DCE - CIRCUIT NESTABILIZAT

 

DCE

CIRCUIT NESTABILIZAT

CIRCUIT STABILIZAT

Sa se proiecteze un circuit amplificator de tensiune avand urmatorii parametrii:

- amplificare de tensiune la frecvente medii aproximativ egala cu abaterea de maxim ∆Au/Au=3%

rezistenta de intrare (Ri) este egala 10MΩ cu ∆Rx/Rx=2%

rezistenta de iesire (Re) este mai mica sau egala cu 100Ω

amplitudinea maxima a unui semnal armonic din domeniul frecventelor medii ce poate fi conectata la intrarea amplificatorului este egala cu 3V

rezistenta echivalenta (R_L) de sarcina este mai mare sau egala cu 1kΩ

OBS.

Circuitul repetor este circuitul pentru care amplificarea este 1

frecventele joase sunt mai mici sau egale cu 10Hz

freventele inalte sunt mai mari sau egale cu 1 MHz

Circuitul amplificator se alimeteaza de la o sursa nestabilizata prin intermediul unor circuite stabilizatoare cu diode Zener sau tranzistoare cu diode Zener. Tensiunea de alimentare e simetrica.

Valoarea tensiunii stabilizate este de ± 24v cu abaterea maxima de ± 4v. Abaterile sunt in acelasi sens. Circuitele stabilizatoare vor furniza la iesire o tensiune simetrica a carei valoare va fi stabilita la proiectarea circuitului de amplificare.

Factorul de stabilizare ∆U_intrare/∆U_iesire este mai mare sau egal cu 100.

Consideram din catalog tranzistorul TEC-J: 2N3819 cu parametrii

V_p= -3÷ -8V

I_DSS=2mA÷20mA

i_D0=(0.8÷0.9) I_DSSmin=(1.6÷1.8)mA

i_D0= I_DSS(1-U_GS/V_p)² rezulta U_GS= V_p(1±√i_D0/I_DSS)

pentru i_D0max U_GS= -0.15V

= -5.85V i_D0max=1.8mA

Se calculeaza tensiunea de alimentare Va

Va=U_OM-V_pmax= 4V+8V= 12V=Va

U_DS≥U_OM+(U_GS-Vp)_max

(U_GS-Vp)_max=Vp(1-√i_D0/I_DSS)-Vp=-Vp√i_D0/I_DSS

pentru I_DSSmin si Vpmin => (U_GS-Vp)=-1.2V

pentru I_DSSmax si Vpmax=> (U_GS-Vp)=7.85V

ð    U_DS≥ 4V+7.85V=11.85V

PSF(1.8mA;11.85V)

Consideram din catalog tranzistoarele bipolare Q2, Q3: 2N2222

U_be=0.6V

Va-i_c2*R4-U_be2-U_GS=0 =>i_c2*R4= Va-U_be2-U_GS=12-0.6+0.013=11.55V

R_L≥1k se considera RL_min=1kΩ

∆i_c2=i_c2-i_c2min

=>i_c2min=100-200μA

∆ic2(R4//R_L)=U_GM(±10%)

(i_c2-0.1)(R₄//R_L)=3.3v U_OM(10%)= 4.4 v

i_c2*R₄=11.55V

=>R₄=2.75k

i_c2=4.2mA

Consideram din catalog diodele D1: BZY85/C5V6 cu parametrul: U_D0=0.6V

D_Z: 1N4007 cu parametrii:

U_Dz0= 5-5.6v

I_z0=5mA cu toleranta de 5%

U_be3+ i_c3R3- U_D0- U_Dz0=0

pentru U_Dz0max=5.6V R₃=5.6/1.8mA => R₃=3.11k

R₂=(|Va|-U_Dz0-U_Do)/i_zmin=(12-5.6-0.6)V/5mA=1.16k R₂=1.16k

U_CE3=-U_GSmin -Va -U_Z=6.55V

PSFQ3(1.8mA;6.25V)

U_CE2= U_BE2+U_DS

PSFQ2(4.2mA;12,45V)

OBS : rezistentele din circuit au toleranta de 2%, cu exceptia rezistentei R3 si R2 care are o toleranta de 5%

Valorile standardizate ale rezistentelor din circuit :

