Informe 2

Informe del laboratorio de Electrónica Analógica

INFORME DE LA PRACTICA 2 REALIZADA EN EL LABORATORIO DE ELECTRONICA ANALOGICA II

Pablo Lucero

[email protected]

Universidad Politécnica Salesina

Campus El Vecino

RESUMEN: Mediante este trabajo se pretende

realizar un resumen acerca de los

amplificadores con transistores BJT en cuanto a

sus características, su principio de

funcionamiento, sus modos de amplificación

más comunes, consiguiendo así una idea más

clara para su utilización durante el ciclo actual.

TEMA: Amplificadores con transistor BJT.

OBJETIVOS:Diseñar, calcular y comprobar el

funcionamiento de los siguientes amplificadores

BJT, con frecuencia de corte de 100 Hz.

a) Amplificador de Emisor Común con CE y

sin CE, con ganancia Av = 50.

b) Amplificador de Colector Común con CE y

sin CE.

c) Amplificador de Base Común con CE y sin

CE, con ganancia Av =10.

e. Con divisor de tensión

INTRODUCCIONEl amplificador es uno de los bloques

funcionales más importantes de los sistemas

electrónicos, se diferencia entre gran señal y

pequeña señal, en que esta última, tiene valores

de tensión de pocos milivoltios.

Estos amplificadores necesitan la

polarización en continua del transistor,

definiendo así un punto de trabajo Q, en torno al

cual se moverá dependiendo de la señal de

entrada.

En el estudio de la relación de

tensiones y corrientes para pequeños cambios

en torno al punto Q, se hace uso de los circuitos

equivalentes en pequeña señal.

Sin entrar en el estudio en frecuencia,

las características más importantes en un

amplificador son su ganancia, impedancia de

entrada e impedancia de salida.

MARCO TEORICO:Emisor Común

En este tipo de circuitos los capacitores

funcionan como interfaz entre las componentes

alternas y continuas, por lo que en ambos casos

o bien se los da por circuitos abiertos

(componente continua) o cortocircuitados

(componente alterna); además de ello las

fuentes tienen que ser controladas bajo los

parámetros en los que estén siendo analizados,

para el caso de un circuito en DC las fuentes de

AC son desconectados por los capacitores que

se encuentran conectados a ellas.

El condensador de emisión se utiliza

para estabilizar la tensión de emisor V e. Con

las variaciones de corriente de colector se

producen variaciones de tensión en R e, en

colector emisor y en R e (Resistencia de

emisor). Esta ultima no interesa mantenerla

estable para que esta polarización continúe

como si estuviera en estado de reposo, en el

que la polarización del transistor es estable. El

condensador C e mantiene la polarización de

emisor constante y evita la distorsión producida

por la misma tensión alterna de entrada

- hie: resistencia que se encuentra entre base y emisor.- hoe: conductancia que se encuentra entre colector y emisor.- hfe: ganancia del transistor conocido como el β del transistor.

1


Fig. 1. Parámetros híbridos para el amplificador del BJT

Fig. 2. Configuración de Emisor Común.

Base ComúnEsta configuración no produce

ganancia de corriente, pero sí de la tensión y

además tiene propiedades útiles en altas

frecuencias.

Esta configuración permite el ingreso de una

señal variable a amplificar mediante el emisor

del BJT y su señal amplificada se transmitirá a

partir del colector, teniendo a la base como

punto común entre la entrada y la salida.

Los condensadores cumplen

homólogamente con las mismos objetivos que

en las dos anteriores configuraciones. A

continuación se presentan los dos esquemas,

tanto el esquema de polarización y el circuito

híbrido equivalente.

Fig.3. Configuración de Base Común.

Fig.4. Equivalente Híbrido del

Amplificador BJT a Base Común.

Colector ComúnEste amplificador se caracteriza por

tener una muy alta impedancia de entrada, una

muy baja impedancia de salida , una ganancia

de voltaje ligeramente menor a la unidad, y

ganancia de corriente alta. Todas estas

características lo hacen útil como acoplador de

impedancias.

