TEMA PROIECT: SA SE PROIECTEZE UN GENERATOR DE SEMNAL SINUSOIDAL CU RETEA DE REACTIE POZITIVA WIEN AVAND URMATORII PARAMETRII: b3b16be
• U0=3.5V (tensiunea de iesire)

• RS=200? (rezistenta de sarcina)

• Fo min=0.9kHz

• Fo max=900kHz

• IO=250 mA

• Ro=0.6?

( SCHEMA BLOC )

ETAJUL DE IESIRE

Oscilatorul ce va fi proiectat nu va putea fi conectat direct la o sarcina exterioara, deoarece acest lucru ar putea produce o modificare a frecventei de oscilatie si o distorsionare a semnalului generat . De aceea intre sarcina si oscilator se intercaleaza un etaj separator care va avea :

• Rezistenta de intrare (Ri) foarte mare; (mult mai mare decat rezistenta de iesire a oscilatorului (Roosc)
• Rezistenta de iesire (Ro) mica; (mult mai mica decat rezistenta de sarcina (Rs) )
• Eventual sa amplifice (daca rezistenta de sarcina are valoare mare) sau sa fie de forma unui repetor pe emitor (pentru valori mici ale impedantei sarcina)

Proiectarea etajului de iesire va fi facuta satfel incat circuitul ales pentru polarizarea trazistoarelor sa mentina PSF-ul acestora constant in conditiile in care temperatura variaza intr-un interval dat T?aTmin,Tmaxi si unei dispersii tehnologice a parametrilor componentelor.

Aleg:
• Tmin=00C
• Tmax=600C
• To=250C (temperatura de functionare)

In aceste conditii se impune ca variatia curentului de colector sa nu depaseasca 5% ( ?Ic ? 5%)

Schema etajului de iesire este:

Unde:
• T2 este un generator de curent polarizat prin rezistoarele (R4,R5)
• T1 este un etaj colector comun polarizat prin rezistoarele (R1, R2, R3) cu Bootstrap (pentru a mari rezistenta de intrare Ri)

Pentru stabilirea punctelor statice de functionare pe schema de curent alternativ se echivaleaza sursa de curent ( T2 , R4 , R5, R6 ,C4 ) printr-o rezistenta RechT2 . Deoarece valoarea acesteia este foarte mare (de ordinul M?) se va neglija in calcule.

Pentru tranzistorul T1:

1. Evitarea blocarii: iC1((t) =IC1+Ic 1sin?t >0 in cazul cel mai defavorabil sin?t= -1?IC1 > Ic 1 = =17. 5mA
2. Evitarea saturarii: vCE 1=VCE 1+Vce 1sin?t >Vce 1sat in cazul cel mai defavorabil sin?t= -1 ?VCE >Vce 1+Vcesat
?consider Vce 1sat =0.6V
?Vce 1 =Uo=3.5V
?VCE 1 >3.5V +0.6V =4.1V

ALEG:
• IC =20 mA
• VCE =5V pentru ambele tranzistoare

* ICmax >IC+Icsin?t pentru sin?t= 1 ?

IC max >20mA+17.5mA ? IC max >37. 5mA

* V CEmax >VCE 0 +V ce ? V CE max >5V+3. 5V

? V CEmax >8. 5V

* PD max >(IC*V CE)max =37. 5mA*8. 5V

? PD max >318.75 mW

Tinand cont de aceste valori maxime pe care trebuie sa le suporte tranzistorul , in acest etaj se folosesc doua tranzistoare BC 337 (Si-planar epitaxial NPN) care au urmatorii parametrii:

• IC max =800 mA valoare de varf ICM=1000mA
• IB max =100 mA valoare de varf IBM =200mA
• Intervalul de temperatura (Tmin,Tmax) = (-65,150) 0C
• Capacitate tipica a colectorului CC = 5pF
• VCE 0 =45 V
• PD max =625 mW valoare constanta in intervalul de temperatura 00C ? 450C
• Vcesat =0.7 V
• fT =200 MHz la IC =10 mA
• hfe=(100…600) atunci cand IC=100 mA si VCE=1V

Tranzistorul BC337 are cu o buna aproximare aceeasi parametri cu BC338 si au ca echivalent pe BC327 respectiv BC328.
Ele sunt construite in capsula de plasticTO-92 si au fost destinate folosirii in preamplificatoare, drivere de joasa frecventa sau in etaje de iesire.

Reteaua de polarizare a tranzistorului T1 este:

Unde:
Rbb1=R1??R2 ; Rbb2=R4??R5

Vbb1= ; Vbb2=

ECUATIILE NECESARE PENTRU DETERMINAREA VALORII REZISTORELOR SUNT:
Vbb2=Rbb2 +VBE +R6IC ? IC=
VBE si ?f variaza cu temperatura dupa legi de forma:
IC este minim cand: -VBE este maxim
- este minim ? la T=Tmin

IC este maxim cand: -VBE este minim
- este maxim ? la T=Tmax

Valorile pentru IC min si IC max sunt:
IC max = ? 1.05IC (1+5%)
IC min = ? 0.95IC (1-5%)
notez diferenta = k ?
= ?VBE fie ?2 = si R6min =

Din caracteristicile din catalog ale tranzistorului BC 337 , atunci cand IC= 20mA si VCE = 5V se observa ca:
• ?f(IC) =170
• VBE(IC) =0.635V laTo=250C
Tinand cont de aceste date vor rezulta:
289 554.5mV
85 692.5mV
?2 =13.25
R62 min =69 ?
(pentru tranzistorul T1)

? IC =
VCE =
VBE si ?f variaza cu temperatura dupa legi de forma:

;
IC este maxim cand:
• VBE este minim
• este maxim
• VCE este minim
Conditiile sunt indeplinite cand T=Tmaxim
IC este minim cand:
• VBE este maxim
• este minim
• VCE este maxim
Acestea sunt adevarate cand T=Tminim

? ?1.05IC (1+5%)
? ? 0.95IC (1-5%)
Inlocuind expresiile pentru si pentru si scazand ecuatiile va rezulta inegalitatea: fie = k ? unde ?1= iar R61 min=
Deoarece tranzistoarele sunt identice si sunt polarizate cu acelasi PSF , rezulta ca si valorile maxime si minime pentru si pentru VBE sunt aceleasi. Tinand cont de valorile gasite anterior vom avea:
?1=6.62 si R61 min = 138 ?

Valoarea aleasa pentru R6 va trbui sa satisfaca inegalitatea:
R6 ? max (R6 1 min , R6 2 min) ? R6 ? max ( 69 , 138 ) ?
? R6 ? 138 ?
Deasemeni exista si o limita superioara pentru alegerea lui R6 si este data de limitarea impusa de tensiunea de alimentare:
VCC = 2 VCE + R6 IC ? 24 V (valoarea maxima la care putea fi proiectata sursa de alimentare)
?R6 < ?R6 < 700 ?

Aleg R6 = 470 ? ?VCC = 19.4V
Se observa ca tensiunea care cade pe rezistorul R6 este comparabila cu tensi- unea VCE a tranzistoarelor T1 si T2
Din reprezentarea grafica a variabilelor Rbb2 si Rbb1+R3 in functie de R6 se vor determina valorile acestora la R6 aleasa.

? Rbb2 = 2115 ?
? Rbb1 + R3 = 5355 ?
Pentru aceste valori se calculeaza : Vbb1 = 15.66V
Vbb2 = 10.283V
Se alege R3 de valoare comparabila cu rezistenta rBE de semnal mic a tran- zistorului. (R3 > rBE )
R3 = 270 ? ?Rbb1 =5085 ?

Stiind:
• Rbb1 = 5.085 K
• Vbb1 = 15.66 V
• Vcc = 19.4 V ?R1 = 3.74 k
?R2 = 15.66 k
• Rbb2 = 2.115 k
• Vbb2 = 10.238 k
• Vcc = 19.4 V ?R4 = 9.16 k
?R5 = 10.238 k
Pentru realizarea practica a etajului de iesire rezistoarele se rotunjesc la valoarea cea mai apropiata care se gaseste in catalog. Astfel se aleg rezistoare cu pelicula metalica RPM-3012.
Acestea au precizie si stabilitate ridicata simultan cu un coeficient de temperatura scazut. Factorul de zgomot pentru rezistente nominale cu- prinse in domeniul 10 ??100 k? este F<0.25 ?V/V.
Din seria nominala de valori E192 ( ? 0. 5% ) se aleg urmatoarele rezistoare:
• R1 = 3.74 k?
• R2 = 15.6 k?
• R3 = 271 ?
• R4 = 9.2 k?
• R5 = 10.2 k?
• R6 = 470 ?

Refacand calculele pentru aceste valori ale rezistoarelor se obtin:
• IC = 19.1 mA
• IC max = 19.8 mA
• IC min = 18.04 mA
• VCE = 5.2 V
• VCE max = 5.46 V
• VCE min = 5.04 V
?Tranzistoarele raman in RAN pe tot intervalul de temperatura

Scema de curent alternativ este:

Din catalog se observa ca pentru un curent de colector IC = 19.1mA ? ? 170
Rezistenta rBE a tranzistoarelor este rBE = ? rBE = 0.22 k?
RechT2 = unde r0 este rezistenta de iesire a tranzistoru- lui T2. ro = cu VA >100 V
Rech T2 este de ordinul M? si poate fi negijat in comparatie cu RS.
Deasemeni Rbb1 = 3k poate fi neglijat fata de RS.

Pentru determinarea tensiuni de intrare astfel incat la iesire sa fie tensiunea de 3.5 V este necesar sa se calculeze valoarea amplificari AV:


UI = ?UI =3.52 V
Rezistenta de intrare in etaj este :

RI=(rBE??R3) + RSa 1+gm(rBE??RS) i=18.874 k?

Rezistenta de iesire din etaj este:

R0= (rBE/?f)??(rBE??R3) = 1.28 ?

Conditia pe care trebuie sa o indeplineasca oscilatorul este ca rezistenta de iesire din oscilator sa fie mult mai mica decat rezistenta de intrare in etajul de iesire.

Valoarea condensatoarelor este astfel aleasa incat sa reprezinte scurtcircuit la frecventa de lucru. ?CI = 100 ?F

OSCILATORUL CU RETEA WIEN

Tinand cont de conditiile impuse de etajul de iesire rezulta ca este necesar ca oscilatorul ce va fi proiectat sa fie alimentat la o tensiune de
19.4 V ( ?20 V) si sa aiba o rezistenta de iesire mult mai mica decat rezis- tenta de intrare in etajul de iesire . Deasemeni luand in cosiderare faptul ca amplificarea pe care o are etajul de iesire este mai mica decat 1 (0.993) pentru a obtine un semnal sinusoidal cu amplitudinea de 3. 5V va trbui ca amplitudinea maxima a semnalului la iesirea oscilatorului sa fie 3. 52 V.
Reteaua WIEN va trbui sa ofere posibilitatea reglarii frecventei semnalului sinusoidal in domeniul 0.9 kHz ?900 kHz. Acest lucru va fi facut mai intai brut ,pe decade, apoi fin.
Schema bloc a oscilatorului este: unde Rs’ esterezistenta de intrare in etajul de iesire (Rs’=18.874 k? )

Reactia negativa a ampificatorului ofera o stabilitate a amplificarii si o marire a rezistentei de intrare in amlpificator.

Reteaua WIEN este conectata la amplificator astfel incat sa realize o reactie pozitiva . Deoarece defazajul intrdos de retea este nul, este necesar ca defazajul amplificatorului sa fie egal cu 2k?; deci amlpificatorul trebuie sa aiba un numar par de etaje (de obicei doua).

RETEAUA WIEN

Reteaua WIEN alimentata de un generator de tensiune are urmatoarea schema:

Schema este compusa din doua retele de defazare:
• o retea trce -;sus , formata din C1 si R2 (care introduce un defazaj pozitiv)
• o retea trece-jos , formata din R1 si C2 (care introduce un defazaj negativ)
Exista posibilitatea ca pentru o anumita frecventa f0 defazajul intre tensiunea de intrare si cea de iesire in reteaua Wien sa fie nul . Aceasta valoare a frec -ventei depinde de valoarea rezistentelor si capacitatilor din retea.

Fie Z1 si Z2 impedantele celor doua brate ale retelei:


Functia de transfer in conditii ideale( deci o sarcina infinita ) este:
F(?)?Io=0 =
Inlocuind Z1 si Z2 se obtine:


Reprezentand modulul si faza functiei de transfer in functi de frecventa se observa ca:

? reteaua are proprietati selective lasand sa treaca frecventele din jurul lui ?o in rest atenuand
? defazajul este nul pentru o frecventa egala cu cea de rezonanta
Conditia de amorsare a oscilatiilor este:
Pentru AV?R ?FW(?) ?R ? de unde rezulta ca frec- venta de oscilatie este: iar functia de transfer
F(?) =
De obicei se ia R1=R2 si C1=C2. ?F(?) = . La un defazaj de ?450 valoarea functiei de transfer scade la din valoarea ei maxima, compor -tandu-se selectiv.

Impedanta de intrare in reteaua Wien are expresia: cand Io=0:
Zin.w(?o) =Z1+Z2 =
Impedanta de iesire din reteaua Wien este: cand Vi=0;
Zo,w(?o) =Z1 ??Z2 =
Pentru proiectare conditiile impuse asupra rezistentelor de intrare si de iesire ale amplificatorului cu reactie negativa sunt:
• Ro,a ?? ?Z1n,w? ? Ro.a ??
• Ri,a ?? ?Zo,w? ? Ri,a ??
Acestea doua reunite vor indica modul de alegere al rezistentei din com- punerea retelei Wien:

Reglajul frecventei de oscilatie cu ajutorul retelei Wien se va face prin intermediul condensatoarelor (selectarea unui condensator echivaleaza cu selectarea unei decade ), si al rezistoarelor ( in interiorul fiecarei decade).

Intervalul de frecventa de 0.9kHz?900kHz va fi impartit in trei decade:
1. 0.9kHz?9kHz
2. 9kHz?90kHz
3. 90kHz?900kHz
Insa pentru a nu se pierde frecventele ce delimiteaza decadele , cele trei intervale vor fi mai mari , suprapunandu-se.

Rezistenta R din compunerea retelei va fi formata dintr-un potentiometru Rp si un rezistor Rmin inseriat cu el. Rmin este necesar in curent alternativ pentru a se evita scurtcircuitarea bazei tranzistorului de la intrarea amplifi -catorului atunci cand valoarea rezistentei potentiometrului Rp este zero.
Valoarea rezistentei Rmin se ia o zecime din valoarea potentiometrului: ? Rmin =
Pentru fiecare decada se va determina:
• fmin =
• fmax =

Pemtru a se schimba frecventa in decade atunci cand se selecteaza un condensator , va trebui ca valorile condensatoarelor sa fie:
• C1 = C
• C2 = C/10
• C3 = C/100

Astfel schema retelei Wien va fi:

Potentiometrele Rp au ax comun si deasemeni comutatoarele k vor comuta sincron selectand acceasi valoare a condensatorului in cele doua ramuri.

Schema de principiu a unui oscilator cu reactie negativa si retea Wien este urmatoarea:
Reteaua Wien realizeaza o reactie pozitiva selectiva de la iesirea amplifica- torului la intrarea 1 neinversoare de faza. Reactia negativa se aplica pe divizorul format din rezistentele R1 si R2 la intrarea 2 inversoare de faza a amplificatorului. Se observa ca reteaua Wien si rezistentele R1,R2 formeaza o punte. Pentru generarea oscilatiilor este necesar ca puntea sa fie neechilibrata Tensiunea ce se aplica intre intrarile 1 si 2 este egala cu diferenta intre tensiunile U3 si U4 , adica U1= U3-U4. Daca amplitudinea oscilatiilor U2 creste , cresc si tensiunile de reactie pozitiva U3 si reactie negativa U4. Cresterea tensiunii U4 trebuie sa fie mai mare decat a tensiunii U3 , astfel incat micsorarea tensiunii rezultante U1 sa duca la revenirea la valoarea initiala a tensiunii U2.Aceasta crestere suplimentara a tensiunii U4 se face utilizand o rezistenta neliniara in locul lui R2.In cazul in care R2 este rezis- tenta cu coeficient pozitiv de temperatura , valoarea ei va creste odata cu cresterea curentului care o parcurge, ducand astfel la o crestere suplimenta- ra a tensiunii U4. Rezulta astfel o limitare a cresterii amplitudinii oscilatiilor . Invers, daca tensiunea U2 scade, se va micsora curentul prin rezistenta R2, si deci tensiunea U4 se reduce astfel incat cresterea tensiunii U1 sa compenseze scaderea initiala a tensiunii U2. Se realizeaza astfel o stabilizare a amplitu -dinii semnalului generat.
Daca in locul acestui termistor se va folosi ca element neliniar chiar un element activ din amplificator, vor rezulta distorsiuni si deci o abatere a formei de unda de la sinusoida. Distorsiunile ar fi cu atat mai mari daca s-ar intra in zona de saturatie.
La frecventa f0 la care modulul functiei de teansfer al retelei Wien este maxim si depaseste cu putin coeficientul de reactie negariva, va avea loc o compensare a reactiei negative , amplificatorul incepand sa oscileze datorita reactiei pozitive ramase in circuit. Amplificarea fiind constanta in domeniul de frecvente in care lucreaza oscilatorul ( prin reactia negativa ), nu se vor introduce defazaje suplimentare.

Din scema de principiu a oscilatorului cu retea Wien si tinand cont ca frecventa este reglabila intr-un domeniu larg, se constata ca in cazul modificarii capacitatilor C ale retelei , impedanta de intrare a retelei este independenta de frecventa si constanta in gama de variatie a capacitatilor C . Deci sarcina amplificatorului ramane constanta si o schimbare a frecventei nu este insotita de o modificare a tensiunii de iesire U2. In schimb, la reglarea frecventei prin modificarea valorii potentiometrelor Rp, impedanta de intrare scade cu cresterea frecventei modificand astfel sarcina amplificatorului. De aceea este necesar ca reteaua Wien sa fie alimentata de la un etaj cu impedan- ta de iesire mica.
Una din metodele de micsorare a rezistentei de iesire si de marire a re- zistentei de intrare este folosirea unei reactii negative de curent in emitorul trazistorului de intrare.
Schema amplificatorului cu reacti negativa si retea Wien este :

Schema are doua etaje:
• un etaj sarcina distribuita -;realizat cu tranzistorul Q1 ce are ca rezistenta de emitor chiar una din rezistentele din compunerea reactiei negative
• un etaj emitor comun -;realizat cu tranzistorul Q2; emitorul acestuia va fi la masa in curent alternativ datorita scurtcircuitarii rezistentei Re2 de catre condensatorul C2
Reactia negativa este de tensiune-serie , esantionarea facandu-se in nod iar comparartia pe bucla.

Reactia negativa este formata din Re1 si Rt si are urmatoarea schema: cand Io = 0 ?
Pentru aV foarte mare se poate aproxima AV =

Din conditia de amorsare a oscilatiilor Barkhausen va rezulta:
? ?

? Rt = 2 Re1
Parametrii ce caracterizeaza un termistor sunt:
• RTo -; valoarea efectiva la temperatura nominala
• Gt - factor de disipatie a mW/oC i
- reprezinta puterea necesara pentru a creste temperatura de lucru a termistorului cu un grad oC ; el depinde de dimensiunile termistoruli si de conexiunile adaugate care se comporta ca niste radiatoare de caldura
- pentru o functionare satisfacatoare a oscilatorului acest factor trebuie sa fie cuprins intre 0.10 si 0.35 mW/oC
• Pdmax - puterea disipata maxima
• ?t - constanta de timp reprezinta timpul necesar ca temperatura termistorului sa scada cu 27% in conditii de atmosfera si repaus
-valoarea acestei constante trebuie sa fie cuprinsa intre1 si 10 secunde
Intrucat reteaua este in curent alternativ , tensiunea ce cade pe termistor poate fi scrisa ca: iar valoarea efectiva
? VT ef = 1.65 V
Pentru a reduce influenta temperaturii mediului, termistorul va lucra la o temperatura cuprinsa in intervalul 50oC ? 150oC.

Termistorul ce va fi folosit este de tipul 6343 Philips a9i si are urmatorii parametrii:
? puterea disipata maxima Pdmax = 20 mW
?factorul de disipatie Gt = 0.11 mW/oC
??t = 6 s
Din caracteristicile acestuia UT ef = f(IT) si RT = f(T) se alege un termistor de valoare RTo = 10 k? (vezi anexa 3)
Deasemeni tot din diagrame rezulta IT = 10 mA

Pdef = UT ef IT ef =16.5 mW <20 mW (limita maxima)
Temperatura la care va lucra termistorul este: T = ? T = 150oC
Pentru ca variatiile rezistentei neliniare sa nu poata urmari variatiile tensiunii in timpul unei perioade este necesar ca:
?t ? Tosc unde Tosc este perioada frecventei minime de oscilatie
?Tosc = = 0.001 deci conditia este indeplinita

?Re1 = = 82.5 ?

Schema in bucla deschisa a amplificatorului (fara reactia Wien) este urmatoarea: dupa pasivizarea intrarii si iesirii se obtine:
Pentru stabilirea punctelor starice de functionare sunt necesare urmatoarele conditii:
• Evitarea blocarii tranzistorului Q2:
IC2 = IC2 + Ic2 sin?t >0 tinand comt de schema Ic2 se poate scrie ca suma a doi termeni :
? IC2 ? neavand valoarea pentru Rc2 se va alege o valoare minima pentru IC2 si se va verifica apoi inegalitatea.
Cum = 14.22 mA se impune ca IC2 > 25 mA
Valoarea aleasa va fi : IC2 = 30 mA

• Evitarea saturarii tranzistorului Q2:
VCE2 = VCE2 + Vce2 sin?t >VCEsat pentru VCEsat = 0. 6 V si pentru sin?t = -1 rezulta ca VCE2 > VCEsat +Vce2 ? VCE2 > VCEsat + VOSC
?VCE2 > 3.52 V + 0.6 V ?VCE2 > 4.12 V
Se va alege VCE2 = 5 V

• Evitarea blocarii tranzistorului Q1:
Se va considera ca iC(t) ? IE(t)
?iE1 (t) = IE1 + Ie1 sin?t >0 ; iar Ie1 =
In cazul cel mai defavorabil , atunci cand sin?t = -1 inegalitatea devine:
IE1 > ?IE1 >14.22 mA
Se va alege IE1 = 20 mA

• Evitarea saturarii tranzistorului Q1: vCE1 = VCE1 + Vce1 sin?t >VCEsat
Tensiunea Vce1 este comparabila cu VRe1( tensiunea de pe rezistenta Re1) : ?vCE1 = VCE1 + VRe1 sin?t >VCEsat Atunci cand sin?t = -1 ? VCE1 >VRe1 +VCEsat VRe1 =
? VCE1 > 1.17 V + 0.6 V = 1.77 V
Se alege VCE1 = 2 V

Pentru aceste puncte statice de functionare ale trazistoarelor Q1 si Q2 se vor calcula valorile celorlalte componente din schema, astfel:

Vcc = IC1( Rc1 + Re1 ) -; VCE1 ?
?Rc1 = 817.5 ?
Vcc -; Rc1*Ic1 = VBE +Re2*Ic2 ?
? Re2 = 105 ?

Vcc = (Rc2 + Re2) Ic2 +VCE2 ?
?Rc2 = 395 ?

Verificandu-se presupunerea anterioara ( IC2 > 25 mA ) se observa ca este indeplinita:

= 14.22 mA +8.91 mA = 23.13 mA

? IC2 =30 mA > 25 mA > 23.13 mA

Din catalog valorile standard ce se aleg pentru rezistente sunt :

• Re1 = 82.5 ?
• Rc1 = 816 ?
• Re2 = 105 ?
• Rc2 = 392 ?
Acestea sunt rezistoare cu pelicula metalica RPM din seria E192 ( ?0.5% ).

Tranzistoarele folosite la realizarea schemei sunt NPN , si-planar, de tipul BC 107. Ele sunt caracterizate de urmatorii parametrii:
• VCBO max = 50 V
• VCEO max = 45 V
• IC max = 100 mA
• Ptotmax = 300 mW
• H21 E = 125…500
• FT = 300 MHz
• F = 10 dB
Aceste tranzistoare sunt destinate utilizarii in etaje preamplificatoare si driver de joasa frecventa. Sunt complementare tranzistoarelor BC 177

Q1 are VCE = 2 V si Ic = 20 mA. La aceste valori din catalog se obtine pentru ?f valoarea de 145
?f = 145 gm = 800 mA/V ; rbe 1 = 181.25 ? =0. 181 k?

Q2 are VCE = 5 V si Ic = 30 mA ? ?f = 240 gm = 1200 mA/V ; rbe 2 = 200 ? = 0. 2 k?

Calculul amplificarii se va face pe etaje. Astfel aV = aV1 * aV2 unde:
? aV1 este ampificarea primului etaj ( sarcina distribuita )
? aV2 reprezinta amplificarea celui de-al doilea etaj ( emitor-comun )

aV1 = ? - ? aV1 = -2. 91 aV2 = -gm2 aRc2 ??(Re1 + Rt)i ?aV2 = -182

?aV = (-2. 91) *(-182) = 529. 62
Amplificarea in tensiune este suficient de mare pentru ca aproximarea de la reteaua Wien ( Av ? 1/f ? 1/3 ) sa fie adevarata.

Cistigul pe bucla T = f *aV = 1/3 *529. 62 = 176. 54

Rezistenta de intrare in amplificator este : RiA = Ri ( 1 + T ) unde Ri reprezinta rezistenta de intrare in amplificator cu bucla de reactie pasivizata.
Ri = a rbe1 +(Re1 ?? Rt) (?1 + 1)i = 8211. 2 ? = 8. 211 k?
?RiA = 8. 211 (1+176. 54) = 1. 45 M?
Rezistenta de iesire din amplificator este: RoA =Ro/(1 + T ) unde Ro reprezinta rezistenta de iesire din amplificator cu bucla de reactie negativa pasivizata.
Ro =rCE2 ?? ( Re1 + Rt ) ; deoarece rCE2 are o valoare foarte mare si fiind conectata in paralel , poate fi neglijata.
?Ro ? Re1 +Rt =247. 5 ?
?RoA = 247. 5/( 1 + 176. 54) = 1. 39 ?

Avand valorile rezistentelor de intrare si de iesire in (din) amplificator se poate dimensiona rezistenta R din compunerea retelei Wien:

0.65 ? ?? R ?? 3075 k?
Se va alege R = 10 k? = Rp
Valoarea rezistentei Rmin se ia de obicei o zecime din valoarea potentiome- trului. ? Rmin = 1 k?

Valoarea condensatorului C din compunerea retelei Wien se va determina din relatia:
? C = 16. O8 nF
Valoarea standardizata care va fi aleasa din catalog pentru C este de 16 nF
Valoare ce va fi obtinuta prin conectare in paralel a doua condensatoare de valori C1 = 15 nF si C2 = 1 nF. Acestea vor fi condensatoare cu harie uleiata sau cerata de tipul HC 24, 16 cu:
• toleranta capacitatii : ?20%
• tg ?(la 1kHz si 20oC) ? 0/01
• tensiunea nominala : 400V
• categorie climatica : 25/085/21
Cu ajutorul condensatorului C si a rezistoarelor Rp si Rmin se vor determina cele trei game de frecventa astfel:

• f1 min = ?f1 min = 0.9047 kHz f1 max = ?f2 max = 9. 9522 kHz
• f2 min = C/10 = 1. 6 nF
Valoarea aleasa din catalog pentru C/10 este 1. 7 nF. Acesta este un condensator cu hartie cerata din seria HC 33.02 avand:
• toleranta capacitatii : ?20 %
• tg ?(la 20oC si f=1 kHz) ?0.01
• tensiune de categorie :0.6Un
• tensiunea nominala : 400 V
• categorie climatica 10/070/04
Cu aceasta valoare se vor obtine urmatoarele frecvente: f2 min = 8. 515 kHz f2 max = 93. 668 kHz
• f3 min = C/100 = 160 pF
Din catalog se ia pentru C/100 valoarea de 160 pF care corespunde unui condensator cu plistiren cu terminale axiale din seria PS 00.11. Condecsatoarele fac parte din clasa E48 (?2.5%) si au:
• tg ? ? 10*10-4 (f = 1 Mhz )
• coeficient de temperatura ?T = (-60…-220)*10-6/oC
• rigiditate dielectrica (intre terminale) : 2Un
• categorie climatica 10/070/04
• tensiunea nominala 25 V
Se vor obtine urmatoarele frecvente: f3 min = 90 . 4 kHz f3 maz = 995. 2 kHz

0.9047

STABILIZATORUL

Din cerintele proiectului si din calculul etajelor anterioare rezulta ca este necesar sa se proiecteze un stabilizator avand urmatorii parametrii:

• Uo = 20 V ( tensiunea de iesire )
• Io = 250 mA ( curentul de iesire )
• Ro = 0. 6 ? ( rezistenta interna a generatorului )

Schema stabilizatorului este:

Se poate observa ca stabilizatorul este cu reactie (sistem de urmarire), cu generator de curent si element regulator serie. Schema bolc este urmatoarea:

Elementul regulator serie il reprezinta tranzistorul T1 iar T2 este comparatorul. Esantionul din tesiunea de la iesire este luat prin divizorul rezistiv ( R4 , R5 ) iar elementul de referinta este dioda Zener DZ2.
Tranzistorul T3 inpreuna cu R1 , R2 , DZ1 formeaza o sursa de curent constant.
Principiul de functionare este simplu: odata cu variatia tensiunii de la inrare, cum ar fi de pilda cresterea acesteia , in primul moment creste si tensi unea de la iesire Vo. Cresterea tensiunii Vo conduce la cresterea tensiunii ce se aplica pe baza lui T2. Curentii de baza si de colector al acestui tranzistor cresc.Curentul de colector al lui T3 este suma dintre curentul de colector al lui T2 si cel de baza al lui T1. Cum acest curent este constant, cresterea curentului de colector al lui T2 se face pe baza scaderii curentului de baza al lui T1. Micsorarea acestui curent duce la scaderea curentului de iesire si deci la scaderea tensiunii de iesire. Analog pentru cazul in care tensiunea de la iesire Vo scade.

Dioda DZ1 se va alege astfel incat sa prezinte o rezistenta dinamica mica si un curent de stabilizare mare obtinandu-se astfel o amplificare mare a etajului format cu tranzistorul T2 si astfel o scadere a resistentei de iesire.
Se alege dioda PL 10 Z cu parametrii:
• Iz = 50 mA (curentul prin dioda)
• Rz = 4 ? (rezistenta dinamica)
• ?VZ =5.5*10-4/oC (coeficient de temperatura)
• Izmax = 100 mA (curentul maxim prin dioda)
• PDZ = 1 W
In schema se va impune ca prin dioda sa treaca un curent de 50 mA.

Pentru alegerea rezistoarelor R4 si R5 se au in vadere urmatoarele ecuatii:

Ir >> IB2 (tensiunea de esantionare sa nu fie afectata de curentul de baza al lui T2)

Ir << Io (rezistoarele fiind limitate inferior)
Se va presupune ca VBE2 = 0.7 V lucru ce va fi verificat dupa alegerea lui T2
? ?

