Edu-007 - electan.com · circuito integrado, y con éste, el punto de partida trascendental para la...

Eltransistorfueinventadoen1951porelfísicoWilliamSchockley.Suanálisisdelosportadoresminoritariosenlauniónp-nyelpapelenlainyecciónyrecoleccióndeportadorespermitiólacreacióndeltransistordeunión,formadoporunaplanchadematerialesp-n-p.Elnuevocomponente,contansolounapequeñacorrienteabajaimpedancia,producíaunconsiderableaumentodepotenciaaaltaimpedancia,loqueabriríalaspuertasalaamplificacióndeseñalesderadioytelevisión.Eltransistortambiénpodíaoperarcomointerruptordecorriente,realizandooperacionesbinarias.Así,posteriormentelaintegracióndeunconjuntodetransistoressobreunfragmentodesiliciooriginabaelcircuitointegrado,yconéste,elpuntodepartidatrascendentalparalaelectrónicaylainformática.

Untransistorpuedeserdesilicioodegermanio.Laprincipaldiferenciaentreamboseselvalordelasbarrerasdepotencial,0,7Va25ªCenelprimeroy0,3Venelsegundo.Aunquesufuncionamientoeléctricoessimilar,eseltransistordesilicioelmásextendidoyemplazadoporlaindustria.Eltransistorsedivideentreszonas“dedopaje”,elemisor,labaseyelcolector.Cuandolaconfiguraciónencierraunazonapentredosn,sedenominatransistornpnycuandoesunazonanlalimitadaentredoszonasp,setratadeuntransistorpnp.Lasunionesentrelaszonasdedopajeseencuentranentreemisorybase,yentrebaseycolector.

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EDU-007.

La Edu-007 describe y experimenta los fundamentos básicos de funcionamiento detransistores bipolares NPN y PNP.Los distintos experimentos del módulo permiten monitorizar las tres regiones defuncionamiento del transistor: activa, corte y saturación, precisando únicamente unalimentador y un multímetro para poder desarrollarlas.Se incluyen gráficos de funcionamiento interno de la estructura del transistor.

Práctica 1. El transistor bipolar. Definición y funcionamiento.

Práctica 2. Funcionamiento de transistor como fuente de corriente.

Práctica 3. El transistor interruptor NPN.

Práctica 4. El transistor interruptor PNP.

Práctica 5. Báscula R.S. con transistores.

www.cebek.com

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Transistores bipolares NPN y PNP.

EDU-007.EltransistorbipolarNPNyPNP.

Práctica1.Eltransistorbipolar.Definiciónyfuncionamiento.


Práctica2.Funcionamientodeltransistorcomofuentedecorriente.

LaBetaencontinuarepresentalagananciadecorrientedeuntransistor,permitiendoobtenermedianteunapequeñacorrientedebaseunacorrientemuysuperiordecolector.Aplicandolassiguientesfórmulas,segúnelvalordeIboIcpuedeobtenerseconlaBeta,laamplificacióndeltransistor.

Eltransistorpuedetrabajarentreszonasdefuncionamiento:laregiónactiva,lazonadecorteylazonadesaturación.Lapráctica2muestraunaaplicacióndefuncionamientodeltransistorenalregiónactiva,medianteunapolarizacióndeemisor.

Elcircuitofuncionacomounafuentedecorrienteconstante,adaptandoloscambiosdelatensióndealimentaciónparamantenersiempreunamismacorrientedeemisor.Estaaplicaciónsehacedeespecialutilidadencircuitosdealimentacióndeleds.ElpotenciómetroRV1yR2conformanundivisordetensiónquepermiteajustarlaalimentacióndelcircuitodelapráctica,(Vcd),entre4,5y8,5V.aprox.Elled,colocadoenseriedeberíamodificarsuluminosidadsegúnlaalimentaciónaplicada,muyalcontrario,lacorrientepermaneceinalterable.Lafuentedealimentaciónconstantesobrelabase,establecidaa3,1V.aprox,ylaresistenciadeemisorpermitenunacorrienteconstantedecolector/emisor.AplíquenseunvoltímetroentrelostestpointTP1AyTP1B,yotrovoltímetroentreTP2AyTP2B,sitúesetambiénunamperímetroentreTP3AyTP3B,extrayendoeljumperparapermitirlalecturaenserie.Comomuestralagráfica,unaumentodeVcesabsorbidoproporcionalmenteporVce.

0419Rev.

Para ilustrar el funcionamiento de la práctica deben monitorizarse las tensiones Vce decada transistor. Para ello debe conectarse un voltímetro entre TP6A y TP6B, y otroentre los test point TP7.El ejercicio consiste en denominar cada pulsador según se corresponda alfuncionamiento de la báscula, R o S.

Se denomina báscula RS porque una seña de control sitúa la salida del transistorprincipal o “Q” a nivel alto, denominada S, (Set). La otra señal, R, (Reset), cuando esaccionada coloca la salida del transistor principal a nivel bajo. El otro transistor funcionasiempre inversamente al principal a cuya salida se le denomina Q, (”Q negada”).

Cuando se presiona el pulsador verde, se coloca a través de R11 la base de T5 a masa.El transistor se establece en corte y Vce = Vcc - Vled.La tensión Vce de T5, a través de R9 sitúa al T4 en saturación, que funcionando comocortocircuito permite la iluminación del led verde y a su vez mantiene a T5 en corte.Al presionar el pulsador rojo, el proceso se repetirá intercambiando el estado de cortey saturación de los transistores y permitiendo la iluminación del led rojo.Queda establecido que al iluminarse un led, la salida correspondiente se encuentra anivel bajo, mientras que el led apagado indica una salida a nivel alto.

Alaplicarunafuentedealimentaciónentrebaseyemisor,(Vbb),loselectroneslibresdelemisorsedesplazanhastalabase.Comoéstaesestrechayprácticamentenoestásdopada,posibilitayfacilitaqueloselectronesdispongandeltiempoyvidanecesariosparadeslizarsehastaelcorrectorycircularatravésdeRcalpositivodelafuenteVcc,siendounporcentajemuybajo,normalmenteinferioral1%,elqueseperderáporlabaseatravésdeRbhaciaelpositivodeVbb.

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

VbeVce

Polarizacióndeltransistor

ElectronesdelaBase

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

VbeVce

ElectronesdelColector

FlujodeElectronesCorrienteconvencional

Ie

Ic

Ib

Aloperarelemisorcomoelgeneradordeelectrones,sedefineIe=Ib+Ic.Noobstante,comolacorrientedebaseestanpequeñaencomparaciónconladecolector,puedeaproximarsequeIcesaproximadamenteigualaIe.Delarelacióndelastrescorrientesdeltransistorseobtienenlosparámetrosque

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

VbeVce

colector

ElectronesdelEmisor

emisor emisor

base

establecenlagananciayquecadafabricanteofreceráensuscaracterísticas.LaAlfadeC.C.esigualcocienteresultantedeIcdivididoentreIe.ElvalordelaBetaenC.C.deuntransistorcorrespondealvalorobtenidodeladivisióndeIcentreIb.

Vce

Vcd

0V.5V6V7V8V9V

1V

2V

3V

4V

5V

6VVc

ß=BetaencontinuaIb=CorrientedeBaseIc=CorrientedeColector

dc Ib=ßdc

IcIc=ß.Ib dc

EsquemaEléctricodelaPráctica2

VCC

VCC

R1

330/0,5W

LD1

0,5mmGreen

R2

180/0,5W

Z13V1

TP3A

TestPoint

1

RV1

100

TP1A

1

TP2A

TestPoint

1

R3150/0,5W

T1BC547

TP1B

TestPoint

1

JP1JUMPER

TP2B

1

TP3B

TestPoint

1

Vce

Ie/Ic

Vcd

Vbb

Ve=Vbb-0,7Vc=Vcd-Ic.RcVce=Vc-VeIe=IcVcb=Vc-Vb

EDU-007. El transistor bipolar NPN y PNP.

Práctica 5. Báscula R,S con transistores.

