EXPERIENCIA N°2- CONFIGURACIÓN DARLINGTON (PREVIO)

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE ING.ELECTRÓNICA, ELÉCTRICA Y TELECOMUNICACIONES.

Apellido y Nombre:

Código:

Piscoya Andrade Luis Fernando Curso:

16190082

Tema:

CONFIGURACIÓN DARLINGTON

LABORATORIO CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

Informe:

Fechas: PREVIO

Nota:

Realización:

Entrega:

Abril del 2018

30 de abril del 2018

Numero:

2 Grupo:

Profesor:

Numero: 7 ING. CÓRDOVA RUIZ RUSSEL

Horario: Lunes 18:00 – 20:00 20:00

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

CONFIGURACIÓN DARLINGTON I.

OBJETIVOS 

II.

EQUIPOS Y MATERIALES:       

III.

Determinar las características de operación de un amplificador de corriente transistorizado

Osciloscopio Multímetro Generador de señales Fuente de poder DC 2 transistores 2N2222 Resistores de 1K Ω, 1.5K Ω, 2K Ω, 12K Ω, 7.5K Ω, Y 100K Ω. Condensadores de 16V 22uF (2) y 100uf.

INFORME PREVIO 1. Mencione aplicaciones de la configuración Darlington y algunos códigos de su versión de circuito integrado. Aplicaciones: 









Para alimentar una carga como un pequeño motor de corriente continua. Cuando se quiere controlar un motor o un relé, necesitas emplear un dispositivo que sea capaz de suministrar esta corriente. Este dispositivo puede ser un circuito Darlington En la interfase para conectar la EVM con cualquier equipo de radio, la interfase consta de dos integrados Darlington ULN2803 que sirven para incrementar la intensidad de las señales TTL que les llegan, y otros elementos más. En resumen se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con corrientes muy pequeñas. Son ampliamente utilizados para accionar las aletas solenoide impulsado y luces intermitentes en las máquinas de pinball electromecánico. Una señal de la lógica de unos pocos 2



miliamperios de un microprocesador, amplificada por un transistor de Darlington, fácilmente cambia un amperio o más a 50 V en una escala de tiempo medido en milisegundos, según sea necesario para el accionamiento de un solenoide o una lámpara de tungsteno. Algunos códigos de circuitos integrados con configuración Darlington son: NTE2077, NTE2078, NTE2084, NTE2079, NTE2082, NTE2083, NTE2087 y NTE2088. Además de los dos transistores propios del par Darlington, este dispositivo, lleva un diodo adicional y un par de resistencias con fines de protección.

SEMICONDUCTOR AVAILABILITY, DATA & STOCK

Part Number

Description

Manufacturer

2SD2213

Silicon NPN Epitaxial, Darlington

Hitachi Semiconductor

2SD2220

Silicon NPN triple diffusion planar type Darlington

Panasonic (Matsushita)

2SD2222



2SD2242



2SD2242A



2SD2250



2SD2254



2SD2273



2SD2275



3



2SD2276



2SD2416

Silicon NPN epitaxial planer type Darlington


2SD2420



2SD2423

Silicon NPN Epitaxial, Darlington

Hitachi Semiconductor

2. En el circuito de la fig. 1.1 calcular los puntos de reposo.

Figura 1.1

Procedemos a desconectar los condensadores del circuito ya que estos actúan como circuito abierto en DC, por lo que el circuito de la figura 1.1 se convierte en el mostrado en la figura 1.2.

Figura 1.2 4



A la entrada de nuestro circuito aplicamos Thevenin de esta forma el circuito resulta como se muestra en la siguiente figura: Donde:

R th Rth





12k // 7.5k

V th

4.6k

V th



15v

(12k )

12k  7.5k  9.23v

Operando en la entrada de nuestro circuito, usando ley de mallas: 9.23  I B1 (104.6k )  I E 2 (1.5k )

;

I E 2



I C 2



 I B 2



 ( I B1 )

9.23  2(0.7)  I B1 (104.6k   21.5k ) I B1



0.508 A

 I C 1



50.8uA

I B 2



50.8uA  I C 2



5.13mA

Luego para encontrar el valor de VCE1 usaremos ley de mallas en la salida de Q1 y entrada de Q2. Para encontrar el valor de V CE2 aplicamos malla en la salida de Q2. 15  V CE 1  0.7  I C 2 (1.5k ) 15



V CE 1

3.

