Amplificatore e filtro

[ClaudioC]

Dopo i vostri preziosi consigli ho cercato di polarizzare l'emettitore comune senza tenere conto del filtro associato.
I risultati purtroppo non sono quelli sperati.

Ho imposto una corrente Ic = 0.5 mA ed una tensione di alimentazione Vcc = 10 V.
Ho calcolato poi Rc come rapporto tra Vc (5 V) e Ic ottenendo Rc = 10 kohm.

Sapendo poi che Ie è circa uguale a Ic e che la tensione Ve deve essere circa uguale a 1 V, ho calcolato la resistenza Re = 2 kohm.

Vb = Ve + Vbe = 1 + 0.6 = 1.6 V.

Ho calcolato quindi il partitore di base con Ib = Ic / hfe = Ic / 195 = 2.56 uA.

R2 = Vb / 10 * Ib = 62.5 kohm
R1 = (Vcc - Vb) / 25.6 uA = 328 kohm

Il tutto non funziona
Sicuramente commetto qualche errore, ma non riesco a trovarlo

Questo è quello che vedo sul simulatore http://clip2net.com/s/1n3nL

[BrunoValente]

Scusa, sarà che non mi intendo di simulatori (a dir la verità li ho sempre snobbati), ma cosa mi rappresenta quella sinusoide? Con quale segnale di ingresso la hai ottenuta? le tensioni di polarizzazione corrispondono a quelle calcolate? il guadagno vale 5?

... Per quanto riguarda la resistenza di collettore essa sarà la somma della resistenza di collettore per la polarizzazione + la resistenza del filtro RLC.
E' corretto?

No: quella di polarizzazione del collettore non serve più perché l'induttanza è un cortocircuito per la continua, quindi il dimensionamento si semplifica, la tensione di collettore nel tuo caso va a 10V indipendentemente da R.
Avendo quindi una riserva di tensione verso l'alto maggiore, conviene aumentare la tensione di emettitore (3-4V) per una migliore stabilizzazione termica.

Il valore di R va quindi scelto per ottenere il guadagno desiderato: nel tuo caso, per un guadagno di 100 (forse troppo alto), dovrebbe valere 200k.
La corrente di collettore che hai scelto mi sembra troppo bassa. Un valore idoneo per transistor di piccolo segnale è intorno a 5-10mA (vedi ad esempio il BC547).

Per quanto riguarda l'induttanza, è meglio simularla o fare l'avvolgimento ?

Bé, io che ho una certa età non mi scandalizzo quando vedo le induttanze nei circuiti e, senza pensarci su, la realizzerei avvolgendola, o al limite la acquisterei bella e pronta. Per l'accordo userei un condensatore variabile, oppure se il Q è basso e quindi l'accordo poco critico, aggiusterei il tiro parallelando più condensatori fissi.

Cosa devi collegarci come carico?

[ClaudioC]

Scusa, sarà che non mi intendo di simulatori (a dir la verità li ho sempre snobbati), ma cosa mi rappresenta quella sinusoide? Con quale segnale di ingresso la hai ottenuta? le tensioni di polarizzazione corrispondono a quelle calcolate? il guadagno vale 5?

La sinusoide rappresenta l'uscita al terminale di collettore ed è ottenuta con un segnale sinusoidale all'ingresso ad 1 MHz con ampiezza 10 mVpp.
Questo è lo schema ridotto che ho disegnato con tanto di correnti e tensioni
http://clip2net.com/s/1n6rn
Come puoi vedere non assomigliano minimamente a quelle calcolate, ma non capisco dove sbaglio nei calcoli.

Il valore di R va quindi scelto per ottenere il guadagno desiderato: nel tuo caso, per un guadagno di 100 (forse troppo alto), dovrebbe valere 200k.

Questo perché il guadagno in tensione è dato dal rapporto tra le resistenze Rc e Re, corretto ?

Bé, io che ho una certa età non mi scandalizzo quando vedo le induttanze nei circuiti e, senza pensarci su, la realizzerei avvolgendola, o al limite la acquisterei bella e pronta. Per l'accordo userei un condensatore variabile, oppure se il Q è basso e quindi l'accordo poco critico, aggiusterei il tiro parallelando più condensatori fissi.

Qui per me entriamo nell'esoterico.

Cosa devi collegarci come carico?

Come inizio vorrei collegarci un oscilloscopio.

[BrunoValente]

La tensione di base è a 0V!!
Immagino dipenda dal generatore di ingresso che evidentemente è un cortocircuito per la continua e quindi cortocircuita la base al negativo.
Dovresti inserire un condensatore da 10-100nF in serie al generatore.
Inoltre hai invertito tra loro le resistenze R3 e R4 (nel messaggio dove hai fatto i calcoli le chiamavi R1 e R2)

[ClaudioC]

Immagino dipenda dal generatore di ingresso che evidentemente è un cortocircuito per la continua e quindi cortocircuita la base al negativo.

Accidenti, hai ragione, non avevo visto.
Dipende ovviamente dal fatto che il generatore di segnale è solo un generatore di ac.
Bloccando lo scaricamento della continua con il condensatore rimedio egregiamente :)

Ti mostro il risultato del simulatore, ovvero la tensione di collettore:

http://clip2net.com/s/1n6Iy

Fissata ovviamente la svista dell'inversione delle resistenze nel partitore di ingresso (se non me l'avessi detto tu, sarebbero passati giorni prima che me ne accorgessi)

Come vedi il guadagno di tensione è di 5 volte, imposto da Rc e Re.
La domanda ingenua è: se aumentassi Rc, avrei un guadagno di tensione maggiore, giusto ?

[BrunoValente]

Si ma, senza induttore collegato in parallelo, oltre ad aumentare il guadagno ti si abbassa la tensione di polarizzazione del collettore e quindi si riduce la dinamica di uscita per la semionda negativa del segnale.
Man mano che aumenti R la tensione del collettore scendendo si avvicina sempre più a quella dell'emettitore fino a raggiungerla (quasi). In queste condizioni il transistor è saturo e non amplifica più.

[ClaudioC]

Per quanto riguarda il guadagno ho messo un bel condensatore da 50nF in parallelo alla resistenza di emettitore, che dovrebbe aver fissato il problema senza toccare Rc.

Mamma mia che fatica bestiale che sto facendo e quante cose sto imparando. E' la prima volta che provo a progettare qualcosa dal nulla.

Adesso provo a risolvere la parte riguardante il filtro (condensatore e induttore) e riporto le mie scoperte.

Per il momento grazie moltissime per l'aiuto. Non avrei potuto capire così tante cose senza di te.

Claudio.

[BrunoValente]

Di nulla...facci sapere cosa scopri!

[ClaudioC]

Questo è il circuito che ho disegnato, con valori dei componenti commerciali:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Questo è l'analisi al transitorio del simulatore: http://clip2net.com/s/1nimW

Questa è la risposta in frequenza, eseguendo uno spazzolamento da 300 kHz a 2 MHz: http://clip2net.com/s/1nirO

Cosa ne pensi ?

[BrunoValente]

Mi pare che faccia quello che volevi.
Il guadagno di tensione però è affidato completamente al transistor e questo non è raccomandabile: sostituendo il transistor cambierebbe inevitabilmente il guadagno.
se la precisione del guadagno non è importante va bene così, altrimenti converrebbe togliere il condensatore sull'emettitore e ridimensionare il filtro per il guadagno desiderato oppure, lasciando il condensatore al suo posto, inserire una resistenza di opportuno valore in serie al condensatore in modo da introdurre comunque una significativa retroazione per il segnale che avrebbe un effetto stabilizzante sul guadagno.