Ingeniería Mecánica Automotriz Automotriz ELECTRÒNICA ANALÒGICA Y DIGITAL
TEMA:
Practica N.- 2 “Circuitos con Transistores BJT” DOCENTE:
Ing. Paúl Ortiz INTEGRANTES: • • • • •
Arichavala auricio Coronel !"ilio Chicaiza #ustavo Ochoa $ergio %al&ez anuel
GRUPO:
N.- ' NIVEL:
$()ti"o
FECHA:
22 &e Novie"*re &el 2+,'
1
Practica N.- 2
AÑO - LECTIVO: 2+,'-2+, 1. Objetio! Objetio "enera# •
Realizar el diseño de tres circuitos con Transistores BJT, en un protoboard y comparar los datos obtenidos con los datos de los mismos circuitos realizados en el software “i-circuit”.
Objetio! e!$ecí%ico! •
Realizar los cálculos tericos para todos los parámetros de polarizacin de los circuitos con Transistores BJT planteados por el !atedrático de "lectrnica #nal$ica y %i$ital.
•
&dentificar cada circuito con transistores BJT y 'er su confi$uracin, para poder ad(uirir los elementos y materiales (ue se necesitan para armar los circuitos en el protoboard.
•
)imular los circuitos con transistores BJT en el software “i-circuit”, para comparar los 'alores obtenidos en el software con los 'alores de los cálculos tericos y los 'alores (ue 'amos a obtener con un mult*metro en el diseño del protoboard.
&. Antece'ente! "n la actualidad la electrnica +a e'olucionado tecnol$icamente acaparando la mayor*a de aplicaciones industriales como la industria de telecomunicaciones, industria automotriz, etc. ya (ue la mayor*a de aparatos y +erramientas de produccin son electrnicos. uestro obeti'o es conocer, analizar y comprender los conceptos básicos electrnicos para poder a futuro contribuir con un sistema electrnico (ue sea funcional para aplicar a la área automotriz, y con el análisis de estos tres circuitos con transistores BJT, planteados comprenderemos la funcionalidad (ue tienen dic+os elementos. /a (ue es sin duda los transistores son uno de los meores in'entos del +ombre diseñados para operar en circuitos electrnicos co mo amplificador, oscilador o conmutador. uestro estudio en la presente práctica consiste en armar tres circuitos con transistores BJT en un protoboard, para poder medir con un mult*metro todos los parámetros de polarizacin y comparar con los parámetros obtenidos en las simulaciones y cálculos tericos realizados.
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Practica N.- 2
(. Marco Te)rico Tran!i!tor *i$o#ar o *+T1 "0isten dos tipos transistores1 el 2 y el 22, y la direccin del fluo de la corriente en cada caso, lo indica la flec+a (ue se 'e en el $ráfico de cada tipo de transistor.
"l transistor es un dispositi'o de 3 patillas con los si$uientes nombres1 base 4B5, colector 4!5 y emisor 4"5, coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla (ue tiene la flec+a en el $ráfico de transistor. "l transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto (uiere decir (ue si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas 4base5, el entre$ará por otra 4emisor5, una cantidad mayor a 6sta, en un factor (ue se llama amplificacin. "ste factor se llama 7 4beta5 y es un dato propio de cada transistor. "ntonces1 &c 4corriente (ue pasa por la patilla colector5 es i$ual a 7 4factor de amplificacin5 por &b • 4corriente (ue pasa por la patilla base5. &c 8 7 9 &b. • &e 4corriente (ue pasa por la patilla emisor5 es i$ual a 47:;5 9 &b, pero se redondea al mismo • 'alor (ue &c, slo (ue la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de 6l, o 'ice'ersa.
Tran!i!tor Con%iguraci)n ,ar#ington& ; 4Transistor bipolar o BJT1 2, 22 < "lectrnica =nicrom, >?;@5 > 4Transistor bipolar o BJT1 2, 22 < "lectrnica =nicrom, >?;@5 3
Practica N.- 2
"l transistor %arlin$ton es un tipo especial de transistor (ue tiene una alta $anancia de corriente. "stá compuesto internamente por dos transistores bipolares (ue se conectan es cascada.
