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05/10/2011 #1


Polarización de JFET
Muy buenas,

Estoy montándome algunos de los circuitos de pedales para guitarra eléctrica de la web RunOffGroove, y me ha surgido una duda que no consigo resolver.

Muchos de los circuitos de esta página (por ejemplo este) polarizan los JFET dándole al Drain la mitad de voltage que tenga la fuente de alimentación... si se pone una pila de 9V, hay que ajustar los trimmers de los JFET a 4.5V, si pone a 12V, se ajustan a 6V, a 18V se ajusta a 9V, etc...

Efectivamente he probado varios de estos circuitos y funcionan perfectamente si se polarizan a la mitad del voltage suministrado, y suenan muy mal en cuanto te alejas un poco del 50% del voltaje suministrado.

Si se pone una pila para alimentar el circuito funciona muy bien cuando está nueva, pero con forme se va consumiendo la cosa va a peor ya que los trimers dejan de suministrar el 50% del voltaje.

Lo que he estado intentando es montar este circuito de forma que sea cual sea el voltaje suministrado, al Drain de los JFET llegue siempre la mitad. lo primero que hice fue quitar los trimmers y poner un divisor resistivo, de ese modo el circuito siempre tendrá la mitad del voltaje en el drain y además se podrá alimentar con distintos voltajes (de 9V a 18V que es lo normal en estos pedales)... bueno, este planteamiento no funciona, ya que al no tener una resistencia en el drain de los JFET no suena nada... y si pongo resistencias vuelvo a tener el mismo problema que con los trimmers...

¿Hay alguna forma de hacer lo que pretendo? si no la hay, hay algún chip regulador de tensión que dé siempre 9V indistintamente de la alimentación.

Muchas gracias de antemano.
05/10/2011 #2
Moderador

Avatar de D@rkbytes

Scour dijo: Ver Mensaje
hay algún chip regulador de tensión que dé siempre 9V indistintamente de la alimentación.
Esta el regulador 7809 siempre te dara 9V mientras la tensión de entrada
no sea menor de 9V y no superior a 35V
05/10/2011 #3


Ok, gracias, de todos modos entiendo que si se alimenta con pila de 9V y ésta da 8,50 V ya no funcionaría, no?

¿Lo otro que pretendía no es posible? ¿Se le ocurre a alguien alguna manera de hacerlo?
05/10/2011 #4

Avatar de Nuyel

Yo tampoco los hago funcionar tan facil
Yo tambien ando con ese problema intentando diseñar un preamp para la guitarra, no se como polarizar esas cosas y lo unico que se me ha ocurrido es colocar directamente 2 en serie y la señal saliendo entre ellos (en modo puente) sin ninguna resistencia en el extremo, en el simulador funcionan pero no lo he probado en la readidad, como uno esta conectado al voltage medio solo autocompenza la corriente y así la variación del voltaje los afecta a ambos manteniendo la señal en el nivel correcto sin importar el voltaje de la fuente (eso solo los afecta en el punto en el que comienzan a saturar y con la ganancia tan elevada abajo de 7V ya comienza a ser poco util por que se saturan rapido), te dejo el esquema hasta donde he llegado (solo es un prototipo que acabo de hacer y falta corregir mucho), estos JFET siempre me han dado problemas, hasta en los integrados con JFET siempre me suenan mal si no uso el Tap de la fuente y en baterias se me ha hecho imposible usarlos

Edit: pues ya lo probé con unos 2N5457 y funcionó mejor de lo que esperaba, solo hubo que hacer unas ligeras correcciones, los capacitores de la realimentación del segundo JFET (C5 y C2) deben ser limitados con una resistencia en serie para ajustar la ganancia del circuito, si los eliminas la ganancia es casi igual a 1 y sin la limitación la ganancia es muy elevada, yo limité a C5 con una resistencia de 33KΩ y C2 sin limitación para que ese se encargara de la ganancia, también sustituí a R10 por un Pot de 20KΩ para controlar la ganancia ahí, a R11 la remplace por una resistencia normal de 100KΩ y R3 por 680Ω (eran las que tenia a la mano), aparte de eso lo simule a 15V pero viendo que el transistor soportaba 25V lo decidí conectar directamente a la fuente de la potencia (como unos 20V) y funcionó, ahora solo me queda trabajar en el ecualizador.
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06/10/2011 #5


La verdad es que es una opción muy interesante, a fin de cuentas los JFET se comportan como resistencias variables dependientes del voltaje, de modo que se podrían usar como resistencias que den el 50% del voltaje suministrado (ya que al variar el voltaje, variará el valor resistivo del JFET superior)... Voy a ver si consigo solucionar el problema con este métido...

Gracias.
06/10/2011 #6

Avatar de Nuyel

Bueno, pues ya que amanecio te pongo el circuito como lo corregí, tambien una imagen en el protoboard, las unicas diferencias con el diagrama es el gran capacitor de 1000uF por la alimentación de la fuente y que el resistor R9 lo sustituí por un Pot de 100K o me mandaria como 8V de señal a la potencia , como te decia la realimentación del JFET es para la ganancia de lo contrario casi operan como un seguidor inversor, en el circuito R2 es la que se encarga de la primera fase de la ganancia y mantiene la señal clara, en el segundo no hay resistencia y es ahí donde se amplifica sin control hasta saturarse , tambien te dejo un video, la fuente da cerca de +20-0-20 y el circuito del Amp es el del Sheet del TDA2030, y la gitarra es barata (la más barata de la tienda ) con dos humbucker.
Me sorprendio que fuera más silencioso de lo que esperaba, yo imaginaba que saldria ruidoso con necesidad de varios filtros pero salio bastante estable, era divertido escuchar como temblaba la mesa por los graves que producia .
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06/10/2011 #7

Avatar de AntonioAA

chicos: fijense aca
http://www.hawestv.com/amp_projects/...fetpreamp1.htm

puede que les ayude ... esta simple porque si vamos a la teoria completa es complicadita.

Scour: vale lo del divisor resistivo .

Otra cosa a tener en cuenta es que los jfets tienen mucha dispersion de ganancia de unos a otros... hay que ajustarlos uno por uno .

Yo arme un par de versiones del Preamplificador de bajo de Kreuzer y lo tuve que modificar bastante para ajustar los puntos de trabajo.
06/10/2011 #8


Fantástico Nuyel, con esto tengo para tirar el fin de semana entretenido... muchas gracias (si es que el que sabe... sabe).

AntonioAA, ¿dices que lo del divisor resistivo si funciona? Yo he probado a hacer un divisor resistivo y de este (que me dá 4.5V sobre los 9V de la pila) conectar directamente al drain de cada JFET (sin resistencias de por medio), pero no suena nada... dentro de mis aún jóvenes conocimientos de Electrónica (llevo pocos meses con esto) he entendido que sin una resistencia de carga en el drain no funcionaría (por que de hecho en la práctica así ha sido)... ¿Es posible que el problema esté en que un solo divisor resistivo alimenta el Drain de todos los JFET? ¿Devería hacer un divisor resistivo para cada JFET?

Saludos.
06/10/2011 #9

Avatar de Nuyel

AntonioAA dijo: Ver Mensaje
chicos: fijense aca
http://www.hawestv.com/amp_projects/...fetpreamp1.htm

puede que les ayude ... esta simple porque si vamos a la teoria completa es complicadita.

Scour: vale lo del divisor resistivo .

Otra cosa a tener en cuenta es que los jfets tienen mucha dispersion de ganancia de unos a otros... hay que ajustarlos uno por uno .

Yo arme un par de versiones del Preamplificador de bajo de Kreuzer y lo tuve que modificar bastante para ajustar los puntos de trabajo.
Ciertamente la variación en la ganancia de esas cosas es la que afecta al hacer los calculos de las resistencias, pero según mi diseño, al usar dos FET directamente la divición del voltaje se autocompenza por lo que es irrelevante el voltaje de la fuente y la ganancia de los FETs, el unico detalle es corregir la realimentación del FET para ajustar la ganancia y eso ya varia de uno a otro FET, sin realimentación no importa que FET uses este basicamente opera como seguidor inversor, esa es la ventaja de mi diseño, que solo requieres ajustar la ganancia y no los voltajes de operación, el FET operará ohmicamente mientras este dentro del rango según el voltaje que lo alimente y saturará según sus caracteristicas propias pero mantendrá siempre la señal en el nivel adecuado para funcionar, les adjunto unas imagenes en las que esta el oscilador, la linea roja es la señal original de 300mVp y la azul la de la primera etapa del pre según el diseño corregido, solo eliminé la resistencia de realimentación para mostrarles la consistencia de la señal como seguidor inversor cuando no se realimenta, la linea blanca es la de la segunda etapa de amplificación, las simulaciones fueron con transistores 2N5434 y NF5103 a 10V y 20V sin realizar otras correcciones, como se puede ver el punto de saturación varia dependiendo de la ganancia que estos entregan pero no lo hace la señal cuando se mantiene dentro de la region ohmmica y como pueden ver sin realimentación no importa el transistor este solo atua como seguidor inversor.
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06/10/2011 #10

Avatar de AntonioAA

Nuyel: no se a que te refieres como resistencia de realimentacion...

La resistencia de Source DEBE estar porque es parte de la polarizacion....
Scour: el divisor resistivo ... debe calcularse ... no es poner resistencias asi nomas. No deja de ser un equivalente a lo otro..
Si no sabes mucho , debes partir de un circuito ya hecho ... y ajustar ligeramente los valores .Para eso te puse el vinculo a la nota que esta muy interesante .
El osciloscopio es gran ayuda para ver si la señal deforma como muestra Nuyel...
06/10/2011 #11

Avatar de cosmefulanito04

A ver si les sirve:

- Circuito de autopolarización:



Usando un JFet J201 que mencionaron acá, Vishay te da está curva:



De ahí se puede sacar 3 cosas:

IDDS=325uA (T=25ºC)
Vgs(off)=-0,5V (T=25ºC)

Y por último, el punto donde más convendría poner el Vgsq será Vgs(off)/2, osea -0,25V.

De acá se puede resolver mediante la curva o en forma analítica:

Mediante curva:

Sí Vgsq=-0,25v => a ojo Idq=110uA

En forma analítica:



Reemplazando la Vgsq=-0,25v



Más o menos se obtienen los mismo resultados, tengan en cuenta que en forma analítica se usa una aproximación. Ahora falta obtener Rs y Rd:



Para Rd, solo hay que aplicar ley de ohm y kirchhoff:



Suponiendo una Vcc=12v e imponiendo Vdsq=Vcc/2=6v para obtener máxima excursión:



Respecto a la ganancia, dependerá de la configuración usada, si quieren puedo subir como se obtiene.
06/10/2011 #12

Avatar de eL1ct

Hola:

Si un Jfet se polariza bien, no tiene por que dar problemas; he dibujado esto como ejemplo:

Elijo el punto de polarizacion en 150uA por que asi estoy mas o menos en la mitad, y asi tengo mas rango de amplitud para una señal senodal; que seria segun esto: una señal como maximo de 200mV (400mVpp).
Tambien hay que decir que esto es una grafica para Vgs(off) = -0.7V que supongo cambiara de un transistor a otro, por eso, quiza interese ajustar el offset de cada transistor despues uno a uno...

Esta sacado de este datasheet: http://www.datasheetcatalog.org/data...shay/70233.pdf

Rd dependera de la ganancia que se le quiera dar... En cuanto a lo que comentais, no creo que este tipo de amplificador de problemas, por que la tension de polarizacion de Vd no sea Vcc/2 (la mitad), si no mas bien, por que seguramente seran unos transistores de un (Vgs (off)) absoluto con un valor bastante elevado, lo que hace que, el (vd) minimo que necesita el transistor para que funcione correctamente, sea bastante elevado.

Ya que, si (Vd = Vcc - (Id * Rd)) y lo que a nosotros nos importa es (Id *Rd) ya que nosotros amplificamos la señal mediante (id). Asi, no importa demasiado que valor tenga (Vd) de polarizacion, ya que la señal se amplificara "igual", siempre que no llegue a los "limites".

El problema si la tension Vd baja demasiado, es que el transistor entra en zona ohmica:


PD @ cosmefulanito04: Acabo de darme cuenta, mediante la vista previa del mensaje, que has respondido algo parecido, pero esque me ha llevado un tiempo dibujar esto y escribirlo, asi que lo envio igualmente...
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06/10/2011 #13

Avatar de cosmefulanito04

jajajaj hiciste lo mismo... bue ahí tienen para divertirse .

Falta la parte de alterna, ¿la haces vos?
06/10/2011 #14

Avatar de Nuyel

Pues yo le digo "resistencia de ralimentación" a la que va conectada atravez del "capacitor de realimentación" que conecta al source del JFET superior son su gate realimentando de esta forma el gate con la variación de la señal que se aplica entre ambos, no es un circuito normal de JFET donde este varia entre dos resistencias (la del souce y la del drain), en mi circuito no hace falta más resistencias ahí por que la variación que realimenta el JFET se encarga de que este tambien fluctue y amplifiquen la señal mutuamente o por lo menos es lo que creo que pasa, cuando el voltaje negativo atravieza al primer JFET la señal se invierte dado a que este aumenta su resistividad entonces el voltaje del punto medio entre ambos JFET se incrementa y esta variación entra atraves del capacitor de realimentación del segundo JFET provocando el descenso de su resistividad y por consecuencia el voltaje se incrementa aún más, claro que la resistencia del source deberia estar, pero si la señal no supera cierto humbral de entrada (y considerando lo baja de la señal de la guitarra y los divisores resistivo que uso en la entrada para reducir el voltaje funciona bien) en ese punto la ganancia del primer JFET es tan baja que opera linealmente practicamente sin distorción, la amplificación la produce el segundo JFET que se autocompensa con el divisor y el primer JFET en su source (en lugar de una resistencia calculada), si no se realimenta el segundo JFET la variación no lo afecta y por consecuencia el circuito tiene una ganancia reducida cercana a 1 al menos eso en teoria, por eso debe ser conectado a un divisor resisivo por cada uno, acabo de extender el circuito con un operacional para agregar un ecualizador activo, todavia no hago el diagrama y voy a salir así que lo dejaria hasta mañana, el circuito trabaja bastante bien solo tiene un defecto y es que como autocompenza el voltaje tambien fluctua con las variaciones que pueda entregar la alimentación, lo conecté a los 20V de la fuente y comenzó a introducir un sonido de baja frecuencia (supongo que por la variaciones del rizado), al conectarlo a una bateria de 9V trabajo de manera bastante silenciosa apesar de poseer pocas partes (me refiero a lo minimo que según mi teoria requiere para operar) y practicamente no cuenta con filtros (apenas ayer se me ocurrio el diseño).
Según la PC debe funcionar y según mi guitarra y mis oidos funciona muy bien (mucho mejor que cualquier circuito con OAmp que haya hecho antes),aunque claro que está el punto de que es más costoso por que hay que poner un transistor más por cada uno pero el poder operar en cualquier region de voltaje yo creo que es muy útil, ahora solo me queda arreglar el detalle de la fuente, usé un diodo y un capacitor de 1000uf y se redujo pero aún falta, creo que un regulador con Zener podria arreglarlo
07/10/2011 #15


Bueno, muchas gracias a todos, veo que el tema da mucho de sí... voy a trastear este fin de semana y ya os diré algo con los resultados.

Gracias a todos por vuestro tiempo.
07/10/2011 #16

Avatar de Nuyel

Pues el tema yo también lo quería preguntar, y curiosamente cuando entré al foro apareció en la principal y me ahorro trabajo, les pongo un video del circuito a batería y la fuente.
También les dejaría el diagrama, le puse un diodo a la fuente para que la potencia no tragara el voltaje de los capacitores del previo al que le puse 2 de 1000uF y redujo bastante la oscilación pero quizás con un regulador con zener se corrija mejor.
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07/10/2011 #17

Avatar de eL1ct

cosmefulanito04: si quieres que te diga la verdad, no se mucho mas sobre J-FETs, mejor explicalo tu y asi yo tambien apredo ;P

La teoria no la controlo muy bien, en cambio en la practica, me guio por mis instintos, y esta es la solucion que yo daria a buestro problema, con la alimentacion; asi, la tension de polarizacion del drenador del transistor principal es siempre la Vcc/2:

Nuyel: he simulado tu circuito, y partiendo de ese, he llegado a este. Creo que se podria decir que se trata de una carga activa (es importante que los dos transistores sean iguales; Q1 y Q2 al igual que Q3 y Q4), al ser carga activa, la ganancia aumenta, asi que tambien tiene realimentacion negativa, como los operacionales, con esas dos resistencias (R1 y R2 al igual que R5 yR6) se ajusta la ganancia. Habria que pulir el diseño (quiza, reducir el valor de algunos condensadores por ejemplo, y mas cosas...) pero esta es la idea que propongo, creo que funcionaria bien, que opinan?