La práctica 5 aprovecha el funcionamiento del transistor en conmutación para realizarun multivibrador estable. La principal aplicación del mismo es obtener dos estadoslógicos en cada salida: cero o uno lógicos, opuestos entre sí.Toda la información digital se codifica del mismo modo, ceros o unos lógicos, conocidocomo código binario. En muchas aplicaciones se hace necesario además que la mismaseñal, a medida que cambia, quede reflejada con un resultado opuesto, expresadocomo señal “negada”.

Esquema Eléctrico de la Práctica 5

VCC VCC

LD5

0,5 mm Red

R10820/0,5W

SP2

Push Button

TP6A

Test Point

1

SP1

Push Button

LD4

0,5 mm Green

R8820/0,5W

T4

BC547

T5

BC547

R11

10K/0,5W

TP7A

Test Point

1

R9

10K/0,5W

TP6B

Test Point

1

TP7B

Test Point

1

colector

base

Símboloeléctrico c

ole

cto

r

BC557

base

em

iso

r

(Vis

tafr

onta

l)emisor

EDU-

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EDU-007.

Los módulos Educacionales Cebek de la serie EDU contienen distintas prácticas paraanalizar, experimentar y aprender los conocimientos básicos del tema tratado. Noobstante, su función no es la representar un mini-curso de cada materia, sino la decomplementar, servir de base y permitir la experimentación para el material teóricodel profesor. Por este motivo, aconsejemos el uso de los módulos EDU bajo lasupervisión y atención del personal docente correspondiente.Cebek no asumirá ni prestará servicio a consultas relacionas con la teoría o principiosde funcionamiento de la materia tratada por el módulo. Solamente facilitará asistenciatécnica respecto a aquellas consultas o problemas derivados del funcionamientointrínseco del circuito.Todos los módulos Cebek de la serie EDU gozan de 3 años de garantía total encomponentes y mano de obra.Quedarán exentos de la ésta, averías o fallos producidos por causas ajenas al circuito,conexión, instalación o funcionamiento no especificados en la documentación delmódulo, o por trato o manipulación inadecuados. Además será necesario presentar lafactura de compra del equipo para cualquier incidencia.Para contactar con el dep. técnico remítase a:[email protected] ó al fax. 93.432.29.95 ó por correo a la dirección: c/Quetzal, 17-21.(08014), Barcelona.

El transistor bipolar NPN y PNP.

Garantía y Consideraciones.

Normativa e Identificación de Elementos de la serie EDU.Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas prácticasy circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos comunesresponden a un código de colores o forma determinado.

Test Point. (TP).Permite conectar puntas de osciloscopio o multímetro para realizar lecturas deparámetros relativos a la práctica. Según su color indicará que el Test Point, (TP)está conectado al positivo o negativo del circuito, lectura de corriente, de tensión,carga, etc.

circuitoRojo

TP. TensiónAmarillo

TP. circuitoNegro

TP. TP. CorrienteAzul

TP. Sin corriente ó TP. C.A.Blanco


Alimentacióndelmódulo.

Antesdeempezar...

Elmódulorequiere12V.C.C.parasualimentación.Debeemplearseunafuenteestabilizadadelaboratorioosiseprefiere,lafuenteCebekFE-113.Laalimentacióndelcircuitoserealizaúnicamenteatravésdelconectormachodelaplaca,

Unavezalimentado,elcircuitoproporcionalastensionesnecesariasparaexperimentarencadapráctica.Paralaconexióndealimentaciónelmóduloincluyeuncableconconectormachoenunextremoylosterminalesdesnudosdelcableenelotro.Conectecadaunodelosterminales,respetandolapolaridaddelconector,alasalidacorrespondientedelafuentedealimentación.Finalmentepodráinsertarloenelmódulo.

Elfusibledelcircuitoesde200mA.

nodebeinyectarseningúntipodeseñalsobrecualquierotroterminal

delcircuito.

Nota.

Antesdeiniciarcualquieradelasprácticas,porfavorleadetenidamentelasinstruccioneseindicacionesdelapráctica.

Realiceconexionessegurasenaquellospuntosdecontactoindicados,delocontrariolasmedicionesdependientesdeestasconexionesseránconfusasoincorrectas.

Norealice,cortocircuiteounaconexionesnoespecificadasenestasinstrucciones.Podríaaveriarelcircuito.Sielleddealimentación“PWR”noseiluminaocesarepentinamenteensufunción,desconecterápidamentelaalimentacióndeldispositivoycompruebequenoseestáproduciendoningúncortocircuito,asícomoelestadodelfusible.

Aunquelasprácticasdescritaspuedenrealizarsesiguiendolasindicacionesdelmanual,aconsejamosseacompañedelasupervisióndepersonaldocentequepermitalaconsulta,ampliaciónyayudadelosconceptosaquídescritos.

Enelcircuito,cadaprácticaquedarádelimitadaporunrectánguloconelcorrespondientenúmero.Sobreéstapodrándescribir-seunoodiversosexperimentos.

Conector

hembraConector

macho

Materialnecesario.Noprecisarádeningúnmaterialnicomponentesadicionalesparautilizaryexperimentarconéstemódulo.Únicamenteserequierenlosinstrumentosdemedidanecesariosparapoderobtenerycontrastarlosvaloresdelasprácticas.Paraestemóduloseránnecesariosunoovariosmultímetrosensufuncióncomovoltímetroyamperímetro.SisedisponeunOsciloscopiotambiénpodríautilizarensustitucióndelvoltímetro.


Práctica3.Eltransistorinterruptor.

Ademásdelfuncionamientoenlaregiónactiva,untransistortambiénpuedeoperarenlaszonasdenominadasdecorteysaturación,dondesufunciónprimordialnoeslaamplificacióndecorrientesinosutrabajoenconmutación.

Debenemplearsedosvoltímetros,entrelostestspointsTP4CyTP4BparamonitorizarlatensióndecontroldelcircuitoyentreTP4AyTP4Bparalalecturadelatensióndesalida.ElinterruptorSW1asumelatensióndecontrol.Aplicaalabasedeltransistor,polarizadaatravésdeR4,elvalordeVccolasitúaamasa.CuandoTP4Cseencuentreconectadoamasa,eltransistorsehallaráenlazonadecorte,ylatensióncolector-emisorseráigualalamáximaproporcionadaporelcircuito.SiVcc=8,2V.aprox,Vce=Vcc-Vled.Eltransistorencorteequivaleauncircuitoabiertoyportanto,elcircuitodellednopuede

Lapráctica3empleauntransistorNPNBC547paraconfiguraruntransistortrabajandoenconmutación,ointerruptor.Elsímboloeléctricodelnpnserepresentacomosemuestraenlailustración,dondetambiénsereflejaelpatillajedelBC547.

Circuitoequivalentedeltransistordelaprácticaen:

Zonadecorte


Práctica 4. Conmutación con transistores PNP.

El funcionamiento del transistor en conmutación no está restringido, lógicamente, tansolo al NPN, la polarización de base se utiliza del mismo modo en transistores PNP.

Conéctese un voltímetro entrelos tests points TP5C y TP5Bpara monitorizar la tensión decontrol del circuito y otrovoltímetro entre TP5A y TP5Bpara el circuito de salida.También la tensión de control seinyecta mediante un interruptor,en esta caso SW2, sobre laresistencia de base R6. Noobstante, en esta ocasión,cuando TP5C está conectado aVcc, el transistor, (T3), operaráen la zona de corte y actuarácomo un interruptor abierto,impidiendo la alimentación delled.Cuando TP5C se conecte a

Un transistor pnp monta las zonas dopadas opuestamente a un npn, por lo que sufuncionamiento debe considerarse de modo invertido.Si en la práctica 3 se conmutaba el circuito a masa mediante el emisor, con la cargareferida a positivo, con el pnp, en cambio se conmutará el circuito a positivo,quedando la carga referida a negativo.

masa, T3 quedará saturado, comportándose como un interruptor cerrado, Vce seráigual al máximo que permite el circuito, (Vcc - Vled), y el led se iluminará.

