Informe Previo N◦7 Amplificador con Transistor Bipolar en Emisor Com´ un un Santa Cruz Basilio Jesus Diego - 20141366F 20 de junio de 2018
1.
Obje bjetivo
2.
Estudio de las caracter caract er´´ısticas del amplificador en e n emisor com´ un Z in in y Z out out . Medici´on on del punto de operaci´ on, impedancias de entrada y salida. on, Observar la influencia que tiene el condensador de desacoplo sobre la ganancia del circuito.
Intr Introd odu ucc cci´ i´ on on
En el transistor bipolar tutorial, vimos que la configuraci´ on on del circuito m´as a s com´ un u n para un transistor NPN es la del circuito amplificador de emisor com´ un y que una familia de curvas un conocidas com´ unmente unmente como las curvas caracter car acter´´ısticas de los transistores tran sistores relacionar re lacionar el e l colector colecto r de corriente (I (I c ), a la tensi´on on de salida o colector (V (V CE CE ), para diferentes valores de corriente de base (I (I b ). El amplificador que se estudiar´ a en este laboratorio es el de Emisor Com´ un un ver 1. Los condensadores C 1 y C 2 que se usar´an an se denominan condensadores de acoplo y sirven para bloquear la componente componente continua. continua.
Figura 1: Circuito condensador C 1 sirve para acoplar la tensi´ on que queremos amplificar eliminando asi on la posible componente continua que esta tensi´ on pudiera tener, si no bloque´ on asemos asemos esta tensi´on on entonces entonces su componente componente continua continua se sumar´ sumar´ıa a las corrientes corrientes de polarizaci´ polarizacion ´ del transistor, modificando asi el punto de operaci´ on on del mismo.
∗ El
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Laboratorio de Electr´ onica 1
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condensador C 2 nos permite acoplar la se˜ nal amplificada a la carga, eliminando la componente continua de forma que a la carga llegue u´nicamente la componente alterna.
∗ El
El condensador C 3 es un condensador de desacoplo, su misi´ on es la de proporcionar un camino a tierra a la componente alterna.
2.1.
An´ alisis en Continua
Para el an´ alisis en DC, se usar´a el circuito dato en la Figura 2, como se mencion´ o anteriormente, los condensadores act´ uan como circuito abierto; este circuito (Figura 2) servir´ a para encontrar las corrientes de polarizaci´ on del transistor y asi poder encontrar I e I b e I c para de esa manera poder realizar el an´ alisis en peque˜ na se˜ nal.
Figura 2: Amplificador en emisor com´ un en continua
2.2.
An´ alisis en peque˜ na se˜ nal
El an´alisis en peque˜ n a se˜ nal se usa para poder determinar la ganancia de voltaje usando el circuito equivalente del transistor (ver Figura 3) junto con las cargas de polarizaci´ on.
Figura 3: Circuito equivalente del transistor
2
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2.3.
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Ganancia de Voltaje
La ganancia de voltaje del amplificador de emisor com´ un es igual a la relaci´on entre el cambio en el voltaje de entrada al cambio en la tensi´ on de salida de los amplificadores. Entonces V L es V out y V B es V in . Pero ganancia de tensi´ on es tambi´ en igual a la relaci´ on de la resistencia de la se˜ nal en el colector a la resistencia de la se˜ nal en el emisor y se da como : Ganancia de Volataje =
V out = V in
V L V B
=−
RL RE
Cuando la frecuencia de la se˜ nal aumenta, el condensador C 3 comienza a cortocircuitar la resistencia del emisor por lo que la ganancia tiende a ser infinita. Sin embargo los transistores bipolares tienen una resistencia interna construida en su regi´ on de emisor llamada r e . La resis25mV tencia interna es el producto de , entonces para nuestro circuito amplificador de emisor I e com´ un la resistencia interna es : 25mV re = I e Esta resistencia de emisor interno estar´a en serie con la resistencia de emisor externo, RE , entonces la ecuaci´ on para los transistores de ganancia real ser´ a modificado para incluir esta resistencia interna y se da como : Ganancia de Voltaje = −
RL RE + re
A bajas frecuencias la resistencia total en el emisor viene dada por R E + re . En alta frecuencia la resistencia total viene dada por la resistencia interna re resultando asi una alta ganancia.
3.
Material y Equipo ∗ Transistor ∗ 2
Resistores de 1kΩ,0,5W
∗ 1
Resistor de 5,6kΩ,0,5W
∗ 1
Resistor de 10kΩ,0,5W
∗ 1
Resistor de 15kΩ,0,5W
∗ 1
Resistor de 91kΩ,0,5W
∗ 1
Resistor de 100kΩ,0,5W
∗
4.
2N2222 o´ 2N3904
2 Condensadores 10µF ,16V
electrol´ıticos
∗ 1 ∗
1 Condensador 100µF ,16V
∗ 1 ∗
protoboard electrol´ıtico
de
Mult´ımetro FLUKE
1 Generador de funciones TEKTRONICS
∗ 1
Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR
∗ 3
puntas de prueba
de
Desarrollo de enunciados para el Informe Previo
1.- Haga los c´ alculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o similar. Ajuste la tensi´ on y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. Para esta experiencia se usar´ a el simulador Multisim 13.0 3
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Figura 4: Circuito a utilizar en el experimento 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. Realizando la simulaci´ on para V i = 10mV , se obtiene : V E = 988,055mV →
V in(mV ) f (Hz ) V L (mV ) 10 25K 46.257
10 100 47.652 10 30K 45.479
10 500 48.157
10 35K 44.611
V C = 6,505V
V BE = 623,134mV
V B = 1,611V
V CE = 5,517V
10 10 10 10 10 10 1K 2K 5K 10K 15K 20K 48.171 48.165 48.097 47.857 47.461 46.923
10 50K 41.628
3.- Dibuje el gr´ afico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensi´ on vs frecuencia usando escala semilogar´ıtmica.
Magnitud de la Ganancia vs Frecuencia 100,68 100,66 100,64 100,62 102
103 4
104
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Fase de la Ganancia vs Frecuencia
Este u ´ltimo gr´afico es sacado de la simulaci´ on. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. V in − V g 100k V g Z i = I g I g =
Z i = 4,49K Ω 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. Z 0 = 5,6K//10K Z 0 = 3,58K Ω 6.- Determine
iL iG
,
V L . V g
De la simulaci´on se obtiene I g = 0,68µA , I L = 33,9µA , V L = 339mV y V g = 70,6mV →
I L = 49,85 I g V L = 4,8 V g
→
5
