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CURSO EB-111
SEMICONDUCTOR & FUNDAMENTALS-1
Manual del Estudiante LECCIÓNES DE LABORATORIO
Copyright © 1994 propiedad I.T.E. Innovative Technologies in Education. Todos los derechos reservados. Este libro o cualquiera de sus partes no deben reproducirse de ninguna forma sin el permiso escrito previo de I.T.E. Esta publicacin esta basada en la metodolog!a e"clusiva de #egem $ystems %td. Con el inter&s de me'orar sus productos( los circuitos( sus componentes y los valores de estos pueden modificarse en cualquier momento sin notificacin previa.
)rimera edicin en espa*ol impresa en+ $egunda edicin en espa*ol impresa en+
Cat. o. 9-/1/111-0 $)( #E2E3
1994 ,--4
TABLA DE CONTENIDO Laboratorio 1:#iodo I 5 )olari6acion #irecta
151
Laboratorio 2:
#iodoII5)olari6acionInverse
Laboratorio 3:
#iodo de 7untura Cuestionario
/51
Laboratorio 4:
8ectificador de #iode I
451
Laboratorio 5:
8ectificadorde#iodoII
#iodo Laboratorio 6: ener I Laboratorio 7: #iodo ener II
,51
051 :51 ;51
Laboratorio 8:
#iodo ener III
<51
Laboratorio 9:
Transistor =ipolar I
951
Laboratorio 10: Transistor=ipolarII Laboratorio Transistor 11: =ipolar III Laboratorio 12: >mplificadorTransistori6ado I Laboratorio 13: >mplificador Transistori6ado II
1-51 1151 1,51 1/51
Laboratorio 14: >mplificador Transistori6ado III Laboratorio 15: >mplificador Transistori6ado I?
1051
1451
Laboratorio 16: >mplificador Transistori6ado ?
1:51
Laboratorio 17: >mplificador Transistori6ado ?I
1;51
Laboratorio 18: $eguidor )or Emisor
1<51
Laboratorio 19: >mplificadordeContrataseI
1951
Laboratorio 20: >mplificador de Contrafase II
,-51
Laboratorio 21: #iagnostico5)reparacin
,151
Laboratorio 22: #iagnostico 5)rueba
,,51
Laboratorio 23: 3aratn de #iagnostico
,/51
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LECCIÓN No. 1: DIODO I – POL!I"CION DI!EC# OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. 3edir tensin y corriente en diodos polari6ados en directa. ,. Tra6ar la curva caracter!stica del diodo. /. #eterminar la resistencia dinAmica del diodo.
DI&C'&ION )ara refrescar sus conocimientos tericos( puede leer una rese*a terica. )ara acceder a esta rese*a( haga BclicB en el icono de biblioteca. >parecerA una rese*a terica relacionada al tema cubierto en esta leccin. @sted podrA ho'ear a trav&s de toda la rese*a. @sted puede ho'ear la rese*a terica para consolidar sus conocimientos antes de comen6ar los e"perimentos( antes de contestar a las preguntas de repaso( etc. @se las teclas de flecha para despla6arse a trav&s de la rese*a. )ara regresar al curso( cierre la rese*a haciendo BclicB en la puerta situada en la parte inferior de la pantalla. %os diodos semiconductores pueden ser polari6ados en directa o en inversa. El diodo ideal acta como un cortocircuito cuando es polari6ado en directa( y como un circuito abierto cuando es polari6ado en inversa. %os diodos reales poseen una resistencia directa que depende del punto de operacin tensin y corriente de CC. El diodo es un dispositivo alinealD sus caracter!sticas el&ctricas son mostradas en la curva caracter!stica tensin5corriente ?5I. %os diodos suelen ser polari6ados con corriente continua. %a resistencia equivalente del diodo en el punto de operacin de CC es llamada resistencia dinAmica( que es representada por la pendiente de la curva caracter!stica+
1 -1
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1 -2
'#OE()EN 1. %a tensin de 'untura del diodo de silicio es apro"imadamente+ -? -.4 ? -.; ? ,? ,. >l aumentar la tensin directa en bornes del diodo( la corriente directa+ )ermanece constante. #ecrece. >umenta rApidamente. >umenta lentamente. /. >l crecer la corriente que circula a trav&s del diodo( la resistencia dinAmica del mismo+ )ermanece constante. >umenta. #ecrece.
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E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3iliamper!metro de CC sciloscopio de doble tra6o
P!OCEDI)IEN#O Cara+t,rti+a /, Dio/o Poaria/o , Dir,+ta 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito que usarA para medir la tensin y corriente directas del diodo. Este circuito se halla en la esquina superior i6quierda de la plaqueta de circuito impreso.
/. Conecte el circuito del modo mostrado+
1 -3
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1 -4
4. )ara medir la tens in directa del diodo ( use el osciloscopio con una sensibilidad de -.1 ?oltFdivisin. Centre el tra6o hori6ontal en la mAs ba'a l!nea hori6ontal. 0. >'uste la salida de la fuente de alimentacin )$51 hasta que la tensin directa en bornes del diodo( medida con el osciloscopio( sea -?. ?? G Im> G
-.-
-.1
-.,
-./
-.4
-.40
?? G Im> G
-.0
-.00
-.:
-.:0
-.:0
-.;
:. 3ida la corriente en el circuito e ingrese en la tabla los valores obtenidos. ;. >'uste la salida de la fuente de alimentacin )$51 hasta que la tensin directa en bornes del diodo( medida con el osciloscopio( sea -.1 ?. 3ida la corriente en el diodo e ingrese en la tabla los valores obtenidos. <. 8epita el proc edimiento+ lleve la tensi n en bornes del dio do a los valores indicados( y mida la corriente.
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P!E'N#& /, !EP&O 1. Trace en su cuaderno la curva de corriente directa IG en funcin de la tensin directa ?G. ,. @se la curva para calcular la resistencia dinAmica en los puntos ?GH-.0 ? y ?GH-.:0 ?. @se la ecuacin+
Cambio en ? 8esist. #inAmica H Cambio en I 8#?#H-.0 H ohms 8#?#H-.:0 Hohms
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2 -1
LECCIÓN No. 2: DIODO II – POL!I"CION IN%E!& OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. 3edir tensin y corriente en diodos polari6ados en inversa. ,. Comprender el modelo del diodo polari6ado en inversa.
DI&C'&ION %os diodos semiconductores pueden ser polari6ados en directa o en inversa. El diodo ideal acta como un cortocircuito cuando es polari6ado en directa( y como un circuito abierto cuando es polari6ado en inversa. %os diodos reales poseen una peque*a corriente de fuga al ser polari6ados en inversa.
'#OE()EN 1. %a corriente en un diodo polari6ado en inversa es+ , m>. Cerca de - m>. 1 >. ,. Cuando el diodo es conectado a un resistor serie y una fuente de tensin que lo polari6a en inversa( la ca!da de tensin en el diodo es+ -.; ?. %a mitad de la tensin de la fuente. %a tensin de la fuente. El cuadrado de la tensin de la fuente.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111
3iliamper!metro de CC EB-111 •
P!OCEDI)IEN#O Cara+t,rti+a , I,ra 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito que usarA para medir la tensin y corriente inversas del diodo. Este circuito se halla en la esquina superior i6quierda de la plaqueta de circuito impreso.
/. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
2 -2
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2 -3
4. %leve la tensin a cero( a'ustando el potencimetro )$5, de la fuente de alimentacin. 0. 3ida e ingrese la corriente para los valores de tensin especificados en la Tabla para ello( a'uste el potencimetro )$5,. )$5, ? I# J>
-
51
50
51-
C!""iente In#e"sa :. $e insert una modificacin en el circuito. ;. 8epita las medic iones en polari6acin inversa( e ingrese los valores medidos en la tabla. )$5, ? I# J>
-
51
50
51-
C!""iente In#e"sa - M!d! de $"%tia <. >l comparar la corriente inversa obtenida en ambas partes del e"perimento( se puede afirmar que+ o hubo corriente de fuga en ningn momento. %a corriente de fugas permaneci constante. %a corriente de fuga fue menor en el 3odo de )rActica. %a corriente de fuga fue mayor en el 3odo de )rActica.