Observando el funcionamiento de ambos transistores, npn y pnp en conmutación,puede definirse que los dos funcionan como una puerta inversora. En el npn, unatensión positiva proporciona negativo a la carga, y en el pnp, el negativo proporcionatensión positiva a la carga. Así, sea cual sea la señal de control, puede controlarse laactivación/desactivación de una segunda señal empleando el transistorcorrespondiente.

Bibliografía.

-PrincipiosdeElectrónica.E.McGraw-Hill.Autor:AlbertPaulMalvino.-EnGoogle:Eltransistorbipolar|BC547|BC557

Permite cerrar o abrir unaseñal o circuito eléctrico.

Jumper.

Conmutador / Interruptor.

Según el color del capuchón controlará tensión, corriente, o alimentación.

Alimentación Corriente TensiónRojo Azul Amarillo

LógicaVerde

Punto Destacable.

Punto de especial relevancia,recordatorio o parte paramemorizar.


VCC

SW1

TP4C

TestPoint

1

R4

4K7/0,5W

T2BC547

TP4A

TestPoint

1

TP4B

TestPoint

1

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisor

co

lecto

r

BC547

base

em

isor

(Vista

frontal)

Elfuncionamientodeuntransistorbipolarenmodoconmutación,equivaleaunfuncionamientosiempreencorteoensaturación,conunatensióndecontrolyotradesalida.

conectarseamasayconsentirlailuminación.AlconmutarSW1einyectarVccenTP4C,eltransistorpasaráalazonadesaturaciónysecomportarácomouncortocircuito,ointerruptorcerrado,permitiendoqueelcircuitodelledsecierreamasayportanto,seilumine.Paraasegurarunfuncionamientodeltransistorenlazonadesaturación,sebuscalallamadasaturacióndura,mediantelacualseaseguraqueeltransistorsiempreopereendichazona.

Amodoprácticoexisteunanormaparaaseguralasaturaciónduradeuntransistor.Estaseconsistealemplearunaresistenciadebase10vecessuperioralaresistenciadecolector.

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

Zonadesaturación






Zonadecorte


VCC

SW1

TP4C

TestPoint

1

R4

4K7/0,5W

T2BC547

TP4A

TestPoint

1

TP4B

TestPoint

1

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisor

co

lecto

r

BC547

base

em

isor

(Vista

frontal)



TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

Zonadesaturación

El homólogo al npn BC547 enconfiguración PNP es el BC557, éstemantiene el mismo patillaje ycaracterísticas casi idénticas. El símboloelectríco del PNP difiere del NPN, comorefleja la ilustración.


VCC

VCC

T3BC557

TP5A

Test Point

1

LD3

0,5 mm Red

TP5B

Test Point

1

SW2

Switch 2Pos

TP5C

Test Point

1

R7470/0,5W

R6

4K7/0,5W

Funcionamiento en Conmutación del transistor.

Señal de Control

0 V.

npn pnp

Circuito de salida

colector

base

Símboloeléctricoc

ole

cto

r

BC557

base

em

isor

(Vista

frontal) emisor

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pag.7/8 pag.2/8ED

U-00

7

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EDU-007.

LosmódulosEducacionalesCebekdelaserieEDUcontienendistintasprácticasparaanalizar,experimentaryaprenderlosconocimientosbásicosdeltematratado.Noobstante,sufunciónnoeslarepresentarunmini-cursodecadamateria,sinoladecomplementar,servirdebaseypermitirlaexperimentaciónparaelmaterialteóricodelprofesor.Porestemotivo,aconsejemoselusodelosmódulosEDUbajolasupervisiónyatencióndelpersonaldocentecorrespondiente.Cebeknoasumirániprestaráservicioaconsultasrelacionasconlateoríaoprincipiosdefuncionamientodelamateriatratadaporelmódulo.Solamentefacilitaráasistenciatécnicarespectoaaquellasconsultasoproblemasderivadosdelfuncionamientointrínsecodelcircuito.TodoslosmódulosCebekdelaserieEDUgozande3añosdegarantíatotalencomponentesymanodeobra.Quedaránexentosdelaésta,averíasofallosproducidosporcausasajenasalcircuito,conexión,instalaciónofuncionamientonoespecificadosenladocumentacióndelmódulo,oportratoomanipulacióninadecuados.Ademásseránecesariopresentarlafacturadecompradelequipoparacualquierincidencia.Paracontactarconeldep.técnicoremítasea:[email protected]óalfax.93.432.29.95óporcorreoaladirección:c/Quetzal,17-21.(08014),Barcelona.

EltransistorbipolarNPNyPNP.

GarantíayConsideraciones.

NormativaeIdentificacióndeElementosdelaserieEDU.ParafacilitarunarápidaidentificaciónyunanormativaúnicaparalasdistintasprácticasycircuitosdelosmóduloseducacionalesCebek,todosloselementoscomunesrespondenauncódigodecoloresoformadeterminado.

TestPoint.(TP).Permiteconectarpuntasdeosciloscopioomultímetropararealizarlecturasdeparámetrosrelativosalapráctica.SegúnsucolorindicaráqueelTestPoint,(TP)estáconectadoalpositivoonegativodelcircuito,lecturadecorriente,detensión,carga,etc.

circuitoRojo

TP.TensiónAmarillo

TP.circuitoNegro

TP.TP.CorrienteAzul

TP.SincorrienteóTP.C.A.Blanco


Alimentación del módulo.

Antes de empezar...

El módulo requiere 12 V.C.C. para su alimentación. Debe emplearse una fuenteestabilizada de laboratorio o si se prefiere, la fuente Cebek FE-113.La alimentación del circuito se realiza únicamente a través del conector macho de laplaca,

Una vez alimentado, el circuito proporciona las tensiones necesarias paraexperimentar en cada práctica.Para la conexión de alimentación el módulo incluye un cable con conector macho en unextremo y los terminales desnudos del cable en el otro.Conecte cada uno de los terminales, respetando la polaridad del conector, a la salidacorrespondiente de la fuente de alimentación. Finalmente podrá insertarlo en elmódulo.

El fusible del circuito es de 200 mA.

no debe inyectarse ningún tipo de señal sobre cualquier otro terminal

del circuito.

Nota.

Antes de iniciar cualquiera de las prácticas, por favor lea detenidamente lasinstrucciones e indicaciones de la práctica.

Realice conexiones seguras en aquellos puntos de contacto indicados, de lo contrariolas mediciones dependientes de estas conexiones serán confusas o incorrectas.

No realice, cortocircuite o una conexiones no especificadas en estas instrucciones.Podría averiar el circuito.Si el led de alimentación “PWR” no se ilumina o cesa repentinamente en su función,desconecte rápidamente la alimentación del dispositivo y compruebe que no se estáproduciendo ningún cortocircuito, así como el estado del fusible.

Aunque las prácticas descritas pueden realizarse siguiendo las indicaciones del manual,aconsejamos se acompañe de la supervisión de personal docente que permita laconsulta, ampliación y ayuda de los conceptos aquí descritos.

En el circuito, cada práctica quedará delimitada por un rectángulo con elcorrespondiente número. Sobre ésta podrán describir-se uno o diversos experimentos.

Conector

hembra Conector

macho

Material necesario.No precisará de ningún material ni componentes adicionales para utilizar yexperimentar con éste módulo. Únicamente se requieren los instrumentos de medidanecesarios para poder obtener y contrastar los valores de las prácticas.Para este módulo serán necesarios uno o varios multímetros en su función comovoltímetro y amperímetro. Si se dispone un Osciloscopio también podría utilizar ensustitución del voltímetro.


Práctica 3. El transistor interruptor.

Además del funcionamiento en la región activa, un transistor también puede operar enlas zonas denominadas de corte y saturación, donde su función primordial no es laamplificación de corriente sino su trabajo en conmutación.

