!n./ers.a Nac.ona e Ingen.era
ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL 1
ML 837 A
Docente: Ing. Huamaní Huamaní Edilberto
Integrantes: ORELLANA SOLIS JOSÉ
20141204F
MARIN !IS"E EDER
20134#14$
$%ON& L!NA JOSÉ
201#1011F
O$%OA RI'AS DIE&O
20142##0E
&ON(ALES $%A'E( %ANS
201#1018)
$!*A $!*A %!ARAJO &ERSON
201#211+E
,e-a: ,RANSIS,OR $OMO AM"LIFI$ADOR
2018-I
Universidad Universid ad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería ec!nica
INDICE EXPERIMENTO. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR
Pág.
OBJETIVOS
02
1. FUNDAMENTO TEÓRICO
03
2. MATERIALES
0"
3. PROCEDIMIENTO
10
4. DATOS EXPERIMENTALES
12
5. SIMULACIONES
14
6. CUESTIONARIO
20
. CONCLUSIONES
21 21
!. RECOMENDACIONES ". BIBLIO#RAF$A
22
OBJETIVOS 1
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Construir y operar un circuito AMPLIFICADOR BÁSICO a transistor. Reconocer
en la práctica la configuracin !e "MISOR COM#$. Fortalecer el conoci%iento& utili!a! y funcin !el transistor& su tra'a(o en DC y
en AC. Operar el circuito a%plifica!or 'ásico para !eter%inar el correspon!iente punto !e operacin !el transistor& sus co%ponentes) Corriente !e 'ase& corriente !e colector y *olta(e entre colector y e%isor. Reconocer la ganancia !e corriente
!el transistor a partir !e *alores %e!i!os. Operar el circuito a%plifica!or 'ásico con pe+ue,a se,al& !eter%inar la ganancia !e tensin a partir !e *alores %e!ios. Reconocer la %á-i%a e-trusin si%trica y las ra/ones por las cuales 0ay !istorsin en la tensin !e sali!a.
1. FUNDAMENTO TEORICO% E& '()*+,+'-( -/- )/&,,)-( 2
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I*'(-,* La necesi!a! !e a%plificar las se,ales es casi una necesi!a! constante en la %ayor1a !e los siste%as electrnicos. "n este proceso& los transistores !esarrollan un papel fun!a%ental& pues 'a(o ciertas con!iciones& pue!en entregar a una !eter%ina!a carga una potencia !e se,al %ayor !e la +ue a'sor'en. "l análisis !e un a%plifica!or %e!iante su asi%ilacin a un cua!r1polo 2re! !e !os puertas3& resulta interesante ya +ue per%ite caracteri/arlo %e!iante una serie !e pará%etros relati*a%ente si%ples +ue nos proporcionan infor%acin so're su co%porta%iento.
"n los a%plifica!ores& gracias a los transistores se consigue la intensi!a! !e los soni!os y !e las se,ales en general. "l a%plifica!or posee una entra!a por !on!e se intro!uce la se,al !'il y otra por !on!e se ali%enta con C.C. La se,al !e sali!a se *e au%enta!a gracias a la aportacin !e esta ali%entacin& siguien!o las %is%as *ariaciones !e on!a +ue la !e entra!a. La se,al !e entra!a& !e 'a(o ni*el& !el or!en !e unos pocos %ili*otios& la aportan !ispositi*os co%o el %icrfono 2transfor%an on!as sonoras en se,ales elctricas +ue siguen las %is%as *ariaciones +ue las pri%eras3& sensores tr%icos& lu%inosos& etc.
*
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Cuan!o un a%plifica!or reali/a la funcin !e ele*ar la se,al +ue 0a si!o aplica!a a su entra!a& se !ice +ue 0a pro!uci!o una !eter%ina!a ganancia. Se pue!e !ecir +ue la ganancia !e un a%plifica!or es la relación que existe entre el valor de la señal obtenida a la salida y el de la entrada . Depen!ien!o !e la %agnitu! elctrica
+ue este%os tratan!o& se pue!en o'ser*ar tres tipos !e ganancia) ganancia en tensión, ganancia en corriente y ganancia en potencia .
De esta for%a po!e%os !efinir los siguientes pará%etros)
1. #)*)*,) '*+,* *-(/)&/*' * ,7&,-+8) A* 4 5o 6 5i 2. I/)*,) *'()) -9/*,-+8) 7i 4 5i 6 Ii 3. I/)*,) +)&,) -9/*,-+8) 7o 4 5o 6 Io 2para 5g 4 83 4. #)*)*,) -((,*' *-(/)&/*' * ,7&,-+8) Ai 4 Io 6 Ii 5.
