Vce en amplificador diferencial.

[chclau]

Esos transistores no están bien polarizados, no veo nada que fije la corriente de continua Ib. Si no fijás Ib es imposible fijar Ic

 

[cosmefulanito04]

Esos transistores no están bien polarizados, no veo nada que fije la corriente de continua Ib. Si no fijás Ib es imposible fijar Ic

Lo polariza mediante la masa del generador (si es raro).

En continua, la base te queda a masa (no está más el generador) => 10v=Re.(Ic1+Ic2)+Vbe, si suponés Ic1=Ic2=Ic => 10v=Re.2.Ic+Vbe => Ic=(10v-Vbe)/(2Re) => Ibq=Ic/Hfe. Polariza Ibq en función de Re.

Luego:

Vrc=Rc.Ic1 => Vce=20v-(Vrc+Vre)=20v-(Rc.Ic+Re.2.Ic)

 

[julian403]

¿Con qué te refieres con fijar Ib? ¿La Ib no está fija por Ib=Ic/hfe ?

Además si analizo la malla de entrada

Vee = Vbe + Ib 2 Re (hfe+1)

10[V] = 0.7 + Ib 2 1875 [Ω] (111)

ib = 9.3 [V]/ 2* 1875[Ω] *111 = 18 [µA]

ib = 2 [mA]/110 = 18.18 [µA] ≈ 18 [µA]

Esos valores porsupuesto en el análisis porque en la medición obtengo Ib= 38 [µA]

 

[cosmefulanito04]

¿Con qué te refieres con fijar Ib? ¿La Ib no está fija por Ib=Ic/hfe ?

Además si analizo la malla de entrada

Vee = Vbe + Ib 2 Re (hfe+1)

10[V] = 0.7 + Ib 2 1875 [Ω] (111)

ib = 9.3 [V]/ 2* 1875[Ω] *111 = 18 [µA]

ib = 2 [mA]/110 = 18.18 [µA] ≈ 18 [µA]

Esos valores porsupuesto en el análisis porque en la medición obtengo Ib= 38 [µA]

Verificá las cuentas, para obtener Ic=2mA en c/transistor a mi me dá Re=2k2 (2k325 valor real).

Otra cosa que puede estar molestando en la medición, no uses un generador para medir la Ibq, conectá la base a directamente a masa.

 

[chclau]

En realidad, Ib es la que fija Ic, y no al revés. Gracias cosme por la explicación... muy buena.

 

[julian403]

Pero para calcular Re ¿no tengo que hacerlo en la malla de salida en vez de la de entrada? Como hice al principio. Igual he seguido tus consejos cosmefulanito, cortocircuitando la señal pero obtengo un valor mucho menor de 5 [V] en Vce.

A la malla de salida la planteo de la siguiente manera

Vcc + Vee - Vce = Ic Re + Ic 2 Re

Ahora los valores Vcc y Vee los conosco y son 10 [V] y -10 [V] respectivamente. Tambien conosco los valores de Ic y Vce porque de esa manera lo quiero polarizar. Donde Ic= 2[mA] y Vce= 5 [V]

Así que

10[V] + 10 [V] - 5 [V] = 2 [mA] Rc + 2 2 [mA] Re

Rc+2Re = 15[V] / 2[mA] = 7500 [Ω]

Para que sea medio simétrico y a la vez para no complicarse

Rc = 7500[Ω] / 2 = 3750 [Ω]

2Re = 7500[Ω] / 2 = 3750 [Ω] -> Re = 3750 [Ω] /2 = 1875 [Ω]

La malla de entrada

Vee = Vbe + 2 Ib Re (hfe +1)

Vee = 0.7 [V] + 2 (2[mA] / 110 ) 1875 [Ω] (111) = 8. 27 [V]

No obtengo los 10 [V] que es la fuente Vee .

Además mido la caida de tensión en Rc y es 9.3 [V] , la caida en Re es 9.3 [V] y por lo tanto el Vce es 1.3 [V]

Ahora te entendí cosme y la Re se calcula primeramente en la malla de entrada.

Re = (10 [V] - 0.7 [V] ) * 110 / ( 2 * 2 [mA] * 111)= 2304 [ohm]

Y con eso calculo Rc en la malla de salida

Rc = (15 [V] - 2 [mA] * 2304[ohm]) /2 [mA] = 2892 [ohms]

Y con eso listo.
saludos.

 

[cosmefulanito04]

La corriente la fijás con la malla de entrada, eso siempre fue así, incluso con configuraciones simples (no diferenciales) y con la malla de salida fijás la Vce.

