Amplificator elementar clasa A

[Marian]

@MRB acel emitor comun pus de mine exemplificativ, poate fi cel mult folosit pe post de preamplificator de semnal, pentru a fi integrat intr-un amplificator lucrurile se complica. Am o serie de articole pe blogul de aici, serie numita Ämplificatorul audio => Generalitati" in care incerc sa tratez tocmai acest subiect, in curand sper sa vin cu un nou episod unde mai doresc sa tratez cateva configuratii distincte, urmand ca ulterior sa intru direct in tema per ansamblu. Acuma referitor la cererea ta, trebuie precizata si tensiunea de alimentare pentru ca ea stabileste punctul static de functionare, deci alege-ti si o tensiune de alimentare si zi-mi. In rest sa inteleg ca vrei impedante si castig in tensiune ( asta am inteles eu ca vrei sa stii ).

 

@Andrei undeva in anii 90 primul mobil al meu a fost un Siemens A35 cumparat SH din piata si implicit cu probleme, o varianta mai buna la care tanjeam era C35, ( la A50 nici nu visam pe atunci ), mai erau pe atunci foarte populare 3310 de la Nokia, ulterior a aparut un Siemens cu camera ( fas ) externa detasabila, co conta rezolutia praf, eram smenari domne aveam camera la mobil... Imagineaza-ti cat de mult a evoluat tehnologia telefoniei mobile in nici 20 de ani, apoi imagineaza-ti cat de mult a evoluat electronica in general in ultimii 44 de ani...

[MRB]

@Marian Preamplificatorul amplifica semnalul iar apoi da mai departe tot un semnal care e amplificat nu?.De exemplu etajul final care de regula e in clasa AB la ce am eu in casa (un enzer Ht 1358 si o Toshiba Sb m 20) nu e tot un amplificator de semnal(in care tensiunea va avea amplitudini mai mari, dar si curentul pentru ca vreau putere)?Din cate am vazut acolo e vorba mai mult de amplificare in curent dar deocamdata nu am clare in minte diferentele dintre amplificarea in curent si amplificarea in tensiune , pentru ca daca amplific un semnal in tensiune si ma astept ca acea tensiune sa se regaseasca la bornele unei sarcini intre tensiunea de pe sarcina si curentul care trece prin sarcina e respectata relatia lui Ohm deci cele trei sunt interdependente.......Tensiunea nu am precizat-o pentru ca ma gandeam ca urmeaza a fi calculata la fel ca in exemplul in care rezistenta de sarcina era pusa in colector (in cazul in care rezistenta de sarcina e intre out si masa ,ma gandeam ca prima oara trebuie sa am in vedere raportul  Rc/Re, pentru a vedea variatia din colector,apoi sa ma ocup de variatia pe sarcina)....M-am gandit ca se alege in functie de amplificarea necesara  si de restul componentelor.As dori intai sa imi clarific cele de mai sus. Vcc 15v.

Nu am stiut de blog...o sa studiez intre timp ce e acolo.

Editat Martie 31, 2016 de MRB

[Marian]

Un preamplificator face ceea ce spui-corect, numai ca nu afecteaza in nici un fel punsctul static de functionare, in timp ce un emitor comun integrat intr-un amplificator contribuie la, sau dicteaza psf-ul. Este mult de studiat, si multa teorie de parcurs pana sa ajungi sa intelegi subtilitatile, insa cu vointa si multa rabdare se poate, totul e sa nu sari peste capitole ci sa ai rabdarea sa iei totul pe rand si cu atentie. 

Referitor la ce face amplificatorul, el amplifica intai in tensiune si apoi in curent, in anumite situatii amplificarea in tensiune poate fi mult peste cea in curent pentru ca amplificarea in bucla deschisa poate ajunge foarte sus ( peste 100db ), si se urmareste o bucla deschisa cat mai mare pentru performante cat mai bune, dar sa nu divaghez. AI putea privi comportamentul amplificatorului si intr-un alt mod, se preia la intrare un semnal cu o impedanta mare, se mareste si se reda la iesire cu o impedanta cat mai mica.

 

Deseara daca o sa am timp o sa elaborez cererea ta.

[MRB]

http://uploadimage.ro/35Uv/IMG_20160331_154135.jpg
http://uploadimage.ro/35Uw/IMG_20160331_153921.jpg

Imi dau seama ca sunt foarte multe lucruri de invatat si pe masura ce asimilez descopar ca sunt si mai multe.Pana sa intru pe forum ma uitam pe o schema a unui amplificator Electronica Industriala As 2020  incercand sa o inteleg.....Bineinteles ca nici acum nu imi dau seama de ce se intampla aici(poate cand ai timp discutam in mare de rolul componentelor din schema ca in timp ce ma uit pe teorie sa imi dau seama mai bine unde se aplica exact).Cartea pe care au recomandat-o colegii nu o gasesc in format electronic,voi incerca sa o procur.Multumesc.

[UDAR]

Nu îmi mai amintesc cartea menționată . Despre autori îmi amintesc mai degrabă culegerile de scheme pe care le-au publicat mai degrabă decât cărți de teorie dar cu siguranță memoria mea e limitată . 

Acu, depinde și cât de adânc vrei să cobori . Ești absolventul unei facultăți tehnice foarte apropiate . Dacă vrei profunzime eu ți-aș recomanda mai degrabă ceva cărți/note de curs de ale lui Dan Dascălu sau Anca Manolescu ( sunt subiectiv , ambii mi-au fost profesori ) sau chiar ”clasici” Gray, Mayer, Searle , sau mai noi Williams, Pease, etc ( scuze pentru omisiuni ) .

