Año de la consolidación consolidación del Mar de Grau
AMPLIFICADOR AMPLIFICADOR MULTIETAPA MULTIETAPA
INTEGRANTES:
HUINCHO HUARCAYA, ALBERTO LEYVA CALDERON, MARCO MATTA DAVILA, JORGE IVAN
PROFESOR: FARRO CHIRINOS, LESLIE CHRISTIAN
EXPERIENCIA: Laboratorio Nº3
2016-III
1
RESUMEN: En esta practica se observara el funcionamiento de los transistores 2N2222 como amplificador multietapa que es un circuito que recibe una señal y de vuelve una señal idéntica pero de otra amplitud (menor o mayor) y que nos sirve en el control de nuestros circuitos y aplicaciones que les podemos dar a estor dispositivos, implementando los circuitos en protoboard para observar los resultudados y contrastarlos con los obtenidos en la simulacion hecha en proteus.
2
ÍNDICE
Pág.
Introducción………………………………………………………….…………4 Marco teórico………..…………………………………….…………..............5 Parte experimental……..…………………………………………..………...9
-
Procedimiento……………………………………………………….10 Medición experimental……………………………………………..14 Medición en Proteus………………………….…………………….17
Conclusiones……….……………………………………………….…..…....14 Observaciones……..………………………..…………………………….….14 Recomendaciones………………………………………………..……….….14
3
INTRODUCCIÓN Es muy fácil imaginarse q es un amplificador multietapa. A primera impresión nos damos cuentas q es un circuito que recibe una señal y devuelve una señal idéntica pero de otra amplitud. (Menor o mayor). Y que tiene más de una etapa en la que realiza dicha operación. Ahora si bien es fácil ver de qué estamos hablando el estudio es un poco más complejo. Los 2 factores más importantes en un amplificador multietapa son: Las “etapas amplificadoras” y los “modos de acoplamiento”. Las etapas amplificadoras más conocidas y usadas son: Transistorizada con emisor común, seguidor emisor (colector común), base común, diferencial, y amplificación con operacionales. Los modos de acoplamiento Más usuales son: Acoplamiento directo, Capacitivo, y por transformador. Estas configuraciones tienen sus ventajas y desventajas. Ya que por ejemplo recibimos una mayor amplificación y podemos reducir los problemas por impedancias. Pero tenemos la desventaja de agregar más componentes y perder ancho de banda de trabajo. Conociendo estas distintas etapas, ventajas, y desventajas podemos realizar circuitos amplificadores para diferentes utilidades.
4
MARCO TEORICO A menudo los amplificadores se conectan en serie (cascada) ya sean uno y dos, la carga en el primer amplificador es la resistencia de entrada del segundo amplificador. No es necesario que las diferentes etapas tengan las mismas ganancias que tensión y de corriente. En la práctica, las etapas iniciales suelen ser amplificadores de tensión y la última o las dos últimas son amplificadores de corriente. La ganancia en una etapa se determina por la carga de ésta, que se gobierna por la resistencia de entrada de la siguiente etapa. Por tanto, cuando se diseñan o analizan amplificadores multietapa, se inicia en la salida y se continúa hacia la entrada. Los dispositivos de cuatro capas se han analizado dispositivos de dos capas (diodo) y de tres capas (transistores). El éxito de los dispositivos de tres capas, como el BJT y el transistor de efecto de campo (FET, field-effect transistor) condujo a los investigadores al concepto del dispositivo de cuatro capas. Con la capacidad de manufactura aumentada, los dispositivos de cuatro capas no presentan mayores problemas de fabricación.
DISPOSITIVO BJT. Es te dispositivo presenta a linealidades por lo se vio que un transistor opera en forma lineal excepto en las regiones de corte y saturación. La operación en estas regiones o cerca de ellas provoca una reproducción distorsionada de la señal de entrada. Por tanto, se deben evitar las regiones sombreadas. Se han analizado dispositivos de dos capas ( diodo) y de tres capas (transistores). El éxito de los dispositivos de tres capas, como el BJT y el transistor de efecto de campo (FET, field-effect transistor ) condujo a los investigadores al concepto del dispositivo de cuatro capas. Con la capacidad de manufactura aumentada, los dispositivos de cuatro capas no presentan mayores problemas de fabricación.
