Guía Laboratorio Electronica I UNEFA Telecom Semestre

E NOTIFICAREPÚBLICA NOTIFIC AREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL U.N.E.F.A. – NÚCLEO MARACAY COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

GUÍA PRÁCTICA LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

MARZO DE 2013

Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

Coord. Ing. de Telecomunicaciones UNEFA Núcleo Maracay

PRÁCTICA Nº 1 CIRCUITOS CON DIODOS (RECORTADORES) Objetivo General: Verificar experimentalmente el comportamiento de los diodos en circuitos recortadores. Objetivos Específicos: - Observar experimentalmente las formas de ondas de circuitos recortadores mostrados en cada parte de le presente guía de laboratorio. - Observar experimentalmente las gráficas de transferencia transferencia de cada uno de los los circuitos recortadores mostrados en la presente guía de laboratorio. - Observar las variaciones en la forma de onda de la señal de salida de los distintos recortadores en estudio y determinar las causas de las mismas. - Analizar y explicar las causas de estas variaciones. Materiales: Diodo Rectificador 1N4001 ó 1N4007, protoboard, resistores varios. Pre-Laboratorio: - Lea con detenimiento los objetivos de la práctica. - Investigue sobre los circuitos circuitos recortadores y su funcionamiento y sobre las gráficas o curvas de Transferencia. - Lea los procedimientos descritos en la práctica. Si tiene dudas, consulte con el profesor de laboratorio con antelación a la práctica por los medios que él establezca - Obtenga de la Hoja Hoja de Datos de los diodos seleccionados los valores de los diodos dados por el fabricante y explique lo que cada cada uno de ellos especifica. - Simule todos los circuitos del procedimiento de la práctica práctica y grafique Vo y la curva característica de transferencia Vo vs. Vi. NOTA: Antes de iniciar el laboratorio, cerciórese de ajustar correctamente los controles del osciloscopio (por ejemplo, la referencia de 0V para ambos canales y el tipo de acoplamiento de las puntas del osciloscopio) Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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Parte I: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 1: XSC1

XFG1

Vi

R1

Vo

Ext Trig + _

10kΩ

B

A

D1 1N4007G

+

CH1

_

+

_

CH2

Figura 1 2. Coloque los controles del generador de funciones en: (1) Tipo de onda: senoidal (2) Frecuencia de la señal: 200 Hz (3) Amplitud inicial: 1Vp (4) Offset: 0Vdc. 3. Aumente la amplitud de Vi progresivamente desde 1Vp hasta 10Vp y observe lo que sucede en Vo (CH2) 4. Para amplitud media, fotografíe la señal observada y mida los valores pico de la señal (recuerde tomar notas de la posición de los controles del Osciloscopio al momento de efectuar la medición – Volts/Div para cada canal, Time/Div, etc.) 5. Obtenga a través del Osciloscopio la Gráfica de Transferencia (Grafica Vo vs. Vi). Para ello, tome Vo en el canal 2 (CH2), Vi en el canal 1 (CH1) y coloque el control de presentación XY. Varíe la amplitud y fotografíe lo observado para amplitud máxima. PREGUNTA PARA EL POST-LABORATORIO: ¿De quienes dependen los valores extremos (valores límites) de la señal final? Justifique adecuadamente su respuesta. 6. Invierta el diodo (en media amplitud) y mida los valores pico; grafique en el osciloscopio Vo vs. Vi y fotografíe lo observado. PARA EL POST-LABORATORIO: Justifique adecuadamente el por qué de las diferencias entre los gráficos anteriores. Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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Parte II: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 2: XSC1

XFG1

Vi

D1

Ext Trig +

Vo

_

1N4007G

B

A

R1 10kΩ

+

CH 1

_

+

_

CH 2

Figura 2 2. Repita los pasos del 1 al 6 de la parte I de ésta práctica. Parte III: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 3 (para ello, utilice la fuente DC disponible en el mesón):

