práctica 2 diseño de ampli c

5/9/2018 Práctica 2 Diseño de Ampli C - slidepdf.com

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Universidad Nacional Autónoma

de México

Facultad de Ingeniería

Laboratorio de Transmisores

Práctica 2.

Amplificador Clase C

Integrantes:

Huichán Muñoz Gabriel

Vázquez Topete Sofía

Fecha de entrega: 25 de marzo de 2011.



Objetivo

Diseñar y construir un amplificador clase C.

Desarrollo

1. Diseñar un amplificador clase C sintonizado con estructura similar a la siguiente:

2. El primer paso para la construcción de este amplificador fue construir el circuito tanque, el cual

está conformado por un inductor y un capacitor, el inductor se construyó a partir de lo siguiente:

Construcción del inductor:

l = 10 cm

d = 4.6 cm

r = 2.3 cm

Circuito tanque o

también llamado

circuito

resonante



Calculando el área con estos datos, tenemos:

2 2 2 3 2(2.3 10 ) 1.66 10 m A r

Se le dieron pocas vueltas, para que de esta forma el diseño se simplificara y tuviéramos un

elemento con una inductancia muy pequeña.

Ahora aplicando la ecuación para determinar el valor de nuestro inductor, tenemos:

2 2 3 2

0 0

2

(15) (1.66 10 m )4.69

(10 10 m)

N A H

l L

Construcción del circuito resonante:

Ahora, se propuso un valor para nuestro capacitor que fue de 100 nF y de la siguiente ecuación se

encontró la frecuencia de operación del circuito resonante que se alambró.

2 2

1

4 L

f C

2 2

1 1232.39 kHz

4 4 (4.69 )(100 ) f

LC H nF

Teniendo la frecuencia de operación teórica de nuestro circuito resonante, se procedió a

alambrarlo y a verificar si nuestros cálculos fueron correctos, comparándolo de manera

experimental con ayuda del analizador de espectros.

Observando la imagen 1, podemos notar que la espiga fundamental tiene una frecuencia de 220.9

kHz, es decir, realmente la frecuencia a la que trabajará nuestro circuito resonante será de 220.9

kHz, un poco distante de 232. 39 kHz, pero resultó ser un valor dentro del rango, esta diferencia

pudo resultar debido a que el enrollamiento del inductor presentó pérdidas debido a la resistencia

interna del mismo.

Imagen 1. Espectro en frecuencia a la salida de

nuestro circuito resonante.



Determinación de los valores de los demás

componentes:

Bien, ya tenemos los valores que determinan a los componentes de nuestro circuito resonante:

Con ayuda del multímetro se tomaron lecturas de voltaje para poder determinar el ancho de

banda y con esto poder saber el factor de calidad de nuestro circuito tanque.

La señal de entrada fue:

A continuación se presenta la tabla de valores medidos.

Frecuencia [kHz] Vout [V]200 76.09 mV

210.01 160.23 mV

220.9 1.756 V

229.8 156.306 mV

238.9 78.277 mV



Después se procedió a obtener el valor de la resistencia que se conecta a la base del transistor

mediante la siguiente relación:

Para el valor del capacitor que está involucrado en esta relación y que antecede a la resistencia,

propondremos 47 nF.

Subimos el valor de la resistencia, debido a que se debe cumplir la relación de proporcionalidad

que se utilizó anteriormente.

Para poder determinar nuestra VCC

, propondremos una potencia máxima de disipación de:

Y de la siguiente ecuación, se despejó VCC .

Se propuso un valor para la resistencia de carga:

Ahora sí, se encontró nuestro valor de VCC .



El único valor que falta por determinar es el del capacitor que va conectado antes de la resistencia

de carga.

Nos ayudaremos con la siguiente expresión, donde propondremos un valor muy pequeño para

Xcpues lo que buscamos, es que la corriente en AC pueda pasar. Por lo tanto Xc= 10 Ω y

despejamos C.

Hasta este punto ya se obtuvieron todos los valores de los componentes del amplificador,

quedando de la siguiente forma:

Con todos los valores encontrados de nuestro amplificador se simuló para verificar las salidas, y

poder comprobarlas de manera experimental.



Simulación del amplificador con ayuda del programa

Multisim:

En la simulación se pudo observar claramente que a la salida de nuestro circuito, la señal se ve

amplificada. Ya con la simulación, se procedió a la parte experimental, alambrado todo el circuito

en conjnto y probando las respectivas salidas señaladas con anterioridad.

