PROGETTAZIONE DI UNO STADIO BF - 2


SPECIFICHE DI PROGETTO

Si vuole progettare uno stadio amplificatore di bassa frequenza, adatto a ricevere in entrata segnali di ampiezza massima di alcune centinaia di millivolt, con un guadagno pari a circa dieci volte, una impedenza d'ingresso superiore ai 50.000 ohm ed una impedenza d'uscita inferiore ai 5.000 ohm, disponendo di una alimentazione in tensione continua di 12 V. Riassumendo in numeri le specifiche di progetto:

Tensione di ingresso massima Vin_max  = 100mV;

Guadagno amplificatore G = 10;

Impedenza di ingresso  Rin >30k ohm;

Impedenza di uscita  <  Rout  < 5 k ohm;

Vcc = 12V.

SCELTA DELLA TOPOLOGIA

Fissate le specifiche i passo successivo e' quello di individuare la topologia circuitale che si pensa pił appropriata alla realizzazione del circuito che soddisfa le specifiche. Nel nostro caso utilizzeremo come configurazione circuitale quella classica di un amplificatore in classe A con ingresso in base ed uscita di collettore come quella  riportata in figura 3.

stadio amplificatore di bassa frequenza a singolo transistor

Fig. 3 - stadio amplificatore di bassa frequenza a singolo transistor 

Come si vede in questo circuito si fa uso di transistor NPN , di 4 resistori per fissare il punto di lavoro e il guadagno e di due capacitori C1 e C2 per disaccoppiare il segnale di ingresso e quello di uscita dalla componete continua dovuta alla polarizzazione dei circuito. 

SCELTA DEI COMPONENTI

L'elemento fondamentale del circuito e' rappresentato dal transistor NPN. La scelta del componente deve cadere su un transistore che possa lavorare con la tensione di alimentazione scelta e possa trattare segnali nella banda di utilizzo del circuito senza creare distorsioni. Nel nostro caso possiamo scegliere di usare dei comunissimi transistor, quali i modelli BC237, BC547, BC109. Per conoscere meglio le caratteristiche di questi transistori si consiglia di consultare il loro datasheet ( si puo usare la funzione di ricerca presente nel nostro sito  DataSheet_Finder). Consultando il datasheet ricaviamo che il guadagno  β in continua del transitor valga 200 ovvero:

β=200

con una corrente di funzionamento pari a 1 mA. 

DEFINIZIONE DEL PUNTO DI LAVORO

Fissiamo la corrente di funzionamento di collettore Ic al valore di 1 mA e la tensione di  collettore-emittore Vce di 6 V circa, in grado di garantire la presenza di segnali in uscita intorno al valore di 1 V senza grosse distorsioni. Infatti la tensione massima in ingresso di 100mV per un guadagno di 10 comporta un segnale di ampiezza di 10*100mV = 1000mV=1V. In presenza del segnale amplificato in uscita il transistor non deve uscire dalla sua regione di lavoro per evitare distorsioni. Scegliendo la tensione di collettore al valore di metą di quella di alimentazione ovvero 12/2= 6V si assicura un funzionamento senza distorsione ( la tensione sul collettore varierą tra 7 e 5 V).
Una altra tensione da tenere in conto e' la tensione tra i terminali di base e di emittore Vbe, Questi terminali, come esposto nel tutorial, fanno capo ad una giunzione PN. Per garantire il funzionamento del transistor come amplificatore questa giunzione deve essere polarizzata direttamente.Questo vuol dire che la base deve essere pił positiva dell'emittore. In tale condizione la la tensione tra questi terminali vale 0.6V (Vbe =0.6V). Riassumendo il punto di lavoro del transistor sovra garantire le seguenti condizioni:

Ic = 1mA;  Vce = 6V; Vbe = 0.6V