Figura 3 2. Coloque los controles del generador de funciones en: (1)Tipo de onda: senoidal (2) Frecuencia de la señal: 200 Hz (3) Amplitud inicial: 1Vp Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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(4) Offset: 0Vdc (5) V1= 0Vdc 3. Aumente la amplitud de Vi progresivamente desde 1Vp hasta 10Vp y observe lo que sucede en Vo (CH2). 4. Comience a aumentar V1 de 0V a 4V. Observe lo que sucede. 5. Mida los valores de Vo y obtenga la curva de transferencia Vo vs. Vi (guíese por el paso 5 de la Parte I de ésta práctica). 6. Varíe la fuente V1 y observe lo que sucede con la curva de transferencia. PARA EL POST LABORATORIO: Anote lo sucedido y fotografíe la forma de onda de Vo y Vo vs. Vi (para V = 4 V). Explique adecuadamente el comportamiento observado. Parte IV: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 3 (para ello, utilice la fuente DC disponible en el meson):

Figura 4 2. Coloque los controles del generador de funciones en: (1)Tipo de onda: senoidal (2) Frecuencia de la señal: 200 Hz (3) Amplitud inicial: 1Vp (4)Offset: 0Vdc (5) V2= 0Vdc 3. Aumente la amplitud de Vi progresivamente desde 1Vp hasta 10Vp y observe lo que sucede en Vo (CH2). Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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4. Comience a varias V2 de 0V a 6V. Observe lo que sucede. 5. Mida los valores de Vo y obtenga la curva de transferencia Vo vs. Vi (guíese por el paso 5 de la Parte I de ésta práctica). 6. Varíe la fuente V1 y observe lo que sucede con la curva de transferencia. PARA EL POST LABORATORIO: Anote lo sucedido y fotografíe la forma de onda de Vo y Vo vs. Vi (para V2 = 6 V). Explique adecuadamente el comportamiento observado. 7. Repita los pasos 2 al 6 con el diodo invertido. Para el Post-laboratorio compare las gráficas obtenidas para ambos casos y justifique adecuadamente las diferencias entre ambas. Concluya. Parte V: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 5 (para ello, utilice las fuentes DC disponible en el mesón):

Figura 5 2. Coloque los controles del generador de funciones en: (1)Tipo de onda: senoidal (2) Frecuencia de la señal: 200 Hz (3) Amplitud inicial: 1Vp (4)Offset: 0Vdc (5) V1=0Vdc (6) V2= 0Vdc. 3. Aumente la amplitud de Vi progresivamente desde 1Vp hasta 10Vp y observe lo que sucede en Vo (CH2). 4. Varíe V1 y V2 y observe lo que sucede en Vo. Mida con el osciloscopio los valores Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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máximos de Vo para V1 = 4 Vdc y V2 = 6 Vdc 5. Grafique en el Osciloscopio Vo vs. Vi. Varíe las fuentes, observe lo que sucede y anote los resultados. 6. Fotografíe las formas de onda obtenidas para Vo y Vo vs. Vi.

Post-Laboratorio: - Compare los gráficos simulados con los obtenidos en la práctica, - Analice y concluya de acuerdo con las mediciones efectuadas según lo describen los procedimientos descritos en cada una de las partes de n ésta práctica.


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PRÁCTICA Nº 2 CIRCUITOS CON DIODOS (RECTIFICADORES)

Objetivo General: Verificar experimentalmente el comportamiento de los diodos en la acción de rectificar la señal de entrada en media onda y onda completa. Objetivos Específicos: - Observar las formas de ondas de salida de los diferentes tipos de rectificadores. - Observar, según lo permitan los instrumentos disponibles en el laboratorio, las curvas de transferencia de los diferentes circuitos rectificadores - Medir el valor medio (valor DC) del voltaje y corriente de salida para cada uno de los circuitos rectificadores, sometido a varias condiciones. - Comparar los resultados obtenidos con los cálculos teóricos. Materiales: Diodos 1N4007 (por lo menos cuatro), resistores (los valores que le indique el profesor en un clase anterior a ésta práctica), transformador de toma central con entrada 110VAC y salidas 12V-0V-12V, Una resistencia con valor comprendido entre 1K y 5K, ½ Watts. Pre-Laboratorio

:

- Lea con detenimiento los objetivos de la práctica. - Investigue sobre los circuitos rectificadores de media onda y onda completa, su funcionamiento, las ecuaciones de valor medio de voltaje para cada uno de ellos y sus respectivas gráficas o curvas de transferencias. - Lea los procedimientos descritos en la práctica. Si tiene dudas, consulte con el profesor de laboratorio con antelación a la práctica por los medios que él establezca - Efectué los cálculos teóricos correspondientes a cada circuito de la presente práctica. - Simule todos los circuitos del procedimiento de la práctica y grafique Vo y la curva característica de transferencia Vo vs. Vi. Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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NOTA: Antes de iniciar el laboratorio, cerciórese de ajustar correctamente los controles del osciloscopio (por ejemplo, la referencia de 0V para ambos canales y el tipo de acoplamiento de las puntas del osciloscopio) Parte I: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 6:

Figura 6 2. Coloque los controles del generador de funciones en: (1)Tipo de onda: senoidal (2) Frecuencia de la señal: 200 Hz (3) Amplitud: la que haya indicado el profesor en la clase anterior. 3. Obtenga Vo con el Osciloscopio y compare con la señal de entrada Vi. Fotografíe Vo y Vi. 4. Grafique Vo vs. Vi colocando el Osciloscopio en X-Y, y graficando Vo en el Canal 2 y Vi en el Canal 1. 5. Mida con un voltímetro el voltaje DC en la carga (figura 7a). Mida con un amperímetro (figura 7b) o calcule la corriente DC que circula por la carga y por el diodo. Para el Post-laboratorio compare los resultados obtenidos con los calculados teóricos y los valores obtenidos en las simulaciones del pre-laboratorio.


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Figura 7 6. Mida con el osciloscopio el voltaje de pico inverso (VPI) que aparece en las terminales del diodo, compárelo con el valor pico de V i. Concluya Parte II: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 7:

Figura 7 2. Coloque los controles del generador de funciones en: (1)Tipo de onda: senoidal (2) Frecuencia de la señal: 200 Hz (3) Amplitud: la que haya indicado el profesor en la clase anterior. Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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3. Obtenga Vo (voltaje en la resistencia R1) con el Osciloscopio y compare con la señal de entrada Vi. Para Obtener Vo ajuste los controles del Osciloscopio para que grafique en pantalla la diferencia entre Canal 1 (CH1) y Canal 2 (CH2) Fotografíe Vo y Vi. 4. Mida con un voltímetro el voltaje DC de la carga R1 (ver figura 8) y compare con el calculado y simulado en el pre-laboratorio.

Figura 8 5. Mida con el Osciloscopio el voltaje de pico inverso (VPI) en los diodos D2 y D3 y compárelo con el valor pico de Vi. ¿Es posible medir el VPI en los otros dos diodos con los instrumentos disponibles en el Laboratorio? Razone su respuesta. 6. Mida

IR (en

DC, figura 9); mida la corriente DC que circula por cada diodo (en la

figura 10, por ejemplo, aparece cómo medir la corriente en D4). y compárela con

IR.

y con los valores calculados y simulados en el pre-laboratorio. 7. Desconecte una rama del puente (por ejemplo D4) y mida el voltaje en R1. Compárelo con el resultado obtenido en el paso 4.


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Figura 9

Figura 10 8. Explique lo que sucede con VR al desconectar una rama del circuito. 9. Explique la operación de este circuito e indique qué relación existe entre las corrientes IR e ID. Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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Parte III: Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 11

Figura 11 2. Grafique Vo y compárela con el valor pico de Vi. Fotografíe Vo y Vi. 3. Obtenga la gráfica Vo vs Vi con el osciloscopio. 4. Sustituya el D1 por un circuito abierto y verifique qué sucede a Vo. 5. Mida el voltaje DC de la carga Vo y compárelo con el calculado en el prelaboratorio. 6. Mida el VPI que aparece en cada diodo, compárelo con el valor pico de Vi. 7. Mida IR (en DC, figura 12); mida la corriente DC que circula por cada diodo (en la figura 13 aparece cómo medir la corriente en D1) y compárela con

IR

y con los

valores calculados y simulados en el pre-laboratorio.

Figura 12 Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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Figura 13 8. Explique la operación de este circuito e indique la diferencia entre el mismo y el montado en la Parte II de ésta práctica. Post-Laboratorio: - Compare los gráficos y valores calculados y simulados en el pre-laboratorio con los obtenidos en la práctica, analice los resultados y concluya.


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PRÁCTICA Nº 3 EL DIODO ZENER COMO REGULADOR DE VOLTAJE - FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA CON DIODO ZENER

Objetivo General: Verificar experimentalmente el comportamiento del Diodo Zener como regulador de voltaje y emplearlo en el diseño de una fuente de alimentación regulada. Objetivos Específicos: - Diseñar e implementar un circuito regulador de voltaje sencillo basado en diodo zener, que al ser alimentado con una fuente DC variable, se pueda observar el comportamiento en condiciones límites de funcionamiento. - Diseñar e implementar una fuente regulada sencilla basada en diodo zener, a fin de comprobar experimentalmente los diferentes parámetros relativos a esta Materiales: Diodo Zener del voltaje que indique el docente para el diseño, diodos rectificadores 1N4007 (por lo menos dos), resistores de valor cercano al calculado por el estudiante para su diseño, Transformador de Toma Central de la práctica No 2 (entrada 110V, salida 12V-0V-12V). Condensadores de valores comerciales cercanos al calculado en el diseño de la fuente.

Pre-Laboratorio

:

- Lea bien y asegúrese de entender los objetivos de la práctica. - Investigue sobre las ecuaciones para el cálculo y diseño de circuitos reguladores basados en diodo zener. - Lea bien los procedimientos descritos en la presente práctica. Si tiene dudas, Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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pregunte al profesor de laboratorio con suficiente antelación a la práctica. - Realice los cálculos sugeridos en el procedimiento 1 de la práctica. Recuerde asumir el valor comercial más cercano al calculado y determine la potencia de los resistores y diodos que empleará. - Simule el circuito del procedimiento 1 de la práctica y obtenga todos los valores de corrientes y voltajes DC que corresponda de acuerdo al caso que corresponda. - Diseñe una fuente de alimentación regulada con Diodo Zener como la mostrada en el procedimiento 2, según las características y restricciones dadas por el instructor de laboratorio. Estas restricciones pueden incluir: variación

IL de

la corriente de

carga, variación de RL, (que soporte la condición de circuito abierto), un voltaje de riso determinado, etc. - Simule la fuente de alimentación regulada con Diodo Zener diseñada y mida para cada caso representado por las restricciones del diseño los voltajes y corrientes DC correspondientes.

Parte I: Diodo Zener como regulador de voltaje. Procedimiento: Atendiendo a las características del Zener adquirido y con relación al circuito mostrado en la figura 1: IR

+ Va

IL

Rs

IZ

+

RL

Vz ZENER

–


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(Va

variable, RL


variable)

1. Obtenga el valor de Rs de tal forma que su diodo Zener soporte variaciones de una fuente de alimentación no regulada denominada Va y variaciones de RL. Asumiendo Vamax = 3×Vz y RL min = 470Ω, calcule Vamin y RLmax de acuerdo con las características del diodo Zener y tomando en cuenta sus condiciones básicas de seguridad. 2. Una vez obtenidos los valores, monte el circuito y mida Va, IR, IZ, IL y VZ, para cada uno de los casos siguientes: a) Vamax, RLmax b) Vamax, RLmin c) Vamin, RLmax d) Vamin, RLmin 3. Determine cuáles de esos casos son los más extremos y por qué. 4. Compare los valores obtenidos con los calculados y simulados previamente, concluya sobre las condiciones de trabajo idóneas para que un diodo Zener actúe como regulador de voltaje, así como también sobre lo criterios prioritarios a tomar en cuenta en este diseño. Parte II: Fuente de Alimentación regulada con Diodo Zener. Procedimiento 1. Monte la fuente de alimentación regulada con diodo zener mostrada en la figura 2 y diseñada en el pre-laboratorio de la práctica


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Vin -110/110V


N:a Rs

60 Hz +

C

ZENER

RL

Figura 2 2. Una vez montado el diseño, realice todas las mediciones de los parámetros de corriente y voltaje. Compárelos con los teóricos y con los simulados. Nota: - Tomar en cuenta las potencias disipadas (en teoría) y usar valores comerciales.

Post-Laboratorio: - Responda detalladamente cada una de las preguntas sugeridas en el procedimiento de la práctica - Compare los valores calculados y simulados en el pre-laboratorio con los obtenidos en la práctica, analice y concluya.


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PRÁCTICA Nº 4 POLARIZACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE ETAPAS AMPLIFICADORAS CON BJT

Objetivo: Estudiar las técnicas de polarización y estabilización de amplificadores con BJT, observando en cada caso la variación de la ubicación del punto Q por efecto de la temperatura y reemplazo de transistores. Materiales: Q1 = 2N3904, Q2 = 2N2222. Resistores varios, Potenciómetros, tres capacitores de 10µf o mayor valor, cautín. Pre-Laboratorio:

- Investigue: ¿Qué es el punto “Q”? ¿Qué es la recta de carga? ¿Qué es máxima excursión simétrica? - Obtenga de la Hoja de Datos de los BJT 2N3904 y 2N2222. En lo posible, trate de conseguir la curva de máxima potencia, así como también las curvas características de entrada y de salida de cada transistor. - Para los circuitos mostrados en las figuras 1, 2 y 3, calcule el valor de R para obtener la máxima excursión simétrica para Q1 para dos valores de Vcc: 12Vdc y 15Vdc. - Simule cada uno de los circuitos de las figuras 1, 2 y 3, ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión y grafique las señales de entrada y salida. Mida Vbe, Vce e Ic en DC, grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q de operación. - En los circuitos diseñados sustituya a Q1 por Q2 y repita el procedimiento presentado en el apartado anterior. Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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Procedimiento:

1. Polarización Fija Monte el circuito de la figura 1

1. Ajuste la frecuencia de Vs a 1KHz y varíe la amplitud de la misma para obtener el máximo nivel de Vsalida sin distorsión en el osciloscopio. Fotografíe las señales de entrada y de salida. Bajo estas condiciones mida en DC los valores de Ic, Vbe y Vce, grafique la recta de carga del circuito y señale sobre ella el punto Q de operación. 2. Aplique calor al BJT durante dos minutos teniendo cuidado de no tocar su cobertura y manteniendo los resistores alejados de la fuente de calor. Observe en la pantalla del osciloscopio la señal de salida del amplificador. Fotografíela y compárela con la obtenida en el paso 1. En el momento exacto de retirar el elemento calórico, mida en DC los valores de Ic, Vbe y Vce, compárelos con los obtenidos en el paso 1 y señale sobre la recta de carga este nuevo punto Q. 3. Reemplace el transistor Q1 por Q2 y repita los pasos 1 y 2. Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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2. Polarización Colector a Base (por Retroalimentación del Colector): - Para el circuito de la figura 2 repita los pasos 1, 2 y 3 de la experiencia anterior.

3. Polarización por Divisor de Tensión: - Para el circuito de la figura 3 repita los pasos 1, 2 y 3 de la primera experiencia.


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Post-Laboratorio:

- Para cada circuito compare las señales de salida fotografiadas en práctica y los puntos Q señalados en las rectas de carga para: Q1, Q1 con calor, Q2 y Q2 con calor. - Analice y concluya sobre el efecto del calor y de la variación de β (de transistor) en relación con el empleo de los tres circuitos empleados en la práctica. - Analice y concluya sobre el circuito más eficiente para polarizar un BJT. Justifique.