9. $uponiendo que )$5, H 51-?( calcule la resistencia de fuga del diodo Knote las unidadesL $e debe aplicar un factor de escala. 8fuga H
1-? ? H Iµ> H MN I
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LECCIÓN No. 3: DIODO /, $'N#'! – C'E&#ION!IO OB$E#I%O& Esta leccin consta de un cuestionario. %as preguntas del mismo tratan acerca de los temas estudiados en las lecciones anteriores+ #iodo I O II.
P!E'N#& /, !EP&O 1. >l crecer la tensin en bornes de un diodo polari6ado en directa+ %a resistencia dinAmica aumenta. %a resistencia dinAmica permanece constante. %a resistencia dinAmica disminuye. ,. Cuando el diodo estA polari6ado en directa( al aumentar la corriente se causa+ #isminuye la ca!da en el diodo. Crece la ca!da en el diodo. Crece la resistencia dinAmica. /. El modelo del diodo ideal es+ @n cortocircuito en directa( y un circuito abierto en inversa. @n cortocircuito en inversa( y un circuito abierto en directa. @n cortocircuito( sea cual sea la polari6acin. @n circuito abierto( sea cual sea la polari6acin. 4. >l estar el diodo polari6ado en directa+ @n peque*o cambio en la tensin produce un peque*o cambio en la corriente. @n peque*o cambio en la tensin produce un gran cambio en la corriente. %a corriente no cambia al crecer la tensin. %a corriente es despreciable.
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0. >l estar el diodo polari6ado en inversa+ %a corriente en el diodo depende fuertemente de la tensin. %a influencia de la tensin inversa sobre la corriente es despreciable. %a resistencia dinAmica es muy ba'a. Todas las respuestas sugeridas son correctas.
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LECCIÓN No. 4: !EC#IICDO! /, DIODO – I OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. 8econocer en el osciloscopio las ondas de entrada y salida del rectificador. ,. #eterminar si el diodo se comporta como un diodo ideal. /. Tra6ar en el osciloscopio la curva de transferencia de tensin del rectificador.
DI&C'&ION En los circuitos de rectificacin se usan diodos( ya que estos pueden convertir C> en CC. En el semiciclo positivo de la onda de C>( el diodo se comporta( virtualmente( como un cortocircuito. En un cortocircuito no se registra ca!da de tensin( por lo que casi toda la tensin cae sobre el resistor de carga 8 /. El diodo no es ideal( y habrA una peque*a ca!da en bornes del mismo. En el semiciclo negativo( el diodo es polari6ado en inversa y se comporta como un resistor de valor elevado. %a corriente que circula a trav&s del diodo serA virtualmente nula. @saremos el osciloscopio para observar las formas de onda de entrada y salida.
'#OE()EN Estudie el circuito de la figura( y conteste las preguntas que le serAn formuladas.
4 -1
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1. El rectificador de media onda rectifica+ Toda la onda de entrada. $lo el semiciclo positivo. $lo el semiciclo negativo. ,. Cuando la tensin de entrada es positiva+ El diodo acta como un circuito abierto. El diodo acta como un cortocircuito.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 sciloscopio de doble tra6o
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. @bique el circuito que contiene el diodo # ,. Este circuito se halla en la parte superior central de la plaqueta de circuito impreso.
/. Conecte un generador de se*ales a los terminales ?in. Conecte el canal , del osciloscopio para medir ?in( y el canal 1 para medir la tensin en bornes de la resistencia de carga 8/.
En la pr"ima pantalla se detallan las cone"iones requeridas. EB-111
4. %leve la salida del generador de se*ales a+ onda senoidal( ,-- P6( amplitud 4? pico a pico pp. %leve el corrimiento offset del generador a -. 0. Gi'e la sensibilidad vertical de ambos can ales en 1 ?Fdiv y el barrido hori6ontal en , msegFdiv. :. Copie la figu ra en su cuade rno( y trace sobre esta fig ura las for mas de onda de tensin en la entrada y en bornes de 8 /.
Reti'iai(n de Onda Sen!idal ;. %leve el osciloscopio a modo Q5R haga ?inHQ( ?8 /HR para obtener en la pantalla la curva de transferencia ?8 / H f?in. #ibu'e la figura en su
4 -3
cuaderno y trace la curva de transferencia para tensiones de entrada ?in de 5,? a O,?.
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<. 8epita el procedimiento con una onda triangular de ,-- P6. #ibu'e en su cuaderno las formas de onda obtenidas.
Ca"ate")stias de T"ans'e"enia !n Ent"ada Sen!idal 9. 8epita el procedimiento con una onda cuadrada de ,-- P6. #ibu'e en su cuaderno las formas de onda obtenidas. 1-. $e ha efectuado un cambio en el circuito del rectificador. Su& sucedi en la onda de salidaU %a amplitud positiva creci. Pay una componente de tensin negativa El ri6ado fue BalisadoB. %a amplitud creci. 11. $i la polari6acin de # , se torna mAs negativa( Squ& observaremosU #, es un circuito abierto. #, es un cortocircuito. %a corriente de fuga de #, en directa es mAs elevada. %a corriente de fuga de #, en inversa es mAs elevada.
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1,. Calcule la resistencia de fuga en base al divisor de tensin compuesto por el diodo y 8/. @se la ecuacin+ $iendo+ 8/ H 1MV ?in H tensin pico de entrada unos , ? ?out H tensin pico negativa )ara medir ?out( modifique la sensibilidad vertical del osciloscopio. ?in − ?out 8fuga H 8/ W
?out 8fuga H MN
8fugaH
?in − ?out W 8/H WMNHMN ?out
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LECCIÓN No. 5: !EC#IICDO! /, DIODO – II OB$E#I%O& Esta leccin consta de un cuestionario( que trata acerca de los temas estudiados en el leccin precedente+ 8ectificador de #iodo 5 I.
P!E'N#& /, !EP&O 1. El rectificador de media onda+ #e'a pasar ambos semiciclos de la onda de entrada. #e'a pasar slo el semiciclo positivo de la entrada. #e'a pasar slo el semiciclo negativo de la entrada. >mplifica la se*al de entrada. ,. $uponga que el diodo fue conectado al rev&s+ el anodo a la carga( y el cAtodo a la tensin de entrada ?in. En este circuito+ >mbos semiciclos pasarAn. $lo el semiciclo positivo pasarA a la salida. $lo el semiciclo negativo pasarA a la salida. %a entrada serA amplificada. /. Cuando la tensin de entrada vale 5? es decir( su signo es negativo la ca!da en el diodo es igual a+ 5??olts. ?olts. ?F, ?olts. 4 W ? ?olts. 4. El modelo del diodo ideal es vAlido si+ %a tensin de entrada es alta. %a tensin de entrada es peque*a. %a carga es peque*a. %a carga es grande. 0. El desempe*o del rectificador de media onda depende de+ %a amplitud de la se*al de entrada. %a frecuencia de la se*al de entrada. %a forma de onda de la se*al de entrada. inguna de las anteriores.
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LECCIÓN No. 6: DIODO "ENE! – I OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. Tra6ar la curva caracter!stica del diodo ener. ,. #eterminar la tensin de ruptura del ener a partir de valores medidos. /. #eterminar la regulacin de tensin en base a valores medidos.
DI&C'&ION %os diodos ener son operados en la regin de ruptura inversa. Cuando un diodo es polari6ado en inversa( la corriente de fugas es causada por los portadores minoritariosD su valor suele ser muy peque*o. >l crecer la tensin inversa( la 'untura se BrompeB. Tras la ruptura( la ca!da de tensin permanece casi constante( aun si la corriente inversa crece bruscamente.