PD @ Nuyel: fijate en la corriente de polarizacion de tu circuito, al simularlo me di cuenta de que es excesivo.
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07/10/2011 #18

Avatar de Nuyel

eL1ct ciertamente el voltaje quizás es excesivo, lo hice así por que vi que los JFET (2N5457 que tengo) soportaban los 25V y mi fuente entrega cerca de 20V, la corriente dependerá de las capacidades del JFET y entiendo que algunos darían valores muy elevados, para decirlo de la manera más simple solo los conecte directo a lo que tengo a la mano pero por eso todavía sigue en el protoboard y creo tenerlo ahí por todo el mes en lo que lo optimizo, como decía, lo hice teórico a como "creo" que funcionaria y la verdad nunca me había salido bien un circuito JFET así que acepto sugerencias.

Lo hice así por que en una explicación animada de como funcionaban los conectaron directo a la fuente y dije "entonces si coloco dos así variara su corriente y con ello su resistividad y también el voltaje entre ambos" y eso fue lo que hice en lugar de hacer cálculos por que no sabia para que eran las gráficas del datasheet :P todas decían que a 15Vds y yo sin saber que hacer con mi fuente de 20V o la de 6V así que solo conecté con la idea de que soportaría el voltaje y la corriente se supone que se limita y si explotaban pues estaba mal esa es la única parte que el simulador no simula, como tengo 15 de esas cosas decidí correr el riesgo.

Me parece bien tus correcciones ya que como decía mi circuito opera con señales bajas ya que no están limitados los JFET (entiendo que en todo momento los atravesaría una corriente pero no se de cuanto), lo importante aquí es mantener el valor resistivo de la parte superior idéntico al inferior cuando los JFET de entrada tienen G=0V para que el voltaje en ese punto sea Vcc/2 (después de todo el circuito es solo un divisor de tensión) por eso ciertamente deben ser ambos idénticos para que sus características operen igual.

Estos circuitos serán un poco más costosos pero permitirán exprimir más las baterías y contaminar menos al cambiarlas con menos regularidad , si lo van a usar con fuente hay que filtrar el ruido de la alimentación o tendrán la oscilación que se ve en mi video ya que esa cosa anda compensando el voltaje con el rizado a cada momento por lo que ciertamente hay que corregir los capacitores para un filtro paso alto (yo use de 1uF por tener varios y ser de los más perqueños pero haciendo cálculos están operando a cerca de 1,5Hz, como sea no quiero usar cerámicos en esa parte por lo que descarto cambiar esos valores) y así eliminar parte del ruido por el rizado (si al equalizador de bajos lo desciendo se silencia), usar muchos capacitores para la fuente o regular el voltaje de mejor manera. Por mi parte como quiero mantener las frecuencias bajas tomaré la segunda o la tercera opción (se me ocurre una 4ª que seria demasiado compleja).
08/10/2011 #19

Avatar de Nuyel

:LOL: si que erá exesiva la corriente, acabo de verificarla y en el simulador da cerca de 160mA, en la realidad con los 2N5457 (estos no los simulo por que no tengo el SPICE, solo le hice la configuración de pines para el PCB) cuando los medí con el multimetro me marcó como 20mA y ahora lo tengo con un regulador con zenner de 15V con una resistencia de 220, eso son como 32mA cuando la fuente entrega su maximo de 22V (según calculos por que al multimetro se le voló el fusible y lo medí en el modo unfused de 10A que solo da 2 decimales) y opera correctamente,.

La fente es un tranformador de 127Vca a 24Vca y 2A con tap central, teoricamente debe dar cerca de 17Vcc positivos y negativos, sin carga da hasta 22Vcc y durante su operación cae hasta maximo los 16Vcc por lo que la corriente al zenner es baja en ese punto pero no represanta grandes problemas, igual lo corregiré y este no es el transformador que pienso usar cuando tenga todo listo, mi etapa de desarrollo se basa en:
1) la idea de que quieres
2) que lo anterior funciones sin importar como
3) optimizar lo anterior para que funcione de la mejor manerá
4) contruir el modelo primario y revisar todos lo problemas que puedan surgir
5) arreglar todo y que ya no tenga más problemás

Apenas estoy en la segunda fase
09/10/2011 #20

Avatar de cosmefulanito04

¿Les interesa el estudio de alterna?

De los circuitos que plantearon, me llama la atención que no se plantearon poner un capacitor en paralelo con Rs para tener una mayor ganancia.
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