Amplificadores: Respuesta en frecuencia

FcL: frecuencia de corte en baja frecuenciaFcH : frecuencia de corte en alta frecuencia

Respuestas en baja frecuenciaLos capacitores influyen en la ganancia del circuito

Frecuencia de corte(fc)Si R = Xc

R= fc=

Ganancia de Voltaje

Ganancia en decibelios (dB)

Av=

=

=

Av(dB)= 20 log

Av(dB)= -20 log

Aplicación de Bode

• Si fc = f

Av(dB)=-20log(1)

Av (dB)=0 dB

• Si fc=10

Av (dB)= -20 log10

Av(dB)= 20 dB

si R= Xc

Av(dB)=20 log

Av(dB)=20log(0,707)-3dB-40dB

-20dB

-3dB

Av(dB)

f(log)

f =100c f =10c f =1c

Aplicación

Ri

R1 RE RL

CiC01.2K

20K 600 Ω 600 Ω

0.1uF0.5 uF

Ri

βre

RE RL

R28K

Vcc =12 V

R28K

Vcc =12 V

βibRB

ib

β=100

determinar la frecuencia de corte del circuito

I . circuito c.a. en frecuencia media

Del análisis en continuaRB = R1//R2=5,7 K Ω

Ic =11,97 mAre=2,17Ω

Ri

I I . Determinar la frecuencia de corte de entrada*circuito equivalente

ci

Frecuencia de corte

FCi=

Req = Ri + Zi zi = RB // (ß)re + (RE // RL) = 4.3 K Req = 6K

Luego FCi= = 265 Hz

III. Determinar la frecuencia de corte de salida

βre

RE RL

Ri

C0

Circuito equivalente

Ri’= Ri // RB

Req = (Ri’+ßre )//RE//RL

𝒇𝒄𝒐=

𝟏𝟐𝝅𝑹𝒆𝒒 𝑪𝟎

=𝟏𝑲𝑯𝒁

Ejercicio2,

R 1

R L

C 0

V cc V cc

β=200

R i C i

C E

V 0

R c

Hallar Fci; RL y CE

Datos :Vcc=24V; Ic=6,5 mA; RE2=130 ΩRB=3,6KΩ; Ri=1KΩ; Av med= -15,5FCE=580Hz; Rc=1,2KΩ ; re=4Ω

Solución:• Usando RBPor condición de diseño RB = 0,1 β RE• Determinar RE1 RE=RE1+RE2 RE1=50Ω• Determinar Rc // RL

Rc//RL =Av (re+RE1) Rc//RL = 837 Ω RL=2,75K Ω

RE=180 Ω

Frecuencia de corte Fce

FCe=

Req =(Ri+βre+RE1//RE2)= 40ΩCe==4,7 uF

Ri βre

RE1

RE2CE

Frecuencia de corte Fci

Ri Ci

f=Usando condición de diseño

= =85 HZ

RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA

Ganancia en alta frecuencia

Aplicacion de Bode

Capacidad de Miller

Capacidad de Miller de entrada

Calculo del cb’e

Respuesta en alta frecuencia problema

Ri=470Ω, R1=7KΩ, R2=28KΩ, RC=4.7K

datos:

HFE=100

Circuito equivalente en alta frecuenciaCircuito de entrada

circuito de salida

Hallando la capacidad de miller de entrada ‘Cmi’ :Cmi=Cb’c(1-Av)Sabemos que Av=-378Luego:Cmi=1.5pf(1-(-378))Cmi=568.5pfHallemos la capacidad de miller de salida ‘Cmo’:Cmo=Cb’c(1-1/Av)Cmo=1.5pf(1-1/-378)Cmo=1.5pf

Hallando Cb’e:

Cb’e=gm/2πftCb’e=1/re/2πftCb’e=1/11.3/2π(600M)CB’E=39.1nf

Hallando la fB:fB=ft/ßfB=600Mhz/100fB=6Mhz

Hallando la frecuencia de corte de entrada(Fhi)Fhi=1/(2 π*req*ceq)… 1Req=Ri//RB//(rbb’+ hie)Req=317.08Ω….a

Ceq=Cwi+ Cb’e + CmiCeq=1pf+1pf+568.5pfCeq=570.5pf…..b a y b en 1:Fhi=844khz

Hallando la frecuencia de corte de salida (Fho)

Fho=1/(2 π*req’*ceq’)…..(1) Req’=RC//RL Req’=4.27k Ω ……(a) Ceq’=Cce+Cmo Ceq’=1pf+1.5pf=2.5pf….(b) a y b en 1: Fho=60Mhz

APLICACIONES

En audio, para que sea un equipo de calidad debe cubrir al menos el margen de las audiofrecuencias (20-20.000 Hz). Por el mismo motivo, cuanto mayor sea la respuesta en frecuencia de un equipo, más calidad tendrá el sonido final. Así, a los nuevos formatos de audio digital que sobrepasan sobradamente este margen (SACD, 20-100 KHz y DVD-Audio, 20-80 kHz) se los cataloga como formatos HI-FI (High Fidelity) "Alta Fidelidad".La respuesta en frecuencia de cualquier sistema debería ser plana, lo que significa que el sistema trata igual a todo el sonido entrante, con lo que nos lo devuelve igual.No obstante, en la práctica, la respuesta en graves y agudos, normalmente no es la misma. Hecho que se nota más en unos equipos que en otros. (En los altavoces, por ejemplo, esta diferencia entre la respuesta a graves o agudos es muy acusada, pudiendo estar por encima de los 10 dB de más o de menos, entre una y otra).Un equipo con una respuesta inapropiada afectará al sonido final:Si un equipo enfatiza los agudos, el sonido resultante será "vibrante y chillón", mientras que si, por el contrario, pierde agudos, todo lo que reproduzca tendrá un "matiz oscuro".

APLICACIONES• Si un equipo enfatiza los graves, el sonido resultante resulta "atronador", mientras que si, por el contrario, pierde graves, todo lo que reproduzca

tendrá un "matiz metálico".• Si se acentúan las frecuencias medias se produce un sonido "nasal".• En la mayoría de equipos, en las especificaciones técnicas, además de indicar cuál es la respuesta en frecuencia típica, se indica también la

variación en dB entre una y otra.

• Para ello, lo habitual es elegir -como nivel de referencia para indicar la respuesta en frecuencia- 1 kHz y a esta frecuencia se le da el valor de 0 dB. Luego, los fabricantes analizan todo el margen de frecuencias y establecen la diferencia en dBs entre la frecuencia más baja y la más alta.

• Con esto, en las especificaciones técnicas nos dicen, por ejemplo, tal lector de CD tiene una respuesta en frecuencia de 20-20 kHz (+/-5 dB).

• Salvo en los transductores (micrófonos, altavoces, etc), este margen, para asegurarnos “calidad”, debe ser:

• Inferior a +/- 1 dB, si hablamos de formatos digitales.• Inferior a +/- 3 dB si son equipos analógicos.• Como mucho +/- 6 dB, si son micros o altavoces. En la práctica, los muchos transductores: altavoces y micrófonos (salvo los más “profesionales”)

llegan a una variación de +/- 10.• Una mala respuesta en frecuencia no es lo peor que puede suceder, lo peor, es una respuesta desigual. Es decir, como a ciertas frecuencias sube,

en otras baja, por lo que el sonido resultante sale distorsionado. Es deseable una respuesta plana en la banda de trabajo.