AMPLIFICADOR MULTI ETAPA (GANANCIA DE 20) WILDER CANO MIGUEL FLORES En este trabajo se hablará sobre los amplificadores, un elemento fundamental para elevar el nivel de la señal, que le meteremos a la entrada al equipo, obteniendo a la salida la misma señal, pero aumentada (amplificada). Al ser un tema bastante electrónico se intentará enfocar en la medida de lo posible hacia el tema acústico. Se diseñará algún modelo de amplificador con unas características determinadas y se implementará con un programa que nos simulará el funcionamiento de este, ya que físicamente no se realizará. Los amplificadores de audio son instrumentos el cual sirven para amplificar las señales auditivas de sonido. Este por medio de un circuito electrónico que busca aumentar la señal de salida y si poder escuchar a una frecuencia muchomayor. ING.VICTOR JOSE OLIVEROS ORTIZ GRUPO # 3 Diseñaremos un amplificador clase A, este contara con tres etapas, dos para amplificar voltaje y un TDA2030a. Las etapas 1 y 2 utilizaremos laconfiguración Emisor Común con divisor de tensión, y para la etapa 3 se utilizará la configuración del TDA sin alimentación negativa Componentes iniciales: UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA VCC = 12V 2N3904 RC = 4.7kΩ 𝐴𝑉 = 20 FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA SANTA MARTA (MAGDALENA) 20/10/2022 MULTIETAPA Hallamos la resistencia en AC y DC ETAPA 2 𝑅𝐴𝐶 = 𝑅𝐸 + 𝑅𝐶 𝑅𝐴𝐶 = 940Ω + 4.7𝐾Ω = 5.64𝐾Ω 𝑅𝐷𝐶 = 𝑅𝐸 + 𝑅𝐶 𝑅𝐷𝐶 = 940Ω + 4.7𝐾Ω = 5.64𝐾Ω Hallamos la corriente de saturación 𝐼𝐶𝑄 = 𝑅 𝑉𝐶𝐶 𝐷𝐶 +𝑅𝐴𝐶 𝐼𝐶𝑄 = 12𝑉 = 1.07𝑚𝐴 5.64𝐾Ω + 5.64𝐾Ω Hallamos el voltaje de corte 𝑉𝐶𝐶̀ = 2𝐼𝐶𝑄 (𝑅𝐴𝐶 ) 𝑉𝐶𝐶̀ = 2(1.07𝑚𝐴)(5.64𝐾Ω) = 12.06𝑉 𝑉𝐶𝑄 = 𝑉𝐶𝐶̀ 2 𝑉𝐶𝑄 = 12.06𝑉 = 6.03𝑉 2 Hallamos la resistencia térmica 𝐻𝐼𝐵 = 26𝑚𝑉 𝐼𝐶𝑄 𝐻𝐼𝐵 = 26𝑚𝑉 = 24.29 1.07𝑚𝐴 Tomamos la condición de diseño para RB 𝑅𝐵 = 0.1𝛽𝑅𝐸 𝑅𝐵 = 0.1(173.2)(940Ω ) = 16.28𝐾Ω Hallamos el voltaje de base 𝐴𝑉 = −5 𝑅𝐶 = 4.7𝐾Ω 𝑉𝐵𝐵 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝐼𝐶𝑄 ( 𝑉𝐶𝐶 = 12𝑉 𝐻𝐸𝐹 𝑚𝑖𝑛 = 100 = 300 𝐻𝐸𝐹 𝑀𝐴𝑋 𝑅𝐵 + 𝑅𝐸 ) 𝛽 16.28𝐾Ω 𝑉𝐵𝐵 = 0.7𝑉 + 1.07𝑚𝐴 ( + 940Ω ) 173.2 = 1.80𝑉 Hallamos el promedio de la beta Hallamos las resistencias R1 y R2 𝐻𝐸𝐹 = √100 × 300 = 173.2 𝑅1 = Con la fórmula de ganancia hallamos RE 𝐴𝑉 = 𝑅𝐸 = 𝑅𝐶 = −5 𝑅𝐸 4.7𝐾Ω = 940Ω ≈ 840Ω 5 𝑅1 = 𝑅𝐵 𝑉 1 − 𝑉𝐵𝐵 𝐶𝐶 16.28𝐾Ω = 19.15𝐾Ω ≈ 18𝐾Ω 1.80𝑉 1 − 12𝑉 𝑅𝐵 × 𝑉𝐶𝐶 𝑉𝐵𝐵 𝑅2 = 𝑅2 = 16.28𝐾Ω × 12𝑉 = 108.53𝐾Ω 1.80𝑉 ≈ 100𝐾Ω Hallamos la resistencia de entrada para la primera etapa 𝑅𝐸𝑁 = 𝑅𝐸𝑁 = 𝑅𝐵 (𝐻𝐼𝐵 + 𝑅𝐸 ) 𝑅𝐵 + 𝐻𝐼𝐵 + 𝑅𝐸 𝛽 16.28𝐾Ω(24.29 + 940Ω ) 16.28𝐾Ω 173.2 + 24.29 + 940Ω = 684.73Ω ≈ 680Ω Hallamos el capacitor de acople 