x100 BJT-Verstärker

Ich muss einen Verstärker entwerfen, der eine Spannungsverstärkung von 100 bietet.

Kondensatorberechnungen basieren auf einem 14-Hz-Hochpass.

Hier ist der Entwurf:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Vcc = 9 V Vin = 50 mV, 20 Hz

Um RC und RE zu berechnen, habe ich die KVL-Gleichung aus der CE-Schleife (rechte Seite der Schaltung) abgeleitet, indem ich das DC-Äquivalent gezeichnet habe. Unter der Annahme, dass RE etwa 5-mal größer als RC ist, habe ich die Werte angegeben.

R1- und R2-Berechnungen werden mit dieser Formel unten durchgeführt.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich erhalte nicht die gewünschte Verstärkungsrate. Was könnte das Problem sein?

Wenn jemand erklärt, wie und wo man mit einem Design beginnt, wie man Datenblattwerte verwendet, schätze ich das sehr.

Aufrichtig.

"Angenommen, RE ist etwa 5-mal größer als RC". K v = R C / R E , also ist die Annahme falsch.
Messen Sie die Verstärkung bei 200 Hz mit einem 1-mV-Eingang und Sie werden ein anderes Ergebnis sehen; mehr Gewinn.
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Antworten (2)

100 ist eine zu hohe Spannungsverstärkung, um zu versuchen, sie von einem einzelnen Transistor zu bekommen. Denken Sie daran, dass der Transistor für eine vorhersagbare Verstärkung des Verstärkers mit negativer Rückkopplung verwendet werden muss, damit die von ihm erzeugte Verstärkung mindestens um ein Vielfaches geringer ist als die, die er im offenen Regelkreis erreichen könnte.

Beginnen Sie mit mindestens zwei Stufen. Eine Spannungsverstärkung von 10 pro Stufe in der abschließenden geschlossenen Schleifenschaltung ist durchaus erreichbar.

Der Grund, warum Sie nicht die Verstärkung erhalten, die die Gleichungen anzeigen, liegt darin, dass diese Gleichungen effektiv eine unendliche Verstärkung des Transistors annehmen. Dies ist eine gültige Annäherung, wenn die tatsächliche Verstärkung des geschlossenen Regelkreises erheblich geringer ist als das, was der Transistor im offenen Regelkreis bereitstellen könnte. Diese Annäherung ist jedoch nicht gültig, wenn Sie eine 100-fache Spannungsverstärkung im geschlossenen Regelkreis von einer einzelnen Stufe verlangen.

Am Emitter haben wir 15 µF//750 R, was bei 20 Hz eine Impedanz von etwa 433 Ohm hat ... eigentlich (250 -353 j) komplex, aber seine Größe beträgt 433 Ohm.

Wenn man etwa 25 Ohm internen Emitterwiderstand hinzufügt, ergibt dies 448R, da Rc 3,75k beträgt, haben wir eine Verstärkung von 3750/448 oder etwa 8,4 und natürlich eine gewisse Phasenverschiebung, wie das "digitale Oszilloskop" zeigt, da die Impedanz komplex ist und nicht rein real.

Sie erhalten Ihre Verstärkung also nicht bei 20 Hz, weil der Kondensator zu klein ist.

Eine genaue Verstärkung von 100 mit einer solchen einstufigen Schaltung zu haben, ist unrealistisch, wie Olin erklärte. Es ist viel besser, einen Operationsverstärker zu verwenden, selbst ein 30c-Dual-Operationsverstärker liefert eine genaue Verstärkung bei 20 Hz und kostet weniger (und benötigt weniger Platz) als nur der hier erforderliche Kondensator.

Vielen Dank. Was ist mit der Verwendung von FETs?
Was ist mit FETs? (MOS)FETs sind in Bezug auf die genaue Verstärkung noch unberechenbarer als BJTs. Zumindest in einem BJT skaliert der gm direkt und über einen großen Bereich mit Ic.
Exakt. Auch die Vbe-Streuung ist gering, während die Vgs-th-Streuung enorm ist. JFET/FET-Eingangs- und CMOS-Operationsverstärker sind jedoch nützlich, die sehr niedrigen Eingangsvorspannungen und Rauschströme ermöglichen die Verwendung hochwertiger Rückkopplungswiderstände (spart Strom) oder die Verstärkung eines Signals von hochohmigen Quellen ...