Jump to content
  • Sign in to follow this  

    Calculul simplificat al preamplificatoarelor audio


    donpetru

    În acest articol voi lua spre exemplificare una din cele mai utilizate scheme de preamplificatoare audio şi anume schema cu tranzistor bipolar în conexiunea emitor comun (fig.1).

    Imagine postată

    Pentru început, considerăm că ne interesează o amplificare de aproximativ 10 cu o impedanţă de intrare de cel puţin 30 kOhmi şi o impedanţa de ieşire de 10 Kohmi.
    Este cunoscut faptul că amplificarea este raportul dintre tensiunea de ieşire şi tensiunea de intrare, iar la etajele cu emitorul comun aceasta nu depinde practic de tranzistor ci de produsul S*RS, unde S reprezintă panta tranzistorului iar Rs rezistenţa de sarcină a etajului.

    Rezistenţa RE2 nu intervine în calcul, avînd în paralel un condensator de mare capacitate CE, singurul element de circuit care influenţează fiind rezistenţa RE1 care introduce o reacţie negativă.

    Deci, se poate aproxima:

    Imagine postată

    Această relaţie este destul de precisă pentru amplificării mari în tensiune. Ca să se asigure impedanţele de intrare şi ieşire impuse, ca să avem un zgomot de fond mic şi bune performanţe la frecvenţe înalte, alegem un curent de colector IC destul de mic (în general, pentru obţinerea acestor performanţe, se recomandă curentul de colector între 0,2 şi 1mA).

    Pentru ca tensiunea de ieşire UE să fie cât mai mare urmărim ca la bornele rezistenţei de sarcină RS tensiunea continuă să fie jumătate din tensiunea de alimentare, E/2, unde E = 12Vdc.

    Adoptăm un curent de colector IC = 0,5 mA şi UC = E/2= 6V. În acest caz:

    Imagine postată

    de unde rezultă:

    Imagine postată

    Fără a comite o mare eroare considerăm că: Ic = IE*RE1. Practic, RE1 se alege Rc/10. Rezultă:

    Imagine postată

    Atunci: RE1*IC = 1,2 kOhm * 0,5 mA = 0,6V.

    Când temperatura la colector creşte, curentul tinde să crească iar potenţialul său să scadă. În aceste condiţii tensiunea continuă la bornele rezistoarelor RE1 şi RE2 creşte, compensând deriva termică, aceasta numai dacă potenţialul de emitor este suficient de mare. Dacă presupunem că tensiunea la bornele lui RE2 = 1V, rezultă că:

    Imagine postată

    Condensatorul CE se alege aşa fel încât să aibă o reactanţa mai mică de cel puţin 10 ori faţă de rezistenţa totală din emitor, deci de aproximativ:

    Imagine postată

    la frecvenţa de trecere din partea inferioară a benzii (în cazul nostru 10 Hz). Aplicând formula:
    Imagine postată

    Punctul de funcţionare a tranzistorului se stabileşte din rezistoarele montate în bază. Dar:

    Imagine postată

    După aceea aplicăm teorema divizorului de tensiune şi rezultă:

    Imagine postată

    Ca să avem un regim stabil de funcţionare, curentul prin R2 trebuie să fie de 10 ori mai mare ca IB­­. În mod uzual, tranzistoarele amplificatoare de tensiune au un factor de amplificare în jur de 100 sau chiar mai mult. În exemplu nostru, vom adopta: β=hFe=100.

    Ştiind că:

    Imagine postată

    Atunci:

    Imagine postată

    După aceea, dacă extragem Ib din relația (10) și îl înlocuim în relația (11) rezultă:

    Imagine postată

    Totodată, din relația (5) știm că tensiunea pe RE1 și RE2 este: UE=1,6V iar UBE=0,65V pentru tranzistoare bipolare.

    Imagine postată

    Rezolvând sistemul (13) rezultă:

    Imagine postată

    Ţinând cont de condiţiile de stabilitate a tensiunii de bază, vom avea:

    Imagine postată

    Apoi se determină rezistenţa R2:

    Imagine postată

    Reactanţa condensatorului de intrare se alege mai mică decât rezistenţa echivalentă a rezistenţelor R1 şi R2 văzute în paralel. Deci,

    Imagine postată

    Iar reactanţa condensatorului de ieşire Ce trebuie să aibă o reactanţă foarte mică în comparaţie cu a rezistenţei de sarcină, astfel ca pe condensator să cadă o fracţiune cât mai mică din semnalul de intrare. Practic, se utilizează relaţia următoare:

    Imagine postată

    Frecvenţa tipică (test) în aplicaţii de audiofrecvenţă este f = 1kHz . Aplicând formula anterioară, rezultă următoarele valori ale condensatoarelor Ci şi Ce:

    Imagine postată

    În practică nu prea avem timp să efectuăm calcule (chiar şi simplificatoare) şi ca drept urmare este foarte util, ca cel puţin în privinţa valorii condensatoarelor de intrare şi ieşire, să ne stabilim nişte repere sau domenii de valori: Ci = 1...10uF şi Ce = 0,22...4,7uF.

    Imagine postată

    Valoarea condensatorului C se adopta de regula între 0,1 şi 1 uF. Opţional, dacă sursa de alimentare nu este o baterie sau dacă sursa de alimentare se află pe o altă plăcuţa de circuit imprimat şi nici nu este stabilizată, în paralel cu condensatorul C se mai conectează un capacitor electrolitic de 100 uF.

    Observație! Daca avem un tranzistor bipolar cu factor de amplificare mai mare de 100, spre exemplu 200, in acest caz putem dubla valorile rezistoarelor din baza (R1 si R2) fara să mai repetam calculele menționate anterior (asta daca nu dorim un calcul exact).

    Bibliografie:

    Colecţia revistei Tehnium;
    K. F. Ibrahim Introducere în electronică", Editura Teora, Bucureşti, 2001.

    Edited by donpetru

    Sign in to follow this  


    User Feedback

    Recommended Comments

    Am o mica intrebare pt care caut raspuns de mult timp si nu gasesc:). De unde stim si cum aflam impedanta de intrare, dar ce de iesite?

    Share this comment


    Link to comment
    Share on other sites

    Impedanta de intrare este dictata in mare masura de cele doua rezistoare R1 si R2 (vazute in paralel) iar cea de iesire (ipoteza de calcul) ne influenteaza valoarea capacitorului de iesire Ce. Spre exemplu, daca dorim sa lucram pe o impedanta de iesire de 20kOhmi va trebui sa alegem valoarea capacitorului Ce astfel incat la frecventa nominala de lucru reactanta acestuia sa fie de x de ori mai mica ca impedanta de iesire (in articolul de mai sus am ales x=2 dar acesta poate sa ia valori, de regula, intre 1...50 - in unele aplicatii, inclusiv audio, se alege 20, deci depinde de caz). Cu alte cuvinte: Xce = Ze/20, unde Xce = 1 / (2*Pi*f*Ce); x=20.

    Share this comment


    Link to comment
    Share on other sites


    Create an account or sign in to comment

    You need to be a member in order to leave a comment

    Create an account

    Sign up for a new account in our community. It's easy!

    Register a new account

    Sign in

    Already have an account? Sign in here.

    Sign In Now



×
×
  • Create New...

Important Information

We use cookies and related technologies to improve your experience on this website to give you personalized content and ads, and to analyze the traffic and audience of your website. Before continuing to browse www.tehnium-azi.ro, please agree to: Terms of Use.