Deben emplearse dos voltímetros,entre los tests points TP4C y TP4Bpara monitorizar la tensión de controldel circuito y entre TP4A y TP4B parala lectura de la tensión de salida.El interruptor SW1 asume la tensiónde control. Aplica a la base deltransistor, polarizada a través de R4,el valor de Vcc o la sitúa a masa.Cuando TP4C se encuentreconectado a masa, el transistor sehallará en la zona de corte, y latensión colector-emisor será igual a lamáxima proporcionada por elcircuito. Si Vcc = 8,2 V. aprox, Vce =Vcc - Vled. El transistor en corteequivale a un circuito abierto y portanto, el circuito del led no puede

La práctica 3 emplea un transistor NPNBC547 para configurar un transistortrabajando en conmutación, o interruptor.El símbolo eléctrico del npn se representacomo se muestra en la ilustración, dondetambién se refleja el patillaje del BC547.

Circuito equivalente del transistor de la práctica en:

Zona de corte


Práctica4.ConmutacióncontransistoresPNP.

Elfuncionamientodeltransistorenconmutaciónnoestárestringido,lógicamente,tansoloalNPN,lapolarizacióndebaseseutilizadelmismomodoentransistoresPNP.

ConécteseunvoltímetroentrelostestspointsTP5CyTP5BparamonitorizarlatensióndecontroldelcircuitoyotrovoltímetroentreTP5AyTP5Bparaelcircuitodesalida.Tambiénlatensióndecontrolseinyectamedianteuninterruptor,enestacasoSW2,sobrelaresistenciadebaseR6.Noobstante,enestaocasión,cuandoTP5CestáconectadoaVcc,eltransistor,(T3),operaráenlazonadecorteyactuarácomouninterruptorabierto,impidiendolaalimentacióndelled.CuandoTP5Cseconectea

Untransistorpnpmontalaszonasdopadasopuestamenteaunnpn,porloquesufuncionamientodebeconsiderarsedemodoinvertido.Sienlapráctica3seconmutabaelcircuitoamasamedianteelemisor,conlacargareferidaapositivo,conelpnp,encambioseconmutaráelcircuitoapositivo,quedandolacargareferidaanegativo.

masa,T3quedarásaturado,comportándosecomouninterruptorcerrado,Vceseráigualalmáximoquepermiteelcircuito,(Vcc-Vled),yelledseiluminará.

Observandoelfuncionamientodeambostransistores,npnypnpenconmutación,puededefinirsequelosdosfuncionancomounapuertainversora.Enelnpn,unatensiónpositivaproporcionanegativoalacarga,yenelpnp,elnegativoproporcionatensiónpositivaalacarga.Así,seacualsealaseñaldecontrol,puedecontrolarselaactivación/desactivacióndeunasegundaseñalempleandoeltransistorcorrespondiente.

Bibliografía.

- Principios de Electrónica. E. McGraw-Hill. Autor: Albert Paul Malvino.- En Google: El transistor bipolar | BC547 | BC557

Permitecerraroabrirunaseñalocircuitoeléctrico.

Jumper.

Conmutador/Interruptor.

Segúnelcolordelcapuchóncontrolarátensión,corriente,oalimentación.

AlimentaciónCorrienteTensiónRojoAzulAmarillo

LógicaVerde

PuntoDestacable.

Puntodeespecialrelevancia,recordatoriooparteparamemorizar.


VCC

SW1

TP4C

Test Point

1

R4

4K7/0,5W

T2BC 547

TP4A

Test Point

1

TP4B

Test Point

1

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisor

co

lecto

r

BC547

base

em

iso

r

(Vis

tafr

onta

l)

El funcionamiento de un transistor bipolar en modo conmutación, equivale a unfuncionamiento siempre en corte o en saturación, con una tensión de control y otra desalida.

conectarse a masa y consentir la iluminación.Al conmutar SW1 e inyectar Vcc en TP4C, el transistor pasará a la zona de saturación yse comportará como un cortocircuito, o interruptor cerrado, permitiendo que elcircuito del led se cierre a masa y por tanto, se ilumine.Para asegurar un funcionamiento del transistor en la zona de saturación, se busca lallamada saturación dura, mediante la cual se asegura que el transistor siempre opere endicha zona.

A modo práctico existe una norma para asegura la saturación dura de un transistor.Esta se consiste al emplear una resistencia de base 10 veces superior a la resistenciade colector.

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

Zona de saturación






Zona de corte


VCC

SW1

TP4C

Test Point

1

R4

4K7/0,5W

T2BC 547

TP4A

Test Point

1

TP4B

Test Point

1

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisor

co

lecto

r

BC547

base

em

iso

r

(Vis

tafr

onta

l)



TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

Zona de saturación

ElhomólogoalnpnBC547enconfiguraciónPNPeselBC557,éstemantieneelmismopatillajeycaracterísticascasiidénticas.ElsímboloelectrícodelPNPdifieredelNPN,comoreflejalailustración.


VCC

VCC

T3BC557

TP5A

TestPoint

1

LD3

0,5mmRed

TP5B

TestPoint

1

SW2

Switch2Pos

TP5C

TestPoint

1

R7470/0,5W

R6

4K7/0,5W

FuncionamientoenConmutacióndeltransistor.

SeñaldeControl

0V.

npnpnp

Circuitodesalida

El transistor fue inventado en 1951 por el físico William Schockley. Su análisis de losportadores minoritarios en la unión p-n y el papel en la inyección y recolección deportadores permitió la creación del transistor de unión, formado por una plancha demateriales p-n-p.El nuevo componente, con tan solo una pequeña corriente a baja impedancia, producíaun considerable aumento de potencia a alta impedancia, lo que abriría las puertas a laamplificación de señales de radio y televisión. El transistor también podía operar comointerruptor de corriente, realizando operaciones binarias. Así, posteriormente laintegración de un conjunto de transistores sobre un fragmento de silicio originaba elcircuito integrado, y con éste, el punto de partida trascendental para la electrónica y lainformática.

Un transistor puede ser de silicio o de germanio. La principal diferencia entre ambos esel valor de las barreras de potencial, 0,7 V a 25 ªC en el primero y 0,3 V en el segundo.Aunque su funcionamiento eléctrico es similar, es el transistor de silicio el másextendido y emplazado por la industria.El transistor se divide en tres zonas “de dopaje”, el emisor, la base y el colector.Cuando la configuración encierra una zona p entre dos n, se denomina transistor npn ycuando es una zona n la limitada entre dos zonas p, se trata de un transistor pnp.Las uniones entre las zonas de dopaje se encuentran entre emisor y base, y entre basey colector.

EDU-007

EDU-007

pag.1/8 pag.8/8

EDU-007.

LaEdu-007describeyexperimentalosfundamentosbásicosdefuncionamientodetransistoresbipolaresNPNyPNP.Losdistintosexperimentosdelmódulopermitenmonitorizarlastresregionesdefuncionamientodeltransistor:activa,corteysaturación,precisandoúnicamenteunalimentadoryunmultímetroparapoderdesarrollarlas.Seincluyengráficosdefuncionamientointernodelaestructuradeltransistor.


Práctica2.Funcionamientodetransistorcomofuentedecorriente.

Práctica3.EltransistorinterruptorNPN.

Práctica4.EltransistorinterruptorPNP.

Práctica5.BásculaR.S.contransistores.

www.cebek.com

EDU-

007

EDU-

007

pag. 5/8pag. 4/8

TransistoresbipolaresNPNyPNP.




Práctica 2. Funcionamiento del transistor como fuente de corriente.

La Beta en continua representa la ganancia de corriente de un transistor, permitiendoobtener mediante una pequeña corriente de base una corriente muy superior decolector.Aplicando las siguientes fórmulas, según el valor de Ib o Ic puede obtenerse con laBeta, la amplificación del transistor.

El transistor puede trabajar en tres zonas de funcionamiento: la región activa, la zonade corte y la zona de saturación.La práctica 2 muestra una aplicación de funcionamiento del transistor en al regiónactiva, mediante una polarización de emisor.

El circuito funciona como una fuente decorriente constante, adaptando los cambiosde la tensión de alimentación paramantener siempre una misma corriente deemisor. Esta aplicación se hace de especialutilidad en circuitos de alimentación de leds.El potenciómetro RV1 y R2 conforman undivisor de tensión que permite ajustar laalimentación del circuito de la práctica,(Vcd), entre 4,5 y 8,5 V. aprox. El led,colocado en serie debería modificar suluminosidad según la alimentación aplicada,muy al contrario, la corriente permaneceinalterable.La fuente de alimentación constante sobrela base, establecida a 3,1 V. aprox, y laresistencia de emisor permiten unacorriente constante de colector/emisor.Aplíquense un voltímetro entre los testpoint TP1A y TP1B, y otro voltímetro entreTP2A y TP2B, sitúese también unamperímetro entre TP3A y TP3B,extrayendo el jumper para permitir lalectura en serie.Como muestra la gráfica, un aumento de Vces absorbido proporcionalmente por Vce.

