RESPUESTA EN BAJA FRECUCENCIA DE UN AMPLIFICADOR DE UNA SOLA ETAPA
I. OBJETIVOS:
Investigar la influencia de los condensadores de acoplo y desacoplo sobre el punto de corte inferior de un amplificador de audio.
II. INFORME PREVIO
1. En el circuito de la siguiente Figura 4, calcular VB, VCEQ, ICQ, IB.
Figura 4
2N2222
R112kΩ
R256kΩ
Rc1.5kΩ
Re1220Ω
V1
12 V
Ci
22µF
Co
22µF
Ce
47µFRe2470Ω
RL10kΩ
Vg
Rg
1kΩ
Hacemos el equivalente Thevenin:
Vth=12*12K/ (12K+56K) =2.12v Rth=12K//56K=12K*56K/ (12K+56K) =9.88kΩ
En la primera malla:
LVK: 2.12=9.88K*IB+VBE+690*IE
Pero: IE=IC+IB
Y IC=βIB
1.47=9.88K+690+690*β*IB
Sabemos que β=120 y reemplazando obtenemos el valor de IB
IB=15.74 μA → ICQ=1.89 mA
RTh
9.88kΩ
Re690Ω
VTh2.12 V
Ib
Ie
R11.5kΩ
V112 V
MALLA 1
MALLA 2
Ic
En la segunda malla:
LVK: 12=1.5K*IC+VCE+690*IE
Reemplazando los valores de IC=1.89 mA y de IE= (1+ β) IB=121*15.74 μA=1.9mA
Y despejando VCEQ tenemos: VCEQ=7.85 V
2. Despreciando el efecto de los condensadores (frecuencias medias), calcular la ganancia de voltaje.
Al
despreciar el efecto de los condensadores y realizar el circuito equivalente en corriente alterna nos quedaría de esta forma:
Av=VoVg=Vo/ib*ib/Vi*Vi/Vg
hie=120*26 mV/1.89 mA
hie=1.65KΩ
RB=R1//R2=12K//56K=9.88KΩ
Tenemos:
Vo=βib(Rc//RL)
Hie1.65kΩ
R256kΩ
R112kΩ HfeIb1
Rc1.5kΩ
Ib1
RL10kΩ
Ii
Vg Vo
+
_
Rg
1kΩ
2N2222
R112kΩ
R256kΩ
Rc1.5kΩ
Re1220Ω
V1
12 V
Ci
22µF
Co
22µF
Ce
47µFRe2470Ω
RL10kΩ
Vg
Rg
1kΩ
Voib=β(Rc//RL)
Vi=ib(hie+β+1Re1)
ibVi=1(hie+β+1Re1)
Vg(Rg+RB//(hie+Re1(β+1)))RB//(hie+Re1(β+1))=Vi
ViVg=RB//(hie+Re1(β+1))(Rg+RB//(hie+Re1(β+1)))
Finalmente:
Av=VoVg=Voib*ibVi*ViVg
Av=β (Rc//RL)*1(hie+(β+1)Re1)*RB//(hie+Re1(β+1))(Rg+RB//(hie+Re1(β+1)))
Reemplazando:
Av=120(1.3K)*1(1.65K+121*220)*9.88K//(1.65K+220(121))(470+9.88K//(1.65K+220(121)))
Av= (91K)*1(16.69K)*6.21K(6.68K)
Av=5.18V
3. Encontrar la frecuencia de corte para Ci, Co, Ce mostrando los circuitos equivalentes.
Analizamos con el efecto del condensador Ci:
Primero hallamos la resistencia total en los bornes del capacitor Ci
Rin=R1//R2// (hie+ (Re1) (1+hfe))
Rin=9.88K//(1.65K+0.22K*121)=8.8K
Entonces:
fLi=1/2π (Rg+Rin) Ci
Hie1.65kΩ
R256kΩ
R112kΩ HfeIb1
Rc1.5kΩ
Ib1
RL10kΩ
Ii
Vg Vo
+
_
Rg
1kΩ
Ci
22µF
fLi=1/2π (1K+7.32K) *22μ
fLi=0.869Hz
Analizamos con el efecto del condensador Co:
Hallamos la resistencia Thevenin para Co
Ro=Rc+RL
Ro=1.5K+10K=11.5K
Entonces la frecuencia de corte es:
fLi=1/2π(Rc+RL)Cc
fLi=1/2π(1.5k+10K)*22μ
fLi=0.62 Hz
Analizamos con el efecto del condensador de desacoplo Ce:
Hie1.65kΩ
R256kΩ
R112kΩ HfeIb1
Rc1.5kΩ
Ib1
RL10kΩ
Ii
Vg Vo
+
_
Rg
1kΩ
Co
22µF
Calculando la resistencia Thevenin para el capacitor Ce
Re’=[[(Rg//RB+hie)/(β+1)]+Re1]//Re2
Re’=[[(1K//9.88K+1.65K)/(120+1)]+220]//470
Re’=241.1//470
Re’=159Ω
Entonces la frecuencia de corte debido a Ci es:
fLi=1/2πRe’Ce
fLi=1/2π*159*47 μ
fLi=21.56 Hz
Hie1.65kΩ
R256kΩ
R112kΩ HfeIb1
Rc1.5kΩ
Ib1
RL10kΩ
Ii
Vg Vo
+
_
Rg
1kΩ
Re2220Ω
Ce47µF
Re1470Ω
Ie
4. ¿Cuál de las frecuencias de corte es la que influye en las respuestas de bajas frecuencias del amplificador? ¿Por qué?
Como las frecuencias de corte de los condensadores de acoplamiento son muchos menores con respecto a la frecuencia de corte del condensador de desacoplo:
21.56 Hz>>0.62 Hz ^ 21.56 Hz>>0.869Hz
Entonces la frecuencia de corte máxima determinara en esencia la frecuencia de corte inferior para todo el sistema. Eso quiere decir que la frecuencia de corte que influye en las respuestas de baja frecuencia es la del condensador de desacoplo.
BIBLIOGRAFIA:
1. Principios de Electrónica Malvino Bates
2. Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos Electrónicos Boylestad Nashelsky
3. Respuesta en frecuencia de Amplificadores Huircan J.Carrillo R.