10 2𝜋𝐹𝑅𝐸𝑁 10 2𝜋(400𝐻𝑍 )(684.73Ω) = 5.6𝑢𝐹 AMPLITUD DE LA SEÑAL DE ENTRADA Amplitud 200mv Frecuencia 400hz GANANCIA DE LA ESTAPA 2 𝐴𝑉 = 𝑉,𝑜 998𝑚𝑣 𝐴𝑉 = = 4.99 𝑉𝑖𝑛, 200𝑚𝑣 Hallamos la resistencia en AC y DC 𝑅𝐴𝐶 = 𝑅𝐸 + 𝑅𝐶 ETAPA 1 𝐴𝑉 = −4 𝑉𝐶𝐶 = 12𝑉 𝑅𝐶 = 680Ω 𝐻𝐸𝐹 𝑚𝑖𝑛 = 100 𝐻𝐸𝐹 𝑀𝐴𝑋 = 300 Hallamos el promedio de la beta 𝑅𝐴𝐶 = 680Ω + 170Ω = 850Ω 𝑅𝐷𝐶 = 𝑅𝐸 + 𝑅𝐶 𝑅𝐷𝐶 = 680Ω + 170Ω = 850Ω Hallamos la corriente de saturación 𝐻𝐸𝐹 = √100 × 300 = 173.2 𝑉𝐶𝐶 𝐷𝐶 +𝑅𝐴𝐶 𝐼𝐶𝑄 = 𝑅 Con la fórmula de ganancia hallamos RE 𝑅𝐶 𝐴𝑉 = = −4 𝑅𝐸 4.7𝐾Ω 𝑅𝐸 = = 170Ω 4 ≈ 180Ω 𝐼𝐶𝑄 = 12𝑉 = 7.05𝑚𝐴 850Ω + 850Ω Hallamos el voltaje de corte 𝑉𝐶𝐶̀ = 2𝐼𝐶𝑄 (𝑅𝐴𝐶 ) 𝑉𝐶𝐶̀ = 2(7.05𝑚𝐴)(850Ω) = 11.985𝑉 𝑉𝐶𝑄 = 𝑉𝐶𝐶̀ 2 𝑉𝐶𝑄 = 11.985𝑉 = 5.99𝑉 2 𝑅𝐸𝑁 = 2.94𝐾Ω(3.68 + 170Ω ) = 2.67𝑘Ω 2.94𝐾Ω + 3.68 + 170Ω 173.2 Hallamos el capacitor de acople 10 2𝜋𝐹𝑅𝐸𝑁 10 2𝜋(400𝐻𝑍 )(2.67𝑘Ω) = 1.49𝑢𝐹 Hallamos la resistencia térmica 𝐻𝐼𝐵 = 26𝑚𝑉 𝐼𝐶𝑄 𝐻𝐼𝐵 = 26𝑚𝑉 = 3.68 7.05𝑚𝐴 Tomamos la condición de diseño para RB 𝑅𝐵 = 0.1𝛽𝑅𝐸 AMPLITUD DE LA SEÑAL DE ENTRADA Amplitud 200mv Frecuencia 400hz 𝑅𝐵 = 0.1(173.2)(170Ω ) = 2.94𝐾Ω Hallamos el voltaje de base 𝑉𝐵𝐵 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝐼𝐶𝑄 ( 𝑅𝐵 + 𝑅𝐸 ) 𝛽 2.94𝐾Ω 𝑉𝐵𝐵 = 0.7𝑉 + 7.05𝑚𝐴 ( + 170Ω ) 173.2 = 2.01𝑉 Hallamos las resistencias R1 y R2 𝑅1 = 𝑅1 = 2.94𝐾Ω = 3.53𝐾Ω ≈ 3.9𝐾Ω 2.01𝑉 1 − 12𝑉 𝑅2 = 𝑅2 = 𝑅𝐵 𝑉 1 − 𝑉𝐵𝐵 𝐶𝐶 𝑅𝐵 × 𝑉𝐶𝐶 𝑉𝐵𝐵 2.94𝐾Ω × 12𝑉 = 17.55𝐾Ω ≈ 18𝐾Ω 2.01𝑉 Hallamos la resistencia de entrada para hallar el capacitor 𝑅𝐸𝑁 = 𝑅𝐵 (𝐻𝐼𝐵 + 𝑅𝐸 ) 𝑅𝐵 + 𝐻𝐼𝐵 + 𝑅𝐸 𝛽 GANANCIA DE LA ESTAPA 2 𝐴𝑉 = 𝑉,𝑜 733𝑚𝑣 𝐴𝑉 = = 3.66 𝑉𝑖𝑛, 200𝑚𝑣 MULTIETAPA CONCLUSION con este trabajo se puede concluir la forma con la cual se procede al armado de un amplificador de audio utilizando transistores, resistores y capacitores. Con estos componentes conformamos las diferentes etapas la cual dieron como resultado el amplificador. GANANCIA TOTAL 𝐴𝑉𝑇 = 𝐴𝑉1 × 𝐴𝑉2 La experiencia de construir el amplificador nos dejó nuevos conocimientos sobre la ganancia de voltaje y corriente que se va adquiriendo a medida que se van construyendo las etapas y los comprobamos mediante simulación y haciendo los cálculos para evidenciar que todo este correcto y se encuentre en la región lineal 𝐴𝑉𝑇 = 3.66 × 4.99 = 18.30 BIBLIOGRAFÍA TDA2030A Dispositivos electrónicos octava edición,Thomas L. Floyd ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN INGENIERÍA. William H. Hayt, jr, Jack E. Kemmerly, Steven M. Durbin TEORÍA Y PROBLEMAS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS. JOSEPH A. EDMINISTER, M. S. E. Fundamentos de Circuitos eléctricos. Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku.