- Analizar las características lineales de los amplificadores de potencia en clase B
- Estudiar los bloques funcionalesnmás importantes usados en el diseño de las etapas de potencia en simetría complementaria
- Analizar las diferentes estructuras circuitales para amplificadores de potencia, incorporando conocimientos relativos a estrategias de implementación y diseño
- Analiar las condiciones de disipación térmica correcta, sin que sufra desbocamiento térmico de cada dispositivo de potencia y determinar el rendimiento de potencia
- Determinar las especificaciones térmicasde la etapa
- Buscar para los diseños de los circuitos las soluciones prácticas que mejor se adapten a las consignas del presente trabajo
- Verificar para cada diseño el funcionamiento de la etapa utilizando software de simulación aplicado
- Presentar el informe del TP correctamente en tiempo y forma
- Multisim
Una funcion importante de la etapa de salida de un amplificador es la de proporcionar una baja resistencia de salida para que pueda entregar una mayor corriente sin perdida de ganancia. Una de las etapas de salida mas utilizadas en los amplificadores operaciones y etapas de potencia, es el amplificador Clase AB comunmente tambien lllamado "B Práctico".
Desarrollo Práctico:
1) Para el siguiente amplificador en simetría complementaria, sabiendo que la fuente de alimentación Vcc=50V. Vee=50V, y el resto de los componentes RG=600ohm, R1=10kohm, R2=47kohm, RL=8ohm, Q1=, Q2=MJD253, D1=D2=1N4001, C1= 1uF.
Calcular:
a) La potencia de salida teniendo en cuenta que V1=18vp, F=1Khz
Vo = 26v //2
Vo= 16V
PL= (1/2)x(Vcc²/RL)
PL= 156,25W
Vo = 26v //2
Vo= 16V
PL= (1/2)x(Vcc²/RL)
PL= 156,25W
b) Máxima potencia disipada por los transistores.
c) Análisis en continua del circuito.
Figura del circuito en continua
Icq = Vcc / Rc
Icq = 50 /47k
Icq = 1,06mA
Vceq = VCCmax -IC xRc
Vceq = 50,18 V
d) Potencia suministrada por la fuente
e) Rendimiento teórico y real.
Rendimiento real
n = PL / Pcc
n = 156,25W / 199W
n (%) = 78,51%
2) El siguiente circuito representa un amplificador de potencia en simetría complementaria, y al cual estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim.
A continuación se dará una guía detallada del procedimiento de ensayo, como así también las mediciones que se deberán obtener.
Dibuje el circuito de la figura teniendo en cuenta que el interruptor J1 esté abierto, la señal de entrada deberá ser senoidal con Vi=50mV y frecuencia 1000Hz, el potenciómetro de entrada puesto a mínimo(a masa) la tensión de la fuente de alimentación Vcc=0V
a) Cierre el interruptor comience a aumentar la tensión de alimentación hasta que los amperímetros indiquen una Ie de 220mA. Verifique que la tensión de alimentación en este caso debería ser Vcc=20v.
b) Conecte un osciloscopio en RL y aumente el nivel de señal de entrada accionado la tecla de control sobre el pote de manera que a la salida haya máxima excursión de señal sin deformación. Atención si la señal de salida muestra evidencia de una distorsión de cruce, aumente poco a poco la tensión de alimentación Vcc hasta que desaparezca la distorsión.
c) Determine los valores del pinto de funcionamiento estático en todos los transistores.
Q1 = BC547C
Icq = 6,28mA
Vceq = 2,27 V
Q2 = BC327
Icq = 214 mA
Vceq = 10,23 V
Q3 = BC337
Icq = 214 mA
Vceq = 9,76 A
e) Realice la medición del rendimiento de potencia de la etapa.
n = PL / Pcc
n = 6,25W / 7,95
n = 0,786
n (%) = 78,6%
f) Realice el análisis de la respuesta en frecuencia del sistema.
BW = 316k-350
BW = 315,65K
g) Realice el análisis de la distorsión armónica.
h) Partiendo de las mediciones y calculos de los parámetros determinados en el circuito eleabore una tabla de todas las características técnicas de la etapa.
3. El circuito esquemático que muestra la figura es un amplificador de potencia de salida cuasi- complementaria.
Estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim y determinaremos:
a) Descripción del circuito, explicando detalladamente cada etapa.
En el circuito que nos dan, nos muestra que tenemos un generador senoidal y que esta conectada con un amplificador el LM741 y esta puesto como no-inversor para que esta pueda obtener mayor nivel de tensión de entrada.
Luego del amplificador esta conectada con una serie de transistores. Los transistores 1 y 2 se utilizan para la protección de los mismos transistores 5 y 6 debido para impedir cortocircuitos que se puedan producir en la salida del circuito.
Con respecto, a los transistores 3 y 5 funciona con la configuracion Darlington que seria igual a un transitor NPN obteniendo una ganancia mayor.
Dependiendo de los transistores 4 y 6 esta funciona como un transistor de Darlington pero esta en cambio actua como PNP.
Para terminar esta el R18 Y C5 forma parte de la Red Zobel.
b) Medición del rendimiento de potencia de la etapa
PL = (1/2)x((Vcc x Vcc)/RL)
PL = (1/2)x(38/4)
PL = 90,25 W
Pcc = (2/3,14) x ((Vcc x Vcc)/RL )
Pcc = 114,9W
n = PL / PCC
n= 0,7854
n(%) = 78,54%
c) Calculo de disipación térmica de los transistores y diseño de los disipadores.
PDmax = (2/3,14²)/(Vcc²/RL)
PDmax =73,15W
d) Medición de la polarización y análisis
2N3904 Q2
ICQ= 285 uF
VCEQ= 1,1 v
2N3904 Q3
ICQ = 5mA
VCEQ = 37,4 V
BD243B Q1
ICQ = 251 mA
VCEQ = 37,7V
2N3906 Q5
ICQ = 3,7mA
VCEQ= 37,7V
2N3906 Q1
ICQ= 20mA
VCEQ= 0,5v
BD243B Q6
ICQ= 213 mA
VCEQ = 38,1V
e) Analisis de la respuesta en frecuencia del sistema.
BW = 41,23K - 12,24
BW = 41,21K
f) Analisis de la distorcion armonica
g) Corriente maxima de cortocircuito
h) En funcion de los parametros analizados confeccione una tabla de las especificaciones tecnicas de la etapa.
4. Realizar el proyecto completo de una etapa de potencia en simetria cuaso complementaria de manera que entregue :
POTENCIA DE SALIDA PO= 2W
SOBRE UNA CARGA RL = 4ohm
Incluya como documentacion tecnica la siguiente informacion:
a) Descripcion del circuito
Estos son todos los calculos para el desarrollo del circuito
b) Diseño teorico del amplificador
descripcion
http://electronicavm.files.wordpress.com/2011/03/amplificadores-clase-a-y-b1.pdf
c) Calculo de disipacion termica de los transistores
Pd1=680 mA x 9V
Pd1 = 6,12W
PD2 = 3,9 A x 3,9V
Pd2 = 15,21W
Pd3 = 17mA x 2,5V
Pd3 = 42,5mW
Pd7 = 1,64mA x 1,6V
Pd7 =2,62 mW
Pda = 11mA x 1V
Pda = 11mW
d) Diseño de la red Zobel
La red zobel se utiliza para contrarestar la distorcion de la Vo (osea la salida)
e) Diseño de la red contra sobre intensidades
f) Implementacion final con los valores comerciales y verificacion de la polarizacion de todos los transistores
Q1 = BD535
Icq = 680mA
Vceq = 9V
QA = BC548B
Icq = 11mA
Vceq = 1V
g) Calculo final de rendimiento real del sistema
n % = PL / Pcc
Pcc = (1/3,14) x (Vox Vcc/RL)
Pcc = (1/3,14) x (4V x 12V /4 )
Pcc = 3,2 W
n = 2W / 3,2 W
n = 0,63
n = 63 %
h) Realizar una simulacion del comportamiento del circuito con Multisim obteniendo en forma practica la polarizacion de todos los transistores, la sensibilidad, la respuesta en frecuencia en modulo y fase, la distorcion armonica y la potencia de salida.
Analisis de Fourier
Respuesta en frecuencia
BW = 15,36 kHZ -55,92 Hz
BW = 15,30 k Hz
Po nos la dieron al principio de la practica pero vamos a realizar las cuentas de su desarrollo
Po = (1/2) x (Vo²/RL )
Po = (1/2) x (4V² / 4)
Po = 2W
5) Redacte las conclusiones finales del tp haciendo una sintesis sobre los resultados obtenidos en el mismo
En este trabajo buscamos los mismas incognitas que el tp 7 solamente con diferentes calculos ya que estos transistores son amplificadores de potencia de clase B. Pero también incorporamos una nueva aplicación la red Zobel.
Q1 = BC547C
Icq = 6,28mA
Vceq = 2,27 V
Q2 = BC327
Icq = 214 mA
Vceq = 10,23 V
Q3 = BC337
Icq = 214 mA
Vceq = 9,76 A
d) Calcule ladisipacion termica de los transistores
PD1 max = Icq x Vceq
PD1max = 6,28mA x 2,27
PD1max = 14m W
PD2 max = Icq x Vceq
PD2max = 214mA x 10,23
PD2max = 2,18 W
PD3 max = Icq x Vceq
PD3max = 214mA x 9,76
PD3max = 2,08 W
PD1 max = Icq x Vceq
PD1max = 6,28mA x 2,27
PD1max = 14m W
PD2 max = Icq x Vceq
PD2max = 214mA x 10,23
PD2max = 2,18 W
PD3 max = Icq x Vceq
PD3max = 214mA x 9,76
PD3max = 2,08 W
PL = (1/8) x ((Vcc x Vcc)/Rl)
PL = 6,25W
Pcc =(Vcc x Vcc)/(2 x 3,14 x RL)
Pcc = 7,95 w
n = PL / Pcc
n = 6,25W / 7,95
n = 0,786
n (%) = 78,6%
BW = 315,65K
3. El circuito esquemático que muestra la figura es un amplificador de potencia de salida cuasi- complementaria.
Estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim y determinaremos:
a) Descripción del circuito, explicando detalladamente cada etapa.
