practica7-12671432023358-phpapp02

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERÍAS

[REPORTE DE PRÁCTICA No. 7] [EL BJT COMO INTERRUPTOR Y COMO APLIFICADOR DE VOLTAJE DE SEÑALES PEQUEÑAS EN EMISOR COMÚN ]

ALUMNOS: JORGE ANTONIO GAXIOLA TIRADO. GUSTAVO HERNANDEZ MEJÍA. JOSÉ DE JESÚS FLORES SANCHEZ.

PROFESOR: GUSTAVO ADOLFO VEGA GÓMEZ.

MATERIA: LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I.

CARRERA: LICENCIATURA EN INGENIERÍA BIOMÉDICA.

GUADALAJARA, JALISCO.

25 DE NOVIEMBRE DEL 2009

REPORTE DE PRÁCTICA No. 7 EL BJT COMO INTERRUPTOR Y AMPLIFICADOR DE VOLTAJE

OBJETIVO GENERAL Comprobar el funcionamiento del BJT como interruptor y como amplificador de señales pequeñas en emisor común. Realizando los cálculos y experimentos necesarios para confirmar los resultados teóricos, simulados y prácticos se aproximan tanto para C.D, como para C.A.

MARCO TEÓRICO Por definición, el transistor de unión es un dispositivo semiconductor que contiene tres porciones vecinas dopadas alternativamente, en el cual la región media es muy estrecha en comparación con la longitud de fusión de portadores minoritarios correspondiente a esa zona. Como se muestra en la figura, el contacto de la región central estrecha hacia el mundo exterior se conoce como base. Los contactos en las porciones externas reciben los nombres de emisor y colector . Las designaciones de emisor y colector nacen de las funciones que cumplen estas zonas en el funcionamiento del dispositivo. Aún cuando en la figura pueden lucir como dos zonas intercambiables, en los dispositivos prácticos actuales, la zona emisora generalmente está mucho más dopada que la colectora y no se pueden intercambiar los terminales sin modificar las características del dispositivo. /

/

E

VEC

-

C -

VEB

VBC -

+ B

/

+

VCB

-

En la figura anterior se ilustra el símbolo circuital utilizado para el transistor de unión pnp, al mismo tiempo que se definen simultáneamente las polaridades de voltaje y corriente pertinentes. Aunque en la figura aparecen los signos “+” y “ -” para defin ir las polaridades de los voltajes, en realidad son redundantes porque el doble subíndice en el símbolo de voltaje índice igualmente dichas polaridades. El primer subíndice especifica la referencia de polaridad supuesta como “+”. Por ejemplo, V EB supone que “E” tiene el signo “+” y “B” el signo “ -”. Nótese que como que como consecuencia de las leyes de Kirchhoff, solamente hay dos voltaje y dos corrientes independientes. Si se conocen dos voltajes o corrientes, también se conoce la tercera.

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

25/NOV/2009


OBJETIVO GENERAL Comprobar el funcionamiento del BJT como interruptor y como amplificador de señales pequeñas en emisor común. Realizando los cálculos y experimentos necesarios para confirmar los resultados teóricos, simulados y prácticos se aproximan tanto para C.D, como para C.A.

MARCO TEÓRICO Por definición, el transistor de unión es un dispositivo semiconductor que contiene tres porciones vecinas dopadas alternativamente, en el cual la región media es muy estrecha en comparación con la longitud de fusión de portadores minoritarios correspondiente a esa zona. Como se muestra en la figura, el contacto de la región central estrecha hacia el mundo exterior se conoce como base. Los contactos en las porciones externas reciben los nombres de emisor y colector . Las designaciones de emisor y colector nacen de las funciones que cumplen estas zonas en el funcionamiento del dispositivo. Aún cuando en la figura pueden lucir como dos zonas intercambiables, en los dispositivos prácticos actuales, la zona emisora generalmente está mucho más dopada que la colectora y no se pueden intercambiar los terminales sin modificar las características del dispositivo. /

/

E

VEC

-

C -

VEB

VBC -

+ B

/

+

VCB

-

En la figura anterior se ilustra el símbolo circuital utilizado para el transistor de unión pnp, al mismo tiempo que se definen simultáneamente las polaridades de voltaje y corriente pertinentes. Aunque en la figura aparecen los signos “+” y “ -” para defin ir las polaridades de los voltajes, en realidad son redundantes porque el doble subíndice en el símbolo de voltaje índice igualmente dichas polaridades. El primer subíndice especifica la referencia de polaridad supuesta como “+”. Por ejemplo, V EB supone que “E” tiene el signo “+” y “B” el signo “ -”. Nótese que como que como consecuencia de las leyes de Kirchhoff, solamente hay dos voltaje y dos corrientes independientes. Si se conocen dos voltajes o corrientes, también se conoce la tercera.


