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.