0419 Rev.

ParailustrarelfuncionamientodelaprácticadebenmonitorizarselastensionesVcedecadatransistor.ParaellodebeconectarseunvoltímetroentreTP6AyTP6B,yotroentrelostestpointTP7.Elejercicioconsisteendenominarcadapulsadorsegúnsecorrespondaalfuncionamientodelabáscula,RoS.

SedenominabásculaRSporqueunaseñadecontrolsitúalasalidadeltransistorprincipalo“Q”anivelalto,denominadaS,(Set).Laotraseñal,R,(Reset),cuandoesaccionadacolocalasalidadeltransistorprincipalanivelbajo.ElotrotransistorfuncionasiempreinversamentealprincipalacuyasalidaseledenominaQ,(”Qnegada”).

Cuandosepresionaelpulsadorverde,secolocaatravésdeR11labasedeT5amasa.EltransistorseestableceencorteyVce=Vcc-Vled.LatensiónVcedeT5,atravésdeR9sitúaalT4ensaturación,quefuncionandocomocortocircuitopermitelailuminacióndelledverdeyasuvezmantieneaT5encorte.Alpresionarelpulsadorrojo,elprocesoserepetiráintercambiandoelestadodecorteysaturacióndelostransistoresypermitiendolailuminacióndelledrojo.Quedaestablecidoquealiluminarseunled,lasalidacorrespondienteseencuentraanivelbajo,mientrasqueelledapagadoindicaunasalidaanivelalto.

Al aplicar una fuente de alimentación entre basey emisor, (Vbb), los electrones libres del emisorse desplazan hasta la base. Como ésta esestrecha y prácticamente no estás dopada,posibilita y facilita que los electrones dispongandel tiempo y vida necesarios para deslizarsehasta el corrector y circular a través de Rc alpositivo de la fuente Vcc, siendo un porcentajemuy bajo, normalmente inferior al 1%, el que seperderá por la base a través de Rb hacia elpositivo de Vbb.

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

Vbe Vce

Polarización del transistor

Electrones de la Base

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

Vbe Vce

Electrones del Colector

Flujo de ElectronesCorriente convencional

Ie

Ic

Ib

Al operar el emisor como el generador deelectrones, se define Ie = Ib + Ic. No obstante,como la corriente de base es tan pequeña encomparación con la decolector, puedeaproximarse que Ic esaproximadamente iguala Ie.De la relación de lastres corrientes deltransistor se obtienenlos parámetros que

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

Vbe Vce

colector

Electrones del Emisor

emisoremisor

base

establecen la ganancia y que cada fabricanteofrecerá en sus características.La Alfa de C.C. esigual cociente resultante de Ic dividido entre Ie.El valor de la Beta en C.C. de un transistorcorresponde al valor obtenido de la división deIc entre Ib.

Vce

Vcd

0 V. 5 V 6 V 7 V 8 V 9 V

1 V

2 V

3 V

4 V

5 V

6 VVc

ß = Beta en continuaIb= Corriente de Base Ic= Corriente de Colector

dcIb=ßdc

IcIc= ß . Ibdc


VCC

VCC

R1

330/0,5W

LD1

0,5 mm Green

R2

180/0,5W

Z13V1

TP3A

Test Point

1

RV1

100

TP1A

1

TP2A

Test Point

1

R3150/0,5W

T1BC 547

TP1B

Test Point

1

JP1JUMPER

TP2B

1

TP3B

Test Point

1

Vce

Ie / Ic

Vcd

Vbb

Ve= Vbb - 0,7Vc = Vcd - Ic . RcVce= Vc - VeIe = IcVcb =Vc - Vb


Práctica5.BásculaR,Scontransistores.

Lapráctica5aprovechaelfuncionamientodeltransistorenconmutaciónpararealizarunmultivibradorestable.Laprincipalaplicacióndelmismoesobtenerdosestadoslógicosencadasalida:ceroounológicos,opuestosentresí.Todalainformacióndigitalsecodificadelmismomodo,cerosounoslógicos,conocidocomocódigobinario.Enmuchasaplicacionessehacenecesarioademásquelamismaseñal,amedidaquecambia,quedereflejadaconunresultadoopuesto,expresadocomoseñal“negada”.


VCCVCC

LD5

0,5mmRed

R10820/0,5W

SP2

PushButton

TP6A

TestPoint

1

SP1

PushButton

LD4

0,5mmGreen

R8820/0,5W

T4

BC547

T5

BC547

R11

10K/0,5W

TP7A

TestPoint

1

R9

10K/0,5W

TP6B

TestPoint

1

TP7B

TestPoint

1

colector

base

Símboloeléctricoc

ole

cto

r

BC557

base

em

isor

(Vista

frontal) emisor

EDU-007

EDU-007

pag.7/8 pag.2/8

EDU-

007

EDU-

007

pag. 3/8pag. 6/8

EDU-007.

LosmódulosEducacionalesCebekdelaserieEDUcontienendistintasprácticasparaanalizar,experimentaryaprenderlosconocimientosbásicosdeltematratado.Noobstante,sufunciónnoeslarepresentarunmini-cursodecadamateria,sinoladecomplementar,servirdebaseypermitirlaexperimentaciónparaelmaterialteóricodelprofesor.Porestemotivo,aconsejemoselusodelosmódulosEDUbajolasupervisiónyatencióndelpersonaldocentecorrespondiente.Cebeknoasumirániprestaráservicioaconsultasrelacionasconlateoríaoprincipiosdefuncionamientodelamateriatratadaporelmódulo.Solamentefacilitaráasistenciatécnicarespectoaaquellasconsultasoproblemasderivadosdelfuncionamientointrínsecodelcircuito.TodoslosmódulosCebekdelaserieEDUgozande3añosdegarantíatotalencomponentesymanodeobra.Quedaránexentosdelaésta,averíasofallosproducidosporcausasajenasalcircuito,conexión,instalaciónofuncionamientonoespecificadosenladocumentacióndelmódulo,oportratoomanipulacióninadecuados.Ademásseránecesariopresentarlafacturadecompradelequipoparacualquierincidencia.Paracontactarconeldep.técnicoremítasea:[email protected]óalfax.93.432.29.95óporcorreoaladirección:c/Quetzal,17-21.(08014),Barcelona.

EltransistorbipolarNPNyPNP.

GarantíayConsideraciones.

NormativaeIdentificacióndeElementosdelaserieEDU.ParafacilitarunarápidaidentificaciónyunanormativaúnicaparalasdistintasprácticasycircuitosdelosmóduloseducacionalesCebek,todosloselementoscomunesrespondenauncódigodecoloresoformadeterminado.

TestPoint.(TP).Permiteconectarpuntasdeosciloscopioomultímetropararealizarlecturasdeparámetrosrelativosalapráctica.SegúnsucolorindicaráqueelTestPoint,(TP)estáconectadoalpositivoonegativodelcircuito,lecturadecorriente,detensión,carga,etc.

circuitoRojo

TP.TensiónAmarillo

TP.circuitoNegro

TP.TP.CorrienteAzul

TP.SincorrienteóTP.C.A.Blanco


Alimentación del módulo.

Antes de empezar...

El módulo requiere 12 V.C.C. para su alimentación. Debe emplearse una fuenteestabilizada de laboratorio o si se prefiere, la fuente Cebek FE-113.La alimentación del circuito se realiza únicamente a través del conector macho de laplaca,

Una vez alimentado, el circuito proporciona las tensiones necesarias paraexperimentar en cada práctica.Para la conexión de alimentación el módulo incluye un cable con conector macho en unextremo y los terminales desnudos del cable en el otro.Conecte cada uno de los terminales, respetando la polaridad del conector, a la salidacorrespondiente de la fuente de alimentación. Finalmente podrá insertarlo en elmódulo.