Lo que vos hiciste es dividir Rc+2Re = 7500 [Ω] a valores arbitrarios, eso está mal.

Ejemplo, de lo que puse antes:

Ic=(10v-Vbe)/(2Re) => Icq=2mA y Vbe=0,7v => Re=2k2 (2k325 valor real) => Recalculo Ic con el nuevo valor de Re => Icq=2,11mA

Vce=20v-(Rc.Ic+Re.2.Ic)=20v-(Rc.2,11mA+2.11mA.2k2Ohms) => Si quiero Vce=5v => Rc=2k7.

En realidad, Ib es la que fija Ic, y no al revés

En este tipo de configuración diferencial, en realidad se fija mediante Ic, ya que la Re después se reemplaza por una fuente de corriente, mensaje anterior que publicó.

 

[palurdo]

Julian, no te compliques la vida, tus cálculos son correctos y los valores para Rc y Re también, dentro de todos los valores posibles, aunque yo habría elegido Vc=0.

El problema que has tenido es que tus cálculos son incompletos. Tan válido es hacer el cálculo desde atrás hacia adelante, como desde delante hacia atrás, siempre que calcules bien los valores. Te comento que tus cálculos son incompletos porque fíjate, Ve es 0,7V menor que Vb, luego Vb es 0,7V más que Ve. Ve es el voltaje que cae en la resistencia Re al pasarle 4mA, luego Ve son -10+7,5V=-2,5V. Para polarizar en continua asumes todos los generadores de alterna a 0, por lo que en realidad asumes que Vb son 0V, pero si te fijas, Vb=Ve+0,7=-1,8V. Además Ib será HFE veces menos la Ic que son 2mA. Supongamos el BC547B (que es el que tengo en el simulador), su HFE es de 300 aprox. por lo que Ib=2/300=0,0067mA. Entonces para polarizar las bases debemos colocar en ellas resistencias en las que al pasar 0,0067mA caigan 1,8V para llevar las bases a -1,8V. entonces 1,8/0,067=270K.

Aquí tienes los resultados de la simulación del esquema que adjunto:

V(n001):	 10	 voltage
V(n003):	 2.48319	 voltage
V(n002):	 2.48319	 voltage
V(n006):	 -2.45816	 voltage
V(n007):	 -10	 voltage
V(n004):	 -1.80216	 voltage
V(n005):	 -1.80216	 voltage
Ic(Q2):	 0.00200448	 device_current
Ib(Q2):	 6.67466e-006	 device_current
Ie(Q2):	 -0.00201116	 device_current
Ic(Q1):	 0.00200448	 device_current
Ib(Q1):	 6.67466e-006	 device_current
Ie(Q1):	 -0.00201116	 device_current
I(R5):	 6.67466e-006	 device_current
I(R4):	 -6.67466e-006	 device_current
I(R3):	 0.00402231	 device_current
I(R2):	 0.00200448	 device_current
I(R1):	 0.00200448	 device_current
I(V2):	 0.00402231	 device_current
I(V1):	 -0.00400896	 device_current

He aquí el esquema:

Lo que vos hiciste es dividir Rc+2Re = 7500 [Ω] a valores arbitrarios, eso está mal.

¿Por qué está mal? la condición de diseño es que Vce sea de 5V, pero puedes colocar los 5V en cualquier parte entre los -10V de Vee y +10V de Vcc, puedes elegir y la elección de que Vce sea simétrica a los dos railes es una elección sensata.

Ahora, si Vb tiene que ser 0 para no colocar las resistencias de base, pues es otro criterio de diseño. Vb=0, luego Ve=-0,7, luego Re=9,3/4=2,325K y por lo tanto Rc+2*2,325=7,5->Rc=2,85K. Aquí la imagen de la simulación:



(la imagen que había antes en la segunda simulación era erronea por usar comas en lugar de puntos decimales para los valores de las resistencias, y el LTspice no se quejó. Ahora es correcta la simulación).

 

[cosmefulanito04]

No es así.

El sí le dió valores arbitrarios a Re/Rc, está bien que esa suma de eso, está mal darle el valor que se le ocurra a Re/Rc si quiere conseguir Icq=2mA y Vceq=5v.

Y si amigo, se puede polarizar el transistor mediante Re, ya que limitás la Ibq por esa resistencia, analizá la malla de entrada.

Acá te dejo la simulación:



Como ya mencioné y como Julián se dió cuenta, primero se arranca de la malla de entrada para fijar la Icq/Ibq y luego por la malla de salida para fijar la Vceq.

