Fourth number of the cultural magazine Furman 217.Descripción completa
JLPT N4 testsDescripción completa
This title has been written according to the curriculum for Industrial Electronics N4.Descripción completa
Partitura
OBJETIVOS Conocer los parámetros para la construcción de un circuito amplificador. Medir experimentalmente los parámetros de la ganancia de tensión y corriente. Polarizar y construir un circuito amplificador basado en un transistor bipolar. Construir un circuito amplificador multietapa. Implementar un circuito amplificador cáscodo. Implementar un circuito amplificador Darlington.
F UNDAME NTO TE ÓRI CO Un amplificador es un sistema que aumenta la potencia de una señal. La señal proviene de una fuente y se aplica a una carga.
Fuente Podemos representar la fuente como de tensión o de corriente mediante equivalentes Thevenin o Norton.
Carga Representamos la carga como una resistencia.
Impedancia de entrada Es la relación entre la tensión y la corriente a la entrada del amplificador.
G anancia e impedancia de entrada La salida del amplificador se puede representar mediante equivalentes Thevenin o Norton.
La tensión y corriente de salida son proporcionales a la tensión y corriente de entrada.
Ganancia de tensión a circuito abierto:
Ganancia de corriente en cortocircuito:
Ganancia de transconductancia en cortocircuito:
Ganancia de transimpedancia a circuito abierto:
La tensión y corriente en la salida se ven afectadas por la impedancia de salida, R o.
A mplificador de tens ión
G anancia de tensión
A mplificador de tens ión ideal Si R i >> r s y R o << R L ⇒ A' v ≈ Av ≈ Av0
A mplificador de corriente
G anancia de corriente
A mplificador de corriente ideal Si R i << r s y R o >> R L ⇒ A' l ≈ Al ≈ Al0
A mplificador de trans conductancia
G anancia de transconductancia
A mplificador de transconductancia ideal S i R i >> r s y R o >> R L ⇒ G' m ≈ Gm ≈ Gm0
A mplificador de trans impedancia
G anancia de transimpedancia
A mplificador de corr iente ideal Si R i << r s y R o << Z m ⇒ Z' m ≈ Z m ≈ Z m0
A mplificadores acoplados En ocasiones es necesario acoplar varios amplificadores en cascada:
La carga del amplificador 1 es la resistencia de entrada del amplificador 2. La fuente del amplificador 2 es la salida del amplificador 1. Ganancia de tensión
Impedancia de entrada
Ganancia de corriente
Impedancia de salida
CONFIGURA CIONES BÁ SICAS CON TRA NSISTORE S Config uraciones bás icas con BJ Ts Emisor común
Colector común
Base común
Configuraciones bás icas con FE Ts Fuente común
Drenador común
Puerta común
AMPLIFICADORES MONOETAPA CON TRANSITORES BIPOLARES Procedimiento general de análisis Análisis del circuito de polarización las fuentes de señal. Mantener las de continua. 1. Eliminar 2. Sustituir los condensadores de acoplamiento y desacoplo por circuitos abiertos. los transistores por su modelo de continua. 3. Sustituir 4. Hallar el punto de polarización de cada transistor. Parámetros de pequeña señal 5. De los datos de polarización del transistor, obtener los parámetros del modelo de pequeña señal (ri, gm, zi, etc.) Análisis de pequeña señal 6. Eliminar las fuentes de continua, mantener las de señal. 7. Sustituir los condensador de acoplamiento y desacoplo por cortocircuitos. 8. Sustituir los transistores por su modelo de pequeña señal. 9. Hallar los parámetros que caracterizan el amplificador (Av, Ri...) Emisor común: Amplificador en emisor común con resistencia de emisor parcialmente desacoplada
C 1 y C 2: condensadores de acoplamiento. C E: condensador de desacoplo de R E2
Circuito de polarización
Recta de carga estática
Punto de trabajo
Con
E quivalente de pequeña señal
R ecta de carg a dinámica
Recta de carga en pequeña señal:
Las componentes de señal se encuentran superpuestas a las de continua:
Recta de carga dinámica:
Punto de máxima excurs ión s imétrica
La máxima amplitud de oscilación se obtiene cuando el punto de trabajo está centrado en la recta de carga dinámica:
Punto de máxima excursión simétrica (ICmes,VCEmes)
Influencia de la res is tencia de emis or en el circuito
El condensador C E puede desacoplar parcial (R E1 ≠ 0) o totalmente (R E1 = 0) la resistencia de emisor. El condensador C E no modifica las condiciones de polarización. Un aumento en la resistencia de emisor R E1 disminuye la ganancia y aumenta la impedancia de entrada. La ganancia es más independiente de con la resistencia de emisor sin desacoplar.
Colector común
No es necesaria R C para la polarización del transistor ni para el buen funcionamiento del amplificador.
Punto de máxima excursión simétrica
Base común
C 3 desacopla R 1 y R 2 en pequeña señal, del mismo modo que lo hace C E con R E en el amplificador en emisor común.
Punto de máxima excursión simétrica:
Amplificadores monoetapa con transistores de efecto campo Fuente común: Amplificador en fuente común con resistencia de fuente parcialmente desacoplada
Equivalente de pequeña señal
Drenador común
Puerta común
Amplificadores multietapa Cascodo (Emisor común- base común)
Colector común - base común
Colector común- emisor común
Amplificador cascodo
Equivalente de pequeña señal
Amplificador colector común- base común
Amplificador colector común- emisor común
MATE RI ALE S Y EQUI POS: 2 transistores 2N2222
3 transistores BC142
Resistencias según los circuitos del 1 al 2
Capacitores según los circuitos del 1 al 2
Un generador de funciones
Protoboard
1 Multímetro
1 Osciloscopio
2 fuentes de alimentación de 0 a 30v
Cables telefónicos
PROCEDIMIENTO 1. Arme en el circuito de la figura 1, 2 y 3. 2. Mida las tensiones y corrientes correspondientes de Vce, Vbe, Ic, Ib de cada Transistor (en DC). 3. Mida con el osciloscopio las tensiones pico-pico, de salida de cada transistor. 4. Anote todo los valores medidos. 5. En forma teórica hallar el punto de operación de los circuitos Darlington y cascada. 6. Para el circuito en cascada, hallar la ganancia de tensión Av. Circuito 1
A.- CONEXIÓN EN CASCADA:
Figura1 Vpp en la salida de Q1 a 1Khz. =___10.2 V________ Ganancia de tensión: ____51____ Vpp en la salida de Q2 a 1Khz.=____20.8 V______ Ganancia de tensión:____104___ Ganancia de tensión total: Salida de Q2 y entrada de Q1. 53
Generador de Onda
Transistor 1
Tr ansistor 2
Respuesta en frecuencia del amplificador en cascada: Vin f Vo Av
100μv
100μv
100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv
100 Hz 400 Hz 700 H 1 K 20.4 21.6 21.6 20.8 102 108 108 104
2k 20.8 104
Graficar la respuesta en frecuencia del amplificador:
Salida a las diferentes frecuencias
10K 20 100
100k 21.2 106
1M 21.5 107.5
100μv
12 M 22.2
Circuito 2 B.- CONFIGURACION DARLINGTON, COMO SEGUIDOR EMISIVO: Q1
Vce 17.7
Vbe 0.44
Ic Ib 0.02mA 0.001mA
Q2
Vce 18.3
Figura 2
Análisis DC:
Vbe 18.3
Ic Ib 0.011mA 0.001mA
OBSERVACIONES
1. Algunos datos del ensayo elaborado variaban con los datos teóricos, esto puede ser producto a la gran variedad de marcas existentes en el mercado. Nuestro valor experimental se realizó con transitores provenientes de la marca “Motorola” mientras que los ensayos teóricos se realizaron con transistores genéricos. 2. El generador de ondas a veces sufría interrupciones con lo cual generaba ruidos y variaba algunos datos. También se presentó el inconveniente que no arrojaba valores para voltajes pequeños, por lo que se tuvo que trabajar con el valor más cercano. 3. Algunas de las formas de onda con la frecuencias pedida, se obtuvieron de forma aproximada en el laboratorio.