'#OE()EN 1. En la regin de ruptura 6ener+ %a ca!da de tensin en el diodo es constante. %a corriente es muy peque*a. %a ca!da de tensin es de unos -.; ?. ,. %a resistencia dinAmica de un diodo 6ener en la 6ona de ruptura es+ 3uy peque*a. 3uy alta. 1 MV 1- MV
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ •
=astidor )@5,---
6 -1
Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3iliamper!metro de CC • sciloscopio de doble tra6o • EB-111 • •
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura( y ubique el circuito que contiene el diodo #/. Este circuito se halla en la parte derecha central de la plaqueta.
/. Conecte 8 : a la fuente de alimentacin )$51. Conecte el canal 1 del osciloscopio a las fichas de )$51( y el canal , al diodo. En la pr"ima pantalla se detallan las cone"iones requeridas.
6 -2
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6 -3 ?in ? ?6 ? I6m>
-
1
,
/
4
Tensi(n de *ene" 4. >'uste )$51 hasta obtener las tensiones de entrada especificadas en la tabla. Comience haciendo ?in H - ?. 0. 3ida la tensin ?6 en bornes de # / e ingrese el valor obtenido en la tabla. :. 8epita el procedimiento+ fi'e la tensin de entrada y mida la ca! da de tensin en el diodo ener para todos los valores de ?in indicados en la tabla. ?in ? ?6 ? I6m>
0
;
<
9
1-
Tensi(n de *ene" ;. 8epita el procedimiento+ fi'e la tensin de entrada y mida la ca! da de tensin en el diodo ener para todos los valores de ?in indicados en la segunda parte de la tabla.
Corri,t, /, ",,r
Calcule la corriente mediante la ecuacin+ I6 H
?in ?6 > 8: −
donde + 8: H 10- N
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LECCIÓN No. 7: DIODO "ENE! – II OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. )robar circuitos reguladores basados en diodos ener. ,. #eterminar la regulacin de tensin con base en valores medidos.
DI&C'&ION %os diodos ener son operados en la regin de ruptura inversa. Cuando un diodo es polari6ado en inversa( la corriente de fuga es conducida por los portadores minoritarios. >l crecer la tensin inversa( la 'untura entra en ruptura. Tras la ruptura( la tensin en el diodo permanece casi constante( aun cuando la corriente inversa crece bruscamente. %os diodos ener son usados como referencias de tensin en reguladores y otros circuitos.
'#OE()EN 1. $i se dispone de un regulador de tensin( al variar la carga+ Cambia la tensin en la cargaD la corriente permanece constante. Cambia la corriente en la cargaD la tensin permanece constante. %a tensin y la corriente permanecen constantes. %a tensin y tambi&n la corriente de carga cambian. ,. $i se dispone de un regulador de tensin( al variar la tensin de alimentacin+ Cambia la tensin de carga( mas no la corriente. Cambia la corriente de carga( mas no la tensin. o hay cambio alguno+ la tensin y corriente en la carga permanecen constantes. ?ar!an la corriente y la tensin en la carga.
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E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3ult!metro digital #33 sciloscopio de doble tra6o
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5, ---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura( y ubique el circuito que contiene el diodo # /.
/. @se el mult!metro para llevar la resistencia 8 H 8? , O 8; a <--V. 4. #esconecte el mult!metro y conecte el circuito del modo mostrado en la pr"ima pantalla.
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7 -3
0. Con ?in H )$51 H 0 ?( mida la tensi n en la carga( ?6( e ingrese en la tabla el valor obtenido. @se el canal 1 del osciloscopio para medir la entrada )$51 y el canal , para medir ?6. :. Complete la tabla( midiendo la tensin del diodo ener para cada valor de la tensin de entrada indicado en la misma. ?in? ?6?
0
:
;
<
9
8H<--N ?6? 8H0--N ?6? 8H,--N 8egX
Re+ulai(n de Ca"+a ;. 8epita el e"perimento con+ 8 H 8? , O 8; H 0-- V 8 H 8? , O 8; H ,-- V Calcule la regulacin( e ingrese los resultados en la tabla. X 8eg H
) ( − ?) 8 = ,--N ?( 8 = <--N W 1--X ?( 8 = <--N)
1-
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<. #ibu'e en su cuaderno la curva de transf erencia de tensin+ salida en el e'e R( y entrada en el e'e Q. 9. #ibu'e en su cuad erno la curva de reg ulacin en X en el e'e R ( en funcin de la tensin de entrada en el e'e Q. 1-. El regulador de diodo ener sufri una modificacin. 11. 8epita el e"perimento de regulacin de carga para 8 H <--V. Ingrese sus resultados en la tabla. ?in? ?6? 8H<--N
0
:
;
<
9
Re+ulai(n de Ca"+a - M!d! de $"%tia 1,. Su& cambio sufri la regulacin de tensinU 3e'or. Empeor. o hubo cambio alguno. 1/. SCuAl es la causa de la peor regulacinU : 8 creci. Gugas en #/. 3ayor resistencia serie en #/. %a carga 8; y 8?, fue desconectada.
1-
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LECCIÓN No. 8: DIODO "ENE! – III OB$E#I%O& Este leccin consta de un cuestionario. %as preguntas tratan acerca de los temas estudiados en las lecciones anteriores+ #iodo ener I O II.
P!E'N#& /, !EP&O 1. )ara ser usado en reguladores de tensin( el 6ener debe ser polari6ado+ En directa. En inversa. ,. %a resistencia dinAmica del diodo 6ener en la 6ona de ruptura es+ 3uy ba'a Y1-- V. @nos pocos MV. 3uy alta Z1-- MV. /. En un regulador( al reducirse la resistencia de carga+ >umentan las corrientes en el diodo y en la carga. %a corriente del diodo creceD la corriente en la carga decrece. #isminuyen las corrientes en el diodo y en la carga. %a corriente del diodo decreceD la corriente en la carga crece. 4. %a calidad de regulacin
1 + X8E2
Crece al crecer la tensin de entrada. Crece al caer la tensin de entrada. o depende de la tensin de entrada. 0. %a calidad de regulacin de tensin
1 + X8E2
Crece al caer la resistencia de carga. Crece al crecer la resistencia de carga. o depende de las variaciones de la carga.
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9 -1
LECCIÓN No. 9: #!N&I&#O! BIPOL! – I OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. Tra6ar la curva caracter!stica de transferencia del transistor en base a valores medidos. ,. medidos. Tra6ar la curva caracter!stica de salida del transistor en base a valores /. Identificar las regio nes activa( de saturacin y de corte en las curvas caracter!sticas. 4. Pallar la ganancia de corriente [ en base a las curvas de salida.
DI&C'&ION %a ganancia de corriente( o BbetaB [( del transistor conectado en configuracin de emisor comn( puede ser calculada a partir de los valores medidos de las corrientes de base y de colector+ 2anancia de corriente H [ H
IC Ib
En transistores ideales( [ es un valor constante( por e'emplo 1,0. En transistores reales( el valor de [ cambia al cambiar la corriente de base. En la caracter!stica de salida del transistor puede apreciarse la relacin entre la corriente de base( la corriente de colector y la tensin colector5 emisor. Esta relacin es mostrada mediante una familia de curvas caracter!sticas.
'#OE()EN 1. En la caracter!stica de salida del transistor bipolar se ven+ %as curvas Ic H f?ce con IbHconst. %as curvas Ib H f?be con IcHconst. %as curvas ?ce H f?be con IbHconst.
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9 -2
,. En saturacin+ El valor de ?ce es muy alto. El valor de ?ce es peque*o. o es posible afirmar nada acerca de la tensin ?ce.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3icroFmiliamper!metro de CC sciloscopio de doble tra6o
P!OCEDI)IEN#O Cara+t,rti+a /, Etra/a /, #raitor Bioar 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. @bique el circuito del transistor 1 en la parte superior derecha de la plaqueta E=5111.
/. Conecte el circuito del modo mostrado+
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9 -3
4. >'uste 8?1 para obtener los valores de corriente de base Ib indicados en la tabla. 0. )ara cada val or de cor riente de base mid a con el canal CP osciloscopio y anote la tensin entre base y emisor ?be. IbJ> #eseado IbJ> 8eal
1-5,-
1:5,0
/-50-
1
del
<-511-
?be?