 

[palurdo]

A ver, según su mensaje, él quiso fijar Rc y Re para tener Vce simétricos con respecto a masa. Lo que hizo mal es que Rc y Re iban a ser independientes para cualquier valor de Vb, y eso no es así, debía de polarizar Vb que es dependiente de Ve y Ve viene fijada por la suma de las Ie y por Re.

Por supuesto que se puede omitir la Rb y polarizar sólo con Re ¿quién ha dicho lo contrario? (vale, he editado el post porque la segunda simulación tenía un pequeño error, que yo supuse a las tolerancias de la simulación pero fue un error de entrada de valores, ya está corregido).

Pues sigo sin entender por qué está mal que de los valores de resistencia que ha elegido cuando en la primera simulación, polarizando adecuadamente las bases a -1.8V, tienes Ic=2mA y Vbe=5V, y además pretendes conseguir que Vc=2,5V y Ve=-2,5V.

Si de entrada hubiera especificado que da igual la simetría en los valores de Vc y Ve, pero que Vb debía ser 0 para evitar polarizar mediante resistencia Rb, pues entonces no queda otra que hacer el cálculo de atrás hacia adelante, pero si te especifican las condiciones de salida, pero no las de entrada, el cálculo se haría de delante hacia atras.

 

[opamp]

Muchas veces me cuesta aplicar la teoría a la realidad!!!

Como pueden hablar de Hfe , el fabricante dice ; Ic:2mA , Vce:5V ,.....Hfe : de 110 a 800 además se observa la gran variación de Hfe Vs temp ( por eso lo usamos para termometros caseros ).

No podemos esgrimir tantas ecuaciones cuando cuando asumimos un Hfe fijo ; lo que quiero hacer notar es que el punto " Q " (polarización) dependerá de la variación de Hfe y tendremos un abanico de polarizaciones dependiendo de que BC548 coloquen.

Cosmefulanito04 porque no trabajan sobre el ckto real , con fuente de corriente en el emisor , sería más productivo.

 

[cosmefulanito04]

Muchas veces me cuesta aplicar la teoría a la realidad!!!

Como pueden hablar de Hfe , el fabricante dice ; Ic:2mA , Vce:5V ,.....Hfe : de 110 a 800 además se observa la gran variación de Hfe Vs temp ( por eso lo usamos para termometros caseros ).

No podemos esgrimir tantas ecuaciones cuando cuando asumimos un Hfe fijo ; lo que quiero hacer notar es que el punto " Q " (polarización) dependerá de la variación de Hfe y tendremos un abanico de polarizaciones dependiendo de que BC548 coloquen.

Cosmefulanito04 porque no trabajan sobre el ckto real , con fuente de corriente en el emisor , sería más productivo.

Te aseguro que ese circuito dá y tanto con Re como con fuente de corriente. Lo medí en su momento.

Yo se que sos bastante reacio a las ecuaciones, pero el amigo justamente está aprendiendo y antes de realizar alguna medición, tiene que saber que es lo que hace.

Por otro lado, este tipo de circuitos justamente es muuuy independiente del tipo de transistor, dá lo mismo un Bc548 que un Bc337, solo la Ibq varía, no la Icq .

Para palurdo:

Con los valores originales que propuso:

Rc = 3750 [Ω] y Re = 1875[Ω]

No obtiene la polarización buscada:

Ic= 2 [mA] y Vce= 5 [V]

Por lo tanto está mal. El consigue:

Icq=2,48mA (más o menos bien) y Vceq=1,7v (mal!)

 

[palurdo]

Te aseguro que ese circuito dá y tanto con Re como con fuente de corriente. Lo medí en su momento.

Yo se que sos bastante reacio a las ecuaciones, pero el amigo justamente está aprendiendo y antes de realizar alguna medición, tiene que saber que es lo que hace.

Claro, como está aprendiendo veo más positivo que entienda la lógica de los voltajes de Ve, Vc, Vbe, Vce, las corrientes Ic,Ib, la HFE, etc, en lugar de enredarse en las mallas. Si es que conociendo 4 propiedades de los BJT puedes resolver cualquier circuito que los use. Ya sabes, para HFE>>100->Ic/Ie=Hfe/(Hfe+1)=1, Ie=Ic, Vbe=0,7V, Ib=Ic/hfe=Ie/hfe, y no hace falta saber nada más.

Por otro lado, este tipo de circuitos justamente es muuuy independiente del tipo de transistor, dá lo mismo un Bc548 que un Bc337, solo la Ibq varía, no la Icq .