Fig.5. Configuración de Colector Común.

Fig6.Equivalente Híbrido delAmplificador BJT a Colector Común.

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MATERIALESMateriales Descripción Cantidad

Transistor BJT 2N3904 3

Resistencia

220 Ω 1

820 Ω 1

560 Ω 1

1M Ω 1

1K Ω 3

1.5K Ω 1

6.8K Ω 1

Multimetro ND 1

Fuente variable ND 1

Bananas ND 4

Tabla 1. Lista de materiales utilizados

CALCULOS Y MEDICIONES1. CALCULOS Y MEDICIONES.

1.1. CONFIGURACION A EMISOR COMUN.

1.1.1. Esquemas.

Fig.7. Esquema a Emisor Común.

Fig8. Circuito Híbrido Equivalente.

1.1.2. Cálculos.

Datos:

VCC 15V

VCE 1

2VCC

VCE 7.5V

VBE 0.7V

AV 50

fc 100Hz

Rs 50

hfe 200

hfe

hoe 10 10 6 S

ro 1

hoe

ro 100 103

hie 5 103

Cálculos de RC y RL:

Av hfehie

ro Rpc

ro Rpc

=

Rpc AV hie ro

hfero hie AV

Rpc 1.266 103

Rpc RC RL

RC RL=

RC 2 Rpc

RC 2.532 103

RL RC Rpc( )RC Rpc

RL 2.532 103

Cálculo de Corrientes:

hie re=

3


re hie

re 25

re 26 10 3 V

IE=

IE 26 10 3 V

re

IE 1.04 10 3 A

IB IE 1

IB 5.174 10 6 A

IC IB

IC 1.035 10 3 A

Polarización:

VRC IC RC

VRC 2.62V

VRE VCC VCE VRC

VRE 4.88V

RE VREIE

RE 4.692 103

Eth 5V

R1 hfe Eth VBE VRE( )IC

VCCEth

R1 336.397 103

R2 hfe Eth VBE VRE( )IC

VCC

VCC Eth

R2 168.199 103

Req R1 R2( )R1 R2( )

Req 112.132 103

Cálculos en Dinámica:

Zi hie Req

hie Req

Zi 5.233 103

Zo ro RC

ro RC

Zo 2.469 103

ing ZiZi Rs

ing 990.536 10 3

AVT ing AV

AVT 49.527

AI hfe1 hoe Rpc

AI 197.5

AIT AVTRs Zi

RL

AIT 103.359

Cálculo de Capacitores:

Ci 1

2 fc Rs Zi( )

Ci 301.238 10 9 F

Co 1

2 fc Zo RL( )

Co 318.26 10 9 F

CE 1

2 fc RE

CE 339.17 10 9 F

Máxima Estática:

VCEmax VCC

VCEmax 15 V

ICmax VCC

RC 11

RE

4


ICmax 2.07 10 3 A

VBEmax Eth

VBEmax 5V

IBmax EthReq 1 ( ) RE

IBmax 6.016 10 6 A

Máxima Dinámica:

VCEp IC Rpc

VCEp 1.31V

VCEmx VCE VCEp

VCEmx 8.81V

VCEmin VCE VCEp

VCEmin 6.19 V

VCEpp 2 VCEp

VCEpp 2.62V

es VCEppAVT

es 52.897 10 3 V

1.1.3. Rectas de Carga.

Fig.9. Recta de Carga Estática y Dinámica

Amplificador a Emisor Común.

CONFIGURACION A COLECTOR COMUN.

Esquemas.

Fig.10. Esquema a Colector Común.

Fig.11. Circuito Híbrido Equivalente.

