UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICA Y ELECTRONICA
INFORME PREVIO N° 1 AMPLIFICADOR MULTIETAPA
CURSO:
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 2
DOCENTE:
NUÑEZ ZUÑIGA, TERESA ESTHER
ALUMNO:
BUENO QUISPE MARIA ESTHER
20082549F
MENACHO GARCIA FREDDY
20072523D
MUCHA AQUINO RONALD TOMAS
20074504G
SECCIÓN: “N”
GRUPO: “1”
EE442-N
FECHA: 3- 09 - 2012
INFORME PREVIO EXPERIENCIA N°1 AMPLIFICADOR MULTIETAPA 1.-Detallar las condiciones para los que un BJT y/o FET opera en baja frecuencia.
Conocidas las frecuencias de corte inferior ( ) y superior (
) para una configuración dada solo
hay que ajustar la frecuencia de la señal que se va a amplificar a un valor menor a la frecuencia
,
es decir el transistor opera en una zona donde se encuentre linealidad entre las características de la señal de entrada y salida (Por lo general cuando la señal de entrada presenta una pequeña amplitud con baja frecuencia, comúnmente menores a 25mV y valores contenidas en la banda de audio-frecuencia, 100Hz-100kHz, respectivamente). Cuando el transistor se encuentra tr abajando en baja frecuencia se considerará e l modelo de parámetros híbridos para su funcionamiento, pero cuando trabaja en alta frecuencia hay que considerar un nuevo modelo en el que juegan un papel importante las capacitancias parásitas del transistor. Es decir a estas frecuencias, entra en consideración las capacidades internas del dispositivo como la capacidad de la juntura BE y BC , que con el efecto MILLER forman una dependencia con las altas frecuencias muy limitantes por los efectos sobre sintonización de señales, que en esos casos son moduladas.
2.-Para la primera etapa Q1-Q2 del circuito en estudio, escriba la ecuación y considerando que los BJT son de silicio.
Se sabe que:
Dada la condición que:
Luego:
De Q2 sabemos que:
, tal que
[ ]
Derivando respecto a
:
En la malla que pasa por la base y e l emisor de Q2 tenemos que:
Derivando respecto a
y despejando se tendrá:
Donde S y S´ representan los factores de estabilidad de respectivamente.
respecto a los parámetros
[ ] { }
Finalmente, reemplazando (1) y (2) en (*) tendremos el índice de variación de T:
y
con respecto a
3.- Fundamente las razones por los que se diseña la ganancia y otros parámetros de un amplificador independientemente de hfe , hie, etc. del BJT por ejemplo. Uno de los objetivos en el diseño, e s lograr la máxima estabilidad posible de un sistema o red. Como en el siguiente experimento trabajaremos con BJT, la corriente que circula por el colector es sensible a los siguientes parámetros:
β: Se incrementa con el aumento de la temperatura
|VBE|: Disminuye cerca de 7.5 mV por cada incremento de la temperatura de un grado Celsius (°C). ICO(corriente de saturación inversa): se duplica en su valor por cada incremento de 10°C en la temperatura. Cualquiera de estos factores puede ocasionar que el punto de operación se desvíe del punto de operación determinado. Haciendo así al sistema demasiado inestable e inútil para utilizarlo, de esta manera se busca la manera de diseñar el sistema independiente de cualquiera de estos factores para que la ganancia no se ve a afectada, o no varíe llegue a ser muy inestable.
4.-Diseñe el circuito amplificador ARGOS1.CIR bajo las siguientes premisas -Fuente de operación DC 12V. - Elementos activos 2N2222A o similares - Señal de prueba 1Khz 10 mV con resistencia interna de 10K - Corrientes ICQ mayor igual a 1 mA - Frecuencia de Corte fi=100 Hz y fs= 5Khz - Ganancia de frecuencias medias 350 (Aprox.) Se laa ganancia total 896, nos ex cedemos del valor de 350 por que el valor de la fuente continua es muy cercano al valor pico - pico de nuestra señal de salida, optamos por: G12=32
y G34=28 (ganancias)
