Ejericios amplificadores

David Moreno
17812731
EES
Seccion 2

http://feedbackamplifiers.blogspot.com/2010/05/ejercicios-de-amplificadores.html

A continuación se presenta una gráfica de transferencia del amplificador retroalimentado comprada con el amplificador basico:

Es importante recordar la importancia del lazo de transmisión, debido a que es un parámetro que intevienen en el análisis del amplificador retroalimentado:

Af(s)= A(s)
1-L(s)
donde L(s) es el lazo de transmisión.
Para determinar el lazo de transmisión debemos seguir los siguientes paso:

a) Se abre la red de retroalimentación en cualquier punto. (De preferencia a la salida, para mayo simplicidad).
b) Las excitaciones se hacen cero.
c) Se excita con un generador auxiliar de valor igual a la variable interrumpida.
d) Se calcula la salida en términos del generador auxiliar.
L(s)=xo/xo´

Desarrollo:
A partir de la figura 2.1 realizaremos el análisis del circuito (los valores expuestos, son los valores obtenidos después de dicho análisis).
Para poder realizar el diseño tomamos una etapa polarizada por división de tensión y consideramos una beta o ganancia del transistor 2N2222 como 100, por que el circuito a analizar queda como se muestra en la figura 2.2 dicha etapa se repetirá tres veces para obtener un circuito de tres etapas amplificadoras, las cuales serán acopladas con capacitores, cuyos polos no deben afectar al polo dominante (Para realizar la práctica de tipo didáctica) por lo que deberán romper a una frecuencia menor de 10OHz.


Basándonos en la figura proponemos los siguientes valores
Vcc=15 V
Rf=47K
ICQ=10mA
RTH=(1/10)RexB=1K
VTH= RTHx(10m/100)=0.7
VTH=1.8V
R2=RTHxVcc/VTH=8.33K
R1=RTH/(1-VTH/Vcc)=1.13K
VCE=6.42 V.
hie1=hie2=hie3=228 ohms

Con lo cual el circuito de Ac queda de la siguiente forma Ze que es la impedancia formada por el capacitor de emisor y la resistencia de emisor.

Obteniendo mediante un equivalente de Thevenin en la resistencia vista por cada uno de los capacitores, tenemos que:

Rci=1.6K Rc1=9.131K Rc2=1.659K
Por lo que su utilizamos capacitores de una microfaradio, la frecuencia de cada capacitor será muy baja aproxima-damente 96 Hz y si utilizamos capacitores de 10 uF será mucho menor aún.

Proponiendo una Rs=8.2 K y si sustituimos la resistencia de retroalimentación por sus equivalentes en los parámetros de 2 puertos, el circuito queda tal como se indica en la
A partir de estos datos y con el auxilio de la figura desarrollamos la función de transferencia de cada etapa, la función de transferencia total y a partir de ese desarrollo determinamos el valor de CE(para que se presente el polo a 15KHz) y la ganancia del circuito.

Hay que ser mencionar que la ganancia se determina con respecto al básico y para encontrar la ganancia del retroalímentado debemos de encontrar el lazo, lo cual se realizará utilizando las técnicas que mencionamos en el marco teórico.

A continuación se presenta el desarrollo matemático de la práctica, asi como la forma en que se fueron determinando dichos valo res y dichos parametros, a su vez se apuntan los valores arrojados en la practica y las variaciones que tuvieron con los valores calculados.
No debemos de olvidar que el signo que acompaña al lazo debe ser un signo negativo
Para el análisis del básico

is= Vs/Rs y L=0
ib1/is= Rx = .08175
Rx+ 10.228K
ib2= - 100*412 = (100)(412)
412+228+Ze*hfe 640+hfe(Ze)
ib2= -412(ReSC+1)
6.4ReSC+6.4
ib3/ib2= -412(100) = -3.872
412+10.228K
iL/ib3= -670.3(100) = -40.13
1.6703K
iL/is= -5233(ReSC+1)
6.4ReSC+Re+6.4
Por lo que si el polo está a 15 KHz
W= Re+6.4
6.4ReCe
Por lo que Ce=1.76uF
IL=VL/RL Con lo que la transimpedancia queda
Az(s)= VL/is= -5.233M(ReSc+1)
6.4ReSC+6.4
Por lo que la ganancia de voltaje queda de la siguiente manera:
VL/VS= -638.2146(ReSC+1)
6.4ReSC+Re+6.4

Si s tiende a infinito
VL/Vs=-99.72

Para obtener la función de retroalimentación, se hace la excitación igual a cero y se abre el lazo

Vo/Vo´= -111.3481(ReSC+1)/(6.4ReSCe+Re+6.4)
Si s tiende a infinito L=-17.398
Con lo que VL/Vo=-638.21(ReSC+1)/(117.748ReSC+Re+6.4+111.34)

Si s tiende a infinito:
Avf= 5.42

La impedancia de entrada será igual a Zi=910.5/10.228K=835.651 ohms.
Zif=Zi/(1-L)=45.42 ohms

La impedancia de salida será

Zo=401.3 ohms
Zof=Zo/(1-L)= 21.8 ohms
Para observaciones prácticas tenemos que wl=14.7KHZ y Wlf=1.63KHZ
La sensitividad del wl con respecto a ce es igual a -1. En forma práctica será -1.2
Al finalizar la presente práctica es un hecho que los conceptos y aspectos que rodean a los métodos de los amplificadores retroalimentados quedan más claros y con mayores fundamentos y principalmente comprobamos que lo visto en clase se lleva a la práctica.
Los valores que arrojaron fueron próximos a los calculados y las pequeñas variaciones que se presentaron fueron debidos a las variaciones de los valores de los componen-tes, y de los errores de medición (paralaje, equipo, etc.).

Los aspectos de medición (realización) se presentaron en la primera práctica, por lo que no se mencionan ahora, que en la práctica anterior, con la diferencia de que al medir el Lazo como es Vo/Vo-entonces hay que tratar el voltaje de entrada como una fuente de voltaje, por lo que la resisten-cia de retroalimentación que es por donde se va a suminis-trar la alimentación debe tener dicha configuración.

Otro aspecto a resaltar fue el hecho de que la medición de la impedancia de entrada presentó ciertos problemas, debido a que la corriente de entrada en la primera etapa era de un valor muy pequeño, por lo que resultaba difícil deter-minar los valores de los datos que necesitamos para su medición.

Por lo demás, no hubo problema alguno en determinar los parámetros y los valores restantes.

Como Nota concluyente queremos hacer mención que para sustituir el valor de capacitar que obtuvimos al no ser comercial, se tuvo que colocar un para de capacitores en paralelo de valores de un microfaradio y de 680 nanofaradios, de tal forma logramos aproximar dicho arreglo al valor calculado, con lo que no hubo una gran discrepancia del valor obtenido con respecto al calculado.