5
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL FET Las ventajas del FET pueden resumirse como sigue: Son dispositivos sensibles a la tensión con alta impedancia de entrada (del orden de 107).Como esta impedancia de entrada es considerablemente mayor que la de los BJT, se prefieren los FET a los BJT para la etapa de entrada de un amplificador multietapa. Los FET generan un nivel de ruido menor que los BJT. Los FET so más estables con la temperatura que los BJT. Los FET son, en general, más fáciles de fabricar que los BJT pues suelen requerir menos pasos de enmascaramiento y difusiones. Es posible fabricar un mayor número de dispositivos en un circuito integrado (es decir, puede obtener una densidad de empaque mayor). Los FET se comportan como resistores variables controlados por tensión para valores pequeños de tensión de drenaje a fuente. La alta impedancia de entrada de los FET les permite almacenar carga el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento. Los FET de potencia pueden disipar una potencia mayor y conmutar corrientes grandes. Existen varias desventajas que limitan la utilización de los FET en algunas aplicaciones: Los FET exhiben una respuesta en frecuencia pobre debido a la alta capacitancia de entrada. Algunos tipos de FET presentan una linealidad muy pobre. Los FET se pueden dañar al manejarlos debido a la electricidad estática.
TIPOS DE FET Se consideran tres tipos principales de FET: FET de unión (JFET). FET metal óxido empobrecimiento)
semiconductor
FET metal óxido enriquecimiento)
semiconductor
de
de
empobrecimiento
(MOSFET
de
enriquecimiento
(MOSFET
de
6
Con frecuencia el MOSFET se denomina FET de compuerta aislada (IGFET, insulated-gate FET). Como pudimos observar el uso del FET es mejor que con un transistor común, ya que el anterior mencionado (FET) se muestra con menor ruido y distorsión en la señal, y la ganancia de voltaje es mayor que en el transistor
TRANSISTOR
FET
Genera mayor en la distorsión en la salida
Genera menor en la distorsión en la salida
La ganancia de volta e es
La ganancia de volta e es
Como podemos observar es mejor utilizar un FET que un transistor por la distorsión en la salida ya que es mínima
Conexión en Cascada Una conexión popular de etapas de amplificador es la conexión en cascada. Básicamente en cascada es una conexión en serie con la salida de una etapa aplicada como entrada a la segunda etapa. La conexión en cascada proporciona una multiplicación de la ganancia de cada etapa para una mayor ganancia general. La ganancia general del amplificador en cascada es el producto de las ganancias Av1 y Av2 de las etapas.
Av = Av1*Av2
7
En la siguiente figura se muestra un amplificador en cascada con acoplamiento Rc usando BJT:
La polarización en dc se obtiene como ya se ha visto en las anteriores prácticas de laboratorio y en las clases. La ganancia de voltaje de cada etapa es: Av1 = RcǁRL/Re
La impedancia de entrada del amplificador es la de la etapa 1: Z1 = R1ǁR2ǁβre
Y la impedancia de salida del amplificador es la de la etapa 2: Z2 ≈ Rcǁro
8
PARTE EXPERIMENTAL a. OBJETIVOS Estudio de las características de funcionamiento de un transistor bipolar BJT como amplificador. b.
EQUIPOS Y MATERIALES
Una fuente DC.
Dos puntas de prueba.
Dos cables banana.
Juego de cables.
Un multímetro.
Un protoboard.
Dos Transistores 2N2222.
Resistencia de 1kΩ, 10kΩ, 47kΩ, 4,7kΩ - 0,5W.
Condensadores 1µF, 100µF - 50V.
9
PROCEDIMIENTO 1. Ingrese una señal de 10mv pico a una frecuencia de 1KHz, visualizar en el osciloscopio. 2. Mida la señal con el osciloscopio antes del capacitor C3, visualizar en el osciloscopio. 3. Mida la señal con el osciloscopio en la salida, visualizar en el osciloscopio.
10
MEDICION EXPERIMENTAL
No pudimos ingresar la señal de 10mV pico, el generador estaba fallado.
Señal con el osciloscopio en la salida
11
SIMULACION EN PROTEUS
Frecuencia = 1 Khz Amplitud
= 10 mv Pico
Periodo
= 1 mS 12
Frecuencia = 1 Khz Amplitud
= 4V Pico
Periodo
= 1 mS
13
OBSERVACIONES -
No se pudo obtener el valor requerido ya que el generador de funciones presentaba fallos.
-
Usamos 2 protoboard para un mejor análisis de cada etapa del amplificador.
CONCLUCIONES -
Se aprendió las diferentes ventajas y desventajas de cada amplificador y sus acoplamientos. Como así también el uso de varias etapas para optimizar al circuito usando las ventajas de cada uno.
-
Cuando aumentamos la frecuencia en el circuito multietapa, la señal no se vio afectada debido a los capacitores acopladores
-
Concluimos que al colocar una segunda etapa a un amplificador en emisor común la amplificación aún es mayor que en la primera etapa
RECOMENDACIONES -
Se recomienda hacer un buen uso de los materiales de laboratorio para el mejoramiento de la práctica y cuidado de nuestro Laboratorio.
-
Verificar el buen estado de equipos y materiales.
-
Para un mejor análisis cuando se armen los circuitos, se deberá usar cables banana de diferentes colores, para diferenciar el positivo y tierra.
14
