Electronica II

UNIVERSIDAD T ECNOLÓGICA PRIVADA DE SANTA CRUZ

FACULTAD DE CIENCIA Y T ECNOLOGÍA

GUÍA

ELECTRÓNICA II 2015

Documentación Académica revisada

1

GUIA DE ESTUDIO - MAAP I.

IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA

Sigla:

ELT- 160

Nombre de la Asignatura:

Electrónica II

Horas Académicas:

80 Horas

Prerrequisitos:

Electrónica I

Carreras:

Ingeniería en Electrónica y Sistemas Ingeniería en Redes y Telecomunicaciones

II.

OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Aplicar el modelo de pequeña señal, al análisis de circuitos amplificadores con transistores bipolares. Diseñar y simular e implementar amplificadores de pequeña señal. Explicar el comportamiento de los amplificadores en el dominio de la frecuencia. Analizar circuitos amplificadores con realimentación negativa. Analizar circuitos con realimentación positiva. (osciladores) Explicar las clases de amplificadores de potencia y sus aplicaciones más comunes.

III.

PLAN TEMÁTICO

Para lograr el objetivo general de la materia, el contenido está estructurado en cinco temas, que son los siguientes:

TEMA 1 2 3 4 5

CONTENIDO DE LA MATERIA (Resumido) Horas Horas Teóricas Prácticas Análisis de pequeña señal 12 3 Amplificadores Multietapas 12 Respuesta de Frecuencia 9 3 Realimentación 9 Amplificadores de Potencia 9 3


# de Clases 5 4 4 3 3

2

TEMA

CONTENIDO DE LA MATERIA

Horas Teóricas comienda con una 12 las principales

Análisis de Pequeña Señal

En esta unidad se recapitulación de configuraciones de polarización de transistores. Se introduce el modelo híbrido para el análisis del transistor a pequeña señal y se calculan los parámetros de un amplificador para corriente alterna. Se analiza el modelo híbrido para las confuraciones de emisor común, colector común y base común.

Amplificadores Multietapas.

Se analiza el efecto sobre la ganancia de la resistencia de carga y la resistencia de la fuente. Se calculan las ganancias de amplificadores multietapas.

12

Respuesta de Frecuencia

Se estudia la respuesta en frecuencia de los amplificadores. Efecto de los condensadores de acoplamiento a las bajas frecuencias y de las capacidades parásitas a altas frecuencias. Expresión de la ganancia en dB. Diagrama de Bode.

9

Realimentación

En esta unidad se analizarán las ventajas y desventajas de la realimentación negativa y positiva en circuitos amplificadores, además cómo influye la realimentación negativa en la relación (ganancia)X(ancho de banda). El estudiante deberá ser capaz de reconocer cada una de las formas de realimentación negativa, por su muestra y su mezcla, dígase: voltaje-serie- voltaje-paralelo. corriente-serie. 4 corriente-paralelo. Las ventajas del uso de cada una de ellas en dependencia de cómo influyen en la ;ganancia v en las impedancias de entrada (Z1) y de salida (20),

9

Amplificadores de Potencia

En esta unidad se estudian los amplificadores de potencia clase A, B y AB y C. y se comparan las eficiciencias de cada uno de ellos. Aplicaciones.


9

Horas Prácticas 3

# de Clases 5

4

3

4

3

3

3

3

IV.

ORIENTACIONES PARA LA ORGANIZACIÓN DEL TRABAJO APRENDIZAJE DURANTE EL DESARROLLO DE LA MATERIA

DE

a) El proceso de aprendizaje durante toda la materia es “integral”. La misión de la UTEPSA es “lograr que cada estudiante desarrolle una experiencia académica

de calidad, excelencia, con valores, responsabilidad social, innovación, competitividad, y habilidades emprendedoras ”. Por esto no te sorprendas si además de ser evaluado en contenidos propios de la materia, el docente evalúa también aspectos como puntualidad, pro actividad, ortografía, etc. Nunca pierdas de vista que lo se te exige es por tu propio beneficio.