R₁=10MΩ

R₂=1.3k

R₃=3.3k

R₄=2.75k

Valorile puterilor dissipate pe rezistentele din circuit

U_(R4)= U_CE i_R4= U(R₄)/ R₄=12.45/2.70

=>P_R4= R₄- i(R₄₎²=58mW=>75mW

=>P_R1=9mW=>25mW

=>P_R3= R₃ * i_C3²=11mW=>25mW

=>P_R2= R₂ *i_Z=29mW=>50mW

gm₁=½(2I_DSS/V_p)(1-u_GS/V_p)┃=1.27mA/V

gm₂=i_C2/ηV_T= i_C2·40=168mA/V

r_b'e =b/ Gm₂=100/168=0.595kΩ

U₀=(gm₁·u_GS+gm₂·u_b'e) ·R₄║R_L

u_b'e= gm₁· u_GS·r_b'e

u_i= u_GS+ u_b'e+u₀

u= u₀ /u_i=0.98

R_i=R₁=10MΩ

R₀=(1/gm₁+ r_b'e)/(1+b) =13.7W<100W

Calculam capacitatile la frecvente joase

f₌√(f₁²+f₂²) f₁=1/2∏R₁C₁ f₂=1/2∏R_LC₂

A_u(jω)=[A_u·jωC₁(R₁+R_g)]/[1+jω C₁(R₁+R_g)] ·[ jωC₂(R_L+R₀)]/[ 1+jω· ·C₂(R_L+ +R₀)]

A_u(jω)= A_u[(j·f /f₁)/(1+ j·f /f₁)] ·[(j·f/f₂)/( 1+ j·f /f₂)]

2f⁴=(f₁²+f²)(f₂²+f²) dar f≤10H_Z

f₁<<f₂ ⇒ f₁=0.1H_Z ; f₂≃9.9H_Z

C₁=1/2∏R_1­f₁=159nF ; C₂=1/2∏R_L­f₂=16mF

La frecvente inalte

Pentru C_GS u=u_GS

-i·R₁║R_g=u_GS+u_b'e+( u_b'e/r_b'e+gm₂·u_b'e) ·R₄║R_L

i·(-R₁║R_g- r_b'e- R₄║R_L- r_b'e·gm₂·R₄║R_L)=u(1+ r_b'e·gm₁+ gm₁+

+ r_b'e·gm₁·gm₂·R₄║R_L)

R_P1=½u/i½=250W

f_P1=1/2∏C_GSR_p1=79.6MH_Z

C_GS=8pF ;

Pentru C_GD

U=i·R_g║R₁ ; R_P2= R_g║R₁=1kW

f_P2=1/2∏C_GDR_p2=39.8MH_Z

Pentru C_b'e

V_g=0 Þi_i=0

Þu_GS=0

gm₁· u_GS=0

u_b'e=-u

(u_b'e/r_b'e+i+gm₂·u_b'e) ·R₄║R_L=- u_b'e

R_P3=½u/i½≃6W

C_b'e=25pF+gm₂/2∏f_T=132pF

f_P3=1/2∏·132·10^-12·6=201MH_Z ;

Pentru C_b'c:

V_g=0  ; i_i=0

R_P4≈1/gm₁=1000/1.27≃787Ω

f_P4=1/2∏·8·10^-12·787=25.3MH_z

C_b'c=8pF

f_i=1/(1/f_P1+1/f_P2+1/f_P3+1/f_P4)=12.2MH_Z ;

*PROIECT DCE2

**** CIRCUIT DESCRIPTION

j1 3 2 4 j2n3819

q2 3 4 8 q2n2222

q3 4 6 7 q2n2222

r1 2 0 10Meg

r2 6 0 1.3k

r3 7 11 3.3k

r4 8 11 2.7k

rl 9 0 1k

dz1 10 6 d1n752

d1 10 11 d1n4148

c1 1 2 220n

c2 8 9 22u

vasp 3 0 12v

vasm 11 0 -12v

vg 1 0 ac 10mV sin(0 3v 1kHz)

.tran 0.25ms 5ms 0 20us

.ac dec 100 1Hz 100Meg

.op

.lib library/dce.lib

.lib library/bipolar.lib

.lib library/diode.lib

.probe

.end

**** DIODES

NAME dz1 d1

MODEL d1n752 d1n4148

ID -4.40E-03 4.40E-03

VD -5.56E+00 7.04E-01

REQ 4.25E+00 5.87E+00

CAP 4.37E-11 2.05E-09

**** BIPOLAR JUNCTION TRANSISTORS

NAME q2 q3

MODEL q2n2222 q2n2222

IB 2.57E-05 9.97E-06

IC 4.86E-03 1.69E-03

VBE 6.84E-01 6.57E-01

VBC -1.01E+01 -7.60E+00

VCE 1.08E+01 8.26E+00

BETADC 1.89E+02 1.69E+02

GM 1.85E-01 6.49E-02

RPI 1.10E+03 2.86E+03

RX 1.00E+01 1.00E+01

RO 1.73E+04 4.83E+04

CBE 1.14E-10 6.34E-11

CBC 2.93E-12 3.21E-12

CBX 0.00E+00 0.00E+00

CJS 0.00E+00 0.00E+00

BETAAC 2.03E+02 1.86E+02

FT 2.53E+08 1.55E+08

**** JFETS

NAME j1

MODEL j2n3819

ID 1.71E-03

VGS -1.86E+00

VDS 1.01E+01

GM 3.02E-03

GDS 3.77E-06

CGS 1.65E-12

CGD 6.32E-13