V CE 1 



0.7

6.53V



I C 2 1.5k



15  V CE 2 0

15



V CE 2

V CE 2 

 I C 2 1.5k



I C 2 1.5k



0

7.23V

Calcular la ganancia de corriente, ganancia de voltaje, impedancia de entrada e impedancia de salida. Para encontrar la ganancia en el circuito de configuración Darlington usaremos el modelo hibrido el cual se representa como en la siguiente imagen:

5



En el circuito vemos los parámetros ℎ ℎ cuyos valores son:

ℎ = ℎ

26 26 = 100 = 51.18Ω  50.8

ℎ = ℎ

26 26 = 100 = 506.82Ω  5.13 

Calculando:  =   Del circuito tenemos:

−  +  ℎ + ℎ = 0;   = 1+ℎ = 101 Despejando tenemos:

 =

ℎ + 101ℎ 51.18 + 101 ∗ 506.82  =  = 0.52  100

Luego;

 = [ + 1 + ℎ]|| || ||  = [0.52 + 101 ]7.5|12 |1.5||12 = 10.55 − +  +  +   +  = 0 Despejando  y reemplazando los valores de parámetros encontrados tenemos:

 = (1.52 + 0.52 + 10.55) = 10.60 6



Finalmente tenemos;

 =

 10.55 = = 0.995  10.60

 = . 



Calculando:  =   Proceso:

 =  +  = 0.52 +  = 1.52  10.55  =  = = 879.44  12 Finalmente reemplazando tenemos:

 =

 879.44 = = 578.5  1.52

Calculando  :

 = . 

 10.60  = = = .   1.52

Calculando  : Para hallar la impedancia de salida colocamos una fuente  en la salida, hacemos corto circuito a la fuente de entrada  y retiramos la carga.

7



Realizando los mismos procedimientos anteriores, hallaremos una relación entre  e  y la impedancia de salida estará dado por:

8



4. Indique el objetivo de utilizar la red constituida por R1,R2,R3 y C2 en el circuito de la figura 1.1 La presencia de resistencias es para poder polarizar los transistores y de esta manera poder trabajar en pequeñas señales para hacer el amplificador, por lo que implementar en el circuito de configuración Darlington el R1, R2 y R3 es para aumentar la impedancia de entrada y obtener mayor ganancia de corriente. A pesar que la ganancia de voltaje tiende a disminuir. La función del condensador C2 es de retroalimentar al amplificador Darlington.

IV.

PROCEDIMIENTO .

1. Realice la simulación del circuito de la figura 1.1 con el fin de hallar el punto de reposo Q así como Av, Ai, Zi y Zo. Llene las celdas correspondientes de la tabla 1.1. Utilizando el programa Proteus para encontrar el punto de reposo de los transistores como se muestra en la siguiente imagen.

9



Ganancia de tensión: Usando un osciloscopio en el circuito de la figura 1.1 se obtuvo la ganancia de tensión como se muestra a continuación.

En el cual se aprecia que no ocurre ninguna ganancia de tensión, debido a que la salida de nuestra configuración Darlington está en el emisor de Q2 por lo que esta configuración está compuesta por dos de colector común, el cual no amplifica tensión. Ganancia de corriente:

Al trabajar con una frecuencia de 1KHz y un 1Vrms, las corrientes de entrada y salida son las que se muestran en la figura. Donde al realizar una división entre salida y entrada se obtiene una ganancia de 639.29. 10



Impedancia de entrada: Para calcular la impedancia de entrada solamente realizaremos una división entre el voltaje y corriente simulado, lo cual será:

Zi =

V.

 = 7.7 MΩ 

RESULTADOS Se presentan los resultados obtenidos teóricamente y simulado. Tabla 1.1

VCE1(V) VCE2(V) IC1(uA) IC2(mA) Valor calculado Valor simulado

VI.

Av

Ai

Zi(MΩ) Zo(Ω)

6.53

7.23

50.8

5.13

0.995

578.57

6.9

0.7

6.34

7.04

25.3

5.28

1.0

639.29

7.7

0.7

DISCUSIÓN DE RESULTADOS En la tabla 1.1 podemos observamos cómo los valores obtenido teóricamente y experimentalmente difieren en un margen de error mínimo, esto se puede aceptar o sospechar que es debido al valor del hfe que se trabajó en cada uno de los casos. Es decir, ya que al calcular los valores del punto Q en reposo se trabajó con un  de 100, el cual no fue el mismo en el valor simulado. Como es de esperar que nuestra configuración Darlington nos sirva para controlar grandes cargas con una pequeña cantidad de corriente, esto se manifiesta en nuestros resultados.

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VII. CONCLUSIONES Vemos que se manifiesta una ganancia de voltaje considerable ya que nuestro circuito al tener una doble configuración de colector común solo se basa en ganancia de corriente. El hecho de que la salida del emisor del primer transistor esté conectado a la base del otro transistor hace que la ganancia de corriente sea mucho más alta que un único transistor. Se puede observar que la impedancia de entrada en nuestra configuración es demasiada alta, comparada con la de salida, lo cual es conforme y corrobora los requisitos de la configuración común interna que posee en este caso, nuestro Darlington. Vemos que al polarizar nuestros transistores el valor de  simulado está cerca de un valor de 200, un valor que a la larga al compararlo con el teórico, en este caso 100, presentará cierto margen de error.









VIII. BIBLIOGRAFIA     

Electrónica Teoría de Circuitos – Robert L. BOYLESTAD. Electrónica Integrada- Millman Halkias. Dispositivos y Circuitos Electrónicos - Millman Halkias. Diseño Electrónico, Circuitos y Sistemas – Savant C.J. Principios de Electrónica – A.Malvino

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