Progettazione circuito amplificatore di potenza

[Fran_Bow]

Buongiorno,

avrei bisogno di qualche consiglio riguardo la realizzazione di un progetto di un amplificatore di potenza per il pilotaggio in tensione di un carico resistivo.

Ho pensato di realizzare questo progetto tramite un multistadio che comprende uno stadio di uscita di classe AB push-pull, uno stadio intermedio CE e una coppia differenziale come primo stadio e, in caso chiuderlo in retroazione negativa.

Il push-pull lo ho realizzato con due diodi uguali tra le basi dei due transistor (npn e pnp) e due resistenze uguali tra l'alimentazione duale e le basi.

Ho notato che per rispettare le specifiche di progetto serve un guadagno piuttosto elevato ( A_v = 1100) e si traduce quindi in una impedenza di ingresso elevata nello stadio di uscita. Secondo i calcoli che ho fatto la R_in = 960 ohm, quindi troppo piccola, quindi ho pensato di sostituire una delle resistenze con uno specchio di corrente (pnp al posto della R in alto) per erogare una corrente sulla maglia abbastanza grande da poter avere una impedenza elevata.

Il mio problema però è proprio il dimensionamento del circuito considerando anche lo specchio che appunto.

Qualcuno può darmi una mano?

 

V_cc = ±16 V 
Escursione del segnale di ingresso ±175 mV

Escursione del segnale di uscita ±14 V

R_in del circuito ≥ 10 kΩ

Resistenza di carico R_L ≥ 10 Ω

 

Questa sono alcune delle specifiche che mi sono state date.

P.S. Non sono riuscito a caricare le immagini dello stadio, penso sia dovuto al fatto che non mi sono ancora iscritto ma provvederò immediatamente a farlo.

 

 

 

[Livio Orsini]

17 minuti fa, Fran_Bow ha scritto:

Non sono riuscito a caricare le immagini dello stadio, penso sia dovuto al fatto che non mi sono ancora iscritto ma provvederò immediatamente a farlo.

 

Se non tu non fossi iscritto non avresti potuto aprire la discussione o rispondere ad una discussione..

per inserire le immagini segui le istruzioni nelle FAQ o che trovi in una discussione del forum di utilty.

Oppure carica l'immagine in formato jpg seguendo le indicazioni che trovi in bassa a sx della finestra di editing

 

17 minuti fa, Fran_Bow ha scritto:

Il mio problema però è proprio il dimensionamento del circuito considerando anche lo specchio che appunto.

 

Scusa ma scritto così sembra che tu abbia necessità che qualcuno progetti l'ampli per te. Si un po' più specifico nelle richieste.

Modificato: 20 gennaio 2020 da Livio Orsini

[gabri-z]

4 ore fa, Fran_Bow ha scritto:

Questa sono alcune delle specifiche che mi sono state date.

Questo conferma quanto detto da Livio , vuoi che lo progetti qualcuno ; ma dici di aver fatto qualcosa , cosa ? Metti uno schema e vediamo di risolvere  .

Modificato: 20 gennaio 2020 da gabri-z

[Fran_Bow]

Buonasera,

chiedo scusa, ma oggi sono stato tutto il giorno a lavorare su questo progetto e non ho letto i post. Inizio ringraziandovi per l'attenzione.

Nell'immagine ho messo il push-pull che ho modificato oggi. 

Ho pensato di usare uno specchio pnp per erogare una corrente I_bias desiderata per avere una impedenza di ingresso elevata e i darlington per ridurre la I_b verso lo stadio di potenza.

Al posto di R₂ avevo intenzione di collegare il BJT npn del CE per aumentare il guadagno ad anello aperto. Alla base di questo collegherò il generatore di tensione sin.

Il mio problema è che questo circuito (con I_bias = 2mA) mi genera una impedenza di ingresso di circa 7k ohm e quindi un guadagno dello stadio CE di 516.

Dalle specifiche ho eseguito dei calcoli che mi hanno portato ad avere un guadagno minimo in catena aperta di 1100, quindi il mio CE non amplifica abbastanza.

Mi chiedo quindi se esistono soluzioni che mi permettono di aumentare il guadagno senza inserire un preamplificatore (magari variando la I_bias) oppure se il mio problema sono i diodi e quindi mi serve sostituirli con dei BJT connessi a diodo o dei MOSFET connessi a diodo e, in questo caso che influenza porta ciò all'aumento del mio guadagno?

 

P.S. Scusatemi se sono stato poco chiaro in precedenza, spero ora di aver chiarito meglio i miei dubbi e spero possiate aiutarmi. Questa mattina avevo realizzato un circuito un po' differente, quindi vi chiedo scusa in anticipo se le mie richieste ora sono un po' differenti rispetto all'inizio.

 

 

Modificato: 20 gennaio 2020 da Fran_Bow

[gabri-z]

Questo stadio è più classe B che AB , i due diodi conviene forse sostituirli con un BJT come super-diodo e regolare la tensione tra le basi dei darlington fino a che trovi la corrente di riposo che desideri.