Eso es cierto. para HFE>>100, el circuito se comporta bien sea cual sea la HFE. La polarización por Re se usa sobre todo en las configuraciones en Base Común. El circuito es muy estable aunque amplificar, más bien amplifica poco (me refiero al amplificador en base común, no al diferencial), pero en conjunto con un emisor común hacen un amplificador bastante robusto y rápido y de buena ganancia.

Para palurdo:

Con los valores originales que propuso:



No obtiene la polarización buscada:



Por lo tanto está mal. El consigue:

Icq=2,48mA (más o menos bien) y Vceq=1,7v (mal!)

No la obtiene la polarización porque no supo polarizar la base (ya sea por Re o por Rb, si eliges arbitrariamente Re, hay que polarizar la base añadiendo Rb o un divisor de tensión, o una fuente de tensión, si Vb debe ser 0V, entonces no puede elegir Re arbitrariamente y tiene que calcularla teniendo en cuenta que Vb son 0V) por lo que obviamente si diseña los valores ateniendose a unos criterios cuando el esquema propuesto sigue otros criterios, pues obvio que los cálculos están mal, pero si hubiera polarizado correctamente las bases, entonces Rc y Re serían correctos y tendría lo que quería, que es Vce simétrica a los raíles positivos y negativos (aunque creo más bien que le daba igual la simetría de Vce con los railes pero quiso simplificar los cálculos y en realidad se complicó la vida por el despiste de la polarización de base).

 

[cosmefulanito04]

...No la obtiene la polarización porque no supo polarizar la base (ya sea por Re o por Rb, ....

Una resistencia de base tan grande como 220k en serie con la entrada del amplificador implica tener en alterna un divisor de tensión a la entrada importante.

...Claro, como está aprendiendo veo más positivo que entienda la lógica de los voltajes de Ve, Vc, Vbe, Vce, las corrientes Ic,Ib, la HFE, etc, en lugar de enredarse en las mallas. Si es que conociendo 4 propiedades de los BJT puedes resolver cualquier circuito que los use. Ya sabes, para HFE>>100->Ic/Ie=Hfe/(Hfe+1)=1, Ie=Ic, Vbe=0,7V, Ib=Ic/hfe=Ie/hfe, y no hace falta saber nada más. ....

El análisis lo podés hacer con las herramientas que te resulten más sencillas, para mí lo mejor es usar la ley de ohm en conjunto con las 2 de kirchhoff + ic=ib*hfe (incluso desprecio la igualdad ie=ib[hfe+1] porque no aporta cuando el hfe es alto).

 

[palurdo]

Estamos de acuerdo cosme, pero es un ejercicio teórico y el cálculo de impedancias ya sería un tema aparte, pero ya que lo mencionas, si polarizas por corriente de emisor (por Re o por fuente de corriente), y encima usas configuración darlington, Ib al final te sale de nanoamperios, por lo que la impedancia de entrada es de megaohmios (por eso se usa este setup en los operacionales reales).

En el análisis lo lógico sería usar las herramientas que convengan según el circuito. Por ejemplo para calcular la corriente total que pasa por un puente de Wheatstone de todas las resistencias iguales de valor R como el de la figura:

Tienes que analizar 3 mallas o 4 nudos, sin embargo si te das cuenta que Vb es igual a Vc y por lo tanto V(R5) es 0 da igual su valor, podemos hacerla de cualquier valor, por ejemplo infinito, y tendremos el paralelo de dos conjuntos de resistencias en serie de valor R, por lo que la impedancia del puente será R y la corriente V/R. si supones R5 0, pasa lo mismo, tienes la serie de dos conjuntos de resistencias en paralelo dos a dos, por lo que vuelves a tener la impedancia del puente R y la corriente lo mismo. Sólo dándote cuenta que cuando R1 R2 R3 y R4 son iguales, puedes eliminar R5, estás ahorrandote muchos cálculos. Bueno, esto que te digo por supuesto que lo sabes, en realidad me dirigo a los neofitos en electrónica para que no piensen que somos calculadoras andantes aunque a veces no quede más remedio que tirar de ecuaciones.

 

[opamp]

Cosmefulanito04, esta configuracion de Par Diferencial tiene los mismos problemas al colocar los transistores en paralelo pra que soporten la I", a pesar que los transistores en paralelo estan al mismo VBE las IC son diferentes , por eso colocamos "resistencias de ecualizacion" en el emisor a cada transistor . No es que no me gusten las ecuaciones , es el primer paso para iniciar un disenno , para mi no son un dogma de Fe . Entiendo que esta haciendo "Pedagogia" y lo felicito.

