Reporte de Practica de Amplificador en Emisor Comun por Carlos Enrique Hernandez Ibarra 11310203 Electronica Analogica. Ing. Jose Manuel Gonzalez Rojas 31 de Mayo del 2013
Objetivos De la Práctica.
Diseñar y desarrollar un circuito de un amplificador de un transistor BJT 2N3904 con configuración en emisor común. Antes de ello calcular los componentes ideales para que ese circuito funcione , ya completado los componentes, calcular la impedancia de entrada y de salida, la amplificación de voltaje entre el voltaje de entrada y el de salida y la amplificacion de corriente. Y aun mas observar los cambios sobre la ganancia de voltaje cuando variamos Re
Marco teorico: "Sin embargo, es verdadermente un hecho afortunado que los amplificadores de señal pequeña de transitores se puedan considerar lineales para la mayoria de las aplicaciones , lo que permite la aplicacion del teorema de superposicion para separar el analisis de DC y la de AC." ¿Que es un amplificador? -El transistor BJT puede utilizarse como un dispositivo de amplificacion, es decir, que la señal sinoidal de salida sea mayor a la señal sinoidal de entrada o en otras palabras, la potencia AC de salida es mayor que la potencia AC de la entrada. ¿Como es posible esto, si va en contra de la ley de la conservacion de la materia? -El factor ausente que permite que la señal de salida sea mayor que la de la salida es la potencia de DC aplicada que contribuye a la potencia total de salida incluso cuando parte de ella se disipa gracias al dispositivo y a sus componentes resistivos. Existen varias configuraciones y existen varias formas de polarizar un transistor cada uno con sus ventajas y desventajas. Se dice que un amplificador es aquel que incrementa el nivel de una determinada señal.
Basicamente a un transitor se le pued utilizar en 3 diferentes configuraciones: *Configuracion Emisor Comun *Configuracion Base Comun *Configuracion Colector Comun En esta practica nos basaremos en la configuracion de Emisor Comun ya que es el mas utilizado, tiene que amplificar una señal de corriente alterna, no tiene sentido amplificar una señar de corriente directa porque esta no lleva ninguna informacion, la señal alterna es la señal la que amplificar, y la señal directa determina el punto de operacion del amplificador, este punto de operacion permitira que la señal amplificada no sea distorsionada. Parámetros Importantes
*Zi Para el análisis de pequeña señal , una vez que se ha determinado la impedancia de entrada es posible emplear el mismo valor numérico para niveles cambiantes de la señal aplicada. Para frecuencias de rango bajo-medio, la impedancia de entrada de un amplificador es de naturaleza solamente resistiva y según la forma en al que el transistor se emplee, este puede variar entre unos cuantos ohms a megaohms. Además, No es posible usar un óhmetro para medir la impedancia de entrada de AC de pequeña señal ya que el óhmetro opera en el modo DC.
*Zo La impedancia de salida se determina en las terminales de salida si se mira hacia atrás en el sistema con la señal aplicada igual a cero.
Para frecuencias de rango bajo-medio, la impedancia de salida de un amplificador es de naturaleza solamente resistiva y según la forma en al que el transistor se emplee, este puede variar entre unos cuantos ohms a uno que pueda exceder a los 2 megaohms. Además, No es posible usar un óhmetro para medir la impedancia de salida de AC de pequeña señal ya que el óhmetro opera en el modo DC. Para configuraciones de amplificadores en la que se desea una ganancia de corriente considerable, el nivel de Zo debería ser el mas alto posible, Porque la mayor cantidad de corriente va a parar a Rl hasta en el punto en que se pueda considerar a Rl como corto circuito Ganancia de Voltaje Av Una de las características mas importantes de un amplificador es la ganancia de voltaje de AC pequeña señal , que se determina mediante: Av=Vo/Vi También podemos calcular la ganancia de voltaje cuando no se ha conectado una carga a las terminales de salida. Según la configuración, la magnitud de la ganancia de voltaje de un amplificador a transistor de una sola etapa con carga, típicamente se encuentra en el rango de menos 1 a unos cuantos cientos. Ganancia de Corrientes. Para amplificadores a BJT, por lo general, la ganancia de corriente se encuentra en un rango desde un nivel justo menor a 1 hasta un nivel que puede exceder 100.
