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Limiti amplificatore 5 watt

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Limiti amplificatore 5Watt

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 21 lug 2019, 14:25

C'è un errore nel calcolo del guadagno: non ho considerato che il carico dinamico di Q1 non è solo la R da 82k, bisogna considerare il parallelo di tutte le R che vede il collettore.

Il parallelo vale circa 22k, quindi il primo stadio guadagna circa 1, non 3.7
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[12] Re: Limiti amplificatore 5Watt

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 21 lug 2019, 16:26

Giusto per divertirci un po' possiamo provare a ragionare al contrario, cioè possiamo attribuire ad R5 un valore adeguato per ottenere la massima dinamica per il primo stadio e di conseguenza calcolare un nuovo valore per R9 in modo che la tensione di emettitore di Q4 sia pari alla metà di quella di alimentazione e vedere che valore di guadagno spunta fuori.



Per avere la massima dinamica di Q1 occorre che la caduta di tensione su R2 sia pari alla caduta Vce su Q1, quindi abbiamo

Vcc=V_{R1}+V_{R2}+Vce_{\left (Q1  \right )}+V_{R3}= V_{R1}+2V_{R2}+V_{R3}

e supponendo trascurabili le correnti nei partitori di base (R7-R8 e R5-R4)

Vcc\simeq V_{R2}\frac{R1}{R2}+2V_{R2}+V_{R2}\frac{R3}{R2}\simeq V_{R2}\left ( \frac{R1}{R2}+2+\frac{R3}{R2} \right )

e di conseguenza

V_{R2}\simeq \frac{Vcc}{\left ( \frac{R1}{R2}+2+\frac{R3}{R2} \right )}\simeq 14.2V

V_{R1}=V_{R2}\frac{R1}{R2}\simeq 8.82V

V_{R3}=V_{R2}\frac{R3}{R2}\simeq 3.8V

Considerando una caduta di 0.6V tra base ed emettitore di Q1 abbiamo una caduta di 4.4V ai capi di R4 e una caduta di 13.6V ai capi di R5. Questi valori, trascurando la corrente di base di Q1, ci consentono di calcolare immediatamente il valore di R5

R5=\frac{V_{R5}}{V_{R4}}R4\simeq 310k


Ricapitolando:

abbiamo supposto trascurabili le correnti nei partitori di base rispetto alla corrente in R1, abbiamo scelto per R5 il valore che consente la massima dinamica per Q1.

Di conseguenza abbiamo un valore di tensione ai capi del partitore di base di Q2 pari a

Vcc1=V_{R3}+Vce+V_{R2}=3.8+14.2+14.2\simeq 32V

Possiamo ora calcolare la tensione di base di Q2, quindi quella di emettitore di Q2 e di conseguenza il valore nuovo che deve assumere R9 per avere una tensione sull'emettitore di Q4 pari a Vcc/2

Trascurando la corrente di base di Q2

Vb_{\left (Q2  \right )}\simeq Vcc1\frac{R8}{R7+R8}\simeq 2.5V

Ve_{\left (Q2  \right )}\simeq Vb_{\left (Q2  \right )}-0.6\simeq 1.9V

Trascurando la corrente di emettitore di Q2

I_{R10}=I_{R9}=\frac{\frac{Vcc}{2}-Ve_{\left (Q2  \right )}}{R10}\simeq 1.55mA

e in fine

R9=\frac{Ve_{\left (Q2  \right )}}{I_{R9}}\simeq \frac{1.9}{0.00155}\simeq 1.2k

Ora, con il nuovo valore di R9, seguendo lo stesso ragionamento fatto all'inizio dell'intervento [10], che non sto a ripetere, tenendo anche conto dell'[11], possiamo ricalcolare il guadagno complessivo dell'amplificatore che mi pare si attesti intorno a 11, quindi per avere una potenza di 5W sul carico occorre un segnale di ingresso di circa 1.2V di picco.

Da notare che ora la caduta su R9 è più alta (o, detto in altro modo, il guadagno statico dello stadio è molto più basso) e questo dovrebbe andare a beneficio della precisione della tensione di uscita che è importante che sia pari a Vcc/2 per avere la massima dinamica, quindi un clipping simmetrico.
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[13] Re: Limiti amplificatore 5Watt

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 21 lug 2019, 16:51

Attenzione che c'è un errore di trascrizione dallo schema originale in cui il resistore che dall'emettitore di Q2 va all'emettitore di Q4 etc. è da 1200 ohm (1k2) e non 12 kohm come riportato in FidoCad, inoltre diversi resistori, compreso quello che dall'emettitore di Q2 va al riferimento (il cui valore vene "contestato" dalla analisi di Foto UtenteBrunoValente) sono contrassegnati da un asterisco per cui occorrerebbe vedere anche il testo cui originarimente era associato lo schema per sapere a cosa rimandano gli asterischi in questione...
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[14] Re: Limiti amplificatore 5Watt

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 21 lug 2019, 16:56

:-) Scusami Bruno abbiamo postato quasi contemporaneamente e il sistema non mi ha avvisato del tuo nuovo post quindi non ho visto che avevi giustamente ridisegnato numerando i resistori :ok:
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[15] Re: Limiti amplificatore 5Watt

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 21 lug 2019, 17:14

claudiocedrone ha scritto:Attenzione che c'è un errore di trascrizione dallo schema originale ...

Ecco spiegato l'arcano: riducendo R10 a 1.2k i conti tornano, si ottengono gli stessi effetti, quello che conta è il rapporto R10/R9 che deve stare dalle parti di 10, non 100
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[16] Re: Limiti amplificatore 5Watt

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 22 lug 2019, 12:47

BrunoValente ha scritto:...Trascurando la corrente di emettitore di Q2

I_{R10}=I_{R9}=\frac{\frac{Vcc}{2}-Ve_{\left (Q2  \right )}}{R10}\simeq 1.55mA


In questo passaggio sono stato troppo approssimativo: con i valori da me ipotizzati per R10 e R9 di 12k e 1.2k, la corrente di emettitore di Q2 non è detto sia trascurabile rispetto a quella che scorre in R10 e R9, invece lo è senz'altro con i valori corretti di R10 e R9 di 1.2k e 100ohm
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[17] Re: Limiti amplificatore 5 watt

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 23 lug 2019, 2:04

Acc... mi sono accorto che c'è un altro valore mal trascritto (e a questo punto lo ritengo proprio un errore di interpretazione*) nei valori dei resistori: quello sull'emettitore di Q1, ovvero la R3 nello schema ridisegnato da Foto UtenteBrunoValente, non è da 22 kΩ bensì da 2,2 kΩ...

*Errore dicevo di interpretazione in quanto evidentemente l'OP ignora una particolare benché molto diffusa convenzione sulle abbreviazioni dei valori resistivi:
Foto UtenteCesare5, 2k2 nel caso di R3 (come era 1k2 nel caso di R10) è da leggersi 2,2 kΩ;
la suddetta convenzione sulle sigle dei valori, peraltro molto usata da alcuni produttori di componenti, consiste nell'usare il prefisso per il multiplo dell'unità di misura al posto del separatore di cifre decimali (punto per gli anglofoni, virgola per noi italiani), quindi p. es. 3M3=3,3 MΩ 3k3=3,3 kΩ... con tale convenzione inoltre viene usata la lettera R al posto dello Ω (evitando così di dover disporre di lettere dell'alfabeto greco nella serigrafia dei componenti) per cui p. es. 3,3 Ω viene reso con 3R3; spero di aver fatto cosa gradita con tale piccola spiegazione poiché toppare i valori resistivi di un ordine di grandezza porta inevitabilmente a prendere cantonate nei calcoli e conseguentemente nella interpretazione e comprensione del funzionamento dei circuiti :-)
O_/
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[18] Re: Limiti amplificatore 5 watt

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 23 lug 2019, 7:42

Hai ragione, quindi il guadagno del primo stadio non è più unitario, sale a circa 10, inoltre R5 va ricalcolata... ma ormai Foto UtenteCesare5 avrà capito come fare.
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