Informe del laboratorio de Electrónica Analógica
INFORME DE LA PRACTICA 2 REALIZADA EN EL LABORATORIO DE ELECTRONICA ANALOGICA II
Pablo Lucero
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.
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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=
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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
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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
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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
Cálculos en Dinámica:
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.
Fig.12. Recta de Carga Estática y Dinámica
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
Cálculos en Dinámica:
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
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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.
Fig.15. Recta de Carga Estática y Dinámica
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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