(Ejercicios resueltos)

Transcripción

1 SCU CNC SUROR NGNROS NUSRS Y COMUNCCON UNRS CNBR NSRUMNCON CRÓNC COMUNCCONS (5º Curso ngeniería de elecomunicación) ema : mplificadores de potencia. (jercicios resueltos) José María rake Moyano pto. de lectrónica y Computadores Santander, 005

2 roblema 5.1: iseño de un amplificador de potencia. Se dispone de una señal de audio de 500 m rms, y se desea diseñar un amplificador para que genere una potencia de 0W sobre un bafle de 8Ω. ara su diseño utilizar un amplificador M 4700 cuyas características reltivas a la potencia se adjuntan. l amplificador debe operar hasta temperaturas ambientes de 40ºC. v i 0.5 rms v R 8Ω 0W

3 iseño R 1 R 1 R 1 M4700 R 8Ω v i a potencia que se disipa en la carga en función de la amplitud de salida v rms, v rms R 0 W v rms R 0 W 8Ω 1. 65rms R a ganancia v mínima que requiere el amplificador es, v rms 1.65 lijo R1 R3 1 KΩ v min 5.30 v 7 v 0.5 R 7 KΩ i rms Con esta ganancia, las máximas amplitudes de salida y la tensión de dropout permiten definir las fuentes de alimentación necesarias. v rms max rms v max v rms max dropout dropout.5 CCMin Min 1.59 CC a potencia que se disipa en el amplificador como consecuencia de la amplificación de la señal, se obtiene utilizando las formulas de las etapas B, CC M señal W R 8 a potencia que se disipa en el amplificador como consecuencia de la corriente de reposo Q 5 m, es, ( ) W Molarización CC Q 1 a potencia total que debe disipar el amplificador es W M otal M Señal M olarización Modelo érmico J <150ºC 13. W Θ J 43ºC/W <40ºC Θ ºC/W J <150ºC 13. W Θ <40ºC J º C > Modelo sin disipador Θ J º C J Θ ( Θ Modelo con disipador Θ Θ ) < 6.33º C / W 150º C

4 roblema 5.: iseño de una fuente de intensidad. n la figura se muestra un circuito que constituye una fuente de intensidad que proporciona una intensidad de 500 m continua. CC 15 R 10Ω Z 5 R Z 1KΩ O B 0 BC549 R B140 eterminar el rango de la resistencia de carga R para los que el transistor de salida B140 no requiere radiador térmico. eterminar la resistencia térmica del radiador que hay que colocar para que el circuito pueda soportar el cortocircuito en la salida. Comportamiento ideal v CC B Z ( β 1) β CC R R Z Modelo térmico Resistencia de carga mínima si no se utiliza radiador: J <15ºC Θ J 100ºC/W 5ºC R Θ 100º C 100º C / W max 1 J Q C ( CC Z R ) CC Z max > 16 Ω W Resistencia térmica mínima para que aguante un cortocircuito de salida (R 0): Θ 10ºC/W J <15ºC Θ 5ºC max Θ > < C max J max Θ W ( Θ Θ ) º C / W

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6 roblema 5.3: Codificador/decodificador FM para comunicación a través de la red eléctrica. fin de transferir punto a punto información telemática por la red eléctrica de potencia de un edificio, se construye un sistema de codificación /decodificación FM adecuado para este medio. a señal digital se transfiere como una señal periódica con frecuencia de 4Khz para nivel digital bajo y 18 Khz para nivel digital alto. l codificador FM es un circuito que inyecta una señal periódica de intensidad entre las líneas de potencia de la frecuencia que corresponda la nivel lógico de entrada y con una amplitud constante de 100 m. l detector FM, mide la tensión diferencial que aparece entre las líneas de potencia, que para la frecuencias del rango 18KHz a 4 KHz es de aproximadamente 0.5Ω, y en función de la frecuencia de la señal de alta frecuencia que detecta, establece en su salida el valor lógico que corresponda. Codificador FM etector FM Señal Señal 0 ef 50 Hz 0.5 Ω l objetivo del examen es el diseño del codificador FM, que se lleva a cabo de acuerdo con el siguiente circuito. n él existe un multivibrador realizado con un circuito M555, cuya señal de salida será una señal cuadrada con frecuencia 18 KHz para un 1 lógico de entrada y 4 KHz para 0 lógico de entrada. l circuito realizado con el amplificador de potencia M4700 y el transformador de relación de vueltas 1:1 convierte esta señal periódica en una señal cuadrada de intensidad que se inyecta en las líneas de potencia de la red. 4 Khz 5 0 Señal 18 Khz Modulador FM Ω íneas red 50 Hz Sobre el diseño del modulador FM, estudiar: 1º) studiar la etapa de salida proponiendo el valor adecuado a la resistencia R para que el circuito tenga la funcionalidad buscada. º) studiar la disipación de potencia del amplificador M4700, verificar si este amplificador puede soportar la citada potencia y en su caso determinar la resistencia termica del disipador que requiere.

7 nálisis deal n un transformador ideal vo ia 1 R 0.5 n Ra 0. 5 Ω v i 1 n 1 a o por lo tanto, en la salida del amplificador debe haber una señal de de intensidad de 0 a 00 m v i 5 0 i a 1 1 i o 0.5 Ω íneas red 50 Hz 00m 0 R 100 m 100 m n el amplificador, 5 ia vi / R R 5Ω 0. R va ia R va max 0.* n ( 0.5 5) 5.1 n este caso el amplificador está operando en modo de clase. a potencia media que disipa el amplificador será la mitad de la que disipa cuando está suministrando corriente. M isipada Q * CC *( CC i a (R /n R ))*i a 0.05*(4)(1/)*(10.*5.5) W l modelo térmico del amplificador, sin utilizar ningún disipador es, J <150ºC Θ J43ºC/W 5ºC Misipada 1.9W J Misipada Θ J * º C < J max 150º C luego el amplificador puede operar sin necesidad de utilizar disipador.