2 * RL ' 2
(0.3) 2 * 40 2
1.8W
A: r3[p]
2.000 W
1.500 W
1.000 W
0.500 W
0.000 W 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
c) Obtener la potencia disipada en el colector.
PC max
VCC 2 RL '
2
0.1*
12 2 40
0.36W
A: r3[p]
400.0mW
300.0mW
200.0mW
100.00mW
0.000mW 0.000us
100.0us
200.0us
300.0us
400.0us
500.0us
d) Calcular el rendimiento de la operacin.
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo
SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 ELECTRONICA BASICA I
AMPLIFICADORES DE POTENCIA
n%
PL PCC
1.8W * 100 % 2.29W
78 .60 %
e) Halla el factor de calidad de utilizacin del transistor.
FC
PC m ax PL m ax
0.36W 1.8W
0.2
4. AMPLIFICADOR DE SIMETRA COMPLEMENTARIA. Explique detalladamente el funcionamiento de un amplificador de potencia en al configuracin simetra complementaria de la figura.+V R10
25uF R11 R8 0.22uF
R1
R2
B=25 B=1500.1uF R3
25uF
B=100 B=25R9 R7 R6 10uF R4
1000uF SPK1 8
Disear el circuito de la figura anterior para obtener una potencia de salida mayor o igual a 1 [W]., esta potencia debe desarrollarse sobre una carga de 8 [ ], puede ser un parlante pequeo.
Univ. Juan Jos Ortiz Copa
Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo