Amplificatore di segnale a 4 stadi su carico di 200k

[FabioSbarra]

Buongiorno a tutti,

dovrei realizzare un amplificatore di segnale sinusoidale che permetta di avere in uscita una sinusoide avente tensione di picco di 50 V (almeno, diciamo che se viene anche 60V non è un problema) e una corrente di almeno 30 mA su un carico di 200k (quindi piuttosto alta per quel carico). Io sono arrivato alla soluzione seguente, che mi permette di ottenere il valore di tensione d'uscita richiesto , tuttavia risulta un po' "scarso" in termini di corrente fornita , arriva intorno ai 280 uA di picco.
La tensione di alimentazione usata è duale : +- 70 V.
La mia domanda consiste nel chiedere se è possibile partendo da quanto ho realizzato finora , ottenere il valore di corrente desiderato, oppure devo cambiare proprio approccio e adottare una soluzione completamente diversa ?

Questo è il circuito realizzato con FidocadJ:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

I datasheet dei transistor BJT npn e pnp usati , sono i seguenti:

NPN
- BD139 della STMicroelectronics : https://www.st.com/resource/en/datasheet/cd00001225.pdf;
- MJ15015G della OnSemiconductor : https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/2n3055a-d.pdf

PNP
- MJ15016G della OnSemiconductor : è il complementare del 15G e le sue caratteristiche sono indicate nel medesimo datasheet dell'npn.

N.B al momento m'interessa capire il comportamento dinamico, poi passerò al suo comportamento in frequenza , pertanto ho inserito dei condensatori "grandi" da 1mF solo per disaccoppiare ciascuno stadio rispetto al precedente (per quanto riguarda il punto di lavoro) e senza aver dunque impostato alcuna frequenza di taglio inferiore; così come per la frequenza di taglio superiore al momento non è stata ancora considerata.

Grazie in anticipo per le risposte,
Una buona giornata ,

Fabio Sbarra

[FabioSbarra]

Scusate , mi sono dimenticato i valori delle resistenze nella retroazione,

ecco la correzione :

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[elfo]

Ohibo'! Quando ho visto lo schema sono sobbalzato sulla sedia.

- 'ndo hai cavato lo schema?

- qual e' la tua preparazione/competenza/studi in elettronica?

- a icche' (cosa) serve l'ampli?

- che caratteristiche deve avere es. banda passante, distorsione...?

[FabioSbarra]

Ciao buongiorno,

allora l'amplificatore serve per iniettare un segnale sinusoidale in ingresso ad un convertitore ausiliario per l'esecuzione di alcune prove su quest'ultimo. L'amplificatore non sarà connesso direttamente al convertitore, bensì tramite un trasformatore avente Rspire = 50 ( trasformatore che riduce il valore di tensione sul secondario, e ne eleva dunque il valore di corrente). Il problema, sta negli strumenti di misura di cui disponiamo in laboratorio, per cui la sensitivity più piccola dello strumento usato per la misurazione della corrente ac in uscita al secondario è di 100mV/1A ; pertanto dato il Rspire = 50 ho ricavato che con 30 mA di corrente sul primario ( e dunque in uscita dall'amplificatore) si avrebbero sul secondario 30mA*50 = 1,5 A.

Per quanto riguarda le caratteristiche dell'amplificatore : le caratteristiche di distorsione non ci è stato dato un vincolo stringente, mentre per la banda passante deve essere tra 20 Hz e 20kHz.
Il circuito l'ho pensato io , per quello chiedevo se sto andando nella direzione giusta oppure no :) .

Sono laureato in ingegneria elettronica, ma è da qualche anno che non tratto questi argomenti quindi volevo avere un vostro parere a riguardo, vista la vostra esperienza nel settore .

Questa è la configurazione usata per l'esecuzione della prova:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Grazie,

Fabio Sbarra

[MarcoD]

Qualcosa non torna dai calcoli:
I 280 uA di picco paiono corretti.
50 Vpicco x 0,707 = 35 Veff
35 / 200 kohm = 175 uA eff X 1,41 = circa 246 uA di picco.

Quindi cosa vuoi di più?

Non entro nel merito dello schema dell'amplificatore, schema probabilmente migliorabile.

Se la frequenza è nel campo audio, potresti usare un normaqle amplificaotre asudio con un trasforatore di uscita in salita, ma è una soluzione discutibile.