Ca"ate")stias de la ,untu"a Base-Eis!" :. #ibu'e en su cua derno la curva de corri ente de base en func in de la tensin base5emisor. @d. complet la medicin de las caracter!sticas de entrada. ote cuAn parecida es la caracter!stica de entrada del transistor a la curva I5? del diodo polari6ado en directa.
Cara+t,rti+a /, &ai/a ;. Estudie el circuito de la figura+
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<. Conecte el circuito del modo mostrado. Cortocircuite el resistor 8 usando un cordn de puenteo.
9 -4
0
9. 3ida la corriente de base conectando el microamper!metro entre 8? 1 y los 0? de la fuente. 1-. >'uste 8? 1 hasta obtener una corriente de base de 1- m>. #esconecte el microamper!metro y puente la tensin de 0? de la fuente a 8?1.
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9 -5 IbJ> ?ce 1 , 4 : <
1?
,-
4C
:m> I
<-
1--
C!""iente de C!let!" .I/ en 'uni(n de 0e I2 11. >'uste )$51 hasta obten er 1?. Conecte el microamper!metro en serie con )$51. 3ida la corriente de colector e ingrese el valor obtenido. 1,. >'uste )$51 con el fin de obtener las tensiones ?ce indicadas. )ara cada tensin( ingrese la corriente de colector. o modifique la resistencia de 8?1. 1/. 8epita el procedimiento+ a'uste 8?1 para obtener las corrientes de base indicadasD para cada Ib mida la corriente de colector para distintos valores de ?ce. 14. #ibu'e en su cuaderno la familia de curvas de IcHf?ce con Ib constante. Trace una curva para cada valor de Ib. 10. Identifique este grAfico.las tres regiones de operacin activa( saturacin( corte en 1:. Palle la ganancia de corriente en la regin lineal activa. El valor t!pico de la ganancia de corriente es+ [H
IC Ib
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10 -1
LECCIÓN No. 10: #!N&I&#O! BIPOL! – II OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. Pallar la ganancia de corriente [ a partir de valores medidos. ,. #eterminar( en base a mediciones( si el transistor en configuracin de emisor comn opera como una fuente de corriente constante.
DI&C'&ION %a ganancia de corriente [ de un transistor conectado en configuracin de emisor comn puede ser calculada en base a los valores medidos de las corrientes de base y colector+ 2anancia de corriente H [ H
IC Ib
En transistores ideales( [ es un valor constante( por e'emplo 1,0. En transistores reales( el valor de [ cambia al cambiar la corriente de base. En la caracter!stica de salida del transistor puede apreciarse la relacin entre la corriente de base( la corriente de colector y la tensin colector5 emisor. Esta relacin es mostrada mediante una familia de curvas caracter!sticas.
'#OE()EN 1. [ es+
?ce ?be Ic %a ganancia de corriente Ib ?ce %a impedancia de salida Ic ?be %a impedancia de entrada Ib %a ganancia de tensin
EB-111
10 -2
,. En una fuente de corriente ideal+ %a corriente permanece constante al variar la carga. %a tensin permanece constante al variar la carga. %a corriente y la tensin permanecen constantes al variar la carga. %a corriente y la tensin var!an al variar la carga.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3iliamper!metro de CC sciloscopio de doble tra6o
P!OCEDI)IEN#O aa+ia /, Corri,t, 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaque ta del )@5,---. ?erifique la cone"in. ,. @bique el circuito que contiene el transistor 1. Este circuito estA ubicado en la parte superior derecha de la plaqueta E=5111.
/. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
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10 -3
4. %leve la salida de la fuente de alimentacin )$51 a 1-?. @se el canal , del osciloscopio. 0. ?ar!e el valor de 8? 1 hasta obtenerse una corriente de base Ib H 1-m>. IbJ>
1-
,-
/-
4-
0-
:-
?ce ? Icm> [H
Ic Ib
Ganania de C!""iente
:. 3ida e ingrese el valor de la tensin ?ce usando el canal 1 del osci loscopio. ;. 8epita el procedimiento+ lleve la corriente de base a los va lores indicados en la tabla( y para cada valor de corriente mida y anote el valor de ?ce. <. %a corriente de colector Ic es determinada dividiendo la tensin en bornes de 80 por la resistencia. @se la ecuacin+
Ic H
?)$ 14 ?ce ?8 04 H 8 0m>4 80 −
−
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10 -4
9. Calcule el valor de la ganancia de corriente b en base a los valores ingresados en la tabla. ote que Ib es dada en microamperes( pero Ic es dada en miliamperes. [ H
IC Ib
>vance a la segunda parte de la tabla. o modifique el valor de )$51. IbJ>
;-
<-
9-
1--
?ce ? Icm> Ic [H
Ib
Ganania de C!""iente 1-. 8epita el procedimiento+ use 8? 1 para llevar la corriente de base a los valores indicados en la tabla. )ara cada valor de la corriente de base( mida ?ce e ingrese el valor obtenido. 11. Calcule Ic+ Ic H
?)$ 14 ?8 04 H 80 80 −
−
?ce
1,. Calcule la ganancia de corriente b en base a los valores ingresados en la tabla. @d. ha medido la ganancia de corriente del transistor bipolar para distintos valores de Ib. > continuacin( veremos una aplicacin comn del transistor bipolar+ la fuente de corriente.
E #raitor Coo ,t, /, Corri,t, 1/. Estudie el circuito+
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10 -5
14. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
10. %leve la tensin de )$51 a , ?. 3ida la tensin entre los dos bornes del bastidor )@5,---. 1:. >'uste 8?1 hasta obtener una corriente de colector igual a ,.0 m>. ota+ o modifique el valor de 8? 1 hasta el fin del e"perimento. 1;. %leve )$51 a los distintos valores indicados en la tabla e ingrese los valores obtenidos de la corriente de colector. )$51? Icm>
1
,
/
4
0
4
0
Fuente de C!""iente )$51? Icm>
1
,
/
Fuente de C!""iente @d. vio cmo el transistor genera una corriente de colector virtualmente constante( del valor de la tensin de alimentacin. Esta independientemente caracter!stica es usada en circuitos mAs comple'os( tales como el amplificador operacional.
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11-1
LECCIÓN No. 11: #!N&I&#O! BIPOL! – III OB$E#I%O& Esta leccin consta de un cuestionario( que trata acerca de los temas estudiados en las lecciones anteriores+ Transistor =ipolar I O II.
P!E'N#& /, !EP&O 1. En la regin de saturacin( puede verse en la caracter!stica de salida que+ @na relacin lineal entre Ib y ?be. @na relacin inversa+ Ib es proporcional a 1F?be. @na caracter!stica similar a la del diodo. @na relacin lineal entre Ic y ?be. ,. %a caracter!stica muestra que la corriente de colector del transistor bipolar es+ 3ayor que la corriente de base. 3enor que la corriente de base. Independiente de la relacin entre Ib e Ic. /. $i deseamos modificar la corriente de salida de una fuente de corriente( el parAmetro de control debe ser+ ?ce. ?be. Ib. %a tensin de alimentacin. 4. > partir de la pregunta anterior( podemos afirmar tambi&n que( en la regin activa+ %a corriente de colector depende de ?ce y de Ib. %a corriente de colector no depende de ?ce ni de Ib. %a corriente de colector depende slo de ?ce %a corriente de colector depende slo de Ib.
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12 -1
LECCIÓN No. 12: )PLIICDO! #!N&I&#O!I"DO – I OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. Calcular el punto de operacin o de reposo de CC a partir de valores medidos. ,. #eterminar la corriente de base a partir de mediciones.
DI&C'&ION >l construir un amplificador transistori6ado( deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos+ •
•
#ebe escogerse un punto de operacin de CC adecuado( para que la se*al de salida no presente distorsin. %a tensin ?ce debe ser apro"imadamente la mitad de )$51 para permitir tener una se*al de C> sim&trica en la salida.