"l transistor T; entre$a la corriente (ue sale por su emisor a la base del transistor T>. Aa ecuacin de $anancia de un transistor t*pico es1 &"8 0 &B 4!orriente de colector es i$ual a beta por la corriente de base5. "ntonces analizando el $ráfico1 4;5
"cuacin
del
primer
4>5
"cuacin
del
se$undo
transistor
transistor
es1
es1
&";
&">
8
;
0
&B;
8
>
0
&B>
Cbser'ando el $ráfico, la corriente de emisor del transistor 4T;5 es la misma (ue la corriente de base del transistor T>. "ntonces &"; 8 &B> 435 "ntonces utilizando la ecuacin 4>5 y la ecuacin 435 se obtiene1 &"> 8 > 0 &B> 8 > 0 &"; Reemplazando en la ecuacin anterior el 'alor de &"; 4'er ecuacin 4;55 se obtiene la ecuacin final de $anancia del transistor %arlin$ton. &"> 8 > 0 ; 0 &B; !omo se puede deducir, este amplificador tiene una $anancia muc+o mayor (ue la de un transistor corriente, pues apro'ec+a la $anancia de los dos transistores. 4Aas $anancias se multiplican5. )i se tu'ieran dos transistores con $anancia ;?? 4 8 ;??5 conectados como un transistor %arlin$ton y se utilizara la frmula anterior, la $anancia ser*a, en teor*a1 > 0 ; 8 ;?? 0 ;?? 8 ;????. !omo se 'e es una $anancia muy $rande. "n la realidad la $anancia es menor. )e utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar car$as $randes con corrientes muy pe(ueñas.
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Practica N.- 2
Duy importante1 Aa ca*da de tensin entre la base y el emisor del transistor %arlin$ton es ;.E 'oltios (ue resulta de la suma de las ca*das de tensin de base a emisor del primer transistor B; a "; 4?.F 'oltios5 y base a emisor del se$undo transistor B> y "> 4?.F 'oltios5.
. ,e!arro##o Realizar el diseño de los si$uientes circuitos con transistores y calcular todos los parámetros de la polarizacin. Aos re(uerimientos (ue deben cumplir se presentan en cada es(uema.
•
%atos1
= GV I = 3mA β = ;?? VCC
= G??Ω R> = ;3k Ω RC
)olucin1 VCE =
V CC
>
=
G >
=
E.@V
I C ≈ I E ≈ 3mA
∑
V
=?
−V + V + V + V = ? CC
C
CE
E
5
C
Practica N.- 2
? −VCC + RC I C + VCE + I E R E =
−G + G??43 × ;?
−3
5 + E.@ + 3 ×;? −34 R E 5
−G + >.F + E.@ + 3 × ;?
H??Ω
R E =
I C =
β I B
∑
=?
V
−3
4 R E 5 = ?
R E ≈ @H?Ω
I B
=
I C
β
=
3 × ;?−3 ;??
−VTh + VR ,Th + VD , Z + VBE + VRE =
= 3 × ;?−@ A
?
−VTh + I B 4 RTh 5 + VD , Z + VBE + I E RE =
−VTh + 3 × ;?
=?
−@
?
4 RTh 5 + 3.H + ?.F + 3 × ;? −34H??5 = ?
VTh = 3 × ;?
−@
4 RTh 5 + E.3 + 3 × ;? −3 4H??5
VTh = 3 ×;?
−@
4 RTh 5 + H.;
RTh =
R; R>
V Th =
R; + R>
R>V CC R; + R>
R>V @ R; R> 3 ;? H.; = × + ÷÷ ( R; + R> ) R + R÷ R R + ; > ; > CC
R>VCC
−
= 3 × ;?−@ 4R;R> 5 + H.;( R; + R> ) @
;3???4G5 = 3 ×;?− 4 R; 54;3???5 + H.;4 R; 5 + FG3?? R;
= ;3;??Ω 6
Practica N.- 2
%atos resultantes para realizar la simulacin en un software1 VCC = GV VCE =
E.@V
I B = 3 ×;?
