DISEÑO DE PCB –PREAMPLIFICADOR PARA MICRÓFONO Y SALIDA A AUDÍFONO

PRACTICA No. 2        

DISEÑO DE PCB –PREAMPLIFICADOR PARA MICRÓFONO Y SALIDA A AUDÍFONO

AUTORES:

Daniel Andrés Pineda Suárez

Leonardo José Viana Deávila

Julián David Oviedo Pasuy

PRESENTADO A:

Sergio Alejandro Pérez Pesca, MSc.

Gabriel Perilla Galindo, MSc.

[pic 1]

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA

BOGOTÁ D.C. 2021

PRACTICA No. 2

DISEÑO DE PCB –PREAMPLIFICADOR PARA MICRÓFONO Y SALIDA A AUDÍFONO

Objetivos:

• Analizar y comparar los resultados del análisis ideal de un circuito con los resultados de la simulación y medición en PCB.
• Diseñar el PCB teniendo en cuenta consideraciones básicas sobre ubicación de componentes y condensadores de desacople.
• Realizar mediciones con rangos dinámicos> 60dB.

Preparación de la práctica:

Inicialmente se debe realizar el analizar el circuito teóricamente tanto a mano, como por medio de las respectivas simulaciones en OrCAD.

[pic 2]Figura 1. Esquemático de montaje en OrCAD.

Análisis de diseño.

Para la realización de los correspondientes análisis AC en ganancia, se determinan por comparación las siguientes configuraciones a detallar:

• Colector común:

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• Emisor común con resistencia en el emisor.

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Primera Etapa

Con el fin de que el efecto de carga afecte lo menos posible la ganancia, se asume una con un valor en Ω 10 veces menor a la resistencia en el emisor, que en nuestro caso es de 270. Sabiendo esto, es posible determinar el valor de una corriente arbitraria de prueba:[pic 5]

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Despejando Ic de prueba:

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Posteriormente se revisa el datasheet del componente, y al observar la gráfica de ganancia en corriente en DC vs corriente de colector, se contempla un valor entre 110 y 130, aproximadamente 120 a una temperatura de 25°, y para una corriente de colector cercana a 1mA:

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Figura 2. Gráfica de ganancia en corriente frente a corriente de colector

Para garantizar saturación se supone  “” por lo que:[pic 9]

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Segunda Etapa

Al realizar un análisis similar, para la resistencia dinámica y la corriente en colector 2 de prueba, se obtiene que:

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Adicional a esto, se observa en el datasheet, el valor de la ganancia en corriente, la cual es aproximadamente de 150 a temperatura de 25°C.

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Figura 3. Ganancia de corriente vs corriente de colector a 25°C.

Para garantizar que el transistor opere en región activa, que asume que  por lo cual:[pic 15]

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Con este resultado del voltaje de polarización, es posible asumir por aproximación, una fuente Vcc de 5v. Por otra parte, para yuxtaponer el análisis teórico con las simulaciones en OrCAD y buscando que ambos análisis sean muy cercanos, se toman los valores de eficiencia de cada uno de los transistores que aparecen en cada modelo de componente en OrCAD.

Tabla 3, Valores de eficiencia de los transistores en los modelos de OrCAD.

Primera etapa.

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Figura 4.Etapa 1

Al momento de realizar análisis DC, se considera el circuito de tal manera que es fácilmente visible una polarización por divisor de voltaje. Por lo que en la malla de entrada es posible hacer una simplificación por Thévenin obteniendo:

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Para la malla de salida, se obtiene la siguiente ecuación:

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[pic 27]

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A partir del valor de la corriente en la base es posible obtener valores para la corriente en el emisor, en colector y los voltajes en la base, en el emisor y en el colector:

Tabla 4.

Segunda etapa.

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Figura 5. Etapa 2

Al igual que en la etapa 1, se debe realizar un análisis de polarización por divisor de voltaje, por lo que inicialmente se halla el equivalente Thévenin, obteniendo:

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Al desarrollar la malla BE del transistor 2a, se obtiene la siguiente ecuación:

[pic 44]

[pic 45]

Valor con el cual se hallan los demás valores de polarización:

Tabla 5.

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