#)*)*,) -'*,) *-(/)&/*' * ,7&,-+8) Ap 4 Po 6 Pi
U* )/&,,)-( +(á ')*'- /:-( )*'- /);-( +) + g)*)*,) ; /*-( +) + ,/)*,) *'()) ; +)&,). "n cuanto a la frecuencia& los a%plifica!ores !epen!en !e esta& !e for%a +ue lo +ue es *áli!o para un %argen !e frecuencias no tiene por+u serlo necesaria%ente para otro. De to!as for%as& en to!o a%plifica!or e-iste un %argen !e frecuencias en el +ue la ganancia per%anece práctica%ente constante 2'an!a !e paso !el a%plifica!or3. "l %argen !iná%ico !e un a%plifica!or es la %ayor *ariacin si%trica !e la se,al +ue es capa/ !e presentar sin !istorsin a la sali!a9 nor%al%ente e-presa!o en *oltios !e pico 25 p3 o 5oltios pico:pico 25 pp3.
A/&,),*
+
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Para co%pren!er el funciona%iento !el transistor co%o a%plifica!or& se partirá !el circuito !e la figura& en el +ue el transistor se conecta en la configuracin !eno%ina!a !e e%isor co%;n.
"l genera!or 5e' asegura +ue la unin 'ase:e%isor est polari/a!a en senti!o !irecto. e'& aplican!o una !!p a!icional a la entra!a. "n este !esarrollo& se a!%itirá +ue el incre%ento !e tensin aplica!o& es lo suficiente%ente pe+ue,o para +ue las *ariaciones !e intensi!a! +ue pro*oca estn relaciona!as lineal%ente con l. Asi%is%o& se !espreciarán los efectos !iná%icos pro!uci!os por la aplicacin !e una !iferencia !e potencial& aplica!a %uy lenta%ente.
). V)(,),* &) ,*'*+,) +)&,)
,
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Co%o se %uestra en la figura siguiente& la corriente !e sali!a es :I 8. Dic0a intensi!a! tiene& tres co%ponentes) I p'& I '' e I nc. A0ora 'ien& en un transistor polari/a!o en el %o!o acti*o& la corriente I p' es %uy superior a las otras !os 2unas %il *eces superior en el e(e%plo anterior3 por lo +ue& a efectos !e cálculo !e las *ariaciones en la intensi!a! !el colector& es a!%isi'le suponer +ue)
Suponien!o +ue la *ariacin !e 5 e'& incre%ento !e 5& es pe+ue,o& la *ariacin !e la corriente !e sali!a es)
... y lla%an!o transcon!uctancia& g %& al factor I 865?& resulta +ue)
La transcon!uctancia tiene las !i%ensiones !e una con!uctancia y su *alor !epen!e !e la te%peratura y !el punto !e funciona%iento. A la te%peratura a%'iente& g% *ale unos 8.8@ % por %A !e intensi!a! en el colector.
7. V)(,),* &) ,*'*+,) *'())
Por otra parte& el tr%ino e-ponencial pue!e e-presarse en funcin !e la intensi!a! !el colector)
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"l incre%ento !e la corriente !e 'ase es)
Deno%inan!o a to!o el tr%ino entre corc0etes& ten!re%os +ue)
"l pará%etro o cuantifica el efecto +ue& so're la corriente !e 'ase& pro!uce un incre%ento !e la tensin 5 e'. As1 al !is%inuir la 'arrera !e potencial en la unin e%isor:'ase& se pro!uce un au%ento !e 0uecos inyecta!os !es!e el e%isor& au%entan!o la concentracin !e porta!ores %inoritarios en la 'ase& lo +ue con!uce a un incre%ento !e la tasa !e reco%'inacin. De'i!o a ello& I'' crece. Por otra parte& la !is%inucin !e la 'arrera !e potencial antes cita!a& supone un incre%ento !el n;%ero !e electrones inyecta!os en el e%isor !es!e la 'ase& con lo +ue se pro!uce un au%ento !e la corriente I ne.
. V)(,),* &) '*+,* -&'-(</,+-( V8. La tensin colector:e%isor es)
Por tanto& si 5 e' se incre%enta& 5 ce *ariará co%o)
La e-presin anterior i%plica +ue el incre%ento !e la tensin colector: e%isor pue!e au%entar sin l1%ite& sin %ás +ue incre%entar suficiente%ente la resistencia !e carga R 8. ?al suposicin no es cierta ya +ue 0ay +ue tener presente +ue& en el %o!elo si%plifica!o +ue se 0a !esarrolla!o& no se 0a teni!o en cuenta el efecto !e la tensin !e polari/acin in*ersa 5 c' so're la anc0ura !e la 'ase& >. 5alores %uy ele*a!os !e g %R% suponen una
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i%portante *ariacin !e 5 c'& lo +ue %o!ificar1a nota'le%ente la anc0ura >& no sien!o *áli!as entonces las pre%isas !el %o!elo utili/a!o.
