Universidad Nacional Nacional Mayor de San Marcos Marcos
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica E.A.P Ingeniería Electrónica 19.1
Curso:
Laboratorio de Circuitos Electrónicos II
Configuración Cascada Docente: Víctor Alva Integrantes: Hidalgo Quinto Dan Alfredo
Ciudad Universitaria, Miércoles 16 de Septiembre del 2009 CONFIGURACION CONFIGURACION CASCADA
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
CONFIGURACIÓN EN CASCADA
I. OBJETIVOS
Verificar el concepto de amplificación en cascada del transistor. Comprobar la ganancia de un circuito en cascada.
II. MATERIAL Y EQUIPOS 01 Fuentes de poder
01 Multímetro universal (Digital)
01 Protoboard
02 R=2,2 k
03 Condensadores Ci=10uF
02 R=6,8 k
02 Condensadores Ce=100uF
02 R=1k
02 Transistores 2N2222
02 R=470
01 Alicate de punta
01 Generador de audio
01 Osciloscopio
02 Sondas de osciloscopio
III. PROCEDIMIENTO 1) Ar me el ci rcui to de la f igur a 1, con Re 1.2 K
y
V CC
20 v ;
R1 150 K ; R 2
C i1 C i 2 C i 3 5 F
y
22 K ; Rc
4.7 K ;
C e 10 F .
FIGURA 1
CONFIGURACION CASCADA
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2) Desconecte los capacitor es y mida el pun to Q de cada tran sistor VCE Q; e I CQ. De acuerdo a los valor es obtenidos, in diqu e en qu e zona se encuentr a tr abajando el tr ansistor. 3) Conecte los capacitores Ci1, Ci2 y Ci3 de 10uF y Ce=100uF para cada tr ansistor (obtener el cir cuito que se muestr a en l a fi gur a #1) 4) Selecte el generador de audio para un voltaje de 5mv pico o similar y fr ecuencia de 1KH z aproxi madamente. 5) Selecte el oscil oscopio para observar ambos canales en posición A C. 6) Conecte le canal 1 del oscil oscopio al generador de audi o y el canal 2 del oscil oscopio al colector del pr im er tr ansistor. L as tierr as del oscil oscopio deben estar conectadas a la ti er ra del generador de audi o y a la ti err a del cir cui to respectivamente. 7) Gr afique las señ ales de entr ada y salida y verifique el desfase existente entr e el voltaj e de entrada y el de salida Av1. 8) Con el M ul tímetro en A C mi da los valor es de entrada que entrega el generador de audio y los valores de salida en el colector del transistor y determi ne el valor de la ganancia de voltaje Av1 9) Conecte el canal 1 del oscil oscopio al colector del pr im er transistor y el canal 2 del osciloscopio al colector del segundo tr ansistor, grafique las señ ales de entrada y sali da verificando el desfase exi stente entre el voltaje de entrada y sali da y determi ne la ganancia A V2. 10) Compru ebe la gananci a Av2 utili zando el M ul tí metro en AC. 11) Conecte el canal 1 del oscil oscopio al generador de audi o el canal dos del osciloscopio al colector del segundo transistor y determine la ganancia de voltaje total del cir cuito Avt. 12) Compru ebe la ganancia Avt u til izando el M ul tí metro en AC y determ in e la relación de la ganancia total Avt con respecto a la ganancia de cada ampli ficador Av1 y A v2 respectivamente. 13) Desconecte el capacitor Ci2 para obtener u ampli fi cador como el mostr ado en la figura 2 y mediante l osciloscopio mida la ganancia de voltaje Andel amplificador.
FIGURA 2
CONFIGURACION CASCADA
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14) Compar e la gananci a de voltaj e obtenida en el punto 13 con r especto a la ganan cia obteni da en el pu nto 8 y determine las razones de esta dif erencia, a pesar de ser el mi smo tr ansistor.
IV. SOLUCIÓN
Primero, obtendremos los valores teóricos.