Marco Practico: El desarrollo de la practica se presenta a continuacion:
El primer paso de la practica fue calcular los componentes del amplificador. Basado en varias cuestiones como por ejemplo que la R1 de la base tiene que ser de mayor valor numerico que Rb, que el valor de de Re tiene que ser bajo a comparacion de Rc y RL entonces llegamos a la siguiente figura, que representa el circuito terminado con el cual vamos a trabajar y hacer nuestras mediciones. Entonces el software que usaremos para diseñar y simular nuestro amplificador es el NI Multisim. Cabe destacar que agregamos un switch para facilitar el proceso de revision en cuanto al apartado en la que desactivamos y activamos Re para observar que sucede con la ganancia de voltaje. Las herramientas que usaremos para revisar el amplificador son 2 multimetros y 1 osciloscopio, Los multimetros se usaran para checar el voltaje de entrada y salida y el osciloscopio checara la ganancia de voltaje comparando la señal de AC de entrada (Canal A) y la señal de AC de salida (Canal B), Como puede observar los multimetros se mantienen desconectados del cto. Ya que afectan los valores de revision cuando estan conectados. Algo mas en la que tenemos que tener en cuenta, es que el angulo de desfase entre el voltaje de entrada y de salida debe de ser de 180 grados o pi.
Ahora, usaremos el osciloscopio para visualizar la comparacion de nuestros voltajes de entrada y de salida.
Ahora demostraremos como el valor numerico de Re es importante , ya que en parte el determinara que tanto habra de ganancia de voltaje, Entonces usaremos un switch para facilitar la interaccion con el simulador y obtener mas facilmente el cambio en el ossciloscopio dandole pausa cuado queramos tomar ese valor.
Se puede visualizar que la ganancia de voltaje es relativamente no tan alta, pero se determino que era mejor asi, ya que con unos valores mas pequeños en la resistencia con Re en corto con el capacitor de desacoplo provoca un desfase incorrecto menor que 180. A continuacion tenemos una tabla de comparacion entre los 2 distintos valores de Re con/sin desacoplo, y como se puede observar en el cto. Re puede ser 1kΩ y 2kΩ Datos
Valores del Emulador con 2kΩ
Valores Calculados con 1 kΩ
Icq
1.53 mA
1.94mA
Vi
0.1414 V
0.1414 V
Vo
0.384V
0.77V
Zi
0.139MΩ
23.46kΩ
Zo
5.5kΩ
5.5kΩ
Ai
68.74
87.8
Av
-2.72
-5.45
Para corroborar la tabla tenemos unos calculos resumidos:
Conclusion: +Podemos variar la ganancia de voltaje en base a cambios en Re y Rc especialmente. +El desfase entre los voltajes de entrada y salida debe de ser 180 grados. +No es posible obtener una amplificacion en el dominio de AC sin la aplicacion de un nivel de polarizacion de DC. +Ni la impedancia de entranda ni la impedancia de salida se pueden medir con un ohmetro. +Para todos los amplificadores a transistor, la ganancia sin carga siempre es mayor que la ganancia con carga. +La ganancia de amperaje de un amplificador es muy sensible a la impedancia de entrada del amplificador y de la carga aplicada. +Para la configuacion de emisor comun, la impedancia de entrada , por lo general se aproxima a unos cuantos kΩ y la impedancia de salida es relativamente grande. Ademas la configuración de emisor común puede tener una ganancia de voltaje y una ganancia de corriente relativamente alta.
La figura del amplificador construido en el laboratorio:
