AMPLIFICADOR DE ONDA EN AC Cristian Arias Vargas, David Sánchez Moreno
UNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA-SEDE CUNDINAMARCA-SEDE FUSAGASUGÁ FACULTAD DE INGENIERÍA, INGENIERÍA INGENIERÍA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA
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distintos efectos, como trémolo, como trémolo, distorsiones distorsiones o reverb entre otros. Las radios y los televisores tienen un amplificador incorporado, que se maneja con la perilla o telecomando del volumen y permite que varie la intensidad sonora.
Este documento documento es un t rabaj o sobre sobre un ampl if icador de onda visto en A C ttoman omando do par ámetr os como el de diseñ o l a ampl i fi cación y cada aspecto que qu e se se pu puede ede requ eri r en el di d i señ señ o elabor elabo r aci ón práctica y simu simu laci ón del del cir cuit o para un mejor f unci onami ento del cir cuit o en la pr áctica como en la simu laci ón Abstract This document is a work on an amplifier wave seen in — This AC taking design parameters such as amplification and every aspect that may be required in the design drafting practices and circuit simulation for better circuit performance in practice as in the simulation.
NTRODUCCIÓN I. I NTRODUCCIÓN Este documento trata sobre ver el amplificador en AC para que dándonos estos cálculos exactos poder demostrar y hacer que la práctica nos dé una exacta amplificación.
II. AC Y AMPLIFICADOR DEFINICIÓN: A. Son circuitos de corriente directa o continua. La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad B. Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la amplitud de un fenómeno. Aunque el término se aplica principalmente al ámbito de los amplificadores los amplificadores electrónicos, también electrónicos, también existen otros tipos de amplificadores, como los mecánicos, los mecánicos, neumáticos, neumáticos, e e hidráulicos, hidráulicos, como como los gatos los gatos mecánicos y mecánicos y los boosters los boosters usados en los frenos de potencia de los automóviles. los automóviles. Amplificar Amplificar es agrandar la intensidad de algo, por lo general sonido. También podría ser luz o magnetismo, etc. En términos particulares, "amplificador", es un aparato al que se le conecta un dispositivo de sonido y aumenta la magnitud del volumen. En música, se usan de manera obligada en las guitarras las guitarras eléctricas y eléctricas y en los bajos, los bajos, pues esas no tienen caja de resonancia, la señal se obtiene porque las cuerdas, metálicas y ferrosas, vibran sobre una cápsula electromagnética, y esa señal no es audible, pero amplificada por un amplificador suena con su sonido característicos. Mediante su interfaz se le puede agregar
. C. AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BTJ Se puede reconocer inmediatamente un amplificador en EC porque su emisor es una masa para señal. En un amplificador en EC la señal alterna de entrada se acopla a la base y la señal amplificada aparece en el colector. AMPLIFICADOR VOLTAJE:
POLARIZADO POR
DIVISOR DE
Después que un transistor se haya polarizado con un punto Q cerca de la mitad de la línea de carga de cc, se puede acoplar muna pequeña señal de ca en la base. Esto produce alternancias o fluctuaciones de igual forma y frecuencia en la corriente de colector. Por ejemplo si la entrada es una onda senoidal con una frec frecue uenncia cia de 1Khz, 1Khz, la salida será una onda senoidal amplificada con una frecuencia de 1 KHz. El amplificador se llama lineal (o de alta fidelidad) fi delidad) sin no cambia la forma de la señal. Si la amplitud ampli tud de la señal es pequeña, el transistor solo usara una pequeña parte de la línea de carga y la operación sea lineal. Por otra parte, si la señal de entrada es demasiado grande, las fluctuaciones en la línea de carga excitaran al transistor a saturación y corte.
EL TRANSISTOR DE UNIÓN BIPOLAR: (del inglés Bipolar inglés Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT) BJT ) es un dispositivo electrónico de estado sólido consistente en dos uniones dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite controlar el paso de la corriente la corriente a través de sus terminales. La
denominación de bipolar se debe a que la conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son de gran utilidad en gran número de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja. CAPACITOR DE ACOPLAMIENTO:
mayor valor en RB y el voltaje del diodo VBE es cercano al valor conocido de 0.7. El valor de beta depende del valor intensivo del colector retroalimentado ya que demuestra el número de veces que se proporciona. Por otro lado en el divisor de voltaje las corriente del colector son mayores que la de base debido a la relación del beta y el voltaje de colector emisor es más peñas al aumentar el valor resistivo en Rb y lo mismo pasa con el voltaje en Vrb. Además que mediante un El capacitor funciona comportándose como un bloqueador buen diseño se puede llegar a cada objetivo propuesto para para el voltaje de directa y como un conductor cuando se trata antes de iniciar la practica en el laboratorio. de voltaje de corriente alterna debido al efecto de la III ANÁLISIS EN DC frecuencia de acuerdo a la siguiente formula. Procederemos ahora a realizar el análisis en continua de la Xc=1/2*pi*f*C malla de salida del amplificador para obtener la recta de carga, y visualizar su dependencia con los elementos Donde Xc es un tipo de resistencia del capacitor que varía de pasivos cuyo valor desconocemos