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UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICERECTORADO ACADÉMICO
DECANATO DE INGENIERIA ESCUELA DE ELÉCTRICA
SEDE CABUDARE
Shearly Achji Adjam Ricardo Ros
Lab. Electrónica I Saia “A”
INTRODUCCIÓN
El análisis de los circuitos básicos es el estudio de interconexiones de
dispositivos pasivos y fuentes. Los dispositivos que actúan en un circuito, pueden
ser lineales como los resistores, capacitores e inductores o no lineales.
Hasta ahora, entre los dispositivos no lineales hemos estudiado el diodo, el
cual como ya se pudo observar es un dispositivo semiconductor de dos terminales
formados por material tipo p en uno de sus extremos y material tipo n en el otro.
Este dispositivo solo permite la circulación de corriente en un sentido.
Otro componente bastante conocido en el mundo de la electrónica es el
transistor bipolar BJT, el cual es un dispositivo no lineal de tres terminales y puede
ser de 2 tipos: npn o pnp.
Estos dispositivos electrónicos son empleados en una gran variedad de
aplicaciones prácticas entre las que podemos mencionar amplificación, oscilación,
conmutación, conversión de frecuencias entre otras.
En esta práctica se estudiaran las características físicas y operativas de un
transistor BJT, se analizará el funcionamiento del transistor en sus regiones de
corte, saturación y polarización y se aplicaran los criterios de diseño empleando
estos componentes.
ACTIVIDADES DE LABORATORIO.
PARTE I. ANALISIS DE CIRCUITOS CON TRANSISTOR.
1. Busque en el manual ECG el transistor 2N2222.
Transistor Bipolar NPN de baja potencia cuyas características principales son las
siguientes:
Corriente máxima: 800mA
Voltaje máximo: 40V
hfe: valores típicos alrededor de 150
2. Monte el siguiente circuito e incorpore como entrada una señal cuadrada
con periodo de 2 segundos.
Q12N2222
D1LED-RED
R1
1k
R1(1)
Vcc
3. Calcule la frecuencia.
f= 1T
=12=0.5Hz
4. Explique.
El circuito mostrado en la figura anterior, funciona como un switch que
enciende y apaga el diodo Led cada 2 segundos. Esto se debe a que la entrada es
una onda cuadrada que durante el semi-ciclo positivo permite que exista
circulación de corriente de base y de colector a través del transistor, produciendo
que durante este semi-ciclo el Led se encienda. Por el contrario, durante el semi-
ciclo negativo, la corriente de base y colector serán cero, haciendo de esta manera
que el Led se apague.
PARTE II. AMPLIFICADOR DE VOLTAJES CON TRANSISTOR.
1. Monte un circuito amplificador emisor común con Vcc = 12V, Rc = 1KΩ,
Re = 470Ω, Beta = 100. Grafique. Para el cálculo de los condensadores
utilice:
Vi = 0.1V / 1KHz
Vbe = 0.7V
RL = 1KΩ
ZCS = ZCR = 1Ω
CS = CR = 159.15μF
Q12N2222
Vcc
R214.65k
R16.9k
CS1
15.91uF
RC1k
RE470
RL1k
CS2
15.91uF
CR15.91uF
Vin
Rca = RC || RL = 1k || 1k = 500Ω
Rcd = Rc + Re = 1k + 470 = 1470Ω
IC = Vcc / (Rca + Rcd) = 12 / (500 + 1470) = 6.09mA
VCE = IC * Rca = 6.09m * 500 = 3.05V
VCC’ = 2 * VCC = 6.1V
RB = 0.1 * β * RE = 0.1 * 100 * 470 = 4.7KΩ
VBB = VBE + IC * (1.1 * RE) = 0.7 + 6.09m * (1.1 * 470) = 3.85V
R1 = RB / (1 – VBB / VCC) = 4.7K / (1 – 3.85 / 12) = 6.9KΩ
R2 = VCC *0 RB / VBB = 12 * 4.7K / 3.85 = 14.65KΩ
Mida
VCE = 4.97V
IC = 5.99mA
Q:
Grafica del punto Q:
Grafica de tensión de entrada y de salida:
PARTE III. DISEÑO DE CIRCUITOS CON TRANSISTORES.
1. Se tiene como entrada una fotoresistencia. Si hay luz se debe encender
una lámpara que indique que el sistema esta operativo pero en modo de
descanso. Si oscurece el sistema debe apagar la lámpara. Establezca
usted los niveles de tensión necesarios para determinar claridad/oscuridad.
Simule el circuito.
BAT112V
1000.0 LDR1LDR
Q12N2222
R1
RC
D1LED-RED
Para este diseño, se empleara un diodo Led rojo y un fotoresistor con las
siguientes características:
Diodo led: voltaje de operación típico de 2V con 20mA de corriente
Fotoresistor: varia su resistencia respecto del nivel de luminosidad de la
siguiente manera:
1000 lux: 339Ω
400 lux: 745Ω
100 lux: 2.45KΩ
Se realizaran los cálculos de manera que el led este encendido con máximo
brillo a partir de un nivel de luminosidad de 1000 lux. Esto quiere decir que
VBE = 0.7V cuando RLDR = 339Ω
Por regla de diseño, sabemos que la corriente que circulara por la fotoresistencia
debe ser al menos 10 veces mayor que la corriente de