Outro amplificador diferencial com falha


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Este é o circuito que eu fiz - projetei, calculei e construí:

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

A corrente do coletor no primeiro e segundo trimestres foi de 5mA, enquanto no terceiro trimestre foi de 1mA. A onda senoidal na entrada tinha 1Vpp a 1kHz. O feedback negativo deve funcionar, pois há um deslocamento de 360 ​​graus entre a entrada na base do Q1 e a base do Q2. O Rf2 foi decidido inicialmente como 10k, depois foi substituído pelo potenciômetro.

Este circuito não funcionou como eu esperava. Eu esperava que, se alguma distorção ocorresse dentro da onda senoidal, ela fosse corrigida por feedback negativo ou / e par de transistor diferencial, e a quantidade de distorção corrigida seria controlada com Rf2 (menos ganho - menos distorção).

Fiz a distorção adicionando outra onda senoidal (1Vpp, 3kHz) à base do terceiro trimestre. Os resultados reais não puderam ser comparados com os desejados, pois não estavam nem perto dos desejados.

Como resultado, a saída no coletor de Q3 foi distorcida da mesma maneira que o sinal na base de Q3 - deve haver seno puro no coletor de Q3? Mas então eu fiz o escopo do sinal no coletor de Q2 e só havia a onda senoidal que eu esperava estar na saída do amplificador (sob a condição de que a base de Q2 estava em curto para C1, caso contrário, com a rotação do potenciômetro Rf2, o sinal abordaria rapidamente o distorcido).

Onda senoidal no coletor de Q2 versus sinal distorcido na base de Q3 (não na mesma escala de tensão).

insira a descrição da imagem aqui

Eu acho que ainda há uma pequena lacuna na minha compreensão do amplificador diferencial, porque estou lutando com isso há um tempo e não fiz um circuito útil, incluindo o diff. amp.


Como você "adicionou" uma onda senoidal à base do terceiro trimestre?
τεκ

@ τεκ Com outro canal do meu gerador de funções via capacitor
Keno

4
@ Keno Você está bem perto, realmente. Você simplesmente não considerou dar a "sala" para que o NFB funcionasse corretamente no DC. Portanto, o AC adicionado também não funciona. Estou seriamente feliz em ver que você está montando as coisas e testando seu pensamento!
jonk

4
Para reduzir a distorção harmônica, deve haver muito mais ganho de malha aberta do que ganho de malha fechada. Seus ganhos de malha aberta Rc / Re são muito baixos aqui, portanto, sua taxa de feedback negativo de Rf2 / Rf1 também é baixa.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

1
@ Keno Estou muito animado para ver os dois posts recentes, no entanto. Cada um está dividindo o trabalho adiante em partes lógicas! Agradável. (Acho que vi esse avanço em você.) E não, não será fácil obter todos os detalhes corretamente. Há muitos detalhes. Mas você aprenderá muito com o processo. Aposto que você vai me ensinar algumas coisas, em breve! Continue nisso.
jonk

Respostas:


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Desculpe por analisar mal o circuito - você realmente tem bastante ganho em malha aberta - cerca de 100.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

(veja a discussão abaixo)

A pequena resistência do sinal que olha das bases do Q1 Q2 é muito diferente. Eu reduzi o Q2 ao adicionar um capacitor da saída ao Vn. Estou usando 10kHz como fonte de "distorção", já que é mais fácil ver os wigglies.

insira a descrição da imagem aquiinsira a descrição da imagem aqui

Aqui está sem esse capacitor insira a descrição da imagem aqui


Vou verificar se suas correções fazem alguma diferença, mas isso não deve ser um problema, pois projetei o circuito para que a corrente de base através de Rb e Rf1 tenha cerca de 16 uA e 2V de queda. Q1 e Q2 têm beta de aprox. 300, então o resistor de 120k para ambas as bases é perfeito, você não acha?
Keno

Não, a sua adição de resistores de base torna as coisas ainda pior ..
Keno

Porém, esses resistores de 120k estão em posições diferentes - Rf1 está em série com a base, enquanto Rb está em paralelo. Como um experimento, tente fazer Rf1 zero.
τεκ

ou colocando um capacitor de 1uF nele
#

Não, isso não melhora nada. O problema não é em curents base desde quedas de tensão em ambos Rc diferem apenas para 0,5 V.
Keno

2

O ganho do seu diffpair será Rcollector / (2 * rea) = Rcollector * gm / 2

Assim, o ganho de difração é de 1.500 ohms / (2 * 5 ohms) = 1.500 / 10 = 150x.

Seu estágio de saída Q3 tem um ganho de cerca de 3dB ou 1,4.

O ganho total para a frente é quase 200.

Para ver distorção, conecte o C1 na base do Q2 e deixe a extremidade inferior flutuar. Ou desconecte o Rf2 para evitar qualquer lixo da linha de energia, pois ele pode captar do acoplamento capacitivo à fiação de energia do seu laboratório ou luzes fluorescentes.

Você verá uma distorção maciça, porque o diffpair está mudando completamente, se o seu sinal de entrada for maior que 100 milivolts e se sua frequência for mais rápida que o F3dB do seu 1uF e 120Kohms (aprox. 1Hz)

De fato, dado que este é um loop de feedback, C1 + Rf1 define exatamente o canto HighPass do seu circuito?

Você terá um substancial efeito Miller; a capacitância de entrada de cada um dos transistores de diffpair será (1 + 150x) * Cob ou aprox. 1.500picoFarads.


O efeito Miller vem mais tarde - depois que eu entendi completamente como projetar esse circuito para ficar o mais próximo possível do comportamento esperado que descrevi anteriormente na minha pergunta.
Keno

Entre o efeito Miller definindo o canto superior da banda passante (atuando com Rsource em um LPF) e o capacitor de feedback C1 definindo o canto inferior da banda passante, em um HPF, você pode ter pouca ou nenhuma "banda passante" onde o ganho parece baixo.
Analogsystemsrf
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