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REPORTE DE PRÁCTICA No. 7 EL BJT COMO INTERRUPTOR Y AMPLIFICADOR DE VOLTAJE /

/

E

VEC

-

/

C

E

VEB

C

/

B

-

VCE

C

Transistor pnp

-

VCB

VCB

B

C

VEB

VBC

-

E

/

E

-

/

B

VBC

B

Transistor npn

REGIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL BJT El transistor bipolar tiene cuatro regiones o zonas de funcionamiento o polarización en cc. Las “regiones de funcionamiento” se determinan de acuerdo con las

polaridades de los voltajes en las uniones colector-base y base-emisor. La zona más común de funcionamiento del transistor bipolar es la zona activa, que se define como aquella que tiene la unión E-B polarizada en directo y la unión C-B polarizada en inverso. Para el p+np esto significa que la E- B tiene una polaridad de “+” a “ -” y que la C-B tiene una polaridad de “ -” a “+” Casi todos los amplificadores de señal lineales tienen sus transistores bipolares polarizados en la región activa, porque es en esa región donde tienen mayor ganancia de señal y menor distorsión. La zona de saturación se define como aquella en la que tanto la unión E-B como la unión C-B están polarizadas en directa. Para el pnp, esto significa que los voltajes VEB y VCB son positivos. En los circuitos lógicos y cuando el transistor actúa como conmutador, esto implica la región de funcionamiento en la que |V CE| es pequeña e |I C| es elevada; es decir, el dispositivo actúa como un conmutador cerrado, o sea en “conducción”. Un conmutador cerrado tiene poc o o ningún voltaje entre sus bornes aun cuando fluya una corriente elevada. En un circuito lógico, denominamos a esto un nivel lógico cero o “bajo”.

Definimos la zona o región de corte como aquella en la que ambas uniones están polarizadas en inversa. Para el transistor pnp esto hace necesario un voltaje negativo de VEB y de VCB. Esto representa generalmente el estado abierto, o sea en “corte”, para el transistor como conmutador, o el nivel lógico uno o “alto” en circuitos digitales. Cuando está en “corte” el transistor es similar a un circuito abierto en que

|IC| es casi cero y |V CE| es elevado. La cuarta región de funcionamiento es la zona o región inversa, denominada también región activa inversa. Para el funcionamiento en activa inversa, la unión E-B está polarizada en inversa y la unión C-B lo está en directa. El uso más común de esta zona de funcionamiento es en circuitos de lógica digital, como la lógica TTL (transistortransistor-logic), en los que la ganancia de señal no es un objetivo.


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Saturación

⁄

PNP

C

VEB

Activa directa

VCB=0

Saturación ⁄

VCB

Activa

Activa inversa

Corte

B>0 ⁄

B=0

Corte ⁄

B=0

VEC

Corte ⁄

B>0

Activa inversa Saturación

NPN

Activa directa

Saturación

⁄

C

VBE

VBC=0

Saturación ⁄

VBC Corte

Activa inversa

B>0

Activa Corte

⁄

B=0

⁄

B=0

VCE

Corte ⁄

B>0

Activa inversa Saturación

CONFIGURACIONES DEL BJT En aplicaciones de circuito, el transistor funciona típicamente con un terminal común entre la entrada y la salida, ya sea en cc o en señal con una masa común. Debido a que el transistor tiene solamente tres terminales, hay tres tipos posibles de amplificador. Se designan como en base común, emisor común y colector común; estos nombres indican el terminal que es común a los circuitos tanto de entrada como de salida. Base común +