Se reportaron todos los oscilogramas observados y analizados.

Oscilograma de la

salida 1:

Observamos que la señal es muy parecida a

la señal de entrada, pues realmente en estepunto aún no pasa por ninguna modificación

la señal.



Oscilograma de la

salida 2 (base-

colector):

Observamos que la señal presenta un

ligero error en los valles, esto es debido a

que nuestro ancho de banda fue grande,

pudiendose colar espigas que no fuesen

fundamentales a la hora de la

amplificación, aunque se puede apreciar

que la señal está notablemente

amplificada respecto a la señal de entrada.

Oscilograma de la

salida 3:

Al igual que la imagen pasada, la señal

se ve perfectamente amplificada, sólo

con un detalle en los valles.

En este punto se aumentó el voltaje

pico de la entrada, y se pudo observar

que la señal a la salida solo se vio

modificada inferiormente, es decir, la

parte superior se quedó en la misma

posición, cambiando solamente el nivel

de crecimiento de los semiciclos

negativos.



Multiplicador de frecuencia:

En este punto se modificó el circuito resonante, para convertirlo en un multiplicador de

frecuencia. A continuación se presentan las modificaciones que se le hicieron a raíz de la siguiente

ecuación:

√

(

)

Se modificó el capacitor del circuito resonante, quedando de la siguiente forma:

Se verificó con ayuda del analizador de espectros, que la espiga fundamental tuviera una

frecuencia al doble que la frecuencia pasada y se reportó el espectro:

Se observó en el analizador de

espectros, que la espiga

fundamental tuvo una frecuencia

del doble de la frecuencia que se

utilizó en los puntos anteriores,

es decir, obtuvimos una

frecuencia de 440.2 kHz.



Conclusiones

Huichán Muñoz Gabriel:

En esta práctica se diseñó y experimentó con un circuito amplificador clase C. Este tipo de circuitos

poseen la especial característica de trabajar para una frecuencia en la cual el circuito se encuentrasintonizado.

Para el diseño de nuestro circuito amplificador se propuso una frecuencia de 200 kHz, y para esta

frecuencia se diseñó el circuito tanque del amplificador, sin embargo al momento de verificar las

características de trabajo de nuestro circuito tanque la frecuencia óptima de trabajo resultó ser de

220.9 kHz. Esto debido a que los valores reales de los componentes como el inductor y el capacitor

no son exactos lo que provocan variaciones en la frecuencia de sintonización.

Una vez hecho esto pudimos realizar el cálculo del resto de los componentes, calcular el ancho de

banda del circuito, así como su factor de calidad que resultó ser de 11.15. En el osciloscopio

pudimos apreciar la ganancia del circuito, y en el analizador de espectros la frecuencia en la que

trabajaba. Finalmente pudimos trabajar nuestro circuito como un multiplicador de frecuencias al

adaptarlo para trabajar a una frecuencia del doble de la original, esto recalculando el capacitor de

salida del circuito.

Vázquez Topete Sofía:

El amplificador clase C es comúnmente utilizado en transmisores, dado que su eficiencia máxima

teórica es de 100%, la eficiencia real es improbable que sea de más de 75%. La mayor parte de la

potencia restante se disipa en el transistor, aunque una parte se convierte en calor en el circuito

de salida y otros componentes. Aunque es probable que la eficiencia sea la misma con

modulación, la disipación de la potencia sube.

En este tipo de amplificadores la corriente de salida solo circula durante menos de medio ciclo de

la señal de entrada (180°). Y luego se complementa la salida con un circuito compuesto de

capacitores e inductores. El amplificador clase C trabaja para una banda de frecuencias estrecha y

resulta muy apropiado en equipos de radiofrecuencia; aunque no trabaja arriba de 180° de ciclo,

este amplificador a la salida genera una señal de ciclo completo de señal para la frecuencia

fundamental.

En esta práctica se pudo observar que la eficiencia no fue del 100%, pues existieron detalles, tal

vez a la hora de hacer cálculos o a la hora de implementar el circuito, pero recordemos que fue un

diseño a prueba y error, y al final los resultados fueron los esperados.

Realmente fueron pocos los elementos que se utilizaron para realizar este amplificador pero

bastantes fueron los cálculos a realizar, esto nos da una idea de la magnitud y de la complejidad en

dado caso que fuese el diseño de un circuito en el cual se implementaran muchos elementos más.

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