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PRÁCTICA Nº 5 POLARIZACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE ETAPAS AMPLIFICADORAS CON JFET

Objetivo: Estudiar las técnicas de polarización y estabilización de amplificadores con JFET, observando en cada caso la variación de la ubicación del punto Q por efecto de la temperatura y reemplazo de transistores. Materiales: Q1 = 2N5454, Q2 = 2N5457 (es posible sustituir cualquier JFET por el MPF102) Resistores varios, Potenciómetros, capacitores de 10µf, cautín. Pre-Laboratorio:

- Obtenga de la Hoja de Datos de los JFETs las curvas características de entrada y de salida para cada transistor, así como también los valores Idss y Vp. - Para los circuitos mostrados en las figuras 1 y 2, si Vdd = 15 V, obtenga el valor de Rs para obtener la máxima excursión simétrica para Q1. - Simule cada uno de los circuitos, ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión y grafique las señales de entrada y salida. Mida Vgs, Vds e Id en DC, grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q de operación. - En los circuitos diseñados sustituya a Q1 por Q2 y repita el procedimiento presentado en el apartado anterior.


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Procedimiento: 1. Polarización Fija Monte el circuito de la figura 1

1. Ajuste la frecuencia de Vs a 1KHz y varíe la amplitud de la misma para obtener el máximo nivel de Vsalida sin distorsión en el osciloscopio. Fotografíe las señales de entrada y de salida. Bajo estas condiciones mida en DC los valores de Id, Vgs y Vds, grafique la recta de carga del circuito y señale sobre ella el punto Q de operación. 2. Aplique calor al JFET durante dos minutos teniendo cuidado de no tocar su cobertura y manteniendo los resistores alejados de la fuente de calor. Observe en la pantalla del osciloscopio la señal de salida del amplificador. Fotografíela y compárela con la obtenida en el paso 1. En el momento exacto de retirar el elemento calórico, mida en DC los valores de Id, Vgs y Vds, compárelos con los obtenidos en el paso 1 y señale sobre la recta de carga este nuevo punto Q. 3. Reemplace el transistor Q1 por Q2 y repita los pasos 1 y 2.


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2. Polarización por Divisor de Tensión: - Para el circuito de la figura 2 repita los pasos 1, 2 y 3 de la primera experiencia.

Post-Laboratorio: - Para cada circuito compare las señales de salida fotografiadas en práctica y los puntos Q señalados en las rectas de carga para: Q1, Q1 con calor, Q2 y Q2 con calor. - Analice y concluya sobre el circuito más eficiente para polarizar un JFET, dada su variabilidad en sus parámetros Idss y Vp. Justifique. - Analice y concluya sobre el efecto del calor en los JFET, compárelos con los BJT.


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PRÁCTICA Nº 6 DISEÑO DE ETAPAS AMPLIFICADORAS A BAJA FRECUENCIA Y PEQUEÑA SEÑAL CON BJT

Objetivo: Diseñar amplificadores a baja frecuencia y pequeña señal con BJT, verificando las características de funcionamiento de las distintas configuraciones de amplificadores. Materiales: 2N3904 ó 2N2222, Resistores varios, Potenciómetros, capacitores de 10µf. Pre-Laboratorio: - Diseñe un circuito amplificador con BJT en configuración emisor común (E-C) de la figura 1, para una ganancia de voltaje Av = Vo/Vb que indique su instructor. - Diseñe un circuito amplificador con BJT en configuración seguidor de emisor (C-C) de la figura 2, para una impedancia de entrada Ri = Vb/Ii que indique su instructor. - Simule cada uno de los circuitos de las figuras 1 y 2. Mida: Vbe, Vce e Ic en DC y grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q de operación. Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida distorsión y

sin

grafique las señales de entrada (Vb) y salida (Vo). Mida además: Av,

Ai, Ri y Ro.