Entrada

i E

E

VEB ─


i c

P+

N

P

C

+

VCB

Salida

─

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Emisor común

Colector común i c

i E

C P i B

P

N

B

─

VEB

i B

Salida

VEC

P+

Entrada

+

E

─

N

B Entrada

─

Salida

P

VCB +

+

+

VEC

─

Emisor común Esta es la configuración de transistor que se encuentra más frecuentemente para los transistores npn y pnp. IC

NPN

IC

PNP

C

C

n

IB

VCC

p

IB

B

n

B n

VBB

IE

VCC

p

VBB

E

IE

E

IC

IC C

C

IB

IB

B

B IE

IE E


E

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Se le denomina configuración de emisor común debido a que el emisor es común o relaciona las terminales tanto de entrada como de salida (para este caso, será común tanto la terminal base como a la de colector). También en esta configuración se necesitan dos conjuntos de características para describir completamente el comportamiento de la configuración de emisor-común: uno para el circuito de entrada o de base-emisor y otro para el circuito de salida o de colector-emisor . Las corrientes de emisor, colector y base se muestran en su dirección convencional real para la corriente. Incluso aunque cambió la configuración del transistor, las relaciones de corriente que se desarrollaron antes para la configuración de base común continúan siendo aplicables. Es decir: e

IE= IC+IB

IC= αIE

Para la configuración de emisor común, las características de salida representan una gráfica de la corriente de salida (I C) en función del voltaje de salida (V CE) para un rango de valores de corriente de entrada (I B). Las características de entrada representan una gráfica de la corriente de entrada (I B) en función del voltaje de entrada (VBE) para un rango de valores de voltaje de salida (V CE). IC (mA) 8 90μA

7

70μA 60μA

6 (Región de saturación) 5

50μA 40μA

4

30μA

3

20μA

2

(Región activa) 10μA

1 0

VCEsat

5

10

I

15 ≈ I

IB=0μA 2 VCE (V) (Región de corte)

La región activa para la configuración de emisor común es la parte del cuadrante superior derecho que tiene la mayor linealidad, es decir, la región en la que las curvas de IB son casi rectas e igualmente espaciadas. En la región activa de un amplificador de emisor común, la unión base-emisor se encuentra en polarización directa, mientras que la unión colector-base se encuentra en


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polarización inversa. Esta región de emisor común puede emplearse para amplificación

de voltaje, corriente o potencia. La región de corte para la configuración de emisor común, no se encuentra tan bien definida como para la configuración de base común. Para propósitos de amplificación lineal (de menor distorsión), el corte de la configuración de emisor común se definirá mediante I C = ICEO.

En otras palabras, la región por debajo de I B=0 A debe evitarse si se busca una señal de salida sin distorsión.

RELACIÓN ENTRE GANANCIA DE CORRIENTE  

 

I C I B I C I E

hfc 

 hfe

Ganancia de corriente del BJT en emisor común 50

 hfb

≤ β ≤ 600

Ganancia de corriente del BJT en base común α≈1 Ganancia de corriente del BJT en colector común hfc  hfe

I E I B

I E  I C 

I E  I C  I B

I C I E



   1

I C



 1     1   I E  I C 1   I E  I C       

     1    1     

 

 1  

OBSERVACIONES 

En la región de saturación (V CE cerrado.



En la región de corte V CC = V CE se utiliza el BJT como interruptor abierto.



En la región activa o lineal ( I C /I B = β ) se utiliza el BJT como amplificador lineal.


≤ V CEsat )

se utiliza el BJT como interruptor

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BJT EN EMISOR COMÚN COMO AMPLIFICADOR DE SEÑAL PEQUEÑA LINEAL Vpk-pk=500mV

Vpk-pk=10mV

Amplificador Lineal

RL

~

Vpk-pk

Reactancia Capacitiva

μV – mV

- + VCC

Señales pequeñas

XC= 1 = XC | CD → ∞ wc

ICQ RC

R2 CB

CC XC= 1 . wc RL

rs

~

R1

RE

vs

CE XC

+ VCC

RC ib

iB

CB

IC= ICQ + iC

iC = β iB

IB

rs

~ vs

RBB + VBB

–


Esta polarización es más estable RE

porque no depende de la β para estabilizarlo, (estabilizar I C); Si β

varía mucho, la IC no se altera tanto.