Aleg R5 =530 ? si R4 =1 k-650 ? = 470 ?
Cu aceste valori curentul Ir = = 20 mA
Puterea disipata de rezistoare este:
PtotR5 = (Vz2 +VBE2)*Ir = 10.6V*20mA ?PtotR5 = 212 mA
PtotR4 = (Vo-Vz2-VBE2)*Ir = 9. 4V*20mA ?PtotR4 = 188 mA
Din acest motiv R4 si R5 sunt rezistoare RPM-3025 din seria E192(?0.5%) care pot disipa o putere totala de 250 mW

La inspectarea schemei se observa ca exista doua reactii:
? o reactie negativa: prin rezistoarele R5 si R5
? o reactie pozitiva: prin rezistenta R3
Pentru ca montajul sa functioneze este necesar ca factorul de reactie negativa sa fie mult mai mare decat factorul de reactie pozitiva: f >> ? unde f = iar ? =

In curent alternativ eshema devine:

Rech reprezinta rezistenta echivalenta a sursei de curent. In calcule Rech se va neglija deoarece este foarte mare.

Pentru alegerea tranzistorului T1 se va presupune ca prin R3 trece un curent mai mic sau egal cu Ir astfel incat valoarea maxima a curentului prin colectorul lui T1 sa nu depaseacsa 300 mA (in aproximatia IC ? IE )

VCE 1 =Vin -; Vo
S-a ales pentru tensiunea de inteare valoarea de 26 V ( ?10 % ).
?VCE 1 max = Vinmax -; Vo ? VCE 1 max =28. 6 -; 20 =8. 6 V
PD1 max = VCE 1 max * IC1 max ? PD1 max =2580 mW

Tranzistorul T1 va trebui sa suporte un curent de colector mai mare de 300mA si sa disipe o putere mai mare de 2580 mW. Se alege din catalog un tranzistor BD 135. Acesta este NPN in capsula de plastic SOT-32, si este recomandat a fi folosit in etaje drivere.
Parametri tranzistorului sunt urmatorii:
• VCE o = 45 V
• Ic max = 1. 5 A
• Ptot = 12. 5 W
• VCE sat = 0.6 V la Ic = 500 mA
• FT = 50 MHz la Ic = 50 mA
Din caracteristicile de transfer se observa ca pentru un curent de colector de 300 mA si o tensiune VCE = 8 V, ?f ? 150 valoare constanta in intervalul de temperatura (-50 ? 100) oC
Curentul de colector al tranzistorului T2 se va lua egal cu curentul prin dioda DZ2, deci Ic2 = 50 mA. Cu aceasta conditie (de a suporta 50 mA prin colector ) ,T2 se alege de tipul BC 107A avand parametrii:
• VCBO max = 50 V
• VCEO max = 45 V
• IC max = 100 mA
• Ptotmax = 300 mW
• H21 E = 125…500
• FT = 300 MHz
• F = 10 dB
Rezulta de aici conditia ca Ptot < 300 mA, si implicit VCE2 < 300/50=6 V.
Pentru VCE2 exista si o limitare inferioara: VCE2 >VCesat=0.7 V
Din catalog pentru Ic = 50 mA si VCE =4 V se determina ?2 =130

Desfacand buclele de reactie se obtine urmatoarea schema:

RL = = 80 ?

aV = cum T1 lucreaza in conexiune colector-comun rezulta ca

= gm1 ? 40 Ic1 =40*290 mA ? gm1 = 11600 mA/V rbe1 = = ? rbe1 =12. 93 ? gm2 ? 40 Ic2 =40*50 ? gm2 = 2000 mA/V rbe2 = ? rbe2 = 65 ?

RiT1 = rbe1 = (?1 + 1) Rl’ unde Rl’ =(R4+R5) || R3 || Rl
Presupunand R3 > 1k? ?Rl’ = 74. 07 ?
?RiT1 = 12. 93 +151*74. 07 =11197. 5 ? =11. 197 k?

? =

R4||R5 = 249 ? ? = 4628

RiT2 = ?Rit2 = 314/131=2. 39 ?
Tinand cont de presupunerea anterioara(R3 de ordinul k?) ?RiT2|| R3 ?RiT2

? = = 0. 37

Avand valorile celor doua rapoarte rezulta o amplificare: aV = 4628*0. 37 = 1712. 36

Factorul de reactie negativa f = are valoarea f = 0. 53
Transmisia pe bucla T = aV*f = 1712. 36*0. 53 = 907. 55

Rezistenta de iesire Ro are expresia: Ro =
Unde reprezinta rezistenta de iesire din schema (fara RL).
= RoT1 || R4+R5 || R3
RoT1 = RoT2 are o valoare foarte mare si deci implicit si RoT1 are o valoare mare. Din acest motiv la calculul rezistentei fiind in paralel se va putea neglija. ? = R4+R5 || R3

Din conditiile impuse de tema proiectului se poate scrie urmatoarea egalitate:

= 0. 6 ? ? (1+ T)*0. 6 =
? (1+ 907. 55)*0. 6 = R4+R5 || R3 ? 545. 13 = R4+R5 || R3
?1k? ||R3 = 545. 13 ? (1000- 545.13)*R3 = 545130 ?
? R3 = ? R3 = 1198. 43 ? = 1. 19 k?
Se va alege din catalog o valoare standardizata: ? R3 = 1. 2 k?
Cu aceasta valoare se va obtine : = 545. 45 ? si Ro = 0. 6003 ?

