Informes Finales Electronicos II

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

FIEE-2017

AMPLIFICADOR CASCADA Implimentando:

Datos TEORICO

EXPERIMENTAL

R1

6,5 k

6,23 k

R2

2,2 k

2,1 k

R3

470

466

R4

1k

989

Resultados TEORICO

EXPERIMENTAL

Vce(Q1) V

3,50

3,97

Ic(Q1)

mA

1,69

1,729

Ib(Q1)

μA

5,85

7,17

Vce(Q2) V

3,50

3,405

Ic(Q2)

mA

1,69

1,779

Ib(Q2)

μA

5,85

7,09

2

2,125

Av

1


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Conclusiones: 







La ganancia en el amplificador en cascada es alta. Al conectar más etapas, la ganancia aumentará, pero se debe tener cuidado con la señal de entrada ya que lo debemos disminuir para que funcione correct amente. Si la señal de entrada es muy pequeña entonces el ruido es lo que se amplificaría,por eso se debe tener cuidado con la señal de entrada que se aplica. Cuando hay demasiada ganancia y la señal de salida se ve recortada se debe retirar los condensadores de desacoplo.

AMPLIFICAR CASCODE Esta configuración proporciona una impedancia de entrada relativamente alta con una baja ganancia de voltaje para la primera etapa que garantiza que la capacitancia de entrada Miller esté en su valor mínimo, en tanto que la siguiente etapa de base común proporciona una excelente respuesta de alta frecuencia.

En la salida:

. = −( // )( ℎ )

ℎ  =  ( 1 + ℎ )  =  ℎ 2


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Donde:

 

=−

 ( // )ℎ

(ℎ + 1)ℎ

Implementación del circuito en teóricamente:

3


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Para la implementación del circuito se trabajó con los siguientes valores:

Teóricamente Experimentalmente R 1

1k

1k

R 2

2.456k

2.5k

R 3

4.67k

5k

R E

345

350

R C

1.8k

1.8k

R L

2.2k

2.32k

VCC

9V

9.2V

VRE

115mV

115.4mV

VCE1 7V

7.54V

VCE2 120mV

127.1mV

VR2

120mV

126.5mV

VRC

0.770V

0.775V

IC1

0.4mA

0.427mA

Vi

200mV

219mV

Vo

540mV

544mV

Luego de implementar el circuito y hacer las mediciones, se obtiene la señal de entrada y salida:

4


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Conclusiones:  







El circuito trabaja en alta frecuencia debido al base común. Se observó que el amplificador cascode maneja un ancho de banda mayor que un amplificador de emisor común, con una ganancia muy similar. A medida que vamos reduciendo el valor de Rc (Emisor común) la señal se va reduciendo a 0 en consecuencia la fuente quedara representada por un corto. Notamos que al conectar el condensador de desacoplo a Re aumenta la ganancia. Comprobamos que el voltaje de Vce1 va cambiar al variar el voltaje de R2, de modo que estos dos voltajes deberán tener el mismo valor debido que la corriente de base que pasa por ambos transistores es muy pequeña.

5


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AMPLIFICADOR DARLINGTON Comportamiento: Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V. La beta de un transistor o par darlington se halla multiplicando las de los transistores individuales. la intensidad del colector se halla multiplicando la intensidad de la base por la beta total.

PROCEDIMIENTO:

Implementar el siguiente circuito:

6


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La señal de salida:

Teóricamente Experimentalmente R 1

12k

12k

R 2

7.4k

7.5k

R E

1.5k

1.5k

R L

2.2k

2.32k

VCC

15V

15V

VRE

115mV

115.4mV

VR2

120mV

126.5mV

Ai

25 uA

25.8 uA

Ao

450 uA

458

Vi

200mV

219mV

Vo

540mV

544mV

7


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Conclusiones: 





Notamos que la función del Bootstrap es aumentar la impedancia de entrada mediante una realimentación positiva siento el condensador el elemento encargado aparte de esto reduce el ruido. Observamos que al implementar un potenciómetro en paralelo Rc e igualar la caída de tensión, este ohmneaje que marcará el potenciómetro será igual a la impedancia de salida. Concluimos que la impedancia de salida es baja para así poder tener una mayor ganancia de corriente.

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AMPLIFICADOR DIFERENCIAL INFORME FINAL PROCEDIMIENTO:

En laboratorio:

VCE = 3.646V ,

VCE = 3.731V

IC = 1.19mA

Cuestionario Final: 1.