−@
A
R; = ;3;?? Ω R> = ;3??? Ω RC = G??Ω R E = H??Ω
RTh =
V R , C
4;3;??54;3???5 ;3;?? + ;3???
=I
V BE =
C
=
H@>E.G? Ω
4 RC 5 = 3× ;?−3 4G??5 = >.FV
VTh =
V R , E
=I
E
;3???4G5 ;3;?? + ;3???
=
E.EIV
4 RE 5 = 3 × ;? −3 4H??5 = ;.IV
V D , Z = 3.HV
?.FV
unto 'e trabajo / #a recta 'e %uncionamiento 'e #a! $o#arizacione! 'e# Tran!i!tor *+T
0imu#aci)n 'e# Circuito 1 Circuito 'e o#arizaci)n $or ,ii!or 'e Vo#taje 2Automático3:
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Practica N.- 2
,i!e4o 'e# Circuito 'e o#arizaci)n $or ,ii!or 'e Vo#taje 2Automático3 en e# rotoboar': 8
Practica N.- 2
%atos1 I E > = E.@mA = VCC
I E
= GV
VBE=1.4V VCE =
R; =
R>
V CC
>
=
G >
=
E.@V
>>?k Ω
= >>?k Ω
β = ;???
)olucin1 RTh =
R;R> R; + R>
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Practica N.- 2
RTh =
V Th =
VTh =
>>?4>>?5 >>? + >>?
= ;;?k Ω
R>V CC R; + R>
>>?4G5 >>? + >>?
= E.@V
I E = 4 β + ;5 I B
I B
=
I C =
I C
I E
=
4 β + ;5
E.@mA 4;??? + ;5
= E µ A
β I B
= ;???4E µ A5 = EmA
V R ,Th = I B RTh
V R ,Th =
E µ A4;;? k Ω5 = ?.EGV
V RE = VTh − V R ,Th =
V RE
E.@ − ?.EG
= EV
V RC = VCC − VRE − VCE
V RC
= G − E − E.@ = ?.@V
R E =
V RE I E
=
E E.@mA
R E = III.IGΩ
10
Practica N.- 2
RC =
RC =
RC
V RC I C
?.@V E.@mA
= ;;;.;Ω unto 'e trabajo / #a recta 'e %uncionamiento 'e #a! $o#arizacione! 'e# Tran!i!tor *+T
0imu#aci)n 'e# Circuito & Circuito Tran!i!toriza'o en con%iguraci)n ,ar#ington5:
11
Practica N.- 2
,i!e4o 'e# Circuito Tran!i!toriza'o en con%iguraci)n ,ar#ington en e# rotoboar':
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Practica N.- 2
%atos1 %atos1 Transistor1 >3G?G-%3F I B=? I C =2 mA V RB =0.8 V
V BE =0.7 V V CE =1.5 V β =100
)olucin1 I E =2 mA = I CQ = I C V CE =1.5 V =V CEQ V CC =2 V CEQ =2 ( 1.5 )= 3 V
V ℜ=
R E=
V CC
3 V
10
10
=
4;5
=0.3 V
4>5
V ℜ 0.3 V = =150 Ω I E 2 mA 13
Practica N.- 2
V BE =0.7 V
435
V BC =V CE−V BE =1.5 V −0.7 V = 0.8 V
4E5
V RC =V CC −V CE−V C =3 V −1.5 V −0.3 V =1.2 V
4@5
R C =
I B=
V RC 1.2 V = =600 Ω I C 2 mA
I C 2 mA = =20 µA 100 β
R B =
V RB 0.8 V = =40000 Ω 20 µA I B
unto 'e trabajo / #a recta 'e %uncionamiento 'e #a! $o#arizacione! 'e# Tran!i!tor *+T
0imu#aci)n 'e# Circuito ( Circuito 'e o#arizaci)n con 6ea#imentaci)n 'e Co#ector a *a!e 20emiautomático35:
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Practica N.- 2
,i!e4o 'e# Circuito 'e o#arizaci)n con 6ea#imentaci)n 'e Co#ector a *a!e 20emiautomático3 en e# rotoboar':
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Practica N.- 2
7. Aná#i!i! 'e 6e!u#ta'o! 2rocedemos a comparar los resultados obtenidos en los cálculos tericos, las simulaciones de los circuitos y los circuitos armados en el protoboard. "n la tabla podemos obser'ar los 'alores obten idos1
;
Va#ore! Te)rico!