Ho letto solo ora il messaggio precedente.
Mi pare di aver già visto lo schema in una precedente discussione.
Il valore di 200 kohm mi pare irrealistico perché non tiene conto delle perdite del trasformatore.

Il termine "convertitore ausiliario" è ambiguo: ne esiste uno principale?
Il convertitore è un alimentatore switching ?
Quindi vuoi alimentare l'alimentatore con una tensione contiuna con sopra impressa una componente alternata?
Quanto assorbe l'alimentatore ?
Per la misura di corrente: misura la caduta di tensione su una resistenza di 10 o 100 ohm.

[MarcoD]

Ho aggiunto testo al mio precedente messaggio.

[elfo]

L'amplificatore non sarà connesso direttamente al convertitore, bensì tramite un trasformatore avente Rspire = 50

Perche' usare un traformatore?
Con rappporto spire (in discesa) di 50 e tensione di picco 50 V in ingresso al trasformatore in uscita hai un 1 V

1V su 80 ohm sono un carico che qualunque genaratore pilota agevolmente (compreso l'offset in DC).

E d'altronde MarcoD in altro thread ha posto il problema della corrente continua nel secondario del traformatore - corrente che potrebbe saturare il nucleo.

Il problema, sta negli strumenti di misura di cui disponiamo in laboratorio, per cui la sensitivity più piccola dello strumento usato per la misurazione della corrente ac in uscita al secondario è di 100mV/1A ; pertanto dato il Rspire = 50 ho ricavato che con 30 mA di corrente sul primario ( e dunque in uscita dall'amplificatore) si avrebbero sul secondario 30mA*50 = 1,5 A.

Mi pregio di aver capito tra nulla e niente

chiedevo se sto andando nella direzione giusta oppure no :)

No

[FabioSbarra]

Grazie per le risposte,

allora il convertitore ausiliario non è un alimentatore switching, è un convertitore di trazione ( o gruppo statico), il trasformatore non l'ho scelto io, ma è quello che mi è stato indicato e non è possibile cambiarlo, quindi bisogna usare quello. Il trasformatore serve poiché la tensione di alimentazione varia tra 3kV e 3,9kV in DC quindi occorre garantire l'isolamento galvanico tra primario e secondario.

Si hai ragione non si è tenuto conto delle perdite del trasformatore per il calcolo dell'impedenza sul primario, su questo errore mio.

Per quanto riguarda la continua che potrebbe saturare il nucleo , su questo aspetto mi hanno assicurato che non succede , tuttavia devo verificare anche questo, grazie.


La resistenza di 10 o 100 ohm a valle del trasformatore non la posso mettere visto l'elevato valore della tensione contunua.

Il circuito è sicuramente migliorabile, non c'è dubbio .

In conclusione o si adotta un trasformatore diverso oppure dei trasduttori diversi per poter riuscire a risolvere il problema, va bene grazie mille.

Fabio Sbarra

[FabioSbarra]

si voglio sovrapporre un segnale in alternata alla tensione di alimentazione DC, a cosa ti serve sapere l'assorbimento del convertitore ?

[elfo]

L'amplificatore non sarà connesso direttamente al convertitore, bensì tramite un trasformatore avente Rspire = 50 ( trasformatore che riduce il valore di tensione sul secondario, e ne eleva dunque il valore di corrente). Il problema, sta negli strumenti di misura di cui disponiamo in laboratorio, per cui la sensitivity più piccola dello strumento usato per la misurazione della corrente ac in uscita al secondario è di 100mV/1A ; pertanto dato il Rspire = 50 ho ricavato che con 30 mA di corrente sul primario ( e dunque in uscita dall'amplificatore) si avrebbero sul secondario 30mA*50 = 1,5 A.

Come c'azzeccano 'sti numeri con Ri=80 ohm?

Il trasformatore serve poiché la tensione di alimentazione varia tra 3kV e 3,9kV in DC quindi occorre garantire l'isolamento galvanico tra primario e secondario.

Alla faccia del bicarbonato! e ce lo dici ora dei 3 kV?

Sei sicuro che l'alimentatore da 3 kV non sia modulabile? o modificabile per essere modulato?
Marca/modello dell'alimentatore?

Il convertitore ausiliario di trazione e' qualcosa del genere?

https://new.abb.com/power-converters-in ... bordline-m