El fusible del circuito es de 200 mA.

no debe inyectarse ningún tipo de señal sobre cualquier otro terminal

del circuito.

Nota.

Antes de iniciar cualquiera de las prácticas, por favor lea detenidamente lasinstrucciones e indicaciones de la práctica.

Realice conexiones seguras en aquellos puntos de contacto indicados, de lo contrariolas mediciones dependientes de estas conexiones serán confusas o incorrectas.

No realice, cortocircuite o una conexiones no especificadas en estas instrucciones.Podría averiar el circuito.Si el led de alimentación “PWR” no se ilumina o cesa repentinamente en su función,desconecte rápidamente la alimentación del dispositivo y compruebe que no se estáproduciendo ningún cortocircuito, así como el estado del fusible.

Aunque las prácticas descritas pueden realizarse siguiendo las indicaciones del manual,aconsejamos se acompañe de la supervisión de personal docente que permita laconsulta, ampliación y ayuda de los conceptos aquí descritos.

En el circuito, cada práctica quedará delimitada por un rectángulo con elcorrespondiente número. Sobre ésta podrán describir-se uno o diversos experimentos.

Conector

hembra Conector

macho

Material necesario.No precisará de ningún material ni componentes adicionales para utilizar yexperimentar con éste módulo. Únicamente se requieren los instrumentos de medidanecesarios para poder obtener y contrastar los valores de las prácticas.Para este módulo serán necesarios uno o varios multímetros en su función comovoltímetro y amperímetro. Si se dispone un Osciloscopio también podría utilizar ensustitución del voltímetro.




Deben emplearse dos voltímetros,entre los tests points TP4C y TP4Bpara monitorizar la tensión de controldel circuito y entre TP4A y TP4B parala lectura de la tensión de salida.El interruptor SW1 asume la tensiónde control. Aplica a la base deltransistor, polarizada a través de R4,el valor de Vcc o la sitúa a masa.Cuando TP4C se encuentreconectado a masa, el transistor sehallará en la zona de corte, y latensión colector-emisor será igual a lamáxima proporcionada por elcircuito. Si Vcc = 8,2 V. aprox, Vce =Vcc - Vled. El transistor en corteequivale a un circuito abierto y portanto, el circuito del led no puede



Zona de corte


Práctica4.ConmutacióncontransistoresPNP.

Elfuncionamientodeltransistorenconmutaciónnoestárestringido,lógicamente,tansoloalNPN,lapolarizacióndebaseseutilizadelmismomodoentransistoresPNP.

ConécteseunvoltímetroentrelostestspointsTP5CyTP5BparamonitorizarlatensióndecontroldelcircuitoyotrovoltímetroentreTP5AyTP5Bparaelcircuitodesalida.Tambiénlatensióndecontrolseinyectamedianteuninterruptor,enestacasoSW2,sobrelaresistenciadebaseR6.Noobstante,enestaocasión,cuandoTP5CestáconectadoaVcc,eltransistor,(T3),operaráenlazonadecorteyactuarácomouninterruptorabierto,impidiendolaalimentacióndelled.CuandoTP5Cseconectea

Untransistorpnpmontalaszonasdopadasopuestamenteaunnpn,porloquesufuncionamientodebeconsiderarsedemodoinvertido.Sienlapráctica3seconmutabaelcircuitoamasamedianteelemisor,conlacargareferidaapositivo,conelpnp,encambioseconmutaráelcircuitoapositivo,quedandolacargareferidaanegativo.

masa,T3quedarásaturado,comportándosecomouninterruptorcerrado,Vceseráigualalmáximoquepermiteelcircuito,(Vcc-Vled),yelledseiluminará.

Observandoelfuncionamientodeambostransistores,npnypnpenconmutación,puededefinirsequelosdosfuncionancomounapuertainversora.Enelnpn,unatensiónpositivaproporcionanegativoalacarga,yenelpnp,elnegativoproporcionatensiónpositivaalacarga.Así,seacualsealaseñaldecontrol,puedecontrolarselaactivación/desactivacióndeunasegundaseñalempleandoeltransistorcorrespondiente.

Bibliografía.

- Principios de Electrónica. E. McGraw-Hill. Autor: Albert Paul Malvino.- En Google: El transistor bipolar | BC547 | BC557

Permitecerraroabrirunaseñalocircuitoeléctrico.

Jumper.

Conmutador/Interruptor.

Segúnelcolordelcapuchóncontrolarátensión,corriente,oalimentación.

AlimentaciónCorrienteTensiónRojoAzulAmarillo

LógicaVerde

PuntoDestacable.

Puntodeespecialrelevancia,recordatoriooparteparamemorizar.


VCC

SW1

TP4C

Test Point

1

R4

4K7/0,5W

T2BC 547

TP4A

Test Point

1

TP4B

Test Point

1

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisorco

lecto

r

BC547

base

em

iso

r

(Vis

tafr

onta

l)


conectarse a masa y consentir la iluminación.Al conmutar SW1 e inyectar Vcc en TP4C, el transistor pasará a la zona de saturación yse comportará como un cortocircuito, o interruptor cerrado, permitiendo que elcircuito del led se cierre a masa y por tanto, se ilumine.Para asegurar un funcionamiento del transistor en la zona de saturación, se busca lallamada saturación dura, mediante la cual se asegura que el transistor siempre opere endicha zona.


TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

Zona de saturación






Zona de corte


VCC

SW1

TP4C

Test Point

1

R4

4K7/0,5W

T2BC 547

TP4A

Test Point

1

TP4B

Test Point

1

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisorco

lecto

r

BC547

base

em

iso

r

(Vis

tafr

onta

l)



TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5 mm Red

VCC

Zona de saturación

ElhomólogoalnpnBC547enconfiguraciónPNPeselBC557,éstemantieneelmismopatillajeycaracterísticascasiidénticas.ElsímboloelectrícodelPNPdifieredelNPN,comoreflejalailustración.


VCC

VCC

T3BC557

TP5A

TestPoint

1

LD3

0,5mmRed

TP5B

TestPoint

1

SW2

Switch2Pos

TP5C

TestPoint

1

R7470/0,5W

R6

4K7/0,5W

FuncionamientoenConmutacióndeltransistor.

SeñaldeControl

0V.

npnpnp

Circuitodesalida

colector

base

Símboloeléctrico c

ole

cto

r

BC557

base

em

iso

r

(Vis

tafr

onta

l)emisor

EDU-

007

EDU-

007

pag. 7/8pag. 2/8

EDU-007

EDU-007

pag.3/8 pag.6/8

EDU-007.

Los módulos Educacionales Cebek de la serie EDU contienen distintas prácticas paraanalizar, experimentar y aprender los conocimientos básicos del tema tratado. Noobstante, su función no es la representar un mini-curso de cada materia, sino la decomplementar, servir de base y permitir la experimentación para el material teóricodel profesor. Por este motivo, aconsejemos el uso de los módulos EDU bajo lasupervisión y atención del personal docente correspondiente.Cebek no asumirá ni prestará servicio a consultas relacionas con la teoría o principiosde funcionamiento de la materia tratada por el módulo. Solamente facilitará asistenciatécnica respecto a aquellas consultas o problemas derivados del funcionamientointrínseco del circuito.Todos los módulos Cebek de la serie EDU gozan de 3 años de garantía total encomponentes y mano de obra.Quedarán exentos de la ésta, averías o fallos producidos por causas ajenas al circuito,conexión, instalación o funcionamiento no especificados en la documentación delmódulo, o por trato o manipulación inadecuados. Además será necesario presentar lafactura de compra del equipo para cualquier incidencia.Para contactar con el dep. técnico remítase a:[email protected] ó al fax. 93.432.29.95 ó por correo a la dirección: c/Quetzal, 17-21.(08014), Barcelona.

El transistor bipolar NPN y PNP.

Garantía y Consideraciones.