Valoarea curentului IR3 este dat de : IR3 = = = 8. 33 mA
Puterea disipata de rezistenta R3 are valoarea PR3 = UR3 * IR3 = 10*8. 33 mW
?PtotR3 = 83. 3 mW
?R3 este de tipul RPM-3012 disipand o putere de 120 mW, din seria E192(?0. 5%)

? presupunerea facuta anterior asupra valorii curentului prin R3 este adevarata
? Ic1 = 278. 33 mA

Tinand cont de curentul prin colectorul tranzistorului T3 (Ic3 = IC2 + IB 1) se alege T3 de tipul BC 177. Este NPN si se utilizeaza in preamplificatoare si drivere de joasa frecventa. Acesta are urmatorii parametrii:
• VCBO max = 5 V
• VCEO max = 45 V
• VCE sat =0. 95 V la Ic = 2 mA
• IC max = 100 mA
• Ptotmax = 300 mW
• H21 E = 75…260
• FT = 130 MHz
• F = 1 dB

Ic3 = 50 + 1. 85 = 51. 85 mA Pentru acest curent de colector din caraccteristicile de catalog se obtine ?3 = 140

Pentru calculul rezistentei R2 se va tine cont de tensiunea aleasa pentru VCE2
Astfel se inpune VCE2 = 4 V > VCesat

IR2*R2 = Vz2 +VCE2 ? R2 =
IR2 = Iz1 + IB3 ; IB3 = = ? IB3 = = 0. 37 mA
? R2 = k? ? R2 = 0. 2779 k?
R2 trebuie sa fie capabila sa disipe o putere PR2 = 14*50. 37 mW = 705.18 mW
Din catalog se alege valoarea standard R2 = 270 ? din seria E24(?5%).
Aceasta este un rezistor RBC 1001 capabila sa disipe o putere de 1W si are:
• Coeficient de temperatura Ko = ?200?10-6/oC
• Rezistenta de izolatie Riz:>100 M?
• Rigiditate dielectica 1500 V cc/60 s
• Categorie climatica: 40/125/21

Dioda DZ1 va fi aleasa de tipul PL 12 Z de 1 W prin care va circula un curent de 50 mA. Parametrii acesteia sunt:
• Iz = 50 mA (curentul prin dioda)
• Rz = 7 ? (rezistenta dinamica)
• ?VZ =6. 5*10-4/oC (coeficient de temperatura)
• Izmax = 79 mA (curentul maxim prin dioda)

R1 = = k? ? R1 = 0. 220 k?
Deasemeni R1 va trebui sa fie capabila sa disipe o putere PR1 = 11. 4*51. 81 mW ? PR1 = 590. 63 mW
Din acest motiv R1 va fi tot de tipul RBC1001 din seria E24( ?5% ). Valoarea ei va fi R1 = 220 ?

Pentru o reglare cat mai precisa o tensiunii de iesire Vo intre rezistoarele R4 si R5 se poate intercala un potentiometru de Rp = 100 ?, valorile pentru R4 si R5 modificandu-se astfel incat: R4 + R5 + Rp = 1k?
Se obtin: R4’ = 407 ? si R5’ = 493 ? (valori normalizate) tot de tipul RPM-3025 din seria E192
Semireglabilul este simplu , tip P-32721 , avand:
• Puterea disipata nominala Pdn = 0. 25 W
• Tensiunea nominala limita Unlin = 250 V

Schema intregului oscilator este urmatoarea:

LISTA DE COMPONENTE

REZISTENTE
VALOARE
TIP
R1 220 ? RBC 1001
R2 270 ? RBC 1001
R3 1. 2 k? RPM 3012
R4 407? RPM 3025
R5 493 ? RPM 3025
R6 816 ? RPM3025
R7 1. 25 k? RPM 3025
R8 392 ? RPM 3025
R9 105 ? RPM 3025
R10 1 k ? RPM 3025
R11 1 k ? RPM 3025
R12 3. 74 k ? RPM 3012
R13 15. 6 k? RPM 3012
R14 270? RPM 3012
R15 9 .2 k? RPM 3012
R16 10. 2 k? RPM 3012
R17 470 ? RPM 3012
TERMISTOR
Rt 10 k? 6343 PHILIPS a9i
POTENTIOMETRE
Rp1 100 ? P 32721
Rp2+Rp3 10 k?+ 10 k? P 32723
CONDENSATOARE
C1 100 ?F EG 52. 56
C2 15 nF + 1 nF HC 24. 16
C3 1. 7 nF HC 39. 02
C4 160 pF PS 00. 11
C5 15 nF + 1 nF HC 24. 16
C6 1. 7 nF HC 39. 02
C7 160 pF PS 00. 11
C8 100 ?F EG 52. 56
C9 100 ?F EG 52. 56
C10 100 ?F EG 52. 56
C11 100 ?F EG 52. 56
C12 100 ?F EG 52. 56
TRANZISTOARE
T1 BD 135
T2 BC 107A
T3 BC 177
T4 BC 107A
T5 BC107A
T6 BC 337
T7 BC 337
DIODE
DZ1 PL 10 Z
DZ2 PL 12 Z