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Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[21] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto UtenteSediciAmpere » 30 mar 2022, 5:17

Importante: la resistenza R1 deve essere almeno da 7W e la resistenza R2 da almeno 1W, il DB140 deve essere montato su un dissipatore da 25 K/W max , meglio se da 20 K/W (di dimensioni maggiori = valore in K/W più basso)

Foto Utenteugophill non tagliare il filo delle cuffie, perché i fili all'interno sono molto sottili e smaltati: sono molto difficili da saldare, compra un jack femmina. Il fusto è la massa, la punta e l'anello sono i segnali left e right
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[22] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 mar 2022, 11:34

Come passatempo, calcolo la potenza alternata sul carico di 50 ohm del mio post 10.

La VRc a riposo è 5 V, al massimo varia fra 0 e 10 V, ossia +/-5 V, 5 Vmax.
Se la considero sinusoidale (quindi senza distorsioni) valre 5 x 0,707 = circa 3,5 V eff
La potenza sulla Rc vale ottimisticamente :
P = V x I = V x (V/R) = 3,5 x 3,5 / 50 = 0,2 watt

Per adattare l'altoparlante da 8 ohm al carico di 50 si deve mettere un trasformatore
con un rapporto di trasformazione in tensione di Radice quadrata di ( 50/8) = 2,5.
(Si deve poi ricalcolare il punto di lavoro considerando la resistenza del primario del trasformatore invece che 50 ohm).

Oppure mettere in serie 6 altoparlanti da 8 ohm! Magari collegandoli con fase opportuna si attiene un fascio acustico direzionale :mrgreen: .

Se si adoperasse un altoparlante da 8 ohm senza trasformatore, si dovrebbe mettere in serie un resistore da 50 - 8 = 42 ohm.
La tensione si riduce a 3,5 x 8 /( 42 + 8 ) = 0,56 Veff
La potenza si riduce a 0,56^2/8 = 40 mW, sono pochini, ma qualcosa si dovrebbe sentire :-)

Sarebbe meglio riconsiderare il progetto considerando una tensione di alimentazione più bassa, 6 V ?, e forse uno stadio a collettore comune, che guadagna meno di 1 in tensione, ma ha una impedenza di uscita bassa.

Che ne dite ?
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[23] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto UtenteSediciAmpere » 31 mar 2022, 13:01

Ma anche nel calcolo che ho fatto io il transistor non lavora a temperature esagerate, basta un piccolo dissipatore da 25K/W

PS: se applichiamo il segnale tra base e emettitore, come l'ho disegnato io, la PSRR sarà leggermente migliore (in ogni caso pessima)
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[24] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto Utenteugophill » 31 mar 2022, 19:54

Ciao a tutti ragazzi, grazie ancora per le molte risposte.

Sono riuscito a capire qualcosa grazie a questo bellissimo articolo di Elemania http://www.elemania.altervista.org/transistor/BJT/bjt13.html.

Cercando di scimmiottare quanto scritto ho fatto i miei calcoli.

Questo è il circuito:



Partiamo dal fatto che non conosco i valori del segnale di ingresso e quindi sparo un guadagno random, diciamo 10.
In più mi sono accorto che sullo speaker c'è scritta anche la potenza, scritta ormai quasi completamente sbiadita. 2W/8ohm.

I conti che ho effettuato sono:
G=10 (ipotesi precedente)


G=\frac{R_c}{R_e} (ho controllato da più fonti, per questa configurazione dovrebbe valere questa formula)
R_c=10R_e


Ipotizzo di alimentare lo speaker con 0.5W:
P=\frac{V^2}{R}
V=\sqrt{PR}
V=\sqrt{0.5*8}=2V


Questa tensione però non sfrutta il range di alimentazione del mio alimentatore (12V), cerco allora di estendere la tensione abbassando la corrente, ipotizzo un 80% dei 12V, per non rischiare di tosare il segnale di uscita, quindi 10V circa, 6V di polarizzazione e 4V di escursione segnale che cadranno sullo speaker:
P=VI
0.5=4I
I=\frac{0.5}{4}
I_L=0.125A


Punto chiave dell'analisi è dimensionare I_c molto maggiore della corrente che scorre nel carico.
Considerando "molto maggiore" == "un ordine di grandezza in più", trovo:
I_c=1.25A


Fisso il valore di tensione del collettore a 6V, metà dell'alimentazione, sulla resistenza R_c cadono 6V:
R_c=\frac{V}{I}=\frac{6}{1.25}=4.8ohm


Dalla relazione R_c=10R_e:
R_e\approx0.5 ohm


Non rimane che determinare R_1 e R_2 del partitore di ingresso, sfrutto ancora la condizione di "molto maggiore" considerando I_b dieci volte più piccola della corrente che scorre in
R_1 e R_2