. #)*)*,)+ -((,*' ; '*+,*% Suponga%os +ue& a la entra!a !el circuito !e la siguiente figura& se aplica una se,al alterna !e pe+ue,a a%plitu!& y frecuencia lo suficiente%ente pe+ue,a para +ue pue!an ser !esprecia!os los efectos !iná%icos +ue no 0an si!o teni!os en cuenta en el %o!elo anterior. "n estas con!iciones& por el circuito !e entra!a circulará una corriente alterna :I':AI'. "s !ecir& so're la corriente :I ' +ue e-ist1a para un incre%ento !e tensin 8& se superpone una corriente alterna !e a%plitu! incre%ento !e la intensi!a! !e 'ase. De for%a análoga& en el circuito !e sali!a aparecerá una corriente alterna !e a%plitu! igual al incre%ento !e la intensi!a! !e colector& superpuesta a :Ic2corriente !e colector para un incre%ento !e tensin 83. Se !efine ganancia en intensi!a! co%o)
O'sr*ese +ue& al ser no %uc0o %enor +ue & la ganancia !e intensi!a! pue!e to%ar *alores %uy ele*a!os. De for%a análoga& se !efina la ganancia !e tensin co%o)
"n !efiniti*a& la se,al !e entra!a& se *e a%plifica!a tanto en intensi!a! co%o en tensin.
2. MATERIALES% 8
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:
01 Fuente de /oder '(
:
01 ulmetro 'igital
:
01 &sciloscoio
:
01 enerador de se3ales y4o #rans5ormador de 2206 7 126
:
01 #ransistor N/N 2N *0+
:
01 9uego de tres :*; cada uno7
:
1? @ 10A? @ 1A? @ *.*A? @ 2.2A? @ **0?
:
01 9uego de tres :2; (ondensadores de 2,6 cada uno7
:
22BF @ 100BF
:
0* /rotoboard
:
01 9uego de + cables con unta de cocodrilo
:
01 9uego de 1 cables de coneCiones ara rotoboard
:
01 Dlicate de unta lana
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3. PROCEDIMIENTO ANALISIS EN DC = PUNTO DE OPERACION 1.
Ar%e el circuito +ue se %uestra a continuacin.
. <'i+ue el transistor en /ona acti*a. Para eso %anipular el potenci%etro. 3.
10
R2=_____
R3=_____
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VR1=______
VR2=_____
@. alle la corriente !e Base 2I'3 y la corriente !e Colector 2Ic3) 5.
Luego 0allese el *alor !e 0fe& por calculo 20fe4Ic6I'3 y !irecta%ente 2usan!o el %ult1%etro3. Hfe (calculado)=_______
hfe (Medido)=_______
E. Con to!o lo o'ser*a!o y 0alla!o& !i'u(e la recta !e carga correspon!iente. 7.
Construya a0ora el siguiente circuito)
. 5arian!o el potenci%etro u'i+ue 5ce465cc. Proce!a a reali/ar las siguientes %e!iciones y llene lo +ue se pi!e a continuacin)
11
5ce 2%e!i!o3
0fe4Ic6I'
5'e 2%e!i!o3
7ona)
Ic 2calcula!o3) 5rc6Rc
0fe 2%e!i!o3
Ie 2calcula!o3) 5rr6Re
0fe 2gu1a3 22 de mayo del 2018
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I' 2calcula!o3) Ie:Ic
0ie 2gu1a3
ANALISIS EN AC = #ANANCIA DE TENSION Ar%e el circuito siguiente)
2. ?ra'a(e con 5i48%5 2G/3 au%entan!o su a%plitu! 0asta o'tener 2en la pantalla !el osciloscopio3 un 5o %á-i%o sin !istorsin.
3. Con los *alores o'teni!os !e 5i y 5o proce!a a calcular el *alor !e la ganancia lineal y la ganancia en !eci'elios !el a%plifica!or.
4. Desconecte por un %o%ento el genera!or !e se,ales& luego a(uste el potenci%etro 0asta o'tener un 5ce4.H5. ?ra'a(e con 5i 48%5 2G/3. Au%entan!o su a%plitu! 0asta o'tener un 5o %á-i%o sin !istorsin.
4. DATOS EXPERIMENTALES C,(,'- 1% R4. GΩ 12
R4 Ω
P4.J GΩ 22 de mayo del 2018
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5R4.HJ 5
5R4. 5
I'4.HJ uA
Ic4. %A
0fe 2calcula!o34E.H
0fe 2Me!i!o34E.