Presente la tabla : Caso (1) con Re Caso (2) con Fuente de corriente

9


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CASO (1): Con Re Re = 9.3k Ω

VCE = 4.3V

ICQ = 1mA

MODO DIFERENCIAL V1= V ; V2= -V Vi1 = 5 mV

Vi2 = - 5 mV

MODO COMÚN Vi1 = 5 mV

V1= V2= V

Vi2 = 5 mV

10

Vo = 34 mV

Vo = 2.6 mV


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CASO (2): con fuente de corriente

En el laboratorio:

VCE = 4V

ICQ = 0.9mA

MODO DIFERENCIAL V1= V Vi1 = 5 mV

Vi2 = - 5 mV

11

V2= -V Vo = 34 mV


MODO COMÚN Vi1 = 5 mV

2.

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V1= V2= V

Vi2 = 5 mV

Vo = 40 uV

Para los dos casos encontrar: Ad, Ac, CMRR, Zi, Zo.

CASO (1):

GANANCIA DIFERENCIAL

GANANCIA COMÚN

CMRR

Zi

6.8

0.52

13.0769

10kΩ

12


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CASO (2):

GANANCIA DIFERENCIAL

GANANCIA COMÚN

CMRR

Zi

6.8

0.008

850

10.5 K Ω

3.

CONCLUSIONES: o

El Amplificador Diferencial, trabaja siempre y cuando los transistores tengan el mismo punto de operación, esto quiere decir que los transist ores deben tener el mismo VCEQ y ICQ, al tener estos valores iguales nuestro amplificador estará operando correctamente

. o

o

Cuando se implementa el fuente de corriente en vez de la resistencia de emisor se nota un incremento en el CMRR, debido a que se aumenta la impedancia vista por el emisor, ya que el fuente de corriente tiene una impedancia de salida alta, reduciendo así la ganancia común del amplificador. Se pudo observar que a medida que aumentábamos RE, la ganancia en modo común disminuía y por ende la CMR aumentaba; por ello cuando se reemplazó la RE por una fuente de corriente (tiene una impedancia bien grande), la ganancia en modo Común disminuyo considerablemente y la CMR fue mayor; esto es importante ya que es la que impide que entren ruidos a nuestros circuitos.

Ad=−

 2ℎ

=−

 2



13

 = −

 2(ℎ + 2)

≈−

 4)


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Respuesta en Frecuencia de un Amplificador Transistorizado 1. Implementar el siguiente circuito

VCC 12V R1

R3

56kΩ

1.5kΩ

C

R9

22µF

Ci

10kΩ

Q 1kΩ

2N2222A

22µF

XFG1

R5

R6 220Ω

R2 12kΩ

R4 0.47kΩ

Ce 47µF

2. Sin aplicar la señal medir :

 = 6.459  = 2

3. Aplicar un nivel de señal de entrada hasta obtener una salida máxima y sin distorsión. Bajo esta condición medir  :

Entrada máxima para salida sin distorsión:  = 6.459 Salida: 1872mV

 = 3.4 En decibelios:  = 10.6689

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4. Llenar la siguiente tabla, note que el punto de corte inferior se produce a una frecuencia en que la ganancia (  ) alcanza 0.707 de su valor.

F(Hz)

5

10

15

20

25

30

40

50

789

1092

1404

1560

1638

1716

1872

1872

3.13

5.96

8.14

9.055

9,48

9.88

10.63

10.63

Ci=22uF Vo(mV) Ce=47uF Av

Comparación de cálculos teóricos con los obtenidos en el experimento.

Valor teórico

Valor Experimental

R1

56 KΩ

55.86KΩ

R2

12KΩ

11.88KΩ

Rc

1.5 kΩ

1.44 kΩ

Re1

0.22 KΩ

218 Ω

Re2

0.47 kΩ

465 Ω

Icq

1.782 mA

1.7 mA

Vceq

8.085 V

7.72 V

Vbe

0.7 V

0.638 V

Wci: 1.74 Hz Wco: 0.629 Hz Wce: 73.138 Hz

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Grafique en papel semilogaritmico la ganancia expresada en db vs la frecuencia.

Av vs f 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

10

f

100

Av 5

3.13

10

5.96

15

8.14

20

9.055

25

9.48

30

9.88

40

10.63

50

10.63

Se puede observar que para una señal de entrada máxima sin distorsión en la salida se obtiene una ganancia máxima a partir de 40Hz aproximadamente. La curva La frecuencia de corte según la gráfica es 30 Hz aproximadamente da a entender que la frecuencia fe es la que predomina en el circuito para hallar la frecuencia de corte.