L'amplificazione in tensione di questa configurazione è sotto l'unità...

[dott.cicala]

Manca ancora un parametro: La banda passante.

Al momento propenderei per un bootsrapped op. amp.

 

[gabri-z]

[Fran_Bow]

53 minuti fa, gabri-z ha scritto:

Questo stadio è più classe B che AB , i due diodi conviene forse sostituirli con un BJT come super-diodo e regolare la tensione tra le basi dei darlington fino a che trovi la corrente di riposo che desideri.

L'amplificazione in tensione di questa configurazione è sotto l'unità...

In realtà ho pensato di sostituire quei due diodi con un moltiplicatore di Vbe perché credo che i due diodi non mi permettano di avere una caduta di tensione che mantenga polarizzate le coppie darlington. Se non sbaglio la tensione tra le basi dei due darlington devono stare tra 2.4 e 2.8 V.

Cosa intendi con un BJT come "super-diodo"? Intendi un BJT connesso a diodo con qualche proprietà particolare?

11 minuti fa, dott.cicala ha scritto:

Manca ancora un parametro: La banda passante.

Al momento propenderei per un bootsrapped op. amp.

 

maggiore di 80 kHz

[gabri-z]

4 minuti fa, Fran_Bow ha scritto:

Cosa intendi con un BJT come "super-diodo"?

L'hai detto :

4 minuti fa, Fran_Bow ha scritto:

un moltiplicatore di Vbe

Il nome più giusto dovrebbe essere come l'hai chiamato tu

Modificato: 20 gennaio 2020 da gabri-z

[Fran_Bow]

ah ok,

allora domani mattina mi metto e progetto il moltiplicatore.

Una cosa però: visto che siete molto più esperti di me, come dovrebbe distribuirsi la corrente tra il ramo delle resistenze e quello del diodo?

So che sul ramo della base deve passare una corrente trascurabile in modo da poter considerare quello come un partitore, ma, per esempio, è meglio far passare più corrente sulle resistenze o vice versa?

[gabri-z]

Io nelle resistenze sceglierei una corrente 5-10 volte maggiore alla corrente di base necessaria per ottenere la I_C1 , dipende del guadagno del transistor .

Se il progetto non è solo teorico , per il transistor conviene usare uno facile da mettere in contatto termico con il dissipatore dei finali .

Modificato: 20 gennaio 2020 da gabri-z

[tesla88]

Avrei usato un TDA2030

[gabri-z]

E facevi pure prima e con risultati quasi certo migliori. Ma pare che voglia studiare...

[Livio Orsini]

Credo sia un progetto scolastico

[Fran_Bow]

Sera a tutti,

si è un progetto scolastico e lo sto simulando su LT-spice.

Ho messo 4 diodi uguali e ho realizzato una coppia differenziale, ho fatto una retroazione negativa e ora sto studiando i diagrammi di bode perché come richiesta ho un minimo di MP=80° e una banda passante maggiore di 80 kHz.

Questi purtroppo mi stanno dando un po' di problemi perché per avere quei 80° ho messo un condensatore tra C ed E dell'npn dell'emettitore comune che mi mangia una quantità spropositata di banda e finisco ben al di sotto degli 80 kHz. Suggerimenti? Pensate che sostituendo i 4 diodi con il moltiplicatore riuscirei a risolvere il problema?

20 ore fa, gabri-z ha scritto:

Io nelle resistenze sceglierei una corrente 5-10 volte maggiore alla corrente di base necessaria per ottenere la I_C1 , dipende del guadagno del transistor .

Se il progetto non è solo teorico , per il transistor conviene usare uno facile da mettere in contatto termico con il dissipatore dei finali .

va bene grazie, domani voglio comunque provare a sostituire i diodi con il moltiplicatore e vedere cosa succede.

Modificato: 21 gennaio 2020 da Fran_Bow

[Fran_Bow]

Sera a tutti,

ho notato che con i diodi avevo dei grossi problemi di dissipazione del calore sui darlington e inoltre non mi garantivano sempre la polarizzazione degli stessi.

Per questo motivo ho rifatto il progetto usando il moltiplicatore di Vbe (grazie per la dritta) e devo dire che il sistema è migliorato molto da quel punto di vista.

Continuo ad avere problemi di banda e guadagno, quindi credo che continuerò a lavorarci su.

Quindi grazie a tutti per i consigli che mi avete dato. 

[gabri-z]

45 minuti fa, Fran_Bow ha scritto:

Per questo motivo ho rifatto il progetto usando il moltiplicatore di Vbe (grazie per la dritta) e devo dire che il sistema è migliorato molto da quel punto di vista.

E non ci fai vedere come ?

Anche noi usiamo LT Spice ....

Dimostra che mi sbaglio pensando quel che penso .Non domandarmi cosa penso  .

Modificato: 22 gennaio 2020 da gabri-z