1.1.4. Cálculos.

Datos :

VCC 12V

VCE12

VCC

VCE 6 100 V

IC 2.2 10 3A

fc 100Hz

hfe 228

hfe

228 100

VBE 0.7V

5


VRE 5V

Rs 50

Polarización :

IBIC

IB 9.649 10 6 A

IE 1( ) IB

IE 2.21 10 3 A

REVRE

IE

RE 2.263 103

Req110

RE

Req 51.592 103

Veq ICRE

RE

VBE

Veq 5.7 100 V

R1Req

1Veq

VCC

R1 98.27 103

R2 VCCReq

Veq

R2 108.615 103

RCVCC VCE IE RE

IC

RC 454.545 100


hie hfe26 10 3

V

IC

hie 2.695 103

hibhie

1 hfe

hib 11.767 100

Zi hib

Zi 11.767 100

Zo

Rs Req

Rs Req

hie

1 hfe

Zo 11.985 100

RL 3.3 103

RpcRC RL

RC RL

Rpc 399.516 100

AvRpc

Zi Rpc

Av 971.391 10 3

ingZi

Zi Rs

ing 190.501 10 3

AVT ing Av

AVT 185.051 10 3

AIT AVTRs Zi

RL

AIT 3.464 10 3

Cálculo de Condensadores:

Ci1

2 fc Rs Zi( )

Ci 25.767 10 6 F

Co1

2 fc RL Zo( )

Co 480.543 10 9 F

Cc1

2 fc RC

Cc 3.501 10 6 F

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Máxima Estática:

VCEmax VCC

VCEmax 12 100 V

ICmaxVCC

RC 11

RE

ICmax 4.4 10 3 A

VBEmax Veq

VBEmax 5.7 100 V

IBmaxVeq

Req 1 ( ) RE

IBmax 10.004 10 6 A

Máxima Dinámica:

VCEp IC Rpc

VCEp 2.9V

VCEmx VCE VCEp

VCEmx 8.9 100 V

VCEmin VCE VCEp

VCEmin 3.1 100 V

VCEpp 2 VCEp

VCEpp 5.8 100 V

esVCEpp

AVT

es 32.510 3V

Rectas de Carga.


Amplificador a Colector Común.

CONFIGURACION A BASE COMUN.Esquemas.

Fig.13. Esquema a Base Común.

Fig.14. Circuito Híbrido Equivalente.

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1.1.5. Cálculos.

Datos :

VCC 12V

VCE 12VCC

VCE 6 100 V

IC 1 10 3 A

fc 100Hz

Av 10

hfe 150

hfe

150 100

VBE 0.7V

VRE 1.2V

Rs 50

Polarización :

IB IC

IB 6.667 10 6 A

IE 1( ) IB

IE 1.007 10 3 A

RE VREIE

RE 1.192 103

Req 110

RE

Req 17.881 103

Veq IC RE

RE

VBE

Veq 1.9 100 V

R1 Req

1VeqVCC

R1 21.245 103

R2 VCC ReqVeq

R2 112.931 103

RC VCC VCE IE RE

IC

RC 4.8 103


hie hfe 26 103 V

IC

hie 3.9 103

hib hie1 hfe

hib 25.828 100

hfb IC

IE

hfb 993.377 10 3

Zi RE hib

RE hib

Zi 25.28 100

Zo RC

Zo 4.8 103

Av hfbRpchib

RE hib

RE hib

Rs RE hib

RE hib

=

Rpc Av hib

hfb

Rs RE hib

RE hib

RE hib

RE hib

Rpc 774.239 100

8


Rpc RC RL

RC RL=

RL RC Rpc

RC Rpc

RL 923.141 100

ing ZiZi Rs

AVT ing Av

AVT 3.358 100

Ai RCRC RL

Ai 838.7 10 3

Condensadores :

Ci 12 fc Rs Zi( )

Ci 21.142 10 6 F

Co 12 fc RL Zo( )

Co 278.09 10 9 F

Cc 12 fc RC

Cc 331.573 10 9 F

Máxima Estática:

VCEmax VCC

VCEmax 12 100 V

ICmax VCC

RC 11

RE

ICmax 2 10 3 A

VBEmax Veq

VBEmax 1.9 100 V

IBmax VeqReq 1 ( ) RE

IBmax 9.602 10 6 A

Máxima Dinámica:

VCEp IC Rpc

VCEp 2.9V

VCEmx VCE VCEp

VCEmx 8.9 100 V

VCEmin VCE VCEp

VCEmin 3.1 100 V

VCEpp 2 VCEp

VCEpp 5.8 100 V

es VCEppAVT

es 32.510 3 V

1.1.6. Rectas de Carga.


Amplificador a Base Común.