Conclusiones Teóricamente la frecuencia de corte es 72 Hz experimentalmente se ve que es aproximadamente 30 Hz. Esto error se puede justificar ya que no se usó el valor exacto de los condensadores sino un aproximado. Vemos que fe es significativamente mayor que fi esto da a entender que el factor predominante para la determinación de la respuesta a baja frecuencia para el sistema es fe. Se simulo el circuito en Proteus y se corroboró los datos obtenidos y los datos teóricos. 16


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OPAM CARACTERISTICAS - FINAL a) Medición del voltaje offset y su cancelación 1.- Implemente el siguiente circuito

2.- Complete el cuadro correspondiente Vcc

Vo

Vos

12v

5mv

5mv

De modo que para eliminar el voltaje offset regulamos el potenciómetro a un valor de 1.49 k ohmios eliminando el voltaje offset. b) Medición de la corriente de polarización (ib) y de la corriente de offset( ios) 1) Hacer el montaje del siguiente circuito

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C= 0.01uf R=4.7M ohmios Vcc =12 volt

2) Llenar el cuadro correspondiente Vcc Sw 1 abierto Sw 2 cerrado +- 12v

69.5 mv

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Sw1 cerrado, Sw2 abierto

Sw1, abiertos

72.6mv

46.5 mv

Sw2


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c) Medición de factor de rechazo de modo común (CMRR) 1.- Hacer el montaje del siguiente circuito

2.- Conectar V3 a 3vpp senoidales y efectuar las mediciones para diferentes frecuencias, llenar el cuadro correspondiente.

Frecuencia

1K

10Kc

100Kc

Vo(Vpp)

60 mv

8mv

1.2mv

1Mhz No lee el osciloscopio (muy pequeño)

3.- Calcular el valor de CMRR en db usando la siguiente formula y anotar en la tabla CMRR (db) = 20 log (R1+R2) Vg\R2Vo 1°caso = 40 2°caso=57.50 3°caso=73.97 4°caso= indeterminado al desconocido valor del Vo

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- Describa un método para medir el ancho de banda de un amplificador operacional. Un método para hallar el ancho de banda es hallar la frecuencia de corte inferior y superior así: En el caso del inferior bajamos la frecuencia hasta que la amplitud de la nueva señal sea equivalente al 70% de la amplitud original. Del mismo modo para hallar la frecuencia de corte s uperior, pero aumentamos la frecuencia hasta que la amplitud de la nueva señal en altas frecuencias sea el 70% de la amplitud original. -

Describa un método para medir la ganancia de lazo abierto de un amplificador operacional. Para medir la ganancia de lazo abierto se utiliza la formula AV=Vsal\Vent Donde la ganancia es infinita si hablamos de un opam ideal ya que no hay un lazo de realimentación. Este tipo de configuración se utili za en comparadores.

Conclusiones 





Notamos que el OPAM tiene múltiples aplicaciones una de las cuales sería como computador lógico permitiendo la resolución de ecuaciones diferenciales mediante una combinación de derivadores e integradores Otra aplicación será los comparadores que se construyen mediante un opam en lazo abierto o con realimentación positiva Una aplicación más del opam sería el amplificador de instrumentación, básicamente es un amplificador con entrada diferencial de muy alta impedancia de entrada y muy alto CMRR, usado con señales continuas y alternas

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OPAM APLICACIÓNES FINAL AMPLIFICADOR NO INVIERTENTE a) Implemente el circuito

b) Llene la siguiente tabla R1=Ra

R2=Rb

Vpp (salida)

10k

10k

4vi

10k

20k

6vi

10k

30k

8vi

10k

100k

22vi

10k

110k

24vi

10k

120k

26vi

10k

130k

28vi

21


Señal Vpp=6vi ( R1=10k , R2=20k) AMPLIFICADOR INVIRTIENTE a) Implemente el siguiente circuito

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R2=Ra

R3=Rb

Vpp (salida)

10k

10k

2vi

10k

20k

4vi

10k

30k

6vi

10k

100k

20vi

10k

110k

22vi

10k

120k

24vi

10k

130k

26vi

Señal vpp=4vi (R2=10K; R3=20K)

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AMPLIFICADOR DIFERENCIA a) Implemente el circuito

b) Llene la siguiente tabla V1(pp)

V2(pp)

RA=RA’

RB=RB’

Vo (Pico)