Adoptamos hfe=150 para todos los transistores dado que este es su valor sugerido por el manual Adoptamos : SI = 11 y fa=0.8 Entonces: Rb/R5=10 Además: Zin = Rb//(hie+R5 hfe) con un : fa = Zin/(Zin+Ri) como Ri=10kΩ y Rb >>40kΩ pero como sabemos que Rb> 110kΩ y R3>> 62KΩ
asumimos Vce1=6.5V y además :V1=10V con R4=(V+ V1)/Icq1 >> 2kΩ como V5=2.8v adoptamos Icq2=1.11mA y R7+R8=2.8/1.11=2.51kΩ dado que G1=fa=0.8 G2=G12/G1=32 /0.8=40 además R5<> 0.11kΩ dado que G2=32 =R6/R7 entonces R6>> 3.6kΩ además R8=2.51-R7>> 2.4KΩ
tenemos entonces el circuito equivalente para la primera etapa Vin'=400mV y Ri'=3.6k Ω
nuevamente sabemos fa=0.8 fa = Zin/(Zin+Ri) y Zin>> 15.12k Ω >> Rb tomamos Icq3=1.4mA y V8=2.1 V y R12>> 1.5kW Como R12<> 0.091kΩ V7=2.8 v y V10=1.47v en consecuencia al valor de V8=2.1v dado que G3=0.8 è G34/G3=G4=36=R13/R14 Como V7=2.8 v y Rb=15.12kΩ y R9>> 62kΩ y R10>> 20kΩ Sea Vceq3=4.3v Y V6=6.4v , también R11=( V+V6)/Icq3>>3.9kW Dado que V10=1.47V y (R14+R15)=V10/Icq4 asumimos Icq4=2mA Tendremos entonces que R14+R15>> 0.735kW y R15=0.65kΩ Para que él ultimo transistor se mantenga operando elegimos Vce4=4V Por tanto V9>> 5.47V y R13>>3.3k Ω
5. Simular el circuito
V2 12 V
R4 R2 100kΩ
C1
R1
R9
2.2kΩ
C6
68kΩ
R6
R11 C7
3.9kΩ
3.3kΩ
3.3kΩ
1.8nF
0.22µF 2N2222A
10kΩ
1.2nF
C3
Q1
0.15µF
Q2
R13
Q3
2N2222A
C4
Q4
0.22µF
R10 R5
22kΩ
2N2222A
R12
3.9kΩ
V1
1.5kΩ
R7
10mVrms 1kHz R3 0° 68kΩ
2N2222A
01kΩ
R14 0.1kΩ
R8
C2 47µF
2.2kΩ
R15 0.68kΩ
Diagrama de Ganancia
X--Trace 1::[V(16)] 10
Y--Trace 1::[V(16)] 1,46093281
1258,92541 49,8341009
15,8489319 4,38192252
1995,26231 47,8951328
25,1188643 10,8474658
3162,27766 43,6338121
39,8107171 21,2478131
5011,87234 35,8838119
63,0957344 32,8623248
7943,28235 25,3129748
79,4328235 37,8489657
10000
100
41,8703722
12589,2541 15,2601737
125,892541 44,8948327
19952,6231 8,49355374
199,526231 48,5137182
31622,7766 4,95822399
316,227766 50,0892143
50118,7234 3,36062037
501,187234 50,6330094
79432,8235 2,68593923 100000
19,9846262
2,51600999
C5 47µF
R16 10kΩ
X--Trace 1::[V(16)] 10
Y--Trace 1::[V(16)] -160,13832
X--Trace 1::[V(16)] 1000
Y--Trace 1::[V(16)] -6,22002635
15,8489319 175,860324
1258,92541 -10,5000997
25,1188643 145,414652
1995,26231 -20,6571121
31,6227766 128,888173
3162,27766 -33,9117179
50,1187234 95,9386375
6309,57344 -58,9085527
79,4328235 66,5899411
7943,28235 -67,0552842
100
10000
54,1844436
-73,9559662
125,892541 43,459785
12589,2541 -78,8741175
199,526231 26,6684675
19952,6231 -80,7811039
316,227766 14,6968958
31622,7766 -72,0287536
501,187234 5,64545379
50118,7234 -57,0171803
794,328235 -2,22897171
79432,8235 -42,0948154 100000
-36,049472
Repuesta del amplificador a la frecuencia de 1KHz El voltaje de entrada es: 14.14mV El
voltaje
de
salida
es:
540mV Como la relación entre el Voltaje
de
Entrada
y
el
Voltaje de Salida no están desfasados puede
entonces
concluir
se
que
ganancia es mayor de cero.
la
6. Comprobar que las junturas Base-Emisor trabajan en el régimen lineal y de mínima distorsión armónica, basado en los diagramas de Bode del circuito: Grafica de V(Q2N2222 ) Y Vi
Analizando con frecuencia variable (diagrama de Bode)
-
Grafica de V(Q4)/ Vi
Magnitud
Fase
Se observa que la relación entre V(Q4)/ Vi se va a mantener casi constante de 10Hz a 100kHz -
Grafica de V(Q2)/ Vi
Magnitud
Fase
Se observa que la relación entre V(Q2)/ Vi se va a mantener casi constante de 10Hz a 100kHz
7.-Presente los diagramas de Bode. V13/V12
V3/V12
V14/V3
V4/V12
V16/V8
V16/V12
V8/V4
V9/V8
U7 -
U6 -
+
4.578
DC 10MOhm V2 12 V
U5
+
5.181
V
-
V
DC 10MOhm
100kΩ
C1
C6
-
+
R6
5.800
V
R9 68kΩ
U3 R11
C7
3.9kΩ
DC 10MOhm C3
Q1
Q2
1.2nF
0.15µF
5.683
R13
V
DC 10MOhm
Q3
2N2222A
-
+
3.3kΩ
3.3kΩ
2N2222A
10kΩ
U2
2.2kΩ
1.8nF
0.22µF R1
V
DC 10MOhm R4
R2
+
3.629
C4
Q4
0.22µF
R16 10kΩ
R10 R5
22kΩ
2N2222A
R12
3.9kΩ
V1 10mVrms 1kHz R3 0°
2N2222A
1.5kΩ
R7
R14
01kΩ
0.1kΩ
68kΩ
R8 2.2kΩ
C2 47µF
+
2.294 -
V
U1 DC 10MOhm
+
R15 0.68kΩ
C5 47µF
1.309 -
V
U4 DC 10MOhm
