SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 – ELECTRONICA BASICA I AMPLIFICADORES DE POTENCIA 1. AMPLIFICADOR CLASE A ACOPLADO POR BOBINA. Diseñar 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 Análisis en corriente continua: RBB Q1 BC548A + VBB 10V + VCC Re Univ. Juan José 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 Análisis 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 será: 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 José 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. PCC 15.00 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 máxima excursión del voltaje de salida. vo RL * hfe * ib RL * hfe * vi RBB 10 * 200 * 1 100 20V Univ. Juan José Ortiz Copa Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 – ELECTRONICA BASICA I A: 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 ax 15.00 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 líneas 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 Q Recta de carga de c.a.; pendiente=-1/RL VCEQ Univ. Juan José 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. Diseñe un amplificador colector común 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 10:1 RL + Vo - 1kHz SOLUCION: a) Polarizar el circuito. Datos RL = 10 ; Ai = 10; Vcc =12. De forma previa se realiza un análisis en corriente alterna, dado que se necesita cálculos previos, sabiendo que la polarización se efectúa en corriente continua. Análisis en corriente Alterna: RBB 12.5k Q1 BC548A Re 1k 0 ic * RL' vce En función de variables totales: ( ) vCE iC Remplazando en ( ) VCE IC ic v ce (iC Para la máxima excursión simétrica I C ) * RL' (v CE VCE ) 0 Univ. Juan José 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 0 Reemplazando: (2 I C I CQ I CO RL' RL I C ) * RL' VCE VCE 12 RL' 1k 12mA N1 N2 2 0 12mA RL' 10 2 * 10 1k Análisis en corriente continua: R1 12.5k + V1 1.2 Q1 BC548A + V2 12 VCE VCC 12V V BB I B * R BB V BE 0.1*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 125k 1 1 12.5k 13.88k por lo tanto el circuito polarizado será: Univ. Juan José Ortiz Copa Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 – ELECTRONICA BASICA I 12V 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 José Ortiz Copa Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 – ELECTRONICA BASICA I AMPLIFICADORES DE POTENCIA PCC 150.0mW 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 configuración PUSH – PULL, diseñe el amplificador de la figura Q1 NPN 1:1 Vi R1 R2 2:1 RL 10 + Vo - Cb Q2 NPN Una vez realizada la polarización del circuito, encontrados los puntos de operación estática DC y dinámica AC y calculados los resistores de polarización, estas deben estar normalizadas.. SOLUCION: Análisis en corriente continua: Univ. Juan José Ortiz Copa + Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 – ELECTRONICA BASICA I R1 Q1 BC548A + VCC + VCC R2 AMPLIFICADORES DE POTENCIA VBB I B * RBB VCC VBE 12 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 R2 Por lo tanto el circuito polarizado será 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 alimentación. PCC 2 * VCC * Icm 2 *12 * 0.3 3.14 2.29W Univ. Juan José Ortiz Copa + Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo SOLUCION DEL LABORATORIO 5 ETN 503 – ELECTRONICA BASICA I A: 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 operación. Univ. Juan José 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 utilización del transistor. FC PC m ax PL m ax 0.36W 1.8W 0.2 4. AMPLIFICADOR DE SIMETRÍA COMPLEMENTARIA. Explique detalladamente el funcionamiento de un amplificador de potencia en al configuración simetría complementaria de la figura. +V R10 25uF R11 R8 0.22uF R1 R2 B=25 B=150 0.1uF R3 25uF B=100 B=25 R9 R7 R6 10uF R4 1000uF SPK1 8 Diseñar 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 pequeño. Univ. Juan José Ortiz Copa Doc. Ing. Roberto Oropeza Crespo