Normativa e Identificación de Elementos de la serie EDU.Para facilitar una rápida identificación y una normativa única para las distintas prácticasy circuitos de los módulos educacionales Cebek, todos los elementos comunesresponden a un código de colores o forma determinado.

Test Point. (TP).Permite conectar puntas de osciloscopio o multímetro para realizar lecturas deparámetros relativos a la práctica. Según su color indicará que el Test Point, (TP)está conectado al positivo o negativo del circuito, lectura de corriente, de tensión,carga, etc.

circuitoRojo

TP. TensiónAmarillo

TP. circuitoNegro

TP. TP. CorrienteAzul

TP. Sin corriente ó TP. C.A.Blanco


Alimentacióndelmódulo.

Antesdeempezar...

Elmódulorequiere12V.C.C.parasualimentación.Debeemplearseunafuenteestabilizadadelaboratorioosiseprefiere,lafuenteCebekFE-113.Laalimentacióndelcircuitoserealizaúnicamenteatravésdelconectormachodelaplaca,

Unavezalimentado,elcircuitoproporcionalastensionesnecesariasparaexperimentarencadapráctica.Paralaconexióndealimentaciónelmóduloincluyeuncableconconectormachoenunextremoylosterminalesdesnudosdelcableenelotro.Conectecadaunodelosterminales,respetandolapolaridaddelconector,alasalidacorrespondientedelafuentedealimentación.Finalmentepodráinsertarloenelmódulo.

Elfusibledelcircuitoesde200mA.

nodebeinyectarseningúntipodeseñalsobrecualquierotroterminal

delcircuito.

Nota.

Antesdeiniciarcualquieradelasprácticas,porfavorleadetenidamentelasinstruccioneseindicacionesdelapráctica.

Realiceconexionessegurasenaquellospuntosdecontactoindicados,delocontrariolasmedicionesdependientesdeestasconexionesseránconfusasoincorrectas.

Norealice,cortocircuiteounaconexionesnoespecificadasenestasinstrucciones.Podríaaveriarelcircuito.Sielleddealimentación“PWR”noseiluminaocesarepentinamenteensufunción,desconecterápidamentelaalimentacióndeldispositivoycompruebequenoseestáproduciendoningúncortocircuito,asícomoelestadodelfusible.

Aunquelasprácticasdescritaspuedenrealizarsesiguiendolasindicacionesdelmanual,aconsejamosseacompañedelasupervisióndepersonaldocentequepermitalaconsulta,ampliaciónyayudadelosconceptosaquídescritos.

Enelcircuito,cadaprácticaquedarádelimitadaporunrectánguloconelcorrespondientenúmero.Sobreéstapodrándescribir-seunoodiversosexperimentos.

Conector

hembraConector

macho

Materialnecesario.Noprecisarádeningúnmaterialnicomponentesadicionalesparautilizaryexperimentarconéstemódulo.Únicamenteserequierenlosinstrumentosdemedidanecesariosparapoderobtenerycontrastarlosvaloresdelasprácticas.Paraestemóduloseránnecesariosunoovariosmultímetrosensufuncióncomovoltímetroyamperímetro.SisedisponeunOsciloscopiotambiénpodríautilizarensustitucióndelvoltímetro.




Debenemplearsedosvoltímetros,entrelostestspointsTP4CyTP4BparamonitorizarlatensióndecontroldelcircuitoyentreTP4AyTP4Bparalalecturadelatensióndesalida.ElinterruptorSW1asumelatensióndecontrol.Aplicaalabasedeltransistor,polarizadaatravésdeR4,elvalordeVccolasitúaamasa.CuandoTP4Cseencuentreconectadoamasa,eltransistorsehallaráenlazonadecorte,ylatensióncolector-emisorseráigualalamáximaproporcionadaporelcircuito.SiVcc=8,2V.aprox,Vce=Vcc-Vled.Eltransistorencorteequivaleauncircuitoabiertoyportanto,elcircuitodellednopuede



Zonadecorte


Práctica 4. Conmutación con transistores PNP.

El funcionamiento del transistor en conmutación no está restringido, lógicamente, tansolo al NPN, la polarización de base se utiliza del mismo modo en transistores PNP.

Conéctese un voltímetro entrelos tests points TP5C y TP5Bpara monitorizar la tensión decontrol del circuito y otrovoltímetro entre TP5A y TP5Bpara el circuito de salida.También la tensión de control seinyecta mediante un interruptor,en esta caso SW2, sobre laresistencia de base R6. Noobstante, en esta ocasión,cuando TP5C está conectado aVcc, el transistor, (T3), operaráen la zona de corte y actuarácomo un interruptor abierto,impidiendo la alimentación delled.Cuando TP5C se conecte a

Un transistor pnp monta las zonas dopadas opuestamente a un npn, por lo que sufuncionamiento debe considerarse de modo invertido.Si en la práctica 3 se conmutaba el circuito a masa mediante el emisor, con la cargareferida a positivo, con el pnp, en cambio se conmutará el circuito a positivo,quedando la carga referida a negativo.

masa, T3 quedará saturado, comportándose como un interruptor cerrado, Vce seráigual al máximo que permite el circuito, (Vcc - Vled), y el led se iluminará.

Observando el funcionamiento de ambos transistores, npn y pnp en conmutación,puede definirse que los dos funcionan como una puerta inversora. En el npn, unatensión positiva proporciona negativo a la carga, y en el pnp, el negativo proporcionatensión positiva a la carga. Así, sea cual sea la señal de control, puede controlarse laactivación/desactivación de una segunda señal empleando el transistorcorrespondiente.

Bibliografía.

-PrincipiosdeElectrónica.E.McGraw-Hill.Autor:AlbertPaulMalvino.-EnGoogle:Eltransistorbipolar|BC547|BC557

Permite cerrar o abrir unaseñal o circuito eléctrico.

Jumper.

Conmutador / Interruptor.

Según el color del capuchón controlará tensión, corriente, o alimentación.

Alimentación Corriente TensiónRojo Azul Amarillo

LógicaVerde

Punto Destacable.

Punto de especial relevancia,recordatorio o parte paramemorizar.


VCC

SW1

TP4C

TestPoint

1

R4

4K7/0,5W

T2BC547

TP4A

TestPoint

1

TP4B

TestPoint

1

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisor

co

lecto

r

BC547

base

em

isor

(Vista

frontal)


conectarseamasayconsentirlailuminación.AlconmutarSW1einyectarVccenTP4C,eltransistorpasaráalazonadesaturaciónysecomportarácomouncortocircuito,ointerruptorcerrado,permitiendoqueelcircuitodelledsecierreamasayportanto,seilumine.Paraasegurarunfuncionamientodeltransistorenlazonadesaturación,sebuscalallamadasaturacióndura,mediantelacualseaseguraqueeltransistorsiempreopereendichazona.


TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

Zonadesaturación






Zonadecorte


VCC

SW1

TP4C

TestPoint

1

R4

4K7/0,5W

T2BC547

TP4A

TestPoint

1

TP4B

TestPoint

1

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

colector

base

Símboloeléctrico

emisor

co

lecto

r

BC547

base

em

isor

(Vista

frontal)



TP4A

R5470/0,5W

LD2

0,5mmRed

VCC

Zonadesaturación

El homólogo al npn BC547 enconfiguración PNP es el BC557, éstemantiene el mismo patillaje ycaracterísticas casi idénticas. El símboloelectríco del PNP difiere del NPN, comorefleja la ilustración.


VCC

VCC

T3BC557

TP5A

Test Point

1

LD3

0,5 mm Red

TP5B

Test Point

1

SW2

Switch 2Pos

TP5C

Test Point1

R7470/0,5W

R6

4K7/0,5W

Funcionamiento en Conmutación del transistor.

Señal de Control

0 V.

npn pnp

Circuito de salida

Eltransistorfueinventadoen1951porelfísicoWilliamSchockley.Suanálisisdelosportadoresminoritariosenlauniónp-nyelpapelenlainyecciónyrecoleccióndeportadorespermitiólacreacióndeltransistordeunión,formadoporunaplanchadematerialesp-n-p.Elnuevocomponente,contansolounapequeñacorrienteabajaimpedancia,producíaunconsiderableaumentodepotenciaaaltaimpedancia,loqueabriríalaspuertasalaamplificacióndeseñalesderadioytelevisión.Eltransistortambiénpodíaoperarcomointerruptordecorriente,realizandooperacionesbinarias.Así,posteriormentelaintegracióndeunconjuntodetransistoressobreunfragmentodesiliciooriginabaelcircuitointegrado,yconéste,elpuntodepartidatrascendentalparalaelectrónicaylainformática.