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Si la base se hace corto circuito - + VCC

RC

R2

 R1   R R  2   1

V BB  Vth  V CC 

R1

R BB  Rth 

RE

R1 R2 R1  R2

+ VCC + RC

R2

–

iB IB RBB

+ R1

+ VBB

RE

–

–

RC IC= ICQ + iC

+

VCE –

+ RE –

Todo análisis comienza en la malla B-E V BB  I B R BB  V BE  I E R E I E  I C

I C    I B

V BB  V BE  I B R BB   I B R E

 

I C 

 V BB  V BE  R BB   R E



I C I B

se cumple V CE

 V CESAT

V BB  V BE R BB  R E 


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De la malla C-E V CC  I C RC  V CE  I E R E

I E  I C

V CC  I C RC  V CE  I C R E

I C 

V CC  V CE RC  R E

I C

max VCE 0



V CC RC  R E

I C 

V CC 1 V CE  RC  R E RC  R E

V CC  I C RC  V CE  I C R E  V CE  V CC  I C  RC  R E 

V CE

ma x Ic 0

 V CC

V CE  V CESAT V CE  V CESAT

VCC . RC + RE IB

ICQ

VCEQ

VCC

PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DEL MODELO DE SEÑAL PEQUEÑA DE UN AMPLIFICADOR EN EMISOR COMÚN 1. Represente al BJT como un modelo eléctrico que satisfaga i c= hfe*i b. Modelo del BJT en emisor común para señales pequeñas

Capacitores en corto (2)

b

c i b

rS RBB

˜

i L

hfe*i b rbe

vS

i C

–

RC

+

– RL

e RENT= ZENT= RBB || rbe

ZSAL= RC

2. Realice corto circuito en los capacitores y cada una de las fuentes de C.D. con que cuente el circuito.


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MODELO DE UN AMPLIFICADOR DE VOLTAJE RSAL –

rS

+

˜

vS

+ RENT

VENT

+

+

RC

–

–

–

GV (vENT)

En un Amplificador de voltaje es casi estrictamente necesario que se cumpla

R ENT >> rs, R L >> R SAL

 Rent   R rs   ent 

V ent  V S 



Rent  rs

  R R  sal   L

V L  V sal  GV V ent 

AV  GV 

Gi 

V sal V ent

 i  i  i    L  C  b   iC  ib  ient 

i L ient

vL



R L

V L V ent



R L  Rsal

hf e  ib  R L RC  ib  rbe

 R BB     R BB rbe 

ib  ient 

 RC   R BB  hfe  Gi     R R R rbe C   BB   L

 RC   R R  C  L 

i L  iC 

G P  Gi  GV

...tomando en cuenta ya a los capacitores... CB b

c

i b

rS vS

CC

hfe*i b RBB

rbe

i C

RC

– RL

˜ e

CE


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CÁLCULO DE UN FILTRO PASA ALTAS DE 1 ER ORDEN X L   L X C 

+ +

~

−

1

VSAL VENT

 C

Pmax= VENT RL

+

−

+

vS F variable I VENT

−

1

VSAL

RL

Pmed= Pmax 2

1 . √2

ωC

−

f C Frecuencia de corte o de potencia media

V sal V ent



I  R L I  R L  jX C

R L



V sal

  1     C 

V ent

2

R L   2

Pma x 

V 2 ent

Pmed 

R L

  0 CD

Pma x

V sal

0

V ent

1  

1

2

2

V 2 ent Pmed 

V med 

R L  X C

 C



Pma x

2



R L

2



V 2 ent

2 R L



 R  L   V ent  2  R L2  X C 2 

V ent

1

 C  C



1 2  fc  C


V 2 med R L

1



2

C 

1 2  R L  fc

R L

 X C 2  R 1  2   R L  2 L



1

  

2 10 4 10 2

 159 nF

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Calculando capacitores CB

CC fc 10

fc 10

rS

– RL

vS

˜ fc CE

R L  X C

1

R L 

C



R L  X C  1000 

1 100C

C 

 C  C

1 100 10  4 

R L

1000  

 C  10 F

X C 

1  C 10



10 R L  C

1 100 10

C

 C  100  F

 100

Haga cero toda fuente, y hacer corto todos los capacitores excepto el que se requiere calcular. CÁLCULO DE CB X CB  R X