En el circuito que nos dan, nos muestra que tenemos un generador senoidal y que esta conectada con un amplificador el LM741 y esta puesto como no-inversor para que esta pueda obtener mayor nivel de tensión de entrada.
Luego del amplificador esta conectada con una serie de transistores. Los transistores 1 y 2 se utilizan para la protección de los mismos transistores 5 y 6 debido para impedir cortocircuitos que se puedan producir en la salida del circuito.
Con respecto, a los transistores 3 y 5 funciona con la configuracion Darlington que seria igual a un transitor NPN obteniendo una ganancia mayor.
Dependiendo de los transistores 4 y 6 esta funciona como un transistor de Darlington pero esta en cambio actua como PNP.
Para terminar esta el R18 Y C5 forma parte de la Red Zobel.
b) Medición del rendimiento de potencia de la etapa
PL = (1/2)x((Vcc x Vcc)/RL)
PL = (1/2)x(38/4)
PL = 90,25 W
Pcc = (2/3,14) x ((Vcc x Vcc)/RL )
Pcc = 114,9W
n = PL / PCC
n= 0,7854
n(%) = 78,54%
c) Calculo de disipación térmica de los transistores y diseño de los disipadores.
PDmax = (2/3,14²)/(Vcc²/RL)
PDmax =73,15W
d) Medición de la polarización y análisis
2N3904 Q2
ICQ= 285 uF
VCEQ= 1,1 v
2N3904 Q3
ICQ = 5mA
VCEQ = 37,4 V
BD243B Q1
ICQ = 251 mA
VCEQ = 37,7V
2N3906 Q5
ICQ = 3,7mA
VCEQ= 37,7V
2N3906 Q1
ICQ= 20mA
VCEQ= 0,5v
BD243B Q6
ICQ= 213 mA
VCEQ = 38,1V
e) Analisis de la respuesta en frecuencia del sistema.
BW = 41,21K
f) Analisis de la distorcion armonica
h) En funcion de los parametros analizados confeccione una tabla de las especificaciones tecnicas de la etapa.
4. Realizar el proyecto completo de una etapa de potencia en simetria cuaso complementaria de manera que entregue :
POTENCIA DE SALIDA PO= 2W
SOBRE UNA CARGA RL = 4ohm
Incluya como documentacion tecnica la siguiente informacion:
a) Descripcion del circuito
Estos son todos los calculos para el desarrollo del circuito
El circuito del ejercicio en el mutisim
descripcion
http://electronicavm.files.wordpress.com/2011/03/amplificadores-clase-a-y-b1.pdf
c) Calculo de disipacion termica de los transistores
Pd1=680 mA x 9V
Pd1 = 6,12W
PD2 = 3,9 A x 3,9V
Pd2 = 15,21W
Pd3 = 17mA x 2,5V
Pd3 = 42,5mW
Pd7 = 1,64mA x 1,6V
Pd7 =2,62 mW
Pda = 11mA x 1V
Pda = 11mW
d) Diseño de la red Zobel
La red zobel se utiliza para contrarestar la distorcion de la Vo (osea la salida)
e) Diseño de la red contra sobre intensidades
f) Implementacion final con los valores comerciales y verificacion de la polarizacion de todos los transistores
Icq = 680mA
Vceq = 9V
Q2 = BD536
Icq =3,9A
Vceq = 3,9V
Q3 = BC337
Icq = 17mA
Vceq = 2,5V
Q7 = BC558B
Icq = 1,64mA
Vceq = 1,6 V
QA = BC548B
Icq = 11mA
Vceq = 1V
g) Calculo final de rendimiento real del sistema
n % = PL / Pcc
Pcc = (1/3,14) x (Vox Vcc/RL)
Pcc = (1/3,14) x (4V x 12V /4 )
Pcc = 3,2 W
n = 2W / 3,2 W
n = 0,63
n = 63 %
h) Realizar una simulacion del comportamiento del circuito con Multisim obteniendo en forma practica la polarizacion de todos los transistores, la sensibilidad, la respuesta en frecuencia en modulo y fase, la distorcion armonica y la potencia de salida.
Analisis de Fourier
Respuesta en frecuencia
BW = 15,36 kHZ -55,92 Hz
BW = 15,30 k Hz
Po nos la dieron al principio de la practica pero vamos a realizar las cuentas de su desarrollo
Po = (1/2) x (Vo²/RL )
Po = (1/2) x (4V² / 4)
Po = 2W
5) Redacte las conclusiones finales del tp haciendo una sintesis sobre los resultados obtenidos en el mismo
En este trabajo buscamos los mismas incognitas que el tp 7 solamente con diferentes calculos ya que estos transistores son amplificadores de potencia de clase B. Pero también incorporamos una nueva aplicación la red Zobel.