Figura 1


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Procedimiento: 1. Amplificador con BJT en configuración Emisor Común (E-C) - Monte el circuito de la figura 1 diseñado en el pre-laboratorio y mida los parámetros DC de polarización del transistor, (Vbe, Vce e Ic). De acuerdo con esta medición, indique en qué región de operación (activa, corte o saturación) se encuentra trabajando este transistor y por qué. - Si su transistor se encuentra en las regiones de corte o saturación, ajuste los valores del circuito hasta llevarlo a la región activa. Ej. Vbe ≈ 0,6 V, Vce ≈ Vcc/2 e Ic ≠ 0. - Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión. Mida en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vb y obtenga la ganancia de voltaje del amplificador. Fotografíe Vo y Vb en conjunto. - Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vb. Analice y concluya. - Mida los parámetros: Resistencia de entrada Ri, Ganancia de corriente Ai, y Resistencia de salida Ro (ver observaciones).

2. Amplificador con BJT en configuración Seguidor de Emisor (C-C) - Monte el circuito de la figura 2 diseñado en el pre-laboratorio y mida los parámetros DC de polarización del transistor, (Vbe, Vce e Ic). De acuerdo con esta medición, indique en qué región de operación (activa, corte o saturación) se encuentra trabajando este transistor. - Si su transistor se encuentra en las regiones de corte o saturación, ajuste los valores del circuito hasta llevarlo a la región activa. - Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión. Mida en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vb y obtenga la ganancia de voltaje del amplificador. Fotografíe Vo y Vb en conjunto. - Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vb. Analice y concluya. - Mida los parámetros: Resistencia de entrada Ri, Ganancia de corriente Ai, y Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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Resistencia de salida Ro (ver observaciones).

Post-Laboratorio: - Compare los valores obtenidos mediante cálculos y simulaciones con los obtenidos en la práctica. - Compare los parámetros Av, Ai, Ri,

Ro y fase de ambas configuraciones y

concluya. OBSERVACIONES Las mediciones se hacen en AC, a una frecuencia tal que la ganancia permanezca constante alrededor de la frecuencia de medición, o dicho de otra forma, a frecuencias medias (f ≅ 1KHz). 

MÉTODOS PARA LA MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE UN CIRCUITO AMPLIFICADOR Ganancia de tensión Av=Vo/Vb. Es importante tener claro los lugares donde hay que medir las tensiones para poder obtener la ganancia deseada. Si se desea obtener la ganancia Vo/Vs, es necesario medir Vs del generador de señales en circuito abierto, de tal forma que se pueda medir solamente Vs, sin la carga del circuito 

Resistencia de entrada, Ri=Vb/is Un posible método para hallar Ri es a través de la medición con carga y sin carga de Vb: a)Mida Vs. Para lograr esto, haga una medición en vacío de Vs (tensión de la fuente de señales sin carga). b)Mida Vb con carga c)De la ecuación Vb= Vs * Ri/(Ri + Rs), despeje Ri. Rs es la resistencia del generador (50 Ω) 



Ganancia de corriente Ai=io/ib Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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No es normal medir la corriente con un amperímetro en circuitos de naturaleza resistiva, pues es mucho más sencillo medir la tensión y luego dividirla entre el valor de la resistencia. a)Obtenga io como io=Vo/Rc b)Obtenga hie a través de la expresión: Ri= Rb * hie/(Rb + hie) , Rb= R1* R2 /( R2)

R1

+

c)Obtenga ib como ib=Vb/hie y luego haga el cociente io/ib=Ai Resistencia de salida Ro, resistencia de Thevenin entre colector y tierra A pesar que el procedimiento teórico para medir la resistencia de salida es aplicar una fuente de tensión Vk entre colector y tierra, con la entrada cortocircuitada y luego hacer el cálculo del cociente entre Vk e ik, donde ik es la corriente que circula por la fuente Vk, resulta ser poco práctico. 