MEDICIONESLas mediciones se encuentran el anexo 1.

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SIMULACIONESLas simulaciones se encuentran en el anexo 2.

TABLAS DE DATOS OBTENIDOS1. Amplificador a emisor común

Calculados

Medidos

Simulados

Av 50 48,7 43

Tabla 2. Datos de emisor comun.

Calculados Medidos Simulados38

40

42

44

46

48

50

AvSeries2Series3

2. Amplificador a Base comunCalculados Medidos Simulados

AV 5,88 6,35 6

Tabla 3. Datos de amplificador Base Común

Calculados

Medidos

Simulados

00.20.40.60.81

1.2

AvSeries2Series3

3. Amplificador Colector Común

Calculado

s Medidos Simulados

AV 1 0,95 1,13

Tabla 4. Datos amplificadores colector

común

Calculados

Medidos

Simulados

00.20.40.60.81

1.2

AvSeries2Series3

CONCLUSIONES Los transistores son dispositivos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control. Con el desarrollo de este trabajo además de consolidar el trabajo en equipo, y consolidar nuestras capacidades investigativas nos aporto importantes conocimientos en algunos casos en forma de cultura general. Podemos decir que el amplificador que nos brinda mejor prestaciones es el emisor comun se posee una impedancia de salida muy alta, con una corriente de base pequeña, lo que hace que las ganacias de voltaje que se pueden obtener con el amplificador sin que se sature el transistor son muy altas.Por otra parte la configuración de colector común se utiliza sobre todo para propósitos de acoplamiento de impedancia, debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida Para finalizar el amplificador a base común tiene una impedancia de entrada es muy baja, pero la de la salida es elevada, lo que podría ser útil cuando se requiera acoplar impedancias.Dicho de otra forma se pudo comprobar que el tipo de amplificador a utilizar dependerá de necesidad de cada diseñador .

Transistors are devices that have facilitated greatly the design of electronic circuits of small size, versatility and ease of control. With the development of this work further to strengthen teamwork, and strengthen our research capabilities gives us important insights in some cases in the form of general. We can say that the amplifier provides better performance us is the common emitter has a very high output impedance, with a small base current, which causes the voltage gains can be achieved with the amplifier without saturating the transistor is very high.

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Moreover, the common collector configuration is mostly used for impedance matching purposes, because it has a high input impedance and low output impedance To end the common base. To end the common base amplifier has an input impedance is very low, but the output is high, which could be useful when impedance matching is required. In other words it was found that the type of amplifier you use depends on need of each designer.

BIBLIOGRAFIA(1) Robert Boylestad. pag 368 - 463. Transitores de efecto de campo. 10ed.

(2)Transistores de efecto de campo, Universidad de Murcia, Sistemas y Tecnologías.

http://ocw.um.es/ingenierias/tecnologia-y-sistemas-electronicos/material-de-clase-1/tema-4.-transistores-de-efecto-campo.pdf

(3) Electrónica Básica. Transistores, Universidad nacional de Colombia. Espacio Virtual.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap04/04_06_01.html

(4) BOYLESTAD, ROBERT L.; NASHELSKY, LOUIS. Electrónica: teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Pearson Educación. México. 8a. ed. 2003. 1020 p. ilus.

(5) MALVINO, ALBERT PAUL; BATES, DAVID J. Principios de electrónica/. Editorial McGraw-Hill. Madrid. Séptima Edición. 2000. 1111 p. ilus.

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