b) Asistencia y puntualidad. Asistir a clases y hacerlo de manera puntual, es una manera de demostrar que somos responsables: Tu asistencia es importante en TODAS las clases. Por si surgiera un caso de fuerza mayor, en el reglamento de la Universidad se contemplan tres faltas por módulo (Art. 13 Inc. B y C del Reglamento Estudiantil UPTESA). Si sobrepasas esta cantidad de faltas PERDERAS EL DERECHO A TOMAR LA EVALUACIÓN FINAL de la materia. Se considera “asistencia” estar al inicio, durante y al final de la clase. Esfuérzate por estar en la clase a la hora de inicio. Se dará un margen de 10 minutos de tolerancia. después de estos, podrás entrar tan pronto como el docente considere que tu ingreso no será una distracción para la clase o después de la hora de descanso, de esta manera no perjudicaremos el avance de la clase distrayendo a los compañeros. Si te retiras de la clase antes de que esta termine, tampoco registraras asistencia completa. Ten especial cuidado con la asistencia y la puntualidad los días de evaluación. Normalmente la fecha de pruebas, es comunicada con varios días de antelación, esto te permite programarlos como ocasiones a las que tienes que darles una espacial atención. Si confirmas la materia el 2do o 3er día de clases, ya tienes acumuladas automáticamente las faltas de los días que no has asistido. Favor tómalo en cuenta. c) Comportamiento en clases.Los estudiantes y los docentes, evitamos beber y comer en el aula. De ninguna manera podemos fumar dentro de esta. A fin de evitar interrupciones, los celulares se apagarán al entrar al aula o se pondrán en modo silencioso para atender llamadas o mensajes SOLO en caso de emergencia.

Cualquier falta de respeto a los compañeros, al docente, al personal de apoyo o al personal administrativo, será severamente sancionada de acuerdo al reglamento de la Universidad. En todo caso confiamos en que todos respetaremos las normas de conducta adecuadas.


4

V.

OBJETIVOS Y ACTIVIDADES DE CADA TEMA

UNIDAD 1: Análisis del Transistor a pequeña señal. A. Objetivos. Explicar los parámetros híbridos del transistor bipolar. Aplicar el modelo híbrido del transistor bipolar en el cálculo de los parámetros de corriente alterna de un amplificador de pequeña señal, para sus diferentes configuraciones. Explicar el efecto de la resistencia de carga y de la resistencia de la fuente sobre la ganancia voltaje del amplificador. Diseñar un amplificador de una sola etapa

B. Actividades de aprendizaje Realizar en clases los ejercicios propuestos (ver material complementario)

UNIDAD 2: Amplificadores Multietapas A. Objetivos. Calcular los parámetros de amplificadores multietapas teniendo en cuenta ele efecto de la resistencia de carga y de la fuente. Identidficar configuarciones multietapa de uso común como el Cascode, Par Darlington y Par complementario. Diseñar un amplificador de dos etapas.


UNIDAD 3: Respuesta en Frecuencia A. Objetivos. Analizar el comportamiento del transistor en etapas amplificadoras a frecuencias bajas v altas. Interpretación del diagrama de Bode, Interpretar la ganancia de tensión en dB. Calcular las frecuencias de corte a las bajas y a las altas frecuencias

B. Actividades de aprendizaje Documentación Académica revisada

5

Realizar en clases los ejercicios propuestos (ver material complementario)

UNIDAD 4: Realimentación A. Objetivos. Analizar el comportamiento de circuitos con realimentación negativa. Analizar la estabilidad en los amplificadores realimentados (Criterio de Nyquist) Analizar del comportamiento de la respuesta de (Ganancia) (ancho de Banda) de los amplificadores realimentados. Analizar de circuito con realimentación positiva (osciladores). Explicar los criterios de Barkhausen.


UNIDAD 5: Amplificadores de Potencia A. Objetivos. Explicar el funcionamiento de los amplificadores de potencia, clase A, B, AB y C, según su punto de operación y recta de carga. Calcular eficiencia de cada amplificador v potencia disipada en sus transistores. Identificar las diferentes aplicaciones de cada amplificador de acuerdo a sus características



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SISTEMA DE EVALUACIÓN DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA El sistema de evaluación se describe a continuación:

NUM. 1 2 3 4 5

TIPO DE EVALUACIÓN Primer Parcial Segundo Parcial Proyecto Prácticas de Laboratorio

OBJETIVOS A EVALUAR

PUNTOS

CLASE

15 15 50 10

8 13 20 A lo largo del módulo A lo largo del módulo

Unidad 1 y 2 Unidad 3 y 4 Todo el módulo. Unidad 2, 3 y 5

Tareas y Preguntas Escritas

10

Descripción de las características generales de las evaluaciones EVALUACI N 1 PRUEBA PARCIAL EVALUACI N 2 PRUEBA PARCIAL EVALUACI N FINAL TRABAJOS PRÁCTICOS PROYECTO

VI.