1 fc 2 10 C B

 rs   R BB

R X

 R X



C B 



rbe

5

  fc  R X

CÁLCULO DE CC X Cc  RY

1 2  10  C C fc

RY  R L  RC

 RY

C C 

5   fc  RY


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CÀLCULO DE CE ib ic

Realizando reflexión de impedancias de las resistencias de la base al emisor

ie

RE CE

 R

S

ie= ic + ib ie= β ib + ib ie= ( β +1) ib ib= ie . hfe +1

ie

R BB   rbe

ic

hfe  1 RE

CALCULO DE CE X C E  R Z ;

C E 

CE R Z 

r R   rbe s

BB

hfe  1

R E

1 2  fc  R Z


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EL BJT COMO INTERRUPTOR Materiales: Un foco de 12V a 10W. Una fuente de 5V. Una resistencia de ≈ 88Ω (2 acopladas en serie).

Un multímetro Un switch Un transistor 2N3904 Para la elaboración del interruptor utilizamos el BJT, cuya matrícula es 2N3904. Teniendo en cuenta que el BJT en emisor común, funciona como interruptor (La carga se conecta en colector). Datos: Utilizando como carga un foco de 12V a 10 W obtenemos: Vcc= 12V VLCONTROL=VBB= 5V RL= (12)2V/10W = 14.4 Ω IL= 12V/14.4Ω = 833mA β= 172

Para que el BJT trabaje saturado y su VCE 0, se debe forzar a que

I C I B



 10

,

entonces: I C I B





10



I C I B



172 10

=17.2

Despejando IB: I B 

I C

17.2

 I B



0.833 A 17.2

= 48.43mA

Con el interruptor en la fuente de 5V y aplicando L.V.K a la malla base-emisor, obtenemos: V BB  I B R B  V BE



V BB  I B R B  0.7v

Como ya conocemos los valores suficientes en esta ecuación, y teniendo en cuenta que la única incógnita es RB, despejamos: R B 

V BB  0.7v I B



5v  0.7v 0.04843 A


 88 .78  25/NOV/2009


INTERRUPTOR ON

INTERRUPTOR OFF


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Reporte de mediciones: Simulado: ON VCE = 954.076 mv IC =767.078 mA IB = 41.47 mA

OFF VCE = 12V IC = 0 IB = 16.289 pA

Físico: ON VCE = 900 mv IC = 670 mA IB = 40.01 mA



OFF VCE = 12.01 V IC = 0 IB = 0.022 mA

La hoja de datos nos reporta que el V CBO= 60V, midiéndolo en físico obtenemos: VCBO = 54 V



Trazar las curvas de respuesta de un transistor e identificar los dos puntos de operación del mismo.

I B



48 .43mA

I C  8.32 A

Q VCE = 954.076 mv IC =767.078 mA V CC R L



12V 14 .4

 833 mA

V CC  12V LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

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EL BJT COMO AMPLIFICADOR Materiales: 10 transistores bipolares de diferentes matriculas Una fuente de 12V Las siguientes resistencias: RC  1000  R L  1000 

R E  230  (Una de 220Ω en serie con una de 10Ω) R2  23k 

(Una de 22kΩ en serie con una de 1kΩ)

R1  4.7k 

Los siguientes capacitores: C C  33  F C B  69  F (Uno de 47  F en paralelo con uno de 22  F) C E  1000  F

Un multímetro Un osciloscopio Un generador de funciones 1.- Conseguir 10 transistores bipolares de diferentes matriculas NPN y PNP, y realizar las mediciones de caída de voltaje entre las uniones B-C Y B-E, para identificar el tipo y las terminales del BJT, reportar esto en una tabla como sigue:

MATRICULA

VBE

VBC

2N3904

0.694

0.670

NPN

2N3906

0.740

0.730

PNP

BC327

0.652

0.646

PNP

PN2222A

0.715

0.712

NPN


ENCAPSULADO

TIPO

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2N2222A

0.717

0.713

NPN

0.722

0.718

NPN

TIP29C

0.580

0.575

2N2219

0.690

0.682

NPN

2N4401

0.518

0.511

NPN

2N5886

0.505

0.500

NPN

BC548B


2.- colector 1.-base 3.- emisor

NPN

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2.- anexar la hoja de datos de uno de los BJT de la tabla, en especial 2N2222 o 2N3904. Se anexa al final del reporte 3.-trazar las curvas de respuesta del BJT que permitan dibujar sobre ellas las rectas de carga de C.D Y C.A. Cálculos necesarios para trazar las curvas (basándonos en los resultados obtenidos en el punto número 4): RCD = RC + RE = 1000Ω + 233.735Ω = 1233.735Ω RAC = RL  RC = 1000Ω  1000Ω = 500Ω VCC/RCD = 12V/1233 Ω = 9.7mA Tomando en cuenta que:

  m=  = 



mAC=

1 5.13mA  0.5K  VCE

VCE  (5.13mA)(0.5K)  2.56 2 I CQ VCC/RC

mAC=

I CQ

mDC=

1 0.5K  1

0.233K 

VCC V CEQ


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4.- Calcular y construir un amplificador de señal pequeña en emisor común y comprobar su funcionamiento, tanto en físico, como en simulador para C.D como para las frecuencias de señal de entrada de 20Hz a 2MHz. (para el caso del simulador hacer uso del instrumento virtual conocido como Bode Plotter). + VCC

RC ib

IC= ICQ + iC

iB

CB

IB

rs

RBB + VBB

~ vs

RE

–

Comenzaremos el diseño con los parámetros siguientes: .β

= 165

RC = RL = 1000Ω GV = -50 VCC = 12V Fc= 20Hz 1.- Consideramos que RC =RL para que exista máxima transferencia de potencia del transistor hacia la carga: R L  RC  1K 

2.- De la ecuación de la ganancia de voltaje obtenemos rbe: GV 

 hfe R L RC  rbe

Ecuación de la ganancia de voltaje

Sustituyendo los parámetros conocidos:  50 



 165 500 rbe




 rbe 



 165 500



 1650

 50

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Utilizando la definición de resistencia dinámica de la unión N-P encontramos IBQ , considerando que la constante empírica es n=2 :

rbe  1650 

Recordando que  

 nKTj     q  I BQ

I C I B



 21.38 x10 23 298º K    1.602 x10 19    I BQ

se cumple V CE

 I BQ  31.116.6 A

 V CESAT , encontramos el valor de I CQ :

I CQ    I BQ  I CQ  (165 )(31 .116  A)  5.134 mA

CÁLCULO DE LOS RESISTORES: Obligando a que:



V E 

1 10

V CC  V E 

1 10

12v   1.2v

Obtenemos R E : R E 



V E I E



1.2v 5.134 mA

 233 .735  Tomando en cuenta que I E ≈ I CQ

Con los datos ya obtenidos, calculamos:

V CC  I C RC  V CE  I C R E  V CE  V CC  I C  RC  R E 

V CEQ  12v  5.134 mA1  0.233735 K   5.66 v



R BB 

R BB 

Aplicando el criterio de estabilidad de ICQ respecto a cambios en β:   R E 10

  R E 10



165233.735  10


 3.856K 

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Calculando V BB :



 R BB

  RE      3.856 K    0.233735 K    2.019 v V BB  0.7v  5.134 mA  165  V BB  0.7v  I CQ 

Calculando R2



R 2 

V CC V BB

R BB  R 2 

12 v 2.019 v

3.856 K    22.921 K 

Calculando R1



R1 

R BB

 V BB  1   V CC  



3.856K  2.019v 

 1   12v  

 4.63K 

CÁLCULO DE LOS CAPACITORES Haciendo cero toda fuente, y haciendo corto todos los capacitores excepto el que se requiere calcular, obtenemos:



CALCULO DE C B R X R X

 rs   R BB



rbe

 50  3.856K  1.650K   1.206K 

C B 

5

 20 Hz 1206  

 65 .985  F

CALCULO DE C C: RY  R L  RC RY  1000  1000   2000 

C C 

5

 20 Hz 2000  

 39.789  F


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CALCULO DE CE: R Z 

R Z  C E 



r R   rbe s

BB

hf e  1

1699

R E

233.735  9.8

166

1 2 20 Hz 9.8 

 812 .015  F

Amplificador valores con calculados

Con lo valores comerciales disponibles es posible implementar el amplificador mostrado en la figura: V CC  12V