'#OE()EN 1. El punto de reposo de un transistor usado como amplificador lineal se hallarA( siempre+ En la regin de saturacin. En la regin activa. En corte. ,. $i el punto de rep oso posee un valor de Ic relat ivamente elevado( es decir( el transistor es polari6ado cerca de saturacin+ %a se*al positiva saturarA al transistor( lo que distorsiona la se*al de salida. %a se*al positiva cortarA al transistor( lo que distorsiona la se*al de salida. %a se*al negativa saturarA al transistor( lo que distorsiona la se*al de salida.
%a se*al negativa cortarA al transistor( lo que distorsiona la se*al de salida.
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12 -2
/. %a frmula que relaciona las corrientes de base y colector es+ Ic H [ W Ib Ic H Ib F [ Ic H ,-- W Ib
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ =astidor )@5,--• Tablero maestro • )laqueta de circuito impreso E=5111 • 3ult!metro de CC • sciloscopio de doble tra6o • 2enerador de se*ales •
P!OCEDI)IEN#O Pto /, O,ra+i /, CC 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura. @bique este circuito en la parte inferior i6quierda de la plaqueta E=5111.
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12 -3
/. Conecte el circuito del modo mostrado. %leve )$51 a 1- ?.
ota+ el generador de se*ales debe estar apagado. 4. >'uste 8?/ hasta obtener ?ce H 0?( que es cerca del 0-X de la tensin de alimentacin en el colector. 0. 3ida+ ?be H ? ?ce H ? 3ida la tensin en bornes de 8 1: que es la tensin entre emisor y masa. ?81: H ? 3ida ahora( finalmente( la tensin en bornes de 8 1/. ?81/ H? :. Calcule Ic usando la ecuacin+ Ic H
?)s − 1 − ?ce + ?e H m> 814
siendo+ ?)$51 H 1- ? ?ce H ? ?e H ?
814 H 4.; MV
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12 -4
;. Calcule Ib usando la ecuacin+ Ib H
?8 1/4 H J> 8 1/
siendo+ ?81/ H ? 81/ H ,, MV <. Calcule la ganancia de corriente en CC. [H
Ic H Ib
siendo+ Ic H J> Ib Hm>
)o/o /, Pr+ti+a El amplificador transistori6ado ha sufrido una modificacin. 9. 3ida la tensin de colector ?c entre colector y masa. ?c H ? 1-. 3ida la tensin colector5emisor ?ce. ?ce H? 11. Su& cambi en el circuitoU Circuito abierto entre colector y emisor. Cortocircuit entre colector y emisor. Cortocircuito entre base y emisor. El emisor fue desconectado de 8 1:.
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12 -5
El amplificador sufri otra modificacin. 1,. 3ida la tensin de colector ?c con respecto a masa. ?c H ? 1/. 3ida la tensin en bornes de 814. ?814 H ? 14. S)or qu& causa ?ce H - y el punto de operacin pas de 0? a 1.;0?U El colector fue desconectado de 8 14. 814 fue reempla6ado por un circuito abierto. 81: fue reempla6ado por un cortocircuito. El colector fue cortocircuitado con el emisor.
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LECCIÓN No. 13: )PLIICDO! #!N&I&#O!I"DO – II OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. #eterminar la ganancia de tensin del amplificador transistori6ado con base en valores medidos. ,. #eterminar la ganancia de corriente del ampli ficador transistori6ado con base en valores medidos. /. #eterminar la ganancia de potencia del amplificador transistori6ado con base en las ganancias de tensin y corriente. 4. #eterminar por qu& aparece distorsin en la salida del ampl ificador transistori6ado.
DI&C'&ION El transistor bipolar es ampliamente usado como amplificador de se*al. %a ganancia de corriente del transistor implica una ganancia de potencia. >simismo( el transistor puede proveer ganancia de tensin.
'#OE()EN 1. El capacitor de paso+ Cortocircuita a 8e para la se*al C>( lo que incrementa la ganancia. #isminuye la estabilidad de CC pero incrementa la ganancia de C>. >umenta la estabilidad de CC pero hace ba'ar la ganancia de C>. ,. %a causa de la distorsin es+ %a saturacin del transistor. El corte del transistor. El peque*o valor del resistor 8e. %a saturacin o el corte.
13 -1
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E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ =astidor )@5,--• Tablero maestro • )laqueta de circuito impreso E=5111 • 3iliamper!metro de CC • sciloscopio de doble tra6o • 2enerador de se*ales •
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito del amplificador de C> ubicado en la parte inferior i6quierda de la plaqueta E=5111.
/. Conecte el circuito como se muestra en la figu ra. %leve )$51 a 1- ?.
13 -2
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13 -3
4. >'uste el generador hasta obtener una onda senoidal de , \P6. 0. bserve la se*al del generador de se*ales en el canal 1 del osciloscopio. :. bserve la tensin de colector en el canal , del osciloscopio. ;. #esconecte transitoriamente el generador de se*ales. >'uste 8? / hasta obtener ?ce H 0?( y vuelva a conectar el generador de se*ales. <. >'uste la salid a del generador de se*al es hasta obt ener en colector canal , una se*al sin distorsin de 4 ? pico a pico. 9. #ibu'e en su cuaderno las formas de onda de entrada y salida. 1-. 3ida las tensiones de entrada y de salida. Palle el cociente entre salida y entrada para obtener as! la ganancia de tensin de C>. >?H
?out ?in
8%H4.; MN 11. #esconecte el capacitor de paso C ,. >l desconectar C,( Sse mantuvo constante la gananciaU $!. o.
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13 -4
1,. Conecte nuevamente C ,. 1/. #esconecte transitoriamente el generador de se*ales. 14. >'uste 8?/ hasta obtener ?ce H 'uste el generador de se*ales hasta obtener distorsin en la salida.
#ibu'e en su cuaderno la onda de tensin de salida. 1:. $i la tensin de reposo del colector es cercana a ?cc( la distosin aparecerA al entrar en la regin de+ Corte. $aturacin. 1;. #esconecte transitoriamente el generador de se*ales. 1<. >'uste 8?/ hasta obtener ?ce H ,.0 ?. $i el a'uste es insuficiente( cortocircuite 811 con un cordn de puenteo. 19. ?uelva a conectar el generador de se*ales. >'uste el generador de se*ales hasta obtener distorsin en la salida del amplificador. ,-. $i se polari6a al transistor con una elevada corriente de reposo Ic( la distorsin aparecerA al entrarse en la regin de+ Corte. $aturacin. ,1. %leve la resistencia de colector a :<-V en ve6 de los 4.; MV actuales para ello( conecte 810 en ve6 de 814. #esconecte el generador de se*ales y a'uste 8?/ hasta obtener ?ce H 0? si as! lo precisa( cortocircuite 8 11 con un cordn de puenteo. ,,. >'uste el generador de se*ales hasta obtener una salida de 1?pp medida en colector. 3ida ?in y calcule la ganancia de tensin alterna. >?H
?out ?in
8%H:<- N
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13 -5
,/. #esconecte el capacitor de paso C ,. >l desconectarse C,( Screci la ganancia de tensinU $!. o. ,4. Conecte nuevamente C,. ,0. #esconecte transitoriamente el generador de se*ales. ,:. >'uste 8?/ hasta obtener una tensin ?ce H 'uste el generador hasta obtener distorsin en la salida. ,<. El semiciclo negativo de la onda de entrada lleva al transistor a+ Corte. $aturacin. ,9. #esconecte momentAneamente el generador de se*ales. /-. >'uste 8?/ hasta obtener ?ce H ,.0 ?. $i es necesario( cortocircuite 811 con un cordn de puenteo. /1. Conecte nuevamente el generador de se*ales. >'uste el generador hasta obtener distorsin en la salida del amplificador. >?