Unidad 1 Unidad 2

50% 50%

Unidad 3 Unidad 4

50% 50%

Integral de todo el módulo. Tareas, y otros a decisión del docente. Integral de todo el módulo.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

BÁSICA BOYLESTAD Robert, NASHELSKY Louis. “Fundamentos de Electrónica”,

Ed. Prentice Hall, 2003.

QUEZADA, Hugo, “Electrónica básica” 1997 MALVINO, “Principios de electrónica” 2000

COMPLEMENTARIA RUIZ de AQUINO José, “Laboratorio integral de electrónica”.


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VII.

MATERIAL COMPLEMENTARIO O DE APOYO

EJERCICIOS PROPUESTOS: UNIDAD 1: Análisis del Transistor a pequeña señal. 1.- Dibuje el modelo híbrido del transistor bipolar. a) Señale sus parámetros más importantes. b) Aplique el modelo a cada una de las configuraciones (E.C., C,C., BC.). 2.- En la figura siguiente el transistor tiene ganancia hfe=100. Se supone que todos los condensadores de acoplo y desacoplo tienen reactancia cero a la frecuencia de la señal. Hallar: a) Las condiciones de reposo (condiciones del punto de operación). b) El circuito equivalente despreciando hoe y hre. c ) La ganancia de corriente Ai=iL/ii d) La impedancia de entrada (Zi) vista por la fuente de corriente ii. e) La impedancia de salida (Zo) vista por la RL .

3.- En el circuito que se muestra a continuación, utilizando modelo híbrido de pequeña señal del BJT, realice el análisis de pequeña señal del amplificador y determine: Zi, Zo, Ai, Av, Ais, Avs. hie1=2.4K, hfe1=133, hoe1=0.25X10-4S


8

4.- Para el circuito de la figura, determine: a) Parámetros del amplificador. b) Si se conecta una resistencia RL de 5 KΩ, cual sería el voltaje de salida? c) Cuál es el impacto de este cambio sobre la Zo? 16V

90k 5uF 1k

5uF

Vo

+

Vs

hie = 3.96KΩ hfe = 210 hoe = 50μS

5mV -

10k

0.68k

5.- Para el circuito de la figura, determine: a) Parámetros del amplificador. b) Si se cambia la resistencia R S a 0,5 KΩ, cual sería el voltaje de salida? 18V

68k 5uF 1k Vs

5uF Vo

+

hie = 2.75KΩ hfe = 180 hoe = 50μS

10mV -

12k

1.2k


9

6.- Para el circuito de la figura, determine: a) Parámetros del amplificador. b) Si se cambia RS a 1 KΩ, cual sería el voltaje de salida? c) Cuál es el impacto de este cambio sobre la Zi? 10uF Vo 0.5k +

Vs

1k

hfb = -0.98 hib = 0.9KΩ hob = 0.5μ V/A

5k

5mV -

+ 2V

8V +

UNIDAD 2: Amplificadores Multietapas 1.- Para los sistemas en cascada de las figuras, determine: a) Zi, Zo b) AVT, AVS, AI c) Cuál es el voltaje de salida si Vs = 20 mV d) Qué relación de fase existe entre Vo y Vi?. Represente gráficamente.

