CONFIGURACION CONFIGURACI ON DARLINGTON
I.-Objetivos: -Dete -Determ rmin inar ar las las carac caracter teríst ística icass de opera operaci ción ón de un ampl amplifi ificad cador or de Corre Correin inte te transistorizado.
II.- Material y Equipo: 1 ORC 1 Multimetro de Señales 1 Fuente 2 transistores: 2N222 Resistores (1 /4 W): 1K, 1.5 K, 2K, 12 K, 7.5 K, 100 K Condensadores (16V): 2 × 22uF, 1 × 100uF
IV.- Procedimiento: 1.- Implemente el siguiente circuito (figura 2.1):
2.-Mida los puntos de reposo:
Para hallar los puntos de reposo se trabaja en corriente continua, los capacitores se comportan como circuito abierto entonces tenemos el circuito de la figura:
A
B
-
C
Se medio experimentalmente en el laboratorio: Va = 9.19 V Vb = 9.29 V Vc = 8.04 V
-
Teóricamente se obtuvo : Va = 9.215 V Vb = 9.228 V Vc = 7.815 V
3.-Aplicar una señal en la entrada de 1Khz hasta obtener en la salida el máximo sin distorsión.
Experimentalmente se trabajo como señal de entrada Vi = 471 mV; esta fue la señal máxima para que en nuestra salida no aya distorsión, tenemos el circuito de la figura:
4.- Mida:
Las ganancias de voltaje y ganancias de corrientes:
- La Ganancia de Voltaje:
Datos experimentales:
Av = Vo / Vi Vo = 3.0*0.2= 600mV (pico) Vi = 3.2 *0.2 = 640 mV (pico) Av = 600 mV / 640 mV Av = 0.9375
La ganancia de voltaje es Av: 0.9375
Datos teóricos:
Av = Vo / Vi Vo = 428 mV (RMS) = 605.28 mV (Pico) Vi = 471 mV(RMS) = 666.09 mA (Pico) Av = 428 mV / 471 mV Av = 0.91
La ganancia de voltaje es Av: 0.91
- La Ganancia de Corriente:
Datos Experimentales: Para hallar las corrientes de entrada y salida, se trabajo con el miliamperímetro de corriente alterna ya que se estaba trabajando con corrientes pequeñas. -
Corriente de Salida :
I o = 0.03 mA -
Corriente de Entrada:
No se pudo medir la corriente de salida con el miliamperímetro de corriente alterna, ya que nuestra corriente de entrada salía mucho mayor que nuestra corriente de salida, esto no puede ser ya que la configuración darlington es un amplificador de corriente ;que debe cumplir que la corriente de salida debe ser mayor a la corriente de entrada ( Io > Ii ). Por lo tanto no se podrá hallar la ganancia de corriente experimental Ai = I o / Ii; ya que no tenemos el valor medido de Ii.
Datos Teóricos : -
Corriente de Salida : I o = 37.27 uA
-
Corriente de Entrada: I i = 0.0766 u A
Por lo tanto la ganancia de corriente: Ai = Io / Ii Ai = 37.27 uA / 0.0766 uA Ai = 486.55
La Ganancia de Corriente es Ai = 486.55.
5.- Medir la Impedancia de Entrada: Zi = Vi / Ii Se trabajara con los valores teóricos, ya que no se pudo medir la corriente de entrada Ii; por que no teníamos una escala adecuada para medir tal corriente. Tenemos que: El voltaje de entrada Vi = 666.09 mV La corriente de entrada Ii = 0.0766 u A Zi = 666.09mV / 0.0766uA
Zi = 869.569 KΩ La impedancia de entrada (Teórica) Zi= 869.569 KΩ 6.- Con un Potenciómetro de 100 K Mida Impedancia de Salida mediante el método de la máxima trasferencia: Se puso un potenciómetro en la salida y aplicando el teorema de la máxima trasferencia se obtuvo:
Zo = 15.07 7.- Mida el ancho de banda encontrado al punto inferior y superior: Para hallar el ancho de banda se trabaja con la ganancia de voltaje Av en función de la frecuencia, aunque también se puede trabajar con el voltaje de salida en función de la frecuencia. Las Frecuencias de corte Superior e inferior, se da cuando el voltaje es el 70 % del voltaje de salida; El voltaje de salida se medirá con el tester digital, para visualizar el V de corte: V corte
: Vo * 70%
V corte superior: 424.26 mV * 70% V corte superior: 296.98 mV
Se modificará la frecuencia para obtener el V corte superior, si se disminuya la frecuencia se hallara f L (frecuencia de corte inferior) y medimos en la salida V corte superior = 296.98 mV; si se aumenta la frecuencia se hallara f H (frecuencia de corte superior) y medimos en la salida V corte superior = 296.98 mV.