acuerdo a la frecuencia aplicada cuyo nombre correcto es Aplicando la ley de Kirchoff de los voltajes tenemos: reactancia capacitiva (Xc). IC = -( Vcc - Vce )/Rc. Donde desconocemos el valor de la C=es la capacidad en Faradios resistencia de emisor. y f=es la frecuencia del voltaje aplicado. CAPACITOR DE PASO Tiene como funcion actuar como flitroo selectro de determinda banda de frecuencias para eliminar en mayor frecuencia podria decirse basura. RESISTENCIA Es el impedimento que ejerce un material al paso de los electrones o corriente eléctrica. Se simboliza con la letra R y se mide en OHM. Existen dos tipos: Natural: que se encuentra en toda materia llamada resistencia especifica. Resistencia: fabricada por el hombre con elementos de las materias. POTENCIA ELÉCTRICA Es el trabajo realizado en una unidad de tiempo. Se simboliza con la letra P y la u. de medida es el watt. CIRCUITO ELÉCTRICO Es el recorrido cerrado que pueda realizar la corriente eléctrica a través de los conductores y elementos o componentes del mismo. VOLTAJE El voltaje es el diferencial eléctrico entre ambos cuerpos, considerando que si ambos puntos establecen un contacto de flujo de electrones ocurriría una transferencia de energía de un punto al otro, debido a que los electrones (con carga negativa) son atraídos por protones (con carga positiva), y a su vez, que los electrones son repelidos entre sí por contar con la misma carga. CORRIENTE La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. ANALISIS En Los cálculos observamos que en los pasos 1 el voltaje VCE en RB cambia el valor al colocar resistencias de diferentes valores por lo tanto el valor resistivo de 2.2M disminuye el voltaje colector emisor, también observamos que la corriente aumenta medida de que las resistencias sea de
en nuestro transistor y verificar que no salga de la región donde queremos que trabaje. IV. CALCULOS CED= suma de las ultima cifra de las cedulas CED= 7+6=13 El numero es impar entonces nos corresponde usar el transistor 2N2222 a. b. c: Al realizar el análisis en corriente continua, se eliminan todas las fuentes de señal alterna y sustituiremos los componentes por su equivalente para continua. En corriente continua, el circuito de entrada ejerce un control sobre el circuito de salida. La aplicación por excelencia, posiblemente se encuentra en el concepto de amplificación: bajo determinadas condiciones podemos conseguir que la corriente de colector sea proporcional a la corriente de base. Para terminar con nuestro análisis debemos suponer que ahora aplicamos una señal al circuito y veremos cómo varía el punto Q En la figura vemos un ejemplo, donde se muestra el punto Q en ausencia de señal y cómo varía con la aplicación de una señal de entrada.
Es importante verificar bien el lugar de ubicación del punto Q, dado que si queremos que el transistor opere en la zona activa y polarizamos a éste en un punto Q cercano a la zona de saturación, corremos el riesgo de que cuando le aplicamos una señal de entrada, Q se desplace hacia la zona de saturación, dejando la zona activa. Para evitar este problema conviene analizar siempre antes la variación de Q
AV=CED+10=13+10=23 Vcc=20-CED=20-13=7 RL la asumimos como 1K RC=RL=1K RE=RL/2AV=1000/23=21.73 la Resistencia comercial es de 22 VCEQ=Vcc/2=7/2=3.5 ICEQ=Vcc/2(RC+RE)=7/2(22+1000)=7/2044=3.42mA β=207 RB=0.1*β*RE=0.1*207*22=455.4 VBB=VBE+ICQ((RB/β)+RE)=0.7+3.42mA((455.4/207)+2 2=0.7+3.42mA(24.2)=0.7+0.082=0.782 R1=RB/(1-(VBB/VCC))=455.4/(1-(0.782/7))=455.4/0.888= 512.67 la R comercial es 560 R2=(RB*Vcc)/VBB=(455.4*7)/0.782=3187.8/0.782=4076. 47 la R comercial es 4.4K IC=VCC/RE+RC=7/22+1000=7/1022=6.84mA VCEQ=VCC/2= 7/2=3.5 Vopp=2IC*((RC*RL)/(RC+RL))=2*6.84mA((1000*1000)/( 1000+1000))=13.68mA(1000000/2000)=13.68mA*500=6.8
Grafica de estabilidad del amplificador.
Tabla Comparativa de la simulación con los cálculos Medida Cálculos Simulación Medido VCE 3.5V 2.3V 3.21V IC 6.84mA 4.54mA 3,76mA VBB 0.782V 0.795V 0.727v AV 23veces 22veces 21veces Vopp 6.8 6.5 7 V. CIRCUITO
Grafica de entrada osciloscopio.
y salida del amplificador en el
VI. SIMULACION
Grafica de entrada del amplificador. Grafica de ganancia de voltaje en el simulador
V. BIBLIOGRAFIA. RASHID, MUHAMMAD. Circuitos micro electrónicos análisis y diseño. BOYLESTAD ROBERT. Electrónica teoría de circuitos. SAVANT. Diseño electrónico. FLOYD THOMAS. Dispositivos electrónicos. MALVINO, PAUL. Principios de Electrónica. Sexta edición.
Grafica de salida de señal del amplificador. IV. CONCLUSIONES Durante el montaje del proyecto nos damos cuenta que cada condensador hace variar la amplificación. Al aumentar IC la caída de tensión en el colector disminuye, lo mismo sucede en RB. Si disminuye la caída de tensión en RB, IB también lo hace. De esa manera se compensa el incremento de IC al disminuir IB para que se mantenga estable IC. El VCE aumenta cuando IC disminuye sobre la recta de carga estática. Se comprueba que al usar la correcta combinación de resistencias transistor y condensadores da diferentes tipos de amplificación. Los cálculos varían con la práctica debido a que los condensadores y las resistencias influyen en la amplificación.4 Se comprueba que la ayuda del simulador es efectiva ya que gracias a este se puede saber de forma rápido los resultados y así poder comparar la forma teórica, la simulada con la práctica. Comprensión y mejor manejo de implementos de laboratorio con los cuales se comprobó y se miró de qué forma fue que estas ecuaciones resultaron o dieron resultado a respuestas positivas.