R s

+ Vs

~

10μ F

10μF Amplificador de EC Zi = 1.2K Zo= 4.6K Av NL= -620

0,6K

-

R s

+ Vs

~

5μF

5μF Amplificador de CC Zi =10K Zo=22K Av NL=1

1K

+ Vs

~

0,6K

10μ F

1μF


V0 R L = 8,2K

Av NL= -460

10μ F Amplificador de EC Zi = 1.2KΩ Zo = 4.6KΩ Av NL= -420

V0 R L = 2,7K

Amplificador de EC Zi = 1,2K Zo= 3,3K

-

R s

10μ F Amplificador de BC Zi = 26Ω Zo= 5,1K Av NL= -240

10μ F Amplificador de EC Zi = 2.6KΩ Zo= 4.7KΩ Av NL= -280

V0 R L = 1,4K

10

R s

+ Vs -

~

0,6K

10μ F

10μ F Amplificador de EC Zi = 1.5KΩ Zo = 2.2KΩ Av NL= -370

10μ F Amplificador de CC Zi = 10KΩ Zo = 10KΩ

V0 R L = 2,7K

Av NL= 1

UNIDAD 3: Respuesta de Frecuencia 1.- Para el circuito que se muestra a continuación, determinar: a) Frecuencia de corte a las bajas. b) Frecuencia de corte a las altas. c) Dibuje el diagrama de Bode.

hie = 1.5 K Ω hoe = 2.5X10 -5S hfe = 100 Cbe = 20pF Cbc = 8pF Cce = 5pF Av = 100 Cmi = Cbc(1+Av) Cmo=Cbc(1+Av)/Av 2. Para el circuito de la figura: a) Determinar el valor del Capacitor de Emisor (C E) para establecer corte de frecuencia a las bajas de 40Hz. b) Determinar el valor del Capacitor de Entrada (C i) para establecer corte de frecuencia a las altas de 15KHz. c) Dibujar diagrama de Bode.


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hie = 4.7K Ω hoe = 2.5X10 -5S hfe = 100 RL = 3.9KΩ Cbe = 20pF Cbc = 8pF Cce = 5pF

UNIDAD 4: Realimentación 1.- Para el circuito de realimentación mostrado: a) Identifíquelo. b) Cual es su afectación de la impedancia de entrada sí: Av = 1000, B = 1/20, Zi = 5KΩ, Zo =2KΩ

Av Vs

Vi Zi

Vf

Zo

Vo

R

B


12

2.- Para el circuito oscilador mostrado:

a) Identifíquelo b) Calcule la frecuencia de oscilación.

UNIDAD 5: Amplificadores de Potencia 1. Mencione los diferentes tipos de amplificadores de potencia. Dibuje el circuito característico de cada uno de ellos. Dibuje la posición del punto de operación dentro de la recta de carga. 2. De los amplificadores de potencia clase A y B cuales son las expresiones de potencia disipada y eficiencia? a) Cuales son las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. b) Mencionar las principales aplicaciones de cada uno de ellos. 3. Del amplificador clase AB a) ¿Qué otro nombre recibe y por qué? b) Cuál es su principal ventaja respecto al amplificador clase B. c) ¿Cuál es su ap licación? 4. De los amplificadores clase C ¿Qué aplicaciones tienen?


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ANEXOS PROGRAMA ANALÍTICO Contenido por Unidades Unidad l. Análisis de pequeña señal 1.1 Modelo de parámetros híbridos del transistor Bipolar 1.2 Aplicación a la configuración emisor común (E.C.). 1.3 Aplicación a la configuración colector común (C.C.). 1.4 Aplicación a la configuración base común (B.C.). 1.5 Parámetros importantes de cada configuración. 1.6 Interpretación de los parámetros dados por los fabricantes. Unidad 2. Amplificadores multietapas 2.1. Amplificadores multietapas. Introducción. 2.2. Cascada emisor común - emisor común. 2.3. Cascada emisor común - colector común. 2.4. Cascada emisor común - base común (cascode) 2.5. Cascada colector común - colector común (par Darlington) Unidad 3. Respuesta de frecuencia 3. l. Respuesta de frecuencia. Diagrama de Bode. Ganancia de tensión en dB. 3.2. Condensadores de acoplamiento en la entrada y la salida. 3.3. Condensador de desacoplo de emisor. 3.4. Condensador de desacoplo en colector. 3.5. Análisis de alta frecuencias. Teorema de Miller. Unidad 4. Realimentación 4.1. Realimentación negativa 4.2. Real imentaci6n positiva. Osciladores. 4.3. Respuesta de frecuencia del amplificador realimentado. Unidad 5. Amplificadores de Potencia 5.1. Introducción: definiciones y tipos de amplificadores. 5.2. Amplificador clase A. Operación y aplicaciones 5.3. Amplificador clase B. Operación y aplicaciones. 5.4. Amplificador clase AB Operación y aplicaciones. 5.5. Otros amplificadores.


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Electronica II

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