RC  1000  R L  1000 

R E  230  (Una de 220Ω en serie con una de 10Ω) R2  23k 

(Una de 22kΩ en serie con una de 1k Ω)

R1  4.7k  C C  33  F

C B  69  F (Uno de 47  F en paralelo con uno de 22  F) C E  1000  F LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

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Determinando la señal pequeña Tomando en cuenta que la impedancia de entrada en emisor común es: RBB rbe., y tomando en cuenta que I BQ  31.116  A R BB  3.856 K  rbe  1650

Calculamos: RBB rbe= 1155.5Ω

V ( pk  pk ) ent

I BQ

31.116 A

 3.11 A 10 10  (3.11 A)(1.115 K  )  3.46mV

Ib pk-pk =



Con los voltajes medidos calculamos: I BQ 

V R 2

I CQ 

V Rc

R2

RC



=

V R1 R1

=

5.13v 1000

10.52v 22.921k 



1.98v 4.63k 

 31.3µA

 5.13mA


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 

I C I B



5.13mA 31.3µ A

 163

V CC  I C RC  V CE  I C R E  V CE  V CC  I C  RC  R E  V CE  12v  5.13mA 1k   .230 k   = 5.69 V

Comparando los valores calculados con los medidos: PARÁMETRO

DISEÑO

CALCULADO CON LAS MEDICIONES

SIMULADO

β

165 31.11µA 5.134mA 5.66V

163 31.3µA 5.13mA 5.69V

166 30µA 5.075mA 5.732V

IBQ ICQ VCE

Funcionamiento del transistor para distintas frecuencias FRECUENCIA Hertz 20 40 80 160 320 640 1280 2560 5120 10240 20480 40960 81920 163840 327680 655360 1310720

VOLTAJE DE ENTRADA (mv) 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95 6,95

VOLTAJE DE SALIDA (mv) 310 412 445 485 502 505 520 530 529 531 522 525 518 506 506 480 400

GANANCIA DE VOLTAJE (Gv) 44,6043165 59,2805755 64,028777 69,7841727 72,2302158 72,6618705 74,8201439 76,2589928 76,1151079 76,4028777 75,1079137 75,5395683 74,5323741 72,8057554 72,8057554 69,0647482 57,5539568

GANANCIA DE VOLTAJE (dB) 32,9875378 35,4582482 36,1275041 36,8751387 37,1743783 37,2261315 37,4803708 37,6458213 37,6294173 37,6621943 37,513714 37,56349 37,4468991 37,2433142 37,2433142 36,7851287 35,2015037

2621440

6,95

330

47,4820144

33,5305827


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Ganancia de voltaje

Gv 100 E J A T L O V E D A I C N A N A G

80 60 40 20 0 FRECUENCIA (Hertz)

Ganancia en decibeles

Gv (dB) 40 S E L E 30 B I C E D N E 20 A I C N A N10 A G

0

FRECUENCIA (Hertz)

Es posible observar que en frecuencias bajas la ganancia es baja, conforme aumenta la frecuencia la obtiene una ganancia estable, hasta llegar a un punto en que comienza a disminuir la ganancia. En la unión base emisor existe un fenómeno de capacitancia acusada por construcción de los transistores bipolares. Como la reactancia de un capacitor es directamente proporcional a la frecuencia, se genera una impedancia muy alta en la unión base-emisor que provoca el descenso de la ganancia.


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

Capturas realizadas con el osciloscopio Frecuencia = 20 Hz.

Frecuencia = 160 Hz

Frecuencia = 1kHz. (señal de salida)


Frecuencia = 80 Hz.

Frecuencia = 320 Hz. (señal de salida)

Frecuencia = 2.04kHz. (señal de salida)

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

Capturas con el osciloscopio del multisim

Roja entrada Azul salida


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

Simulación con el bode plotter


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¿Qué pasa cuando al circuito le variamos el valor de R1? Experimento variando R1 para el amplificador con BJT R1 de 1 K

Para R1=2KΩ

Para R1=3KΩ

El voltaje obtenido es proporcional al tamaño de la resistencia de R1 R1 (ohm) 1000 2000 3000


Voltaje entrada (mV) 6.85 6.85 6.85

Voltaje salida (mV) .268 155.78 750.26

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practica7-12671432023358-phpapp02

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