C,(,'- 2% @.H 5
V /,-8
8.E 5
V7 /,-8 I
)&&)-8%
.EJ %A
I' 2calcula!o3) Ie:Ic
E.J uA
0fe4Ic6I'
@H.H
0fe 2%e!i!o3
H
0fe 2gu1a3
H8
V(>R I
)&&)-8%
.EJE %A
V((>R
C,(,'- 3% V /,-8 V7 /,-8 I
)&&)-8%
@.H 5 8.E 5 .EH %A
I' 2calcula!o3) Ie:Ic
E.J uA
0fe4Ic6I'
@H.8
0fe 2%e!i!o3
HJ
0fe 2gu1a3
H8
5o
H %5
V(>R I
)&&)-8%
.EHE %A
V((>R V,
1*
8%5
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5. SIMULACIONES CIRCUITO 1
1+
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Ib =0.00831 mA Ic =2.14 mA Ie =2.15 mA Vbe
=
0.69 V
Vce
=
4.36 V
β =257.5
CIRCUITO 2
1,
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Ib =0.00661 mA Ic =1.72 mA Ie =1.73 mA Vbe
=
0.69 V
Vce
=
4.48 V
β =261.7
CIRCUITO 3 A*á&,+,+ DC 1
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Ib
=
0.00661 mA Ic =1.72 mA
Ie
=
1.73 mA
Vbe= 0.69 V Vce =4.48 V β
=
261.7
A*á&,+,+ AC
1
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Vi
10 mV
A =
Vo 492 = = 49.2 Vi 10
=
Vo
=
492 mV
Osc.osco.o 18
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%ínea Dmarilla - 6i %ínea Dul - 6o Vi
10 mV
A =
Vo 492 = = 49.2 Vi 10
=
Vo
=
492 mV
6. CUESTIONARIO 1
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1. ?D,g) á&+ +(@)* &)+ )+)+ )() &) ,+'-(+,* * &) +)&,)
De'i!o a la u'icacin !el punto !e operacin en la gráfica Ic *s 5ce& si la ganancia 0ace +ue la a%plitu! !e la cur*a so'repase los l1%ites !e 8.J 5 o 5ce entonces 0a'rá una !istorsin. Pero para la e-periencia se tra'a( para +ue se pue!a o'tener la %á-i%a e-crusion si%trica& sien!o el punto !e operacin casi 5ce45cc6.
2. D,(*,) (+&')-+ *'( &-+ á&&-+ '(,-+ )&-(+ *-/,*)&+ &)+ (+,+'*,) ; &-+ (+&')-+ -7'*,-+ * &) g)*)*,) '*+,*8
20
V I7 I I
R+&')-+ & C,(,'- 1 A*)&,+,+ DC8 E(,/*')& N-/,*)& @.@ 5 @.KE 5 .HJ uA .K uA . %A .@ %A .8 %A .H %A
E((-( .KJ K. .KK K.K
V I7 I I
R+&')-+ & C,(,'- 2 A*)&,+,+ DC8 E(,/*')& N-/,*)& @.H 5 @.@ 5 E.J uA E.E uA .EJ %A .J %A .EJE %A .JK %A
E((-( .@H .J .8 .
V I7 I I A
R+&')-+ & C,(,'- 3 A*)&,+,+ DC ; AC8 E(,/*')& N-/,*)& @.H 5 @.@ 5 E.J uA E.E uA .EH %A .J %A .EHE %A .JK %A H. @.
E((-( .@H .H K. K.@ K.EE
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3. )+)(@) -* A +, + )/7,) RL -( *- /);-( )&-(G -( * 3G3 H-9/
Sa'e%os por teor1a en clase& +ue para el circuito K& la fr%ula para la ganancia es ) A =
Vo −hfe ( Rc|∨ RL ¿ = Vi hie
Por lo +ue al %o!ificar RL !e & Go0% a K&K Go0% afectará !irecta%ente a la ganancia !el a%plifica!or.
Vi= 10mV Vo= 492 mV
21
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A =
Vo 492 = = 49.2 Vi 10
. C-*&+,-*+% ?ransistor no acu%ula carga eso +uiere !ecir +ue casi to!a la
corriente pasa !el colector al e%isor. Se cu%ple la teor1a !el !ise,o y operacin !e los circuitos con
transistores. La corriente !e 'ase es casi %1ni%a 0asta tal punto !e ser !esprecia'le por en!e +uiere !ecir +ue está actuan!o en /ona
acti*a La ganancia !e tensin es !e H. Los resulta!os e-peri%entales con relacin a los no%inales solo presenta un error %enores !e @.
!. R-/*),-*+% 5erificar +ue to!os los conectores estn en 'uen esta!o. ?ener en cuenta las especificaciones !el transistor +ue se está
utili/an!o& para un 'uen !ese%pe,o en las e-periencias& y a!e%ás
tener en cuenta la correcta polari/acin. ?o%ar los *alores reales !e to!os los !ispositi*os o ele%entos para tener en cuenta las *ariaciones +ue se pue!an presentar frente a una posterior si%ulacin con *alores i!eales.
22
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". B,7&,-g()@)%
2*
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