5V

3V

100K

100K

2V

5V

3V

10K

100K

10V

5V

3V

30K

100K

3.5V

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Señal vo=1v (pico) (RB=100K; RA=100K)

AMPLIFICADOR SUMADOR a) Implemente el circuito

b) Llene la siguiente tabla V1(pp)

V2(pp)

R1

R2

RB

Vo (Pico)

5V

3V

100K

100K

100K

8Vpp

1V

1V

10K

20K

100K

12Vpp

2V

1V

10K

20K

30K

7.2Vpp

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Señal Vo=8Vpp (R1=100K; R2=100K; RB= 100K)

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CUESTIONARIO FINAL 1.- DETECTOR DE NIVEL: Analizar su funcionamiento Este circuito detector de nivel, mediante el potenciómetro se ajusta el histéresis, además regula el corte en el lado positivo.

2.- Analice el funcionamiento del siguiente circuito (integrador)

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Circuito integrador Cuando el condensador se coloca en el lazo de realimentación se comporta como un integrador amplificando la salida.

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Circuito diferenciador

En contraste, al colocar el condensador en la entrada, actúa como diferenciador y no habrá amplificación 3.Voltaje OFFSET Es la diferencia de tensión, entre las entradas de un amplificador operacional que hace que su salida sea cero voltios. 4.Defina los siguientes Amplificadores Operacionales, BIFET, OTA, OCA (Mencione codigos). 1. OTA: Amplificadores operacional de transconductancia: En un OTA se produce acceso a la polarización del amplificador mediante una corriente aplicada externamente como resultado la transconductancia, la disipación y la carga del circuito pueden establecerse desde afuera y variarse a elección del diseñador, la salida del OTA es una señal de corriente. Codigos:  

OPA860ID OPA615ID 29


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2. OCA (Amplificador diferencial de corriente): Hace uso de un espejo de corriente para conseguir la función no inversora de entrada, impedancia de entrada alta y impedancia de salida baja

Códigos:  

TOCA100 TOCA150

BIFET: Es un dispositivo electrónico constituido por un canal monolítico de entrada P y driver MOSFET NPN   

Alta impedancia de entrada Alta ganancia Baja capacitancia

Códigos:  

AD548 AD743

Conclusiones: 

En esencia, los circuitos comparadores provocan que el amplificador operacional opere en la región de saturación, tanto positiva como negativa. Los compradores se pueden agrupar en no inversores e inversores, se diferencian por lo que ocurre en la salida del OPAM cuando la señal de entrada supera el nivel de referencia. Para el caso de los compradores inversores cuando el nivel de referencia se sobrepasa, ocurre una transición de la + a − ; en los comparadores no inversores cuando la entrada alcanza el nivel de referencia ocurre una transición de − a + .

30


FILTROS ACTIVOS- FINAL OBJETIVO: Analizar los tipos de filtros activos, su respuesta para diferentes frecuencias

PROCEDIMIENTO: 1.- Armar el circuito de filtro pasabajo a) Aplicar una señal de 200 mv pico a 1Khz. Anotar Vo: 170mv

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2.- Armar le circuito de filtro pasa banda. Repetir los pasos anteriores.

Grafico Pasa Banda

A 1KHz de frecuencia; Vo=500 mv

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3.- Armar el circuito filtro pasa alto y repetir los pasos anteriores

Grafico del filtro pasa alto

Señal de entrada y salida a 1khz Vemos que la señal Vo= 0 a f=1khz, ya que es un pasa alto, a bajas frecuencias no hay amplificación. 33


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Conclusiones: 

 



La banda de paso, está formada por el rango de frecuencias que pasan sin ser filtradas. La banda de rechazo, está formada por el rango de frecuencias que son rechazadas. La frecuencia de corte o de esquina, donde la amplitud cae en 3.01 dB (un factor de ) de su valor en la banda de paso. La región de transición, comprendida entre la banda de paso y la banda de rechazo en la cual la ganancia cae de uno a cero.

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AMPLIFICADOR TRANSTORIZADO REALIMENTADO 1. Defina la realimentación en un circuito electrónico presente su diagrama de bloques.

También referida de forma común como retroalimentación es un mecanismo por el cual una cierta tensión de salida se redirige a la entrada, con objeto de controlar su comportamiento.

Tipos de realimentación:

35


Procedimiento:

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VCE1

VCE2

IC2

IC1

VBE1

VBE2

6.50V

6.77V

0.12mA

1.72mA

0.64V

0.64V

Señal de salida

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Informes Finales Electronicos II

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