Christian Marcelo Cajamarca Bueno. E-mail:
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PRÁCTICA No.3: Transistor BJT como amplificador Base Común
Resumen –En el siguiente informe se detalla al transistor BJT como amplificador en configuración base común viendo sus diferentes características en este modo y en los distintos circuitos propuestos, realizando un análisis y comparación de resultados.
I. INTRODUCCIÓN El presente informe contiene el desarrollo de los circuitos de amplificación de los transistores BJT y su respectivo funcionamiento de los mismos. Para lo cual se va a desarrollar sus cálculos, mediciones y simulaciones de cada uno de los circuitos a desarrollar, entender su comportamiento y funcionamiento se realizara un análisis de lo medido y las simulaciones para su comprobación. II.
frecuencias en el que la ganancia permanece prácticamente constante (banda de paso del amplificador). El margen dinámico de un amplificador es la mayor variación simétrica de la señal que es capaz de presentar sin distorsión al salida; normalmente expresado en voltios de pico (Vp) o voltios pico-pico (Vpp). En el circuito de figura 1 se muestra un circuito típico de un amplificador de tensión con un transistor BJT en emisor común polarizado en la zona activa. Con él se trata de amplificar una tensión cualquiera vi y aplicarla, una vez amplificada, a una carga que simbolizamos por la resistencia RL.
OBJETIVOS
1) Diseñar, calcular y comprobar el funcionamiento de los circuitos de amplificación BJT. a) Base Común Versión 1 b) Base Común Versión 2 III. MARCO TEORICO Un transistor es un componente que tiene, básicamente, dos funciones: Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUENA señal de mando. Funciona como un elemento AMPLIFICADOR de señales. AMPLIFICACIÓN: CONSIDERACIONES GENERALES La necesidad de amplificar las señales es casi una necesidad constante en la mayoría de los sistemas electrónicos. En este proceso, los transistores desarrollan un papel fundamental, pues bajo ciertas condiciones, pueden entregar a una determinada carga una potencia de señal mayor que la que absorben. El análisis de un amplificador mediante su asimilación a un cuadripolo (red de dos puertas), resulta interesante ya que permite caracterizarlo mediante una serie de parámetros relativamente simples que nos proporcionan información sobre su comportamiento. Un amplificador será tanto mejor cuanto mayor sea su ganancia de tensión y menor sea su impedancia de entrada y salida. En cuanto a la frecuencia, los amplificadores dependen de esta, de forma que lo que es válido para un margen de frecuencias no tiene porqué serlo necesariamente para otro. De todas formas, en todo amplificador existe un margen de
Figura1.Circuito amplificador BJT E-C La zona sombreada resalta el amplificador, que en este caso, lo constituye un transistor BJT en la configuración emisor común. El cual, convenientemente polarizado en la zona activa, es capaz de comportarse como un amplificador de tensión. Los condensadores C1 y C2 que aparecen se denominan condensadores de acoplo y sirven para bloquear la componente continua. En concreto C1 sirve para acoplar la tensión que queremos amplificar al amplificador propiamente dicho, eliminando la posible componente continua que esta tensión pudiera tener. Si no bloqueásemos esta continua se sumaría a las corrientes de polarización del transistor modificando el punto de funcionamiento del mismo. Por otra parte, el condensador C2 nos permite acoplar la señal amplificada a la carga, eliminando la componente continua (la correspondiente al punto de polarización del transistor) de forma que a la carga llegue únicamente la componente alterna. El condensador C3 es un condensador de desacoplo, su misión es la de proporcionar un camino a tierra a la componente alterna. En el capítulo anterior se analizó el efecto de la resistencia RE desde el punto de vista de su efecto en la estabilización del punto de polarización. Sin embargo, en este capítulo veremos cómo desde el punto de vista de la amplificación, esta resistencia hace disminuir la ganancia del amplificador. Al añadir el condensador de desacoplo conseguimos que la continua pase por RE mientras que la alterna pasaría por el condensador C3 consiguiendo que no afecte a la amplificación.
IV. MATERIALES UTILIZADOS CANTIDA
MATERIALES
D 1
Banco de Trabajo (Fuentes Osciloscopio, Generador de funciones, etc.) -Protoboard -Resistencias -Herramientas (Pinza, Cables, cuchilla) -Transistores BTJ (2N222)
2 4 1 2
V. PROCEDIMIENTOS Para la realización de la práctica se procedió a cada uno de los circuitos propuesto realizar sus debidos cálculos para cada caso. Luego se realizo el armado en el protoboard y hacer diferentes mediciones, para realizar las simulaciones usamos el programa (MULTISIM, PROTEUS) VI.
