Objetivos:
Los objetivos de esta experiencia fue determinar las características de operación de un amplificador de corriente transistorizado, utilizamos multímetro y osciloscopio para hallar los voltajes, corrientes y ganancias de los transistores. Se apreció que los resultados teóricos y simulados son distintos ya que en la computadora se puede apreciar con mayor precisión los valores que queremos, mientras que el teórico es una aproximación de los valores y en el medido se presenta factores como la resistencia interna de los instrumentos que altera los resultados. En conclusión la configuración Darlington tiene alta ganancia de corriente y éstos se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con corrientes muy pequeñas. Equipos y materiales:
*Osciloscopio *Multímetro *Generador de señales *Fuente de poder DC *2 Transistores 2N2222 *Punta de prueba de osciloscopio *Proteus *Resistores de 1kΩ, 1.5kΩ, 2 de 12kΩ, 7.5kΩ y 100k Ω *Condensadores de 16V 100µF y 2 de 22µF Procedimiento:
1. Realice la simulación del ckto de la figura 2.1 con el fin de hallar el punto de reposo Q así como Av, Ai, Zi y Zo. Llene las celdas correspondientes de la tabla 2.1 2. Mediante simulación halle fL, fH y BW. Llene las celdas correspondientes de la tabla 2.3 3. Implemente el circuito de la figura 2.1 4. Mida los puntos de reposo y llene los campos correspondientes de la tabla 2.1 5. Aplicar una señal sinusoidal de 1KHz de frecuencia en la entrada del amplificador. Varíe la amplitud de la señal hasta que se obtenga en la salida del amplificador la señal de mayor amplitud, no distorsionada. 6. Determine Zi, Av y Ai luego de medir Vo, Vg, Io e If. Realice la simulación respectiva. Llene la tabla 1.2. los valores de Zi, Av y Ai colóquelos en la tabla 2.1 7. Determine experimentalmente el ancho de banda. Para ello determine las frecuencias de corte inferior, fL, y superior, fH. TABLA 2.1
Valor calculado Valor simulado Valor medido
Vce1(V) 6.485
Vce2(V) 7.185
Ic1(uA) 26
Ic2(mA) 5.21
Av 1
Ai 700
Zi 7.85M
Zo 1.13K
6.34
7.04
25.4
5.28
0.98
416
5.07M
1.12K
6.65
7.48
26
5.36
1.01
520
7.12M
0.98K
TABLA 2.2
Valor calculado Valor simulado Valor medido
Vo
Vg
Io
If
3.17 3.22V
3.21V 3.25V
264uA 279.3uA
0.56uA 0.65uA
*Se sabe que el ancho de banda (BW), es la diferencia entre la frecuencia de corte superior(fH) y la la frecuencia de corte inferior(fL): Dichas frecuencias están dadas cuando la ganancia de corriente (Ai), en este caso, decae a un 70.07% de la ganancia dada a 1 KHz. Cabe recalcar que la frecuencia de corte superior está sobre 1KHz y la frecuencia de corte inferior, bajo 1KHz.
Valor simulado Valor medido
fL(KHz) 0.016 0.008
fH(KHz) 13.8 16.6
BW(KHz) 13.784 16.592
Cuestionario: 1. Compare sus datos teóricos con los obtenidos en la experiencia. 2. Dibuje algunos esquemas prácticos en donde se encuentra la configuración Darlington.