 

[cosmefulanito04]

Cosmefulanito04, esta configuracion de Par Diferencial tiene los mismos problemas al colocar los transistores en paralelo pra que soporten la I", a pesar que los transistores en paralelo estan al mismo VBE las IC son diferentes , por eso colocamos "resistencias de ecualizacion" en el emisor a cada transistor

Esa configuración funciona bien y efectivamente se la puede mejorar con un montón de cosas, pero esa no fue la inquietud de nuestro amigo Julian, su duda estaba en como polarizar esa configuración en particular.

No es que no me gusten las ecuaciones , es el primer paso para iniciar un disenno , para mi no son un dogma de Fe .

Para mi si es una parte importante para el entendimiento, c/u ve las cosas de manera diferente.

¿Se puede explicar todo con teoría? claro que no, pero si te abre el panorama.

Entiendo que esta haciendo "Pedagogia" y lo felicito.

Simplemente estoy tratando de darle una mano al usuario que bien predispuesto vino a realizar una consulta con su propio desarrollo, no veo nada de malo en esto.

 

[julian403]

Una cosa más con respecto a este circuito. El diferencial tiene una ganancia en modo común y una gancia en modo diferencial. Por supuesto como no hay fuente de corriente en el emisor la ganancia es lo de menos. Pero cuando mido con un osciloscopio la senal en la carga y la relaciono con la señal de entrada ¿es la ganancia de modo común o diferencial? En este caso Avc= 0.158 y Avd = 9.8 y lo que mido en el osciloscopio como las señales de entrada están en fase es la ganancia en el modo común. Cuando las señales de entrada están defasadas 180º es la ganacia en modo diferencial. Lo que pasa es que cuando pongo las señales con un defasaje de 180º obtengo una ganancia de 50 en la salida por medición del osciloscopio.

 

[cosmefulanito04]

Una cosa más con respecto a este circuito. El diferencial tiene una ganancia en modo común y una gancia en modo diferencial. Por supuesto como no hay fuente de corriente en el emisor la ganancia es lo de menos. Pero cuando mido con un osciloscopio la senal en la carga y la relaciono con la señal de entrada ¿es la ganancia de modo común o diferencial? En este caso Avc= 0.158 y Avd = 9.8 y lo que mido en el osciloscopio como las señales de entrada están en fase es la ganancia en el modo común. Cuando las señales de entrada están defasadas 180º es la ganacia en modo diferencial. Lo que pasa es que cuando pongo las señales con un defasaje de 180º obtengo una ganancia de 50 en la salida por medición del osciloscopio.

Vamos por pasos:

1- ¿Qué ganancia teórica obtuviste?

2- Al usar un generador, si no bajás su tensión es posible que el amplificador sature, entonces de a poco baja la amplitud del generador (en caso de no darte la atenuación el generador, usá un divisor resistivo) hasta que deje de saturar (comprobalo con el OCR). De la información que sacaste ahí, verificá la teoría.

3- ¿Qué diferencia notás al medir la salida en colector de Q1 y Q2?

4- ¿Que es la ganancia de modo común? ¿Cómo harías para medirla?

 

[julian403]

En el análisis del híbrido obtuve:

Avc = [ -hfe (Rc//RL)]/ (hie + 2 Re (hfe+1) ) = 0.158

Avd = [ - hfe (Rc//RL ) ] / 2 hie = 9.8

Supongo que no satura porque establecí el punto de trabajo en el medio, cosa que con una señal pico de 1 mV no creo que corte.

Para señales con un defasaje de 180º
En Q1 solamente está Rc y su señal tiene un valor pico de 200 [mV], en Q2 está en paralelo Rc y Rl y la tensión de Rc tiene un valor pico de 50 [mV] y Rl también.

Que supongo que en este caso se aplica la ganancia en modo diferencial, porque la tensión diferencial es la mitad de la tensión de una de las señales.
Por lo que la ganancia según la medición obtenida mediante el osciloscopio es:

Avd= 50 [mV]/ 1 [mV] = 50

Que difiere de la obtenida analíticamente.

Para señales con la misma fase

En Q1 el valor pico de Rc es 0.5 [mV], en Q2 el valor pico de Rc es 150 [uV] y el de Rl es 150 [uV]

Así que según la medición

Avc= 0.150 [mV]/1[mV] = 0.15

Que es lo obtenido en el análisis.

El problema lo tengo en la ganancia en modo diferencial, quizás he planteado mal el híbrido.