Si el amplificador se puede representar como el circuito de la figura, a través de la medición de la tensión de colector Vc, con carga y sin carga, se puede determinar Ro siguiendo el procedimiento: a)Mida Vo en AC a través de la tensión de colector en vacío (Sin RL) b)Cargue el circuito con una resistencia conocida RL entre colector y tierra (colocándole el capacitor Cc) y mida de nuevo la tensión de colector Vc en AC c)Despeje Ro, de la ecuación:

Vc= Vo* RL/ (Ro + RL)


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PRÁCTICA Nº 7 DISEÑO DE ETAPAS AMPLIFICADORAS A BAJA FRECUENCIA Y PEQUEÑA SEÑAL CON JFET

Objetivo: Diseñar amplificadores a baja frecuencia y pequeña señal con JFET, verificando las características de funcionamiento de las distintas configuraciones de amplificadores. Materiales: MPF102 ó 2N5454, Resistores varios, Potenciómetros, capacitores de 10µf. Pre-Laboratorio: - Diseñe un circuito amplificador con JFET en configuración fuente común de la figura 1, para una ganancia |Av|= 2, RL=1kΩ, VDD=20V - Diseñe un circuito amplificador con JFET en configuración seguidor de fuente de la figura 2, para una impedancia de entrada que indique su instructor. - Simule cada uno de los circuitos de las figuras 1 y 2. Mida: Vgs, Vds e Id en DC y grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q de operación. Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida distorsión y

sin

grafique las señales de entrada (Vg) y salida (Vo). Mida además: Av,

Ai, Ri y Ro.

Figura 1


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Procedimiento: 1. Amplificador con JFET en configuración Fuente Común. - Monte el circuito de la figura 1 diseñado en el pre-laboratorio y mida los parámetros DC de polarización del transistor, (Vgs, Vds e Id). - Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión. Mida en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vg y obtenga la ganancia de voltaje del amplificador. Fotografíe Vo y Vg en conjunto. - Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vg. Analice y concluya. - Mida los parámetros: Resistencia de entrada Ri, Ganancia de corriente Ai, y Resistencia de salida Ro. 2. Amplificador con JFET en configuración Seguidor de Fuente. - Monte el circuito de la figura 2 diseñado en el pre-laboratorio y mida los parámetros DC de polarización del transistor, (Vgs, Vds e Id). - Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión. Mida en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vg y obtenga la ganancia de voltaje del amplificador Av, Resistencia de entrada Ri, Ganancia de corriente Ai, y Resistencia de salida Ro. Fotografíe Vo y Vg en conjunto. - Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vg. Analice y concluya. Post-Laboratorio: - Compare los valores obtenidos mediante cálculos y simulaciones con los obtenidos en la práctica. - Compare los parámetros Av, Ai, Ri,

Ro y fase de ambas configuraciones y

concluya. - gm=gmo.√(ID/Idss);

gmo=2.Idss / Vp

PRÁCTICA Nº 8 Actualizado por: Ing. Valmore J. Camacho S.

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ESTUDIO DE ETAPAS AMPLIFICADORAS EN CONFIGURACIÓN CASCODE CON BJT Y CON JFET Objetivo: Verificar experimentalmente las características de etapas amplificadoras en etapas cascode con BJT y con JFET. Materiales - 2 transistores BJT 2N2222. - 2 transistores JFET MPF102. - Potenciómetros varios, resistores varios, capacitores varios. Pre-Laboratorio: - Para el circuito de la figura 1, determine el valor de R para que los BJT posean una corriente de colector igual a 10 ma. - Para el circuito de la figura 2, determine el valor de R para que los JFET posean una corriente de drenador igual a 6 ma. - Realice las simulaciones de los dos circuitos, colocando en Vs la amplitud máxima que no genere distorsión a la salida y obtenga cada uno de los valores solicitados en el procedimiento de la práctica. Procedimiento: Monte cada uno de los circuitos mostrados en las figuras 1 y 2 y en el laboratorio obtenga: - El punto Q de cada transistor (en DC). - La ganancia de tensión: Vout/Va, Va/Vin, Vout/Vin (en AC). - La ganancia de corriente: Iout/Ic, Ic/Iin, Iout/Iin (en AC). - Grafique las señales de entrada y de salida


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Guía Laboratorio Electronica I UNEFA Telecom Semestre

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