Las aplicaciones pueden ser muy variadas y entre ellas están preamplificadores de señales muy bajas como audio, video, señales provenientes de sensores como termopares, sensores de presión, etc. El arreglo Darlington es también usado para controlar cargas pequeñas a partir de circuitos de lógica combinacional, es decir un TTL algunas veces no da la potencia suficiente a la salida para excitar un transistor BJT por lo que se usa un par Darlington *Ejemplo sencillo de aplicación es el siguiente: Cuando el pulsador permanece sin accionar la tensión en la base del Darlington es cero y por lo tanto está en corte, no circulan corrientes y el motor permanece parado. Si se acciona el pulsador, la tensión en la base aumenta y se pasa a saturación, en este momento, el Darlington permite el paso de corriente y el motor se pone en marcha. Como la ganancia de corriente es de 1000 aproximadamente, si se hace circularuna corriente de 1 mA por la base por el
colector circulará una corriente de 1000 mA es decir de un Amperio. La resistencia R1 limita la corriente que entra por la base. Por otra parte la caída de tensión entre la base y el emisor del Darlington se corresponde con la caída de tensión en dos diodos de silicio en polarización directa, es decir 1,4 V. El diodo en paralelo con el motor protege al Darlington del pico de corriente que produce el bobinado del motor en el mismo momento en el que el Darlington pasa de saturación a corte debido a la f uerza contra electromotriz *Un ejemplo de Darlington: El TIP120 es un ejemplo de par Darlington, tiene un encapsulado del tipo TO220 como el de la figura. La ganancia de corriente según las especificaciones fabricante es de 1000, y la máxima corriente que circular por el colector es de 5 A. Además de los dos transistores propios del par Darlington, este dispositivo, lleva un diodo adicional de resistencias con fines de protección.
del puede
y un par
*Sensor de luz: Se trata de un sistema que puede activar un solenoide o relé a partir del corte de la luz que incide en el LDR. El solenoide o relé, puede tener bobinas con corrientes relativamente altas (hasta 2A), lo que significa la posibilidad de control de cargas elevadas para el caso del relé o la acción mecánica intensa para el solenoide. El potenciómetro de 100k permite que se ajuste el punto de disparo del circuito en función de la intensidad de luz incidente. Con la inversión de posición (LDR x Potenciómetro) pasamos a tener un circuito con acción inversa, o sea, que activa la carga con la incidencia de la luz en el LDR. Para mayor potencia, en ambos casos el LDR debe montarse en un tubo opaco dirigido para el lado de donde viene la luz. Una lente convergente puede mejorar 1a acción del sistema.
*Accionador por pulsos lógicos: Tenemos un flip-flop formado por dos de las cuatro puertas NAND de un 4011, que sirve para activar una carga inductiva que tanto puede ser un relé, un solenoide o incluso un contador electromecánico. Los pulsos pueden venir de transductores diversos tales como sensores de pasaje, magnéticos o incluso de contacto momentáneo, con un circuito anti-repique. El pulso en la entrada E1 activa la carga, mientras que el pulso en la entrada E2 desactiva. La alimentación del 4011 debe hacerse con tensiones en la banda de 5 a 15 V.
En resumen, se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con corrientes muy pequeñas. 3. ¿Qué modificaciones realizaría al circuito experimentado? ¿Por qué? Disminuiría la alta capacidad de entrada para que ya no presente una respuesta en frecuencia pobre. 4. De acuerdo al experimento, cuáles son sus conclusiones. *Se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con
corrientes muy pequeñas. *El Darlington tiene alta ganancia de corriente y no varía el voltaje. *La impedancia de entrada es mucho mayor que la de salida. VENTAJAS Impedancia de entrada alta. Sensible a pequeñas señales. Alta ganancia de corriente. DESVENTAJAS: Mayor número de componentes. Puede ser inestable con señales grandes. Mayores caídas colector-emisor y base-emisor en saturación.
Bibliografía:
Robert L. Boylestad “Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos” (10ma edición). David A. Hodges “Darlington’s Contributions to Transistor Circuit Design” Malvino “Principios de electrónica” http://www.electronicasi.com/ensenanzas/electronica-avanzada/electronicauniversitaria/transistor-darlington/ http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/circuitos/celsolar/transistodarlington.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_Darlington http://www.incb.com.mx/index.php/articulos/9-articulos-tecnicos-y-proyectos/944- circuitoscon-darlington-de-potencia-art172s