>I
>)
8%H4.; MN 8%H:<- N /,. Calcule la ganancia de corriente >i en base a la ecuacin+ >I H
Iout ?outF8out 8in H H >v W Iin ?inF8in 8out
con+ 8in H
81, despreciando la resistencia de base 81/
8out H 8% //. Calcule la ganancia de potencia >p( que es el producto de las
ganancias de tensin y de corriente. >) H >? W >I
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LECCIÓN No. 14: )PLIICDO! #!N&I&#O!I"DO – III OB$E#I%O& Este leccin consta de un cuestionario( que trata acerca de los temas estudiados en las lecciones precedentes+ >mplificador Transistori6ado 5 I O II )unto de peracin y >mplificacin de C>.
P!E'N#& /, !EP&O 1. $i ?ce #C se halla le'os de la tensin de alimentacin+ @na se*al de entrada positiva saturarA al transistor. @na se*al de entrada negativa saturarA al transistor. @na se*al de entrada positiva llevarA al transistor al corte. @na se*al de entrada negativa llevarA al transistor al corte. ,. Cuando la tensin ?ce del punto de operacin de CC es elevada+ @na se*al de entrada positiva saturarA al transistor. @na se*al de entrada negativa saturarA al transistor. @na se*al de entrada positiva llevarA al transistor a la regin de corte. @na se*al de entrada negativa llevarA al transistor a la regin de corte. /. %a ganancia de tensin+ Crece si 8% crece. Crece al colocar un capacitor en paralelo con 8e. Crece si la ganancia de corriente b crece. Todas las respuestas sugeridas son correctas. 4. %a ganancia de potencia es+ )roporcional a la ganancia de tensin( inversamente proporcional a la ganancia de corriente. )roporcional a la ganancia de tensin y a la ganancia de corriente. Inversamente proporcional a la ganancia de tensin( proporcional a la ganancia de corriente.
14 -1
Inversamente proporcional a la ganancia de tensin y a la ganancia de corriente.
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14 -2
0. Cuando un transistor estA correctamente polari6ado para amplificar C>( el punto de operacin de CC se halla+ En la regin de saturacin. En la regin de corte. Entre las regiones activa y de corte. Entre las regiones activa y de saturacin. En medio de la regin activa.
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15 -1
LECCIÓN No. 15: )PLIICDO! #!N&I&#O!I"DO – I% OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de determinar la respuesta en frecuencia del amplificador transistori6ado basAndonos en mediciones.
DI&C'&ION %a respuesta en frecuencia de los amplificadores transistori6ados depende de+ •
%os capacitores que determinan la frecuencia de corte inferior.
•
%os parAmetros del transistor y las capacitancias parAsitas que determinan la frecuencia de corte superior.
'#OE()EN 1. >l crecer la frecuencia mAs allA de la banda de paso( la ganancia+ )ermanece constante. Crece. #ecrece. ,. %a realimentacin negativa+ Incrementa la ganancia y el ancho de banda. Incrementa la ganancia y disminuye el ancho de banda. #isminuye la ganancia y el ancho de banda. #isminuye la ganancia e incrementa el ancho de banda.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ =astidor )@5,--• Tablero maestro • )laqueta de circuito impreso E=5111 • 3iliamper!metro de CC • sciloscopio de doble tra6o • 2enerador de se*ales •
EB-111
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura+
/. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
4. %leve la salida de )$51 a 1- ?. 0. >'uste 8?/ hasta obtener ?ce H 0?.
15 -2
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15 -3
:. >'uste el gene rador de se*ales hasta obtener en la salida de cole ctor una onda senoidal de 1-- P6( : ? pico a pico. 3ida con el canal , del osciloscopio. ;. Ingrese la tensin de salida pico a pico. <. 3ida e ingrese la tensin de entrada pico a pico. 9. Calcule la ganancia de tensin+
?out 2anancia H ?in GrecuenciaP6 Tensin de $alida ?p5p Tensin de Entrada ?p5p 2anancia de Tensin
1--
,--
0--
1---
,---
Res3uesta en F"euenia 1-. 3ida las tensiones de entrada y salida para todas las frecuencias indicadas en la tabla. %a amplitud de la entrada debe permanecer constante. )ara cada frecuencia( calcule la ganancia de tensin. GrecuenciaP6 0--Tensin de $alida ?p5p Tensin de Entrada ?p5p 2anancia de Tensin
1-M
,-M
0-M
1--M
Res3uesta en F"euenia $iga el mismo procedimiento+ mida las tensiones de entrada y salida para todas las frecuencias indicadas en la tabla. %a amplitud de la entrada debe permanecer constante. Ginalmente( calcule la ganancia de tensin en cada frecuencia.
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15 -4
11. #esconecte C ,. 1,. >'uste el generador hasta obtener / ? pico a pico en colector. 1/. Ingrese las tensiones de entrada y salida y calcule la ganancia de tensin para las frecuencias indicadas en la tabla. GrecuenciaP6 Tensin de $alida ?p5p
,-
0-
1--
,--
0--
Tensin de Entrada ?p5p 2anancia de Tensin
Res3uesta en F"euenia 8espuesta en Grecuencia con 8ealimentacin egativa Grecuencia P6 1--Tensin de $alida ?p5p Tensin de Entrada ?p5p 2anancia de Tensin
,---
0---
1-M
,-M
0-M 1--M
Res3uesta en F"euenia $iga el mismo procedimiento+ mida las tensiones de entrada y salida para todas las frecuencias indicadas en la tabla. %a amplitud de la entrada debe permanecer constante. Ginalmente( calcule la ganancia de tensin para cada frecuencia.
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15 -5
P!E'N#& /, !EP&O 1. %a realimentacin+ #isminuye la ganancia de tensin. >umenta la ganancia de tensin. o influye sobre la ganancia de tensin. ,. %a realimentacin hace que el ancho de banda del amplificador+ Cae. Crece. )ermanesca constante.
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16 -1
LECCIÓN No. 16: )PLIICDO! #!N&I&#O!I"DO – % OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. 3edir el tiempo de subida de un amplificador transistori6ado. ,. Conocer los parAmetros del transistor usado como inversor.
DI&C'&ION
El transistor puede operar no slo como amplificador( sino tambi&n como inversor digital. El tiempo de subida es un parAmetro que mide el tiempo de respuesta del circuito. El tiempo de subida es el tiempo que demora la salida en crecer desde el 1-X hasta el 9-X de su valor final( cuando se aplica un BescalnB en la entrada. >ntes de avan6ar( asegrese de conocer la operacin del transistor como compuerta inversora T( y las tensiones en la entrada y la salida.
'#OE()EN 1. En el inversor transistori6ado( al estar el transistor en la regin de corte( el nivel lgico en la salida es+ ivel ]1] alto. ivel ]-] ba'o. ivel no determinado.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ • • • • • •
=astidor )@5,--Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3iliamper!metro de CC sciloscopio de doble tra6o 2enerador de se*ales
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P!OCEDI)IEN#O #i,o /, &bi/a 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura+
/. Conecte el circuito del modo mostrado. %leve la salida de )$51 a 1- ?.
4. >'uste 8?/ hasta obtener ?ce H 0 ?. 0. Gi'e la se*al de entrada en+ onda cuadrada( : ?pp( ,- \P6.
16 -2
EB-111
16 -3
:. #esconecte el capacitor C ,. ;. 3ida el tiempo de subida( muestre la entrada en el canal 1( y la salida en el canal , del osciloscopio. Tiempo de subida+ ^seg <. Conecte el capacitor C ,. 9. 3ida nuevamente el tiempo de subida+ El tiempo de subida vale+^seg
E #raitor Coo I,ror Di;ita 1-. Estudie el circuito de la figura+
11. Conecte el circuito del modo mostrado+
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16 -4
ota+ #esconecte el generador de se*ales. 1,. %leve la salida de )$51 a 0 ?. 1/. >'uste 8? / hasta que ?ce valga entre ,.4 y ,.: ?. $i no puede alcan6ar esa tensin( cortocircuite 811. 14. >'uste el generador de se*ales hasta obtener una onda cuadrada de frecuencia , \P6. 10. Conecte el generador de se*ales. 1:. 3ida la tensin de entrada en el canal 1 del osciloscopio y la tensin de colector en el canal ,. ?ar!e poco a poco la tensin de entrada desde cero. 1;. ote que( al crecer lentamente la entrada desde cero( se tiene una onda cuadrada en la salida( alrededor del punto de reposo de ,.0 ?. 1<. >umente la amplitud de la se*al de entrada hasta que la salida de'e de crecer. 19. bserve la tensin de salida en el osciloscopio. ,-. %leve la tensin de entrada a -.1 ? pico( como se muestra en el figura.