ℜ=500 Ω βRE >10 R 2
( 150 )( 500 ) =R 2 10 7.5 K Ω> R 2
R 2=6.8 K Ω VB=VD +VRE=1.7 V
VB=
Vcc∗R 2 R 1+ R 2
R 1=
R 2(VCC −VB) VB
R 1=
(6.8 K Ω)( 15−1.7)V 1.7 V
CÁLCULOS
a) Base común Versión 2
R 1=53.2 KΩ Cálculos en Dinámica Circuito Equivalente
VCC=15 v VRE=7 V IC=2 mA β=150 Vce=7V VRE=1 V Vi=50mV Av =50 Calculos de Polarización
RC=
VRC IC
RC=
7V 2 mA
RC=3.5 KΩ ℜ=
VRE 1V = IC 2mA
ℜ=
26 mV 26 mV = =13 Ω IE 2mA
ZI =ℜ Zi=1 3 Ω Zo=RC
Zo ≈ RC =3.5 K Ω AVNL=
RC ℜ
( )
AVNL=2 69 .23
( −RL' ℜ )
AV =
Diagrama de Puertos
VRC 7.5V = IC 2mA
RC=
ℜ=3.75 K Ω Cálculos en Dinámica Circuito Equivalente
( VoVI )=( Zo+RLRL )( AVNL) Con AV =50
−50 ( −269.23 )=( 3.5 KRL+ RL ) RL=794 Ω ≈ 820 Ω Ai= AV
Zi 13 Ω =50 =0.79 RL 820 Ω
( ) (
)
ZI =ℜ Zi=13 Ω Zo=RC
b) Base Común Versión 1
Zo ≈ RC =3.75 K Ω AVNL=
( RCℜ )
AVNL=288.461
( −RL' ℜ )
AV =
Diagrama de Puertos
VRE=7 V IC=2 mA β=150 Vce=7V VRE=1 V Vi=50mV Av =50
RL ( VoVI )=( Zo+RL )( AVNL) Con AV =50
Calculos de Polarización
ℜ=
VCC −VD IC
(15−0,7) V ℜ= 2mA ℜ=7.15 KΩ
−50 ( −288.23 )=( 3.75RLK + RL ) RL=794 Ω ≈ 820 Ω Ai= AV
13 Ω =0.79 ( RLZi )=50( 820 Ω)
VII.
Entrada y Salida
SIMULACIONES, MEDICIONES Y TABLAS
Base Común Versión 2 Circuito en Dinámica
Mediciones y Tablas Base Común Versión 1
Entrada y Salida
Base Común (DC) Base Común Versión 1
Circuito en Dinámica
CALCULAD O
MEDIDO
IC
2mA
2.14mA
VRE
14.3V
14.12V
VRC
7.5V
6.2V
Base Común Versión 2
En el amplificador e colector común tiene una ganancia aproximada a uno por lo que no existe desfasamiento de las señales cuando retiramos la resistencia de colector no varia mucho la variación se da en los puntos de trabajo El amplificador a base común caracterizada por una baja impedancia den entrada no presenta ganancia de corriente pero si de ganancia de voltaje
CALCULAD O
MEDIDO
IC
2mA
2.3mA
VRE
1V
1.26V
VRC
7V
6.66V
VCE
7V
7.14V
VIII. ANÁLISIS DE RESULTADOS The results of measurements and simulations have been correct with this we can give the correct gutter operation thereof in each of the possible configurations. Based on these results and the data we have verified the correct operation of these circuits signal amplifier. También nos permitió ver mediante las tablas de datos la variación de los diferentes datos obtenidos de los circuitos y comprobar su correcto funcionamiento de cada amplificador IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES When selecting a type of transistor we must consider the identification of each transistor characteristics to use reviewing its spec sheet to have her Set values and values which impose no limit to the circuit and its operation is optimal for one of the configurations when working in amplification transistor The most stable configuration it was found in the voltage divider because with the ballast resistor causes the operating point does not move and is conducted in the best condition amplification and that is what we seek. En el amplificador a emisor común tiene ganancias tanto de voltaje como de corriente y un desfasamiento de 180 grados al retirar el condensador de la resistencia de emisor en el equivalente del circuito hace que las impedancias sean más altas y esto hace que las ganancias se reduzcan.
X. REFERENCIAS [1]JACOBO, Moreno Guillermo, "Electrónica Educativa 3" Segunda Edición, Editorial Trillas, S.A., México 1992, Pág. 200 [2]Ardila A. M., Física experimental, Segunda edición, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, 2007. [3]Cochran, W.G. y G.M. Cox. 1976. Diseños Experimentales. Ed. Trillas, México. Cap. 5 Experimentos factoriales. [4]Gussow, M.S. Milton. Teoría y problemas de fundamentos de electricidad, Ed. Mc Graw Hill,1991. [5]TERAN, Morales Alejandro, "Manual de Electricidad Aplicada", UPIICSA – IPN, Ingeniería Industrial, Academia de Laboratorio de electricidad y Control, México D.F., 2002, pág: 116 - 136 [6]ROBERT L. BOYLESTAD LOUIS NASHELSKY, “Electronica: Teoria de circuitos y dispositivos electronicos.10ma ED
