INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
PRACTICA NO.3 POLARIZACION CON TRANSISTORES BIPOLARES MATERIA: ELECTRONICA LINEAL GRUPO: 6CM3
Equipo No. 1 PROFESORES:
In. G!"#i$% &$! R$'$( D#. )o#$ A. M!*i$% Su!#$+
NOMBRE: CONCILCO MILAN )ESUS GUZMAN PEREZ MOISES TRU)ILLO /UAZO OSMAR
,-1-3--1,6 ,-1-3--,, ,-1-3-1,61
FEC/A DE INICIO: 10 $ O*2u"#$ TERMINO DE LA PRCTICA: 31 $ O*2u"#$
FEC/A DE ENTREGA: 14 $ No5i$"#$
PRACTICA NO.3 POLARIZACION EN TRANSISTORES BIPOLARES OB)ETI&OS •
•
•
El estudiante calculara los circuitos: básico de polarización, polarización por divisor de voltaje y por retroalimentación, dadas las especifcaciones del punto de operación(voltaje colector-emisor, corriente de colector), y las variaciones máximas permitidas para este, El estudiante construirá el circuito que a calculado y medirá los voltajes y corrientes necesarios para determinar el punto de operación y su estabilidad con respecto a variaciones de temperatura y por sustitución de elementos, El estudiante ará ajustes experimentales al circuito, en caso de ser necesario
FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO !" #$%#&$' *+$# E .*%$/*#$0" Este circuito es llamado as1 ya que el modo en el cual se conecto el transistor, y con2orme al arre3lo que se le dio al colector y la base 2ue uno directo ya que no ubo nin3una variación en la conexión de este mismo, y al i3ual que la base se conecto a la tierra directa" 4" #$%#&$' E .*%$/*#$0 % $5$+% E 5.'*6E En este circuito, como su nombre lo dice, se e2ectuara un divisor de voltaje y por lo tanto sus resistencias se encuentran en serie con otras, para este 2ue en base a la base del transistor" 7" #$%#&$' E .*%$/*#$0 % %E'%*.$8E0'*#$0 .o principal de este circuito se nota en la resistencia que se encuentra entre el emisor y la base, ya que esta servirá como retroalimentación, como su nombre lo indica, y además con la conf3uración que tiene y el transistor 0 nos dará ciertas caracter1sticas y variaciones en los resultados di2erentes de lo que se pensaban"
DISE7O Y ANALISIS •
Para los cálculos del primer circuito se obtuvo lo siguiente : Cálculos Para poder obtener nuestro valor de la resistencia Rc se utilizó el método de diseño rápido y esto es por medio de las ecuaciones de kirchoff de voltae por lo !ue las ecuaciones nos !uedan de la siguiente manera "alla de salida:
V cc −V Rc −V CE =0
#hora sustituimos el valor de
V Rc = I c∗ Rc
entonces la ecuación
nos !ueda de la siguiente manera:
V cc− I c∗ R c −V CE =0 $e esta ec%& despeamos a Rc
Rc =
V cc −V CE I c
'ustituyendo los valores correspondientes:
Rc =
9
−4.5
5 mA
=
4.5 5 mA
=900 Ω
#hora para poder encontrar el valor de nuestra resistencia y obtenemos lo siguiente:
V cc−V RB−V BE=0
'ustituyendo !ue
V RB = I B∗ R B
RB
