Diseño De Un Preamplificador Emisor Comun

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
DEPARTAMENTO CIENCIAS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
CARRERA DE INGENIERÍA DE ELECTRONICA

PREPARATORIO

Profesor: Ing. Margarita Medina
Asignatura: Electrónica 1
Alumno: Angelo Rodríguez

Datos:
Vin=1 sen wt
Vo=6 sen wt
RL=3,3KΩ
Icmax=200 mA
VCEmax=40 v
PCEmax=500 mWatt
βmin=30
βtip=150
βmax=300
fmin=1kHz
fmax=20kHzDiseño de un amplificador emisor Común:





Condiciones para que no exista recorte

Vi〖np〗_-≤IE*RE1
VCE≥〖Vinp〗_++ Vsat+Vop_-
VCE≥6
〖Vop〗_+≤IC(RC||RL)

Utilizamos la tercera condición para diseñar el amplificador:

〖Vop〗_+≤IC(RC||RL)
IC(RC||RL)〖≥Vop〗_+
VRC/RC≥ Vop/((RC||RL)) → VRC≥ ( RC)/((RC||RL))*〖Vop〗_+



RC≪RL→RC=330Ω
VRC≥330/((330||3.3K))*6 → VRC≥6.6VVRC=6.6 (1,2)
VRC=7,92 v
IC=VRC/RC → IC=24mA

RC≫RL→RC=33K
VRC≥10K/((10K||1K))*6 → VRC≥66 V
VRC=(1.2)(66) → VRC=79,2 v
IC=VRC/RC → IC=2,4 mA

RC=RL→RC=3,3KΩ
VRC≥3,3K/((3,3K||3,3K))*6 → VRC≥12(v)
VRC≥12(1,2)
VRC=14,4(v)

IC=VRC/RC → IC=4,36 mA
Se escogió este caso ya que la corriente y el voltaje son manejables entonces tenemos los siguientes valoresIC=4,36 mA VRC=14,4(v) RC=3,3KΩ


A_V=V_0/V_in
A_V=(-ic* (Rc∥R_L))/(ib*hie+ie*R_E )
A_V=-(ic* (Rc∥R_L))/(ib*(hfe+1)*r_e+(1+hfe)*ib*R_E )
A_V=-(ib*hfe* (Rc∥R_L))/(ib*(hfe+1)*r_e+(1+hfe)*ib*R_E )
A_V=-(hfe* (Rc∥R_L ))/((hfe+1)*(re+RE) )=-((Rc∥R_L))/((re+RE))
A_V=-((Rc∥R_L))/((re+RE1))
(re+RE1)A_V= (Rc∥R_L)
(re+RE1)=((Rc∥R_L))/A_V
RE1=((Rc∥R_L))/A_V - reRE1=((3,3K∥3,3K))/6- (26 mv)/(4,36 mA)
RE1=269,03 Ω

Asumimos que IB  0
IC≈IE IE=4,36 [mA]
IE * RE1 ≥ Vinp-
VE/RE≥Vin/RE1

VE≥RE/RE1 Vinp
VE≥RE/RE1*2

IE=VE/RE=(VB-VBE+∆VBE)/RE
IE=(VE+∆VBE)/RE
VE=2[V]
IE=4,36 mA
RE=VE/IE=(2[V])/(4,36 [mA])
RE=458,71 460 [Ω]
RE1=269,03[Ω] 270 [Ω]
RE=RE1+RE2
RE2=460-270 [Ω]
RE2=190 220 [Ω]
Ve=RE/RE1(1)
2=460/270(1)
2≥1,70V Se cumple
Viendo lacorriente I2 en el circuito tenemos lo siguiente:
I2 ≫IB max
I2 ≫ IC/(B min)
I2 ≫ (4,36 mA)/30
I2 ≫ 0,145 mA=IB
Como va a ser 10 veces mas nos queda:
I2 ≫ 1,45 mA
Ahora calculamos RB2
RB2=VB/I2=(VE+VBE)/(1,45 mA)
RB2=2,7/(1,45 mA)
RB2=1,86 KΩ 1,80 [KΩ]
Vcc=VRC+VCE+VE
Usando las condiciones
VCE≥6
VCE ≥ Vinp + Vsat +Vop
VCE ≥ 1 + 2 + 6
VCE= 9
VCE= 9(1,2)
VCE = 10,8 v

Ahoraencontramos el valor de VCC
Vcc = VRC+VCE+VE
Vcc = 14,4 +10,8 + 2
Vcc= 27,2  27 v
Ahora calculamos RB1
RB1=(Vcc-VB)/I1
I1=I2+IB
RB1=(Vcc-VB)/(I2+IB)
RB1=(27-2,7)/(1,45 mA+0,145 mA)
RB1=15,23 KΩ  15KΩ
Ahora se calcula el valor de los capacitores


XCmax≪Zin
XCmax= 1/(2π*fmin*C) ≪Zin
C≫ 1/(2π*fmin*Zin)
Primero calculamos Zin
Zin=Rth∥〖Zin〗_T
〖Zin〗_T=(hfe+1)⋅re+(hfe+1)R_E 1〖Zin〗_T=(hfe+1)⋅(re+R_E1)
〖Zin〗_T=(30+1)⋅( (26 mV)/(4,36 mA)+270Ω)
〖Zin〗_T=8,55kΩ
Zin=R_TH∥〖Zin〗_T
Zin=(1,60KΩ)∥(8,55kΩ)
Zin=1,34 kΩ
Luego calculamos el valor del capacitor de la Base (CB)
C≫ 1/(2π*fmin*Zin)
CB≫1/(2π*1KHz*1,34kΩ)
CB≫0,11uf→CB=10uf
Luego calculamos el valor del capacitor del colector (Cc)



XCc max≫1/(2π*fmin*RL)
Cc ≫ 1/(2π*fmin*RL)
Cc≫ 1/(2π*1KHz*3,3KΩ)Cc≫1/(2π*20Hz*1k)
Cc≫0,048uf→CB=100uf
Ahora vemos la ganancia que produce el capacitor en paralelo
A_V=-((Rc∥R_L))/((re+RE1+Xc max⁡〖∥RE2〗))


A_V=-((Rc∥R_L))/((re+RE1+XC max))

XCE max≪150
1/(2π*fmin*CE) ≪220Ω
CE≪1/(2π*1KHz*220Ω)=0,723uf →CE=10uf


Análisis de polarización DC

R_TH=(R_B1 )∥(R_B2)
R_TH=(15K)∥(1.8K)
RTH=1,6KΩ

V_TH=Vcc∙R_B2/(R_B1+R_B2 )V_TH=27∙1,8K/(15K+1,8K)
VTH= 2,89 [V]
Ley de voltajes de Kirchhoff:
-VTH+RTH*IB+VBE+RE*IE=0 I_E=I_B+I_C
V_TH-V_BE=I_B R_TH+(β+1)⋅I_B⋅R_E I_E=β⋅I_B+I_B
I_B=(V_TH-V_BE)/(R_TH+R_E (β+1)) I_E=(β+1)⋅I_B
I_B=(2,89-0,7)/(1,6K+460(30+1))
IB=0,138 mA
I_C=β⋅I_B
IC= 4,14[mA]
I_E=(β+1)⋅I_B
I_E=4,27 [mA]

V_E=I_E⋅R_E
V_E=(4,27mA)(460)
V_E=1,96 v

V_BE=V_B-V_E
V_B=V_BE+V_E
V_B=0.7+1,96...