,1. Ingrese la tensin de salida en la tabla. TensindeEntrada ? Tensin de $alida ?
-
Ent"ada Ba4a
-.1
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16 -5
,,. %leve la tensin de entrada a 4 ? como se muestra en el diagrama.
,/. Ingrese en la tabla la tensin de salida. TensindeEntrada ? Tensin de $alida ?
-
4
Ent"ada Alta P!E'N#& /, !EP&O 1. %a realimentacin de C> el tiempo de subida. disminuye aumenta no influye sobre
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17 -1
LECCIÓN No. 17: )PLIICDO! #!N&I&#O!I"DO – %I OB$E#I%O& Esta leccin consta de un cuestionario. %as preguntas de este cuestionario tratan acerca de los temas estudiados en las lecciones anteriores+ >mplificador Transistori6ado 5 I? O ?+ 8espuesta en Grecuencia( y Tiempo de $ubida F Inversor #igital.
P!E'N#& /, !EP&O 1. >l aumentar la frecuencia de la se*al de entrada+ >umenta la ganancia del amplificador. #isminuye la ganancia del amplificador. %a ganancia permanece constante. ,. >l desconectar el capacitor de paso+ Crece la ganancia del amplificador. Cae la ganancia del amplificador. Invierte la salida. o modifica el desempe*o del circuito. /. >l conectar realimentacin negativa+ Cae el tiempo de subida. Crece el tiempo de subida. El tiempo de subida no sufre variacin. 4. En el inversor digital+ >l crecer la se*al de entrada( crece la salida. >l crecer la se*al de entrada( decrece la salida. >l crecer la se*al de entrada( crece la salida( hasta que el transistor entra en saturacin o corte. >l crecer la se*al de entrada( decrece la salida( hasta que el transistor entra en saturacin o corte.
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18 -1
LECCIÓN No. 18: &E'IDO! PO! E)I&O! OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. #eterminar la ganancia de tensin del seguidor por emisor. ,. Comprender el uso del seguidor por emisor en reguladores de tensin. /. seguidor #eterminar regulacin de un regulador de tensin basado en el porlaemisor.
DI&C'&ION El seguidor por emisor es( de hecho( un amplificador en configuracin de colector comn( ya que el colector estA puesto a masa al menos para la C>. %a ganancia de tensin de este circuito es apenas menor que 1.-. %a impedancia de entrada es muy alta( aun cuando la impedancia de carga es de peque*o valor. Esta configuracin es usada para acoplar fuentes de alta impedancia a cargas de ba'a impedancia.
'#OE()EN 1. %a ganancia de tensin en el seguidor por emisor es+ 3ayor que 1-. >pro"imadamente 1. 3enor que -.1. ,. @n seguidor de tensin posee+ 3uy alta impedancia de entrada( muy ba'a impedancia de salida. 3uy alta impedancia de entrada( muy alta impedancia de salida. 3uy ba'a impedancia de entrada( muy alta impedancia de salida. 3uy ba'a impedancia de entrada( muy ba'a impedancia de salida.
EB-111
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ =astidor )@5,--• Tablero maestro • )laqueta de circuito impreso E=5111 • 3ult!metro #igital #33 • sciloscopio de doble tra6o • 2enerador de se*ales •
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura. Este circu ito estA ubicado en la parte inferior derecha de la plaqueta.
/. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
18 -2
EB-111 4. %leve la salida de )$51 a una tensin entre 4? y :?.
18 -3
0. >'uste el generador de se*ales para obtener una onda triangular de , \P6 y una amplitud de : ?pp. :. Conecte un canal del osciloscopio a la se*al de entrada y el otro canal a la se*al de salida( como se muestra en el diagrama de cone"iones. ;. bserve simultAneamente ambas se*ales. <. #ibu'e en su cuaderno ambas formas de onda. Ingrese en la tabla los valores obtenidos. 9. 8epita el e"perimento( con 8 1; H 1--V conectada en ve6 de 81- H 1 MV( e ingrese en la tabla los valores obtenidos. ?in? ?out81-H1MN ?out81;H1--MN
5/
51
-
-.0
1
,
/
Tensi(n de Salida !n Di#e"sas Ca"+as E$E!CICIO OPCIONL 1-. 3ida la corriente de entrada con el osciloscopio+ Conecte el canal 1 Q del osciloscopio a la entrada y el canal , al otro e"tremo del resistor 8<. @se el modo >##OI? CP5, suma con canal , invertido para medir la tensin en bornes de 8 <. $i se divide esta tensin por 8 <( se obtiene la
corriente de entrada. En esta parte del e"perimento @d. vio cmo la salida sigue a la entrada( y cmo la ganancia es apro"imadamente 1.-. 11. Estudie el circuito de la figura+
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18 -4
1,. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
1/. %leve la salida de )$51 a apro"imadamente 9?. 14. 3ida la tensin de ener ?# /+ ?#/ H ? 10. 3ida la tensin de salida emisor de ,. ?out H ? 1:. Conecte 81; 1--V en ve6 de 81-. 1;. 3ida la tensin del ener ?# /+
?#/ H ? 1<. 3ida la tensin de salida en el emisor de ,. ?out H ? 19. Calcule la regulacin de tensin+ ?out( 8%
) ( ?out ) 8% 1MN ?out( 8% 1MN)
=
−
=
=
1--N
W 1--X H
,-. Compare la regulacin obtenida usando seguidor por emisor con la obtenida en el regulador sencillo de diodo ener estudiado anteriormente.
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19 -1
LECCIÓN No. 19: )PLIICDO! /, CON#!&E- I OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de obtener las formas de onda de entrada y salida del amplificador de contrafase o push5pull.
DI&C'&ION El amplificador de contrafase es usado para me'orar el rendimiento del amplificador. En esta configuracin se usan dos transistores( cada uno de los cuales amplifica un semiciclo de la se*al de entrada.
'#OE()EN En el amplificador de contrafase+ #os transistores se hallan en la regin activa. @n transistor se halla en la regin activa( y el otro en la regin de saturacin. @n transistor se halla en la regin activa( y el otro en la regin de corte.
E*'IPO )ara reali6ar este e"perimento se precisa el siguiente equipo+ •
=astidor )@5,---
• • • • •
Tablero maestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3ult!metro digital #33 sciloscopio de doble tra6o 2enerador de se*ales
P!OCEDI)IEN#O 1. #eslice el E=5111 en las gu!as de plaqueta del )@5,---( y verifique la cone"in. ,. Estudie el circuito de la figura amplificador de contrafase+
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/. Conecte el circuito en la siguiente secuencia+
4. %leve la salida de )$51 y de )$5, a unos 1- ?. 0. %leve la salida del generador de se*ales a+ onda triangular( , \P6( amplitud / ? : ?pp. :. #ibu'e en su cuaderno la forma de onda de la tensin de salida. ;. Conecte el canal , del osciloscopio para me dir la tensi n de salida ?out( e ingrese en la tabla los valores obtenidos. <. Conecte el resistor 8 1; en ve6 de 81-. 8epita los pasos : y ; con 8% H 1--V.
19 -2
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19 -3 ?in? ?out81-H1MN ?out81;H1--MN
5/
5,
51
5-.0
Tensi(n de Salida 3a"a Di'e"entes Ca"+as ?in? ?out81-H1MN ?out81;H1--MN
-.0
1
,
/
Tensi(n de S alida 3a"a Di'e"entes Resist!"es de Ca"+a
-
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20 -1
LECCIÓN No. 20: )PLIICDO! /, CON#!&E- II OB$E#I%O& Esta leccin consta de un cuestionario. %as preguntas que deberA responder tratan acerca de los temas estudiados en las lecciones anteriores+ $eguidor por Emisor y >mplificador de Contrafase 5 I.