utilizamos la malla de entrada
(btenemos:
V cc− I B∗ RB −V CE =0
$espeando a
RB =
RB
se tiene:
V cc −V BE I B
Pero como no tenemos a
I B
entonces ocupamos la relación de
I c I c β = ∴ I B = I B β β )*+, este valor fue obtenido a nuestra hoa de especificaciones entonces nuestro
$onde valor de
I B=14.28 μA
ya obtenido este valor sustituimos en la ecuación para obtener
nuestro valor de resistencia !uedándonos de la siguiente manera:
RB =
9 −0.7 14.28 μA
=581.2 K Ω
&!%o#$( E8p$#i$n2!%$( p!#! $% *i#*ui2o "9(i*o $ po%!#i+!*in 'E8E%*'& %* 4; <# ;? <# •
5#E(5)
5(5)
95#E
;"=> A">B
?"@A ?";; 4
@"7? 9
Para circuito se obtuvo lo siguiente:
$#(m *) A @
9$# ;"=4 9 el segundo
Para poder obtener nuestros respectivos cálculos para este circuito se tuvo !ue utilizar el método de división de efectos por lo !ue los cálculos nos !uedan de la siguiente manera:
Para este circuito utilizamos nuestro punto de operación con una
I cQ=10 mA y un
V CEQ =5 V y un -cc de ., -
/ntonces hacemos una consideración& !ue la practica nos señala& !ue nuestra variación má0ima de la corriente de colector tiene !ue ser menor !ue el 1,2& por lo !ue a esta variación nosotros la consideramos de un 1, 2%
Con un 1
∆ I c
2
I c
Con un
1
∆ I c
2
I c
=
−∆V BE I c R E
∆ V BE =V BEM −V BEm
=
∆β β M Bm
[ ] 1
R B
+
R E
∆ β = β M −B m
/ntonces ya obteniendo estas ecuaciones nos vamos a nuestro manual y buscamos nuestros valores de β nuestros voltajes y nuestras corrientes en dicho manual para seguir adelante con nuestros respectivos cálculos considerando una
I c
).,m#& entonces los valores
encontrados fueron los siguientes:
V BEm=580 mV
fem =¿ β m=145 h¿
I Bm=70 μA
V BE =670 mV
fe =¿ β = 222 h¿
I B = 45 μA
V BEM =760 mV
feM =¿ β M =285 h¿
I BM =35 μA
/ntonces ya obtenidos estos valores pasamos a sustituir estos valores y obtener nuestros valores de resistencias% Para obtener nuestro valor de
∆ V BE=V BEM −V BEm
∆ V BE
:
∆ V BE=760 mV −580 mV =180 mV Considerando !ue la temperatura es de 1+3C entonces:
∆ V BE=(−2 mV )
(
25 ! C
! C
)=−
0.05 V
"−50 mV
/ntonces consideramos nuestro peor caso obtenemos:
∆ V BE=760 mV −( 580 mV −50 mV ) ∆ V BE=230 mV ∆β :
Para obtener nuestro valor de
∆ β = β M −B m ∆ β =285 −145=140 Considerando la temperatura de 1+3C
∆ β = β
25 ! C
=( 222 )
80 ! C
(
)=
25 ! C 80 ! C
69.375
Considerando el peor caso se obtiene:
∆ β =( 285 + 69.375 )−145 ∆ β =209.375
∆ I c I c
=
2 mA 10 mA
=0.2
(bteniendo estos valores procedemos a sustituir los valores correspondientes: 1
∆ I c
2
I c
=
−∆V BE I c R E
1 2
(0.2 )=
−230 mV ( 10 mA ) ( R E )
/ntonces despeando el a nuestra 230 mV
R E=
( 10 mA ) ( 0.2∗0.5)
=230 Ω
Para calcular a nuestra 1
∆ I c
2
I c
1 2
=
∆β β M Bm
∗0.2=
=
0.1
=
0.1
16443
[
[
67 16443
+
+
$espeamos a
la despeamos de la siguiente ecuación:
R B
+
R E
( 254.375 ) ( 145 )
1
RB
[ ] 1
209.375
67
R E
RB 230
[
1+
230 16443
RB
230
]
]
67 R B
∗
RB
]
obtenmos lo siguiente
RB =5.414 # Ω
Posteriormente con las ecuaciones de kirchoff obtendremos el valor de
Rc =
Rc =
V cc −V CE I c
−5
10
10 mA
− R E
−230
Rc
RC =270 Ω
Para poder calcular a
R1=
R2=
V cc V BB
R1 y R 2
tenemos !ue:
∗ R B
V cc V cc −V BB
∗ RB V BB
Como no tenemos a
[
obtiene de la siguiente manera:
]
RB V BB = I c R E + + V $ β + 1
V BB =10 mA
[
230
+
5.414
#Ω
223
]+
0.7
V BB =2.54 V
4a obtenido el valor de
R1=
10 2.54
V BB
∗5.414 # Ω
R1=21.31 # Ω
R2=
R2=
V cc V cc −V BB 10
−2.54
10
R2=7.25 # Ω
∗ RB
∗5.414 # Ω
sustitumos en
R1 y R2
para obtener nuestros valores
&!%o#$( $8p$#i$n2!%$( p!#! $% *i#*ui2o $ po%!#i+!*in po# i5i(o# $ 5o%2!;$ 'E8E%*'& %* 4; <# ;? <#
5#(5)
5E(5)
5#E(v)
95#E
="?> @"=>
!"=; 4"?;
; A
4;9
$#(m *) !? !!"4
9$# !?"B! 9
&!%o#$( $8p$#i$n2!%$( p!#! $% *i#*ui2o $ po%!#i+!*in po# i5i(o# $ 5o%2!;$ *on RC 5!#i!! 'E8E%*'& %* 4; <# ;? <# •
5E(5)
5#(5)
5#E(v)
95#E
!"@4B !">74
B"?; @"?!
; A"@B
B"?@ 9
$#(m *) !? !?"B 4
9$# @"B! 9
Para el tercer circuito se obtuvo lo siguiente:
Para este tercer circuito se relalizaron los siguientes cálculos para la obtención de los valores necesarios& comenzando con:
I C =10 mA
Corriente de colector
-oltae de colector5emisor de 6%17uente
V CC =10 V
%
/n este circuito se hicieron los cálculos con un transistor 8C+96# un transistor P;P<%
Para una temperatura ambiente se tomaron los siguientes datos& un voltae colector5emisor de 6%1-& entonces se propusieron los voltaes de colector de 6%=>- y voltae de emisor de ,%+>-& ocupados para calcular las resistencias
RC =
R E=
V C I C V E I C
=
=
8,76 V 9 mA
0.56 V 9 mA
RC y R E
%
=973 % 333 &
=62.2222 &
?eniendo estos se buscaron los valores comerciales más cercanos a estos los cuales fueron .k@ y >6@ respectivamente% #hora para calcular
R2 y R3
se toma como un voltae de colector en referencia de 6%=>-
obteniendo asA lo siguiente:
RB =10 R E =( 10 ) ( 62.22222 &) =262.22 &
Como
R2=
R3=
V C =V CE + V E =8.2 V + 0.56 V =8.76 V '
V C ' R B V BB
=
V C ' R B V C ' + V BB
( 8.76 V ) ( 262.22 & ) 1.18 V
=
y
V BB =V E + V BE=0.56 V + 620 mV =1.18 V
=1.9466 K &
( 8.76 V ) (262.22 & ) =231.093 & 8.76 V + 1.18 V
4a con estos datos calculados se volvió a checar los valores comerciales !ue mas se acercaban a nuestro cálculos y se obtuvo !ue R1 de 1%1B@ y R* de 11,@
&!%o#$( $8p$#i$n2!%$( p!#! $% *i#*ui2o $ po%!#i+!*in po# #$2#o!%i$n2!*in 'E8E%*'& %* 4; <# ;? <#
5E(5)
5#(5)
5#E(v)
95#E
?";@ ?"A>
="B@ =">B
="4 ="A=
7"7? 9
$#(m *) !? =">B
9$# !!"A= 9
&!%o#$( $8p$#i$n2!%$( p!#! $% *i#*ui2o $ po%!#i+!*in po# #$2#o!%i$n2!*in *on RC 5!#i!! 'E8E%*'& %* 4; <# ;? <#
5E(5)
5#(5)
5#E(v)
95#E
?"ABA ?"7>
="B! ="=B
="4A ="AA
4"A4 9
$#(m *) !? B"!!
9$# A?";7 9
DESARROLLO E
4" *l realizar los cálculos se tomo en cuenta los si3 datos proporcionadas por la practica, para el primer circuito: $c C;m* 5ccC >5 5ceCA";5 • • •
or lo que nuestros valores de nuestra resistencia 2ueron para un %c C>??D, una %bC;=!"4D, despuFs de calcular esto podemos concluir que los resultados que obtendremos serán di2erentes a los calculados por que los resistencias que se usan son de valor comercial, los valores
comerciales utilizados en el primer circuito 2ueron los si3: para %cC!D, %bC@4D" 7" +e armo el circuito de acuerdo al dia3rama y a los cálculos y se procedió a acer la mediciones necesarias para llenar la tabla que nos pide la práctica, para medir el 5ce conectamos en paralelo el volt1metro a %c, para un 5b se conecta en paralelo el volt1metro a %b, el 95ce se obtiene de la oja de especifcaciones, para $c se conecta en serie el amper1metro a %c" A" ara la se3unda tabla obtenemos el 5c, 5e, 5ce e $c a temperatura ambiente (aproximadamente 4;G#) y tambiFn para una temperatura mayor (aproximadamente ;?G), para saber el aproximado a esta temperatura se observo que el voltaje de 5ce baja 4m5 por cada 3rado cent13rado, por lo que se puede deducir que nuestro voltaje disminuye ;?m5 ;" ara la tabla 7 se utilizo el se3undo circuito tomando en cuentas los si3 valores $#H C!?m* 5#EH C;5 5## C!?5 • • •
∆ I C •
'omando en consideración un
I C
=20
e los cálculos anteriores obtenemos los valores de las resistencias si3: • • • • • •
%EC47? % C;"A!D %#C4B?D 5C4";A 5 %!C4!"7D %4CB"4;D
@" +e volvió a realizar el paso 7 y A con las caracter1sticas indicadas en el paso ;" B" osteriormente se cambio % c por una resistencia mayor en un 4?9, y despuFs de realizaron las mismas mediciones, realizadas anteriormente, observamos una pequeIa variación, en donde, los
voltajes variaban muy poco en comparación a los resultados anteriores del mismo circuito" =" ara el caso de polarización por retroalimentación se armo el circuito que se observaba en la práctica y se prosi3uió a e2ectuar las mediciones necesarias para esto, para el voltaje de emisor, por el arre3lo, nos vario muco de acuerdo a los circuitos anteriores, para el voltaje del colector sucedió lo mismo solo que esta variación en vez de decrecer con respecto a los anteriores circuitos tuvo un pequeIo aumento muy considerable, al i3ual que el voltaje colector-emisor se 3enero una variación, la cual se esperaba que sucediera eso" >" #on la si3uiente tabla se tuvo que cambiar la resistencia de % # por una mayor aprox" 4?9 mas y aciendo este arre3lo se e2ectuaron los mismos cálculos viendo pequeIas variaciones entre la tabla anterior y esta, y como se tuvo que esperar las variaciones dadas en esta tabla 2ueron las correctas a las especifcadas y a las que se calcularon"
CONCLUSIONES CONCILCO MILLAN )ESUS En esta práctica se aprendió cada uno de los mFtodos para poder resolver estos circuitos, y con lo visto en clase se reafrmo todo esto, para estos mFtodos el mejor que se pudo utilizar 2ue el de división de e2ectos" 'ambiFn en la realización de las mediciones se tuvo que tener sumo cuidado al calcular el transistor a ;?< ya que si no se ten1a la rapidez o se ten1an conectados en el momento en que se lle3a al voltaje deseado, las mediciones que obtendr1amos serian erróneas o al3o variadas de las reales"
TRU)ILLO /UAZO OSMAR
GUZMAN PEREZ MOISES
BIBLIOGRAFIA Dispositivos Electrónicos Jloyd, 'omas earson Educa$tion Fundamentos de Electrónica Analógica #amps 5alls, Kustavo &niversitát de 5alencia Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos oylestadL 0aselsMy earson Education