Variando la frecuencia, por debajo de la frecuencia de 1KHz y en la salida medimos el V corte superior, se obtuvo:
f L (Frecuencia de corte inferior) = 2.6 s.f.
Variando la frecuencia, por encima de la frecuencia de 1KHz y en la salida medimos el V corte superior, se obtuvo:
f H (Frecuencia de corte superior) = 3 MHz
Para hallar el Ancho de Banda: BW = f H– f L BW = 3M Hz – 2.6 Hz BW = 2.9999974 M Hz.
El ancho de banda es BW = 2.9999974 M Hz.
424.26 mV 296.98mV
2.6 Hz
3 MHz
V.- Cuestionario Final: 1.- Compara sus datos teóricos (informe previo) con los datos obtenidos en la experiencia.
- Para la ganancia de voltaje Av : Av (teórico) = 0.91 Av (experimental) = 0.9375 Para comparar los datos veremos el porcentaje de error: %error − exp eriemental =
Av(teorico) − Av(exp erimental )
%error − exp erimental =
Av(teorico)
0.91 − 0.9375
0.91 %error − exp erimental = 3.02%
* 100%
* 100%
Se puede observar que el margen de error es pequeño, quiere decir que las mediciones hechas an sido correctas ya que se acerca mucho a los valores teóricos. - Para la ganancia de Corriente Ai: No se podrá comparar los datos teóricos con los datos experimentales, ya que no se pudo medir la corriente de entrada Ii con el miliamperímetro analógico ya que la corriente de entrada esta en el orden de los microamperios y no había una escala adecuada; por lo tanto no se puede comparar la ganancia de corriente. - Para la Impedancia de entrada (Zi) : No se pudo calcular, ya que Zi = Vi / I i; como no se pudo medir I i experimentalmente; no se podrá hallar la impedancia de entrada experimental; por lo tanto no se podrá comparar con los datos teóricos. - Para la Impedancia de salida (Zo) : Zo (Experimental) = 15.07 KΩ (Por teorema de la máxima trasferencia) Zo (Teórico) = 20.56 KΩ (Por informe previo)
Para comparar los datos veremos el porcentaje de error:
%error − exp eriemental =
Av(teorico) − Av(exp erimental )
%error − exp erimental =
Av(teorico)
20.56 K Ω −15.07 K Ω
20.56 K Ω %error − exp erimental = 26.70%
* 100%
* 100 %
Se puede observar que el porcentaje de error, ya no es tan pequeño, esto se debe a que al aplicar máxima trasferencia se trabaja con un potenciómetro en la salida y cuando lo hacemos variar para obtener la mitad del voltaje de salida; se observa que el voltaje medido con el tester es variable no es un valor exacto y aproximando; y al sacar el potenciómetro del circuito la medición no es exacta al medir con el ohmimetro.
2.- Dibuje algunos esquemas prácticos en donde se encuentra la configuración darlington.
3.- ¿Que modificaciones haría al circuito experimentado? ¿Por qué?
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Si se retira la R3 = 100 KΩ,
Se observa que la Io = 0.031uA y la I i = 0.004 uA Ai (ganancia de corriente) = Io / Ii Ai = 0.031 uA / 0.004 uA Ai = 7.75 Por lo tanto se observa, que la ganancia de corriente ha disminuido, por ello si se desea disminuir la ganancia de corriente se debe retirar la R3. Pero si se retira R3 se observa que la ganancia de voltaje disminuye mas; por ello no es muy recomendable hacer esta modificaciones.
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Si se retira la C2 = 100 uF :
Se observa que la ganancia de corriente también disminuye Ai = 8.96 , y la ganancia de voltaje se mantiene constante.
4.- De acuerdo al experimento, cuales son las conclusiones.
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La configuración darlington, es un amplificador de corriente se pudo comprobar ya que la corriente de salida fue mucho mayor que la corriente de entrada. La configuración darlington no es un buen amplificador de voltaje, ya que el voltaje de salida fue menor al voltaje de entrada. No se pudo medir la corriente de entrada, ya que estaba en el orden de los microamperios, y no se contaba con el equipo para medir en esa escala, solo se trabajo con los datos teóricos. Para medir tanto las impedancias de salida y de entrada; no eran tan cercanos a los hallados teóricamente, esto se debió a que los potenciómetros eran muy sensibles; y cuando aplicamos el teorema de la máxima transferencia y se midió con el tester el valor de salida era muy variable.