Va#ore! 'e #a 0imu#aci)n
I B=¿ 3? A
I B=¿ >?.F A
I C =3 mA
I C =2 mA
I E =3 mA
I E =2.1 mA
V CC =9 V
V CC =9 V
V TH =4.48 V
V TH =4.48 V
R TH =6524.90 Ω
R TH =6524.90 Ω
V RC =2.7 V
V RC =2.7 V
V ℜ=1.8 V
V ℜ=1.8 V
V RB =−−¿
V RB =−−¿
16
Va#ore! 'e #o! Circuito! arma'o! en e# rotoboar'
Practica N.- 2
V BE =0.7 V
V BE =0.7 V
V CE =4.5 V
V CE =4.5 V
& Va#ore! Te)rico!
Va#ore! 'e #a 0imu#aci)n
I B=¿ 3? A
I B=¿ >?.F A
I C =3 mA
I C =2 mA
I E =3 mA
I E =2.1 mA
V CC =9 V
V CC =9 V
V TH =4.48 V
V TH =4.48 V
R TH =6524.90 Ω
R TH =6524.90 Ω
V RC =2.7 V
V RC =2.7 V
V ℜ=1.8 V
V ℜ=1.8 V
V RB =−−¿
V RB =−−¿
V BE =0.7 V
V BE =0.7 V
V CE =4.5 V
V CE =4.5 V
( 17
Va#ore! 'e #o! Circuito! arma'o! en e# rotoboar'
Practica N.- 2
Va#ore! Te)rico!
Va#ore! 'e #a 0imu#aci)n
I B=¿ 3? A
I B=¿ >?.F A
I C =3 mA
I C =2 mA
I E =3 mA
I E =2.1 mA
V CC =9 V
V CC =9 V
V TH =4.48 V
V TH =4.48 V
R TH =6524.90 Ω
R TH =6524.90 Ω
V RC =2.7 V
V RC =2.7 V
V ℜ=1.8 V
V ℜ=1.8 V
V RB =−−¿
V RB =−−¿
V BE =0.7 V
V BE =0.7 V
V CE =4.5 V
V CE =4.5 V
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Va#ore! 'e #o! Circuito! arma'o! en e# rotoboar'
Practica N.- 2
8. Conc#u!ione! "n el análisis de la practica pudimos obser'ar (ue los 'alores obtenidos en los cálculos tericos, en simulacin en el software “i-circuit” y armado d e los circuitos en el protoboard 2ara el diseño de los circuitos planteados en la práctica se debe conocer todas las confi$uraciones (ue componen los transistores BJT y los parámetros de diseño de cada uno de los elementos 4incluyendo resistencias y diodos5 para proceder el armado de los circuitos con 60ito en el 2rotoboard.
• •
9. *ib#iogra%ía %isponible en1 • • • • •
4>.@. Rectificador de Dedia Cnda by Ct+oniel ... - )lide)+are, >?;>5 4>.H. Rectificador de Cnda !ompleta Ct+oniel ... - )lide)+are, >?;>5 4"A %&C%C5 4Rectificadores - )lide)+are, >?;>5 4!ondensador - !apacitor. %iel6ctrico - #islante < "lectrnica ...5
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