Untransistorpuedeserdesilicioodegermanio.Laprincipaldiferenciaentreamboseselvalordelasbarrerasdepotencial,0,7Va25ªCenelprimeroy0,3Venelsegundo.Aunquesufuncionamientoeléctricoessimilar,eseltransistordesilicioelmásextendidoyemplazadoporlaindustria.Eltransistorsedivideentreszonas“dedopaje”,elemisor,labaseyelcolector.Cuandolaconfiguraciónencierraunazonapentredosn,sedenominatransistornpnycuandoesunazonanlalimitadaentredoszonasp,setratadeuntransistorpnp.Lasunionesentrelaszonasdedopajeseencuentranentreemisorybase,yentrebaseycolector.

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EDU-007.

La Edu-007 describe y experimenta los fundamentos básicos de funcionamiento detransistores bipolares NPN y PNP.Los distintos experimentos del módulo permiten monitorizar las tres regiones defuncionamiento del transistor: activa, corte y saturación, precisando únicamente unalimentador y un multímetro para poder desarrollarlas.Se incluyen gráficos de funcionamiento interno de la estructura del transistor.


Práctica 2. Funcionamiento de transistor como fuente de corriente.

Práctica 3. El transistor interruptor NPN.

Práctica 4. El transistor interruptor PNP.

Práctica 5. Báscula R.S. con transistores.

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Transistores bipolares NPN y PNP.




Práctica2.Funcionamientodeltransistorcomofuentedecorriente.

LaBetaencontinuarepresentalagananciadecorrientedeuntransistor,permitiendoobtenermedianteunapequeñacorrientedebaseunacorrientemuysuperiordecolector.Aplicandolassiguientesfórmulas,segúnelvalordeIboIcpuedeobtenerseconlaBeta,laamplificacióndeltransistor.

Eltransistorpuedetrabajarentreszonasdefuncionamiento:laregiónactiva,lazonadecorteylazonadesaturación.Lapráctica2muestraunaaplicacióndefuncionamientodeltransistorenalregiónactiva,medianteunapolarizacióndeemisor.

Elcircuitofuncionacomounafuentedecorrienteconstante,adaptandoloscambiosdelatensióndealimentaciónparamantenersiempreunamismacorrientedeemisor.Estaaplicaciónsehacedeespecialutilidadencircuitosdealimentacióndeleds.ElpotenciómetroRV1yR2conformanundivisordetensiónquepermiteajustarlaalimentacióndelcircuitodelapráctica,(Vcd),entre4,5y8,5V.aprox.Elled,colocadoenseriedeberíamodificarsuluminosidadsegúnlaalimentaciónaplicada,muyalcontrario,lacorrientepermaneceinalterable.Lafuentedealimentaciónconstantesobrelabase,establecidaa3,1V.aprox,ylaresistenciadeemisorpermitenunacorrienteconstantedecolector/emisor.AplíquenseunvoltímetroentrelostestpointTP1AyTP1B,yotrovoltímetroentreTP2AyTP2B,sitúesetambiénunamperímetroentreTP3AyTP3B,extrayendoeljumperparapermitirlalecturaenserie.Comomuestralagráfica,unaumentodeVcesabsorbidoproporcionalmenteporVce.

0419Rev.

Para ilustrar el funcionamiento de la práctica deben monitorizarse las tensiones Vce decada transistor. Para ello debe conectarse un voltímetro entre TP6A y TP6B, y otroentre los test point TP7.El ejercicio consiste en denominar cada pulsador según se corresponda alfuncionamiento de la báscula, R o S.

Se denomina báscula RS porque una seña de control sitúa la salida del transistorprincipal o “Q” a nivel alto, denominada S, (Set). La otra señal, R, (Reset), cuando esaccionada coloca la salida del transistor principal a nivel bajo. El otro transistor funcionasiempre inversamente al principal a cuya salida se le denomina Q, (”Q negada”).

Cuando se presiona el pulsador verde, se coloca a través de R11 la base de T5 a masa.El transistor se establece en corte y Vce = Vcc - Vled.La tensión Vce de T5, a través de R9 sitúa al T4 en saturación, que funcionando comocortocircuito permite la iluminación del led verde y a su vez mantiene a T5 en corte.Al presionar el pulsador rojo, el proceso se repetirá intercambiando el estado de cortey saturación de los transistores y permitiendo la iluminación del led rojo.Queda establecido que al iluminarse un led, la salida correspondiente se encuentra anivel bajo, mientras que el led apagado indica una salida a nivel alto.

Alaplicarunafuentedealimentaciónentrebaseyemisor,(Vbb),loselectroneslibresdelemisorsedesplazanhastalabase.Comoéstaesestrechayprácticamentenoestásdopada,posibilitayfacilitaqueloselectronesdispongandeltiempoyvidanecesariosparadeslizarsehastaelcorrectorycircularatravésdeRcalpositivodelafuenteVcc,siendounporcentajemuybajo,normalmenteinferioral1%,elqueseperderáporlabaseatravésdeRbhaciaelpositivodeVbb.

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

VbeVce

Polarizacióndeltransistor

ElectronesdelaBase

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

VbeVce

ElectronesdelColector

FlujodeElectronesCorrienteconvencional

Ie

Ic

Ib

Aloperarelemisorcomoelgeneradordeelectrones,sedefineIe=Ib+Ic.Noobstante,comolacorrientedebaseestanpequeñaencomparaciónconladecolector,puedeaproximarsequeIcesaproximadamenteigualaIe.Delarelacióndelastrescorrientesdeltransistorseobtienenlosparámetrosque

n

n

p

Rc

Rb

Vbb

Vcc

VbeVce

colector

ElectronesdelEmisor

emisor emisor

base

establecenlagananciayquecadafabricanteofreceráensuscaracterísticas.LaAlfadeC.C.esigualcocienteresultantedeIcdivididoentreIe.ElvalordelaBetaenC.C.deuntransistorcorrespondealvalorobtenidodeladivisióndeIcentreIb.

Vce

Vcd

0V.5V6V7V8V9V

1V

2V

3V

4V

5V

6VVc

ß=BetaencontinuaIb=CorrientedeBaseIc=CorrientedeColector

dc Ib=ßdc

IcIc=ß.Ib dc


VCC

VCC

R1

330/0,5W

LD1

0,5mmGreen

R2

180/0,5W

Z13V1

TP3A

TestPoint

1

RV1

100

TP1A

1

TP2A

TestPoint

1

R3150/0,5W

T1BC547

TP1B

TestPoint

1

JP1JUMPER

TP2B

1

TP3B

TestPoint

1

Vce

Ie/Ic

Vcd

Vbb

Ve=Vbb-0,7Vc=Vcd-Ic.RcVce=Vc-VeIe=IcVcb=Vc-Vb


Práctica 5. Báscula R,S con transistores.

La práctica 5 aprovecha el funcionamiento del transistor en conmutación para realizarun multivibrador estable. La principal aplicación del mismo es obtener dos estadoslógicos en cada salida: cero o uno lógicos, opuestos entre sí.Toda la información digital se codifica del mismo modo, ceros o unos lógicos, conocidocomo código binario. En muchas aplicaciones se hace necesario además que la mismaseñal, a medida que cambia, quede reflejada con un resultado opuesto, expresadocomo señal “negada”.


VCC VCC

LD5

0,5 mm Red

R10820/0,5W

SP2

Push Button

TP6A

Test Point

1

SP1

Push Button

LD4

0,5 mm Green

R8820/0,5W

T4

BC547

T5

BC547

R11

10K/0,5W

TP7A

Test Point

1

R9

10K/0,5W

TP6B

Test Point

1

TP7B

Test Point

1

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