Analizando en DC Sabemos que en DC los capacitores se abren, entonces realizamos el equivalente Thevenin en el transistor 1, como se ve en la figura:
Vb Rb R1
// R 2 Vb
Rb 150k // 22k
R2Vcc R1 R2
22k ( 20v)
150k 22k Vb 2.56
Rb 19.18k
Ahora, hacemos mallas y obtenemos: I C
Vb Rb
0.7
Re
2.56 0.7 19 .18 K 1.2 K 100
1.55 mA
Con lo anterior, calculamos re: r e
26 mV I C
26 mV 1.55 mA
16 .774
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Se observa que en la primera etapa, el transistor usado es igual al de la segunda etapa, entonces: 1 2
100
,
I C 1 I C 2 1.55 mA
y
r e1 r e 2 16 .774
Analizando en AC
En este caso los capacitores se cortocircuitan y la fuente DC conecta a tierra. El circuito queda así: Para hallar la ganancia de voltaje:
Calculamos la ganancia de la primera etapa: Av1
V O1
^
V i
Vo1
Ib1 ( Rc1 // Rb2)
( Rc1 // Rb2) re
(re )
^
Vi re ( Ib1)
Reemplazando los valores, obtenemos que
Av1
( Rc1 // Rb2) // re re
(4.7k // 19.18K ) // 100 * 16.774 16.774
69,05
Calculamos la ganancia de la segunda etapa: Av 2
V O V O1
^
Vo Ib2 ( Rc2 )
Av 2
Rc2 re
^
Vo1 Ib2(re ) .
4.7k 16.774
Reemplazando:
49.4
Finalmente, la ganancia total es: Av Av1
* Av 2
( 69 .05 ) * ( 49 .4) 3411 .07
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Ahora se hallarán las impedancias de entrada y salida
La impedancia de entrada Z i Rb1 // re Z i (19.18 K // 16.774 * 100) Z i 1.55 K
La impedancia de salida Z O RC 2 Z O 4.7k
Segundo, se procederá a contrastar los datos anteriores con los obtenidos en el laboratorio.
Desconectando los capacitores y midiendo los voltajes y corriente en cada transistor obtenemos la siguiente tabla:
TRANSITOR 1
TRANSISTOR 2
VCE (v)
11.26
11,26
VB (v)
2.39
2.39
VBE (v)
0.66
0.66
IC (m A)
1.48
1.48
Luego medimos la impedancia de entrada y la de salida, usando un potenciómetro y realizando la operación ya indicada en el Informe previo 1. Con esto obtenemos:
Zi
Zo
4.33kΩ
1kΩ
Seguidamente, calculamos las ganancias de voltaje en cada etapa:
Av1
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La gráfica obtenida En el osciloscopio es :
Av2
La gráfica obtenida En el osciloscopio es :
Por lo tanto la ganancia de voltaje total, o sea, usando ambas etapas, será:
Avt = (-94.57)*(-32.67) = 3089.6
La gráfica obtenida En el osciloscopio es:
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Ahora, hallaremos la ganancia de corriente en cada etapa:
Ai1
Ai2
94.48
Para el paso 13, en el que se desconectan las etapas y se analiza la primera etapa, los datos obtenidos fueron: V O 13,13mV RMS V i 0.14 mV RMS
Con esto, la ganancia de voltaje es:
AVTOTAL
V O V i
13.13 mV RMS 0.14 mV RMS
93.78
La gráfica obtenida En el osciloscopio es:
Ahora, contrastamos los datos obtenidos hasta ahora usando la siguiente tabla:
Ganancia de Voltaje
Teórico
Experimental
1ª Etapa
-94.57
-93.78
2ª Etapa
-32.67
-31.58
Ambas etapas
3089.6
2961.58
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Luego en el paso 14, comparamos las ganancias de voltaje para el transistor de la primera etapa obtenidas en el paso 8 y 13:
Paso 8
-94.57
Paso 13
-93.78
Observamos que estos valores son diferente pero cercanos, esto se debe a que en los dos casos en los que se midieron, un circuito contaba con más elementos que el otro (una etapa más ensamblada). Al ser así, las medidas cambian por la intervención de estas cargas.
V. CONCLUSIONES
La ganancia en un amplificador cascada son considerablemente altas que la ganancia de un amplificador de una sola etapa. Si se conectan más etapas, la ganancia aumentará más. Los valores cambian un poco al aumentar más etapas al circuito.
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