P!E'N#& /, !EP&O 1. En el amplificador de contrafase+ %a tensin en emisor es mayor que la tensin de entrada( la fase es la misma. %a tensin en emisor es mayor que la tensin de entrada( y estA desfasada 1<- grados. %a tensin en emisor es menor que la tensin de entrada( la fase es la misma. %a tensin en emisor es menor que la tensin de entrada( y estA desfasada 1<- grados. ,. %a regulacin mediante un seguidor+ Es me'or que la del regulador 6ener simple. Es peor que la del regulador 6ener simple. Es igual que la del regulador 6ener simple. /. >l ser cargado el seguidor por emisor con distintas resistencias+ %a salida var!a fuertemente. %a salida var!a muy poco. El generador de se*ales es fuertemente cargado. El estado del transistor cambia. 4. En el amplificador de contrafase( la distorsin en la salida es debida a+ %a saturacin simultAnea de ambos transistores. %a saturacin del transistor ). %a saturacin del transistor )). El corte simultAneo de ambos transistores.
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20 -2
0. >l traba'ar en configuracin push5pull contrafase+ >mbos transistores se hallan en la regin activa. @n transistor se halla en la regin activa y el otro en saturacin. @n transistor se halla en la regin activa y el otro en la regin de corte. >mbos transistores se hallan en la regin de saturacin.
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LECCIÓN No. 21: DINO&#ICO- P!EP!CION OB$E#I%O& Tras completar esta leccin( @d. serA capa6 de+ 1. Identificar puntos de prueba en el circuito de diagnstico. ,. 3edir las tensiones clave del circuito. /. >islar fallas a nivel de etapa. 4. %ocali6ar fallas a nivel de componente.
DI&C'&ION En este e"perimento( @d. conectarA distintos circuitos( para simular un entorno de traba'o real. )ara diagnosticar fallas( se debe BremontarB la se*al a trav&s de las etapas del circuito. %a etapa fallada presenta una se*al normal en la entrada y una se*al anormal en la salida. Tras aislar la etapa en la cual se sospecha que se locali6a la falla( se puede tomar una serie de mediciones dentro de la misma para hallar el componente averiado. En la figura puede observarse el diagrama en bloques del circuito de diagnstico+
%a mayor parte de las mediciones a reali6ar son mediciones de tensin. $lo a veces mediremos corrientes de fuga.
21 -1
EB-111 En el diagrama se muestran todas las tensiones de prueba+
E*'IPO )ara reali6ar esta prActica de diagnstico se precisa el siguiente equipo+ • • • • • •
=astidor )@5,--Tablero 3aestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3ult!metro digital #33 sciloscopio de doble tra6o 2enerador de se*ales
P!OCEDI)IEN#O 1. Conecte el circuito del modo mostrado+
21 -2
EB-111 ,. %leve la salida de )$51 a O1, ?( y )$5, a 5: ?. /. >'uste 8?/ hasta lograr que ?ce de 4 valga apro"imadamente /.0 ?. 4. >'uste el generador de se*ales para obtener en la salida una onda cuadrada de amplitud H 1? pico y frecuencia , \P6.
0. Conecte el osciloscopio para medir la tensin en el colector de 4.
:. ?ar!e la salida de del generador hasta obtener una onda cuadrada en el colector de 4( cuya amplitud m!nima sea - ? y su amplitud mA"ima sea por lo menos : ?( como se muestra en la figura.
21 -3
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;. >note en su cuaderno las amplitudes y formas de onda observadas. @na precisin del _1-X serA suficiente. >l dibu'ar( respete las fases relativas de ? ,( ? / y ?4 con respecto a la entrada ?1. <. @se el osciloscopio para seguir la se*al de etapa a etapa.
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LECCIÓN No. 22: DINO&#ICO- P!'EB OB$E#I%O& Tras una breve discusin acerca de cmo se diagnostican aver!as( @d. serA interrogado acerca de los temas que estudi( mediante cuatro fallas que serAn insertadas aleatoriamente.
DI&C'&ION En esta prActica se evalan sus habilidades de diagnstico. @d. deberA usar los valores medidos en la %eccin anterior. Este es el diagrama en bloques del circuito de diagnstico.
El procedimiento adecuado para diagnosticar aver!as consiste de BremontarB el circuito( midiendo las tensiones clave( comparAndolas a las tensiones que presentar!a el circuito en operacin normal. %a etapa en que se locali6a el componente defectuoso presentarA una tensin o forma de onda de salida diferente a la esperada. @d. puede medir dentro de la etapa hasta locali6ar la falla a nivel de componentes. @na ve6 hallada la falla( haga BclicB con el 3ouse en la tabla de fallas del E=5111( en la descripcin mAs adecuada. En el modo de )8@E=>( la unidad )@5,--- inserta automAticamente( al a6ar( una de cuatro posibles fallas. Cuando halle @d. la aver!a( seleccione la descripcin mAs adecuada de la tabla de fallas.
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$i @d. no locali6a la falla dentro de los ,- minutos( la descripcin correcta serA resaltada en la pantalla. $e permiten hasta tres intentos. Cada intento incorrecto reducirA su calificacin en ocho < puntos. $i @d. locali6a todas las fallas( sin equivocarse nunca( dentro de los ,- minutos( recibirA @d. un adicional de cuatro 4 puntos.
E*'IPO )ara reali6ar la prueba de diagnstico se precisa el siguiente equipo+ • • • • • •
=astidor )@5,--Tablero 3aestro )laqueta de circuito impreso E=5111 3ult!metro digital #33 sciloscopio de doble tra6o 2enerador de se*ales
DE&C!IPCION / , LL& $i el circuito no estA conectado( con&ctelo del siguiente modo+
Coo,t, C/ 8?/ 4 4 #1 1 #, #/ 4 #/ 4
D,+ri+i /, aa Cortocircuito Circuitoabierto =aseamasa Cortobase5colector Gugassignificativas >mplificacin deruido Gugasinversas Circuitoabierto Cortocolector5emisor >ltaimpedancia6ener Colectorabierto
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LECCIÓN No. 23: )!#ON /, DINO&#ICO OB$E#I%O& En esta %eccin( @d. deberA diagnosticar un gran nmero de fallas aleatorias. @d. usarA los valores medidos en la %eccin ` ,1 #iagnstico 5 )reparacin.
DI&C'&ION Estudie el circuito que @d. arm en la %eccin de )reparacin.
El procedimiento adecuado para diagnosticar aver!as consiste de BremontarB el circuito( midiendo las tensiones clave( comparAndolas a las tensiones que presentar!a el circuito en operacin normal. %a etapa en que se locali6a el componente defectuoso presentarA una tensin o forma de onda de salida diferente a la esperada. @d. puede medir dentro de la etapa hasta locali6ar la falla a nivel de componentes. En el modo de 3aratn de #iagnstico( las aver!as son insertadas al a6ar( de a una a la ve6. %as fallas( tras haber sido insertadas 5todas ellas5 una ve6( son vueltas a insertar( en diferente orden. >l contrario que lo que sucede en el modo de )rueba( en ningn caso se muestra la respuesta correcta( ni siquiera en el caso que @d. no halle la respuesta correcta.
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E*'IPO )ara reali6ar la maratn de diagnstico se precisa el siguiente equipo+ =astidor )@5,--• Tablero 3aestro • )laqueta de circuito impreso E=5111 • 3ult!metro digital #33 • sciloscopio de doble tra6o • 2enerador de se*ales •
DE&C!IPCION / , LL& $i el circuito no estA conectado( con&ctelo del siguiente modo+
Coo,t, C/ 8?/ 4 4 #1 1 #, #/ 4 #/ 4
D,+ri+i /, aa Cortocircuito Circuitoabierto =aseamasa Cortobase5colector Gugassignificativas >mplificacinderuido Gugasinversas Circuitoabierto Cortocolector5emisor >ltaimpedancia6ener Colectorabierto
