amplificador simétrico complementario final nuestro
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Amplificador Simétrico ComplementarioCristhian Roman Vicharra
Diego Peñaloza AponteRocío Amanqui Punil
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Universidad Nacional de IngenieríaLima, Perú
2014-2
[email protected]@[email protected]
Resumen:
En la experiencia de laboratorio tuvimos que implementar el circuito en protoboard para la parte amplificadora y la parte de potencia lo implementamos en una; el programa usado para el diseño de la placa impresa fue Eagle.
Primero, se verificó la polarización de los transistores de acuerdo al diseño. Luego, se verificó la amplificación de los mismos.
Para la respuesta en frecuencia se hizo un barrido de frecuencias y se anotaron los respectivos voltajes.
I. CIRCUITO A UTILIZAR
Circuito 1.a Amplificador simétrico complementario (Multisim)
Circuito 1.b Amplificador simétrico complementario (Laboratorio)
II. CUADROS Y TABLAS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO
PROCEDIMENTO
a) Verificamos independientemente que cada fuente tenga el mismo módulo de voltaje:
Tabla 1. Voltajes de la fuente doble simétrica.V+ V-
12V -12V
b) Aplicando las fuentes DC al circuito y verificando los voltajes de polarización conforme al diseño:
Tabla 2. Voltajes de polarización.V(2,14) V(3,14) V(8,7) V111.64V 0.95V 10.36V 44mVV(7,4) V(10,11) V(11,12)
2.35V 30mV 31mV
c) Conectamos la fuente V1 con una señal de voltaje de 0.7Vp y 1kHz, y anotamos en AC (Vp)
Tabla 3. Voltajes de amplificación.V2 V3 V7 V11
1.1V 1.05V 9.36V 8.4VV(7,9) V(9,10) V(10,11)
150mV 465mV 541mV
d) Efectuamos el barrido de frecuencias y anotamos:
De las experiencias pasadas, convenimos en no tomar en cuenta a las frecuencias más bajas (5Hz y 20Hz) para el barrido de frecuencias, ya que el ruido a estas frecuencias es más notable y los resultados serían incorrectos.
Tabla 4. Voltajes del barrido de frecuencias.V2 V3 V7 V11
80Hz 0.59 0.55 4.2 4.20200Hz 0.94 0.90 7.76 6.90400Hz 1.06 1.06 9.04 8.11800Hz 1.09 1.06 9.44 8.302kHz 1.10 1.08 9.28 8.304kHz 1.14 1.10 8.8 7.8310kHz 1.04 1.02 7.68 6.2220kHZ 0.96 0.96 4.68 4.0730kHz 0.93 0.90 3.36 2.9740kHz 0.95 0.93 2.63 2.33
I. CUESTIONARIO
1. En función de los datos experimentales, determinamos en DC:
ICQ7 VCEQ7 VR3 VR1
10.2mA 9.6V 10.2V 1.59V
2. Usando la tabla en (d), determinamos en AC:
V(2,3) V3 V70.05V 1.05V 9.36VV11 V2 V1
8.4V 1.1V 0.7V
3. Presentar en papel semilogarítmico el diagrama de Bode de V11/V1 y V2/V7
a) V11/V1
Figura 2. Diagrama de Bode de Amplitud V11/V1.
Se puede observar de la figura que la respuesta en frecuencia de la relación V11/V1 tiene el comportamiento de un filtro pasa banda con una ganancia para frecuencias medias de 21.48dB.
b) V2/V7
Figura 3. Diagrama de Bode de Amplitud V2/V7
Se puede observar de la figura que la respuesta en frecuencia de la relación V2/V7 tiene el comportamiento de un filtro pasa alto, o al menos eso podemos predecir por la forma de la curva.
Además que cuenta con una ganancia mínima de -18.75dB.
V. IMGANES DEL LABORATORIO
Circuito amplificador simétrico complementario
Voltajes de alimentación DC
Voltaje V7 a 1 kHz
Señal de entrada con distorsión
Señal de entrada sin distorsión
VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
De la tabla obtenida con el barrido de frecuencias obtenemos el siguiente diagrama de bode resumido.
5 50 500 5000 50000
-40
-30
-20
-10
0
10
20
V2
V3
V7
V11
Frecuencia (Hz)
Gana
ncia
(dB)
De donde puede observarse que:
Todas las gráficas tienen el mismo comportamiento en baja frecuencia, aunque con magnitudes de ganancia diferente.
De esto concluimos que el comportamiento en baja frecuencia es dependiente principalmente del capacitor C1 que se encuentra en la entrada.
Estimamos la frecuencia de corte inferior:
f L≅ 160 Hz Esto debe concordar con el hecho que
reemplazamos el capacitor cuyo valor teórico debió ser de 1uF, con uno de 470nF, que sí pudo conseguirse. Con ello obtenemos una frecuencia de cortocircuito de:
f C 1=1
2 π Req C1
= 12 π ×1.6 k× 475 nF
f L ≈ 209 HzObtenemos el valor de 475nF luego de usar un instrumento de medición para el capacitor.
Estimamos la frecuencia de corte superior:
f H ≅ 10.5 kHz Comparamos con el valor teórico. Se ha
reemplazado el capacitor de 12nF por uno de 15nF, que sí conseguimos.
f c2=1
2 π Req C2
= 12 π ×0.84 k ×17.43 nF
f H ≈ 10.9 kHzSe ha empleado el teorema de Miller para obtener la capacitancia equivalente.Este último resultado presenta menos error que el cálculo en baja frecuencia.
Estimamos las ganancias a frecuencias medias:
AvdB≅ 16.4 dBAv≅ 6.6 V /V
Ai≅Av Z¿
RL
Z¿=1.6 K ; RL=8ΩAi≅ 1320 A/ A
Al observar en el osciloscopio la onda de salida. Notamos la presencia de ruido, que se presenta como manchas oscuras en la cima de los picos senoidales cuando se pasa cierto nivel de voltaje en la señal de entrada.
Señal con distorsión en la entrada
Para solucionarlo colocamos capacitores de gran valor (47-100 uF) para filtrar el voltaje de alimentación. Esto atenúa considerablemente la “mancha”.
Capacitores en la entrada de la fuente
Logramos liberarnos de este ruido sin atenuar la señal de salidacolocando un capacitor de 12nF en paralelo a la carga. Nótese que la frecuencia de corte de este capacitor es muy alta (1.6MHz) por lo que no afecta al desempeño del amplificador.
Capacitor paralelo a la carga
Señal sin distorsión en la entrada
Para lograr una carga de 8Ω, construimos un pequeño bobinado (16 vueltas-130 cm aprox.) de doble alambre de micrón (usado en cocinas eléctricas), que se enrolla en una pieza de mayólica. El dispositivo presenta ser resistente a la corriente que se le ha aplicado, no se calienta mucho.
Carga de 8 Ω
Pruebas posteriores (en casa), demuestran gran fidelidad al aplicar señales de audio. No se oyen zumbidos ni ronquidos. Su ancho de banda es adecuado.
B ≈10.2kHz