I_b vale:
I_b=\frac{I_c}{\beta} dove beta è il guadagno di corrente del transistor, valore effimero che non so dove recuperare quindi ipotizzo di 100(valore generico consigliato).
Dunque: I_b=0.0125A il valore sembra grossino per una I_b ma non ho l'esperienza per dirlo, quindi può anche andarmi bene :lol: .
I_{R_2}=0.125A


Siccome V_{be}\approx0.65V:
V_b=V_e+0.65=I_cR_e+0.65=0.125*0.5+0.65=0.7125\approx0.7V

R_2= \frac{V_b}{I_{R_2}}=5.6ohm

R_1=\frac{V_{R_1}}{I_{R_2}}=\frac{11.3}{0.125A}\approx90ohm


Ha senso quello che ho scritto? Lo so che i valori non sono molto "normali" però seguendo questi calcoli il risultato che ottengo è questo.
Adesso provo a fare delle simulazioni ipotizzando una tensione di ingresso 0.6V di picco e posto i risultati.
Il condensatore lo dimensionerò per via sperimentale con il simulatore

Un cordiale saluti a tutti gli utenti,
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[25] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 31 mar 2022, 20:23

Fisso il valore di tensione del collettore a 6V, metà dell'alimentazione, sulla resistenza R_c cadono 6V:
R_c=\frac{V}{I}=\frac{6}{1.25}=4.8ohm

I calcoli sono corretti, ma attento alle dissipazioni:
V = 6 V; I = 1,35 A; P = 6 x 1,35 = 8 watt nel resistore e all'incirca nel transistor
Se l'alimentatore è da 1,5 A sei al pelo.
Simula con generatore da 1000 Hz, per il condensatore, prova 1000 uF

Quanto alla realtà, prevedo calore, scottature, fumo e componenti danneggiati... :-)
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[26] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto Utenteugophill » 1 apr 2022, 19:07

Buongiorno vi posto le immagini della simulazione effettuata con Falstad, sostituendo l'NPN con un PNP e invertendo la polarità dell'alimentazione.
Il circuito amplifica, e questo è un bene. Purtroppo la potenza sul transistor è troppo alta.
Comunque una prima pietra miliare è stata raggiunta.

Ringrazio tutti per i validissimi consigli e spunti che mi avete dato. Prossimamente cercherò di realizzare la versione fisica.

Immagine 2022-04-01 190323.png


Immagine 2022-04-01 190223.png
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[27] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 2 apr 2022, 9:19

2 watt applicati all'altoparlante da 8 ohm,
corrispondono a 4 V eff ossia +/- 5,6 V max sinusoidali
e ovviamente anche a 0,5 A eff ossia +/- 0,7 A max sinusoidali

Propongo: di collegare direttamente l'altoparlante 8 ohm come Rc,
allora sarà percorso da una corrente continua a riposo di 0,35 A cui viene sovrapposta la corrente alternata di +/-0,35 A max, la massima potenza alternata sarà di 0,5 watt.

Propongo di alimentare il tutto con solo 5 o 6V
Re = 2,2 ohm 1 watt (o se volete due 4,7 ohm 1/2 watt in parallelo)
R2 = 82 ohm 1/2 watt
R1 costituita da un trimmer (potenziometro/reostato) da 250 ohm in serie a 100 ohm.
Si regola il trimmer in modo che la Vce sia uguale alla VRc o in modo che la distorsione in uscita sia minima, e speriamo in bene .
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[28] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto Utentedjnz » 2 apr 2022, 9:52

MarcoD ha scritto:Propongo: di collegare direttamente l'altoparlante 8 ohm come Rc

?%

Si, ok, elettricamente funziona, ma un altoparlante non sarebbe fatto per dissipare permanentemente una continua, e con il cono che lavora sempre in compressione o in trazione. La previsione "calore, scottature, fumo e componenti danneggiati" (su cui concordo) non vorrei che coinvolgesse anche l'altoparlante :-)
Una domanda ben posta è già mezza risposta.
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[29] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 2 apr 2022, 9:58

Si. hai ragione, io avevo aggiunto
e speriamo in bene .


Se va male uno può comperare per 5 € un amplificatorino cinese
o montarsene uno con un LM386N :-)
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[30] Re: Amplificatore rudimentale con transistor PNP

Messaggioda Foto Utentedjnz » 2 apr 2022, 10:04

ugophill ha scritto:Purtroppo la potenza sul transistor è troppo alta.

Un amplificatore di potenza in classe A è per forza una stufa. Se invece decidessi di realizzare un totem-pole in classe B, aggiungendo un transistor NPN complementare, la musica cambierebbe (in tutti i sensi :D )
Una domanda ben posta è già mezza risposta.
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