Dacă vrei electronica doar la nivel de hobby atunci cu siguranță cărți de scheme comentate sau o mulțime de materiale de pe internet sunt mai potrivite .  

[MifTy]

e în engleză, şi Colin Mitchell s-a chinuit să folosească minimumul posibil de matematică în explicaţii, şi să explice cât mai clar în "engleza de toate zilele" cum anume funcţionează schemele, şi ce rol are fiecare dintre componentele lor. la fel şi restul de scheme de pe situl lui.aş sugera să citeşti varianta online (html), sau s-o salvezi local, pentru momentele când nu ai acces la internet, pentru că pdf-ul e niţel limitat în nişte privinţe! :Dde asemenea, pe situl lui mai poţi găsi o grămadă de alte scheme şi "lecţii practice", doar să ai timp, chef, şi minima dotare indicată acolo.

succes! http://www.talkingelectronics.com/projects/TheTransistorAmplifier/TheTransistorAmplifier-P1.html

[Marian]

Revin cu ce am promis, cam asta ar fi schema:

Primul pas este stabilirea punctului de lucru in CC ( psf ), si conform datelor din schema este destul de simplu, exista 1V in baza datorita divizorului, si acceptam un 0,6V pentru jonctiunea baza-emitor, mai raman deci 0,4V pentru R₄, prin urmare I_E=0,4/330=1,21mA, I_B este suficient de mic pentru a fi ignorat, prin urmare si I_C=1,21mA, deci U_C=V_CC-(I_C*R₃)=15-(0,00121*5600)=15-6,77V=8,23.

 

Impedantele

In CC impedanta de intrare Z_IN este combinatia paralel dintre R₁, R₂ si Z_B, si Z_B este impedanta de intrare in baza tranzistorului, si anume sarcina din emitor inmultita cu Hfe, prin urmare 330*100, adica 33k, deci impedanta de intrare este combinatia paralel dintre 140k||10k||33k, adica cca 7,27k;

 

In AC nu este aceeasi datorita prezentei C3 care in AC shunteaza emitorul la masa, in fapt reactanta sa face ca impedanta de intrare in AC sa varieze cu frecventa ( ceea ce nu este tocmai in regula ), la 100hz spre exemplu reactanta 100u este 15,9 Ohm, reactanta asta este in paralel cu R₄ prin urmare sarcina in emitor este 15,1 Ohm, la ei se insumeaza valoarea R_e' care este rezistenta intrinseca din emitor ( ti-o poti imagina ca pe o rezistenta inseriata intern cu emitorul tranzistorului ) aceasta este inversul transconductantei, si aceasta este 0,00121/0,026=46,5mS, deci R_e'=1/0,0465=21,5 Ohm, deci rezistenta totala din emitor este 36,6 Ohm, si Z_B=36,6*100, sau 3,66k, Z_IN este combinatia paralel 140k, 10k si 3,66k, sau in total 2,62k, ceea ce este mult diferit fata de ce am calculat pentru CC.

 

La 1k reactanta C3 este 1,59 OHm, 1,58 cu R4, la care insumezi R_e' calculati anterior la 21,5, deci 23 Ohm in emitor in total, si Z_B este 2,3k, Z_IN=1,84k.

 

In CC, impedanta de iesire Z_OUT este chiar rezistenta din colector, deci 5k6.

In AC insa apare fenomenul cunoscut sub numele "early efect" pe care ca sa-l intelegi ti-l poti imagina ca pe o rezistenta interna conectata intre colector si emitor, in fapt fenomenul este determinat de variatia tensiunii CB care influenteaza hfe. Valoarea acelei rezistente imaginare este determinata de parametrul numit "early voltage" si variatiile U_CE si I_C, prin urmare nu este una fixa ci influentata de semnal, si prin urmare si Z_OUT variaza in functie de semnal. Spre exemplu in cazul de fata acea rezistenta este (V_e+U_CE)/I_C, unde V_e este acel "early voltage" care la 2N5551 este 100V si U_CE este tensiunea colector-emitor, care este V_CC-U_C-U_E=15-8,23-0,4=6,37. Deci (100+6,37)/0,00121=88k, si Z_OUT este 5,26k, insa repet, este valabila doar la psf deoarece semnalul variaza atat I_C cat si U_CE prin urmare provoaca si variatia efectului early ( acea rezistenta imaginara ).

 

Castigul in tensiune este rezistenta de colector ( Z_OUT ) impartita la rezistenta din emitor, C3 asa cum am vazut face ca aceasta sa varieze cu frecventa si prin urmare si amplificarea variaza cu frecventa ( ceea ce nu este deloc bine din punct de vedere al performantelor ), si ca sa fie lucrurile si mai complicate, semnalul variaza transconductanta, prin varierea I_C si prin urmare variaza si rezistenta din emitor in limite destul de largi, si deci rezistenta totala din emitor variaza in functie de semnal destul de mult, atat cu frecventa cat si cu amplitudinea, ambele probleme afecteaza serios performantele montajului. Prezenta R₄ in circuit atenueaza mult efectul variatiilor transconductantei deoarece valoarea R₄ este oricum mult mai mare decat limitele variatiei R_e' functie de semnal, prin urmare stabilizeaza castigul in tensiune la limite de variatie mult mai acceptabile, prezenta C3 insa anuleaza efectele benefice ale R₄, spre exemplu la 100hz calculasem rezistenta din emitor la 36,6 Ohm, deci amplificarea in tensiune este 5260/36,6 sau 143x ( ( 43db ), la 1khz calculasem rezistenta din emitor la 23 Ohm, deci amplificarea in tensiune a devenit 5260/23 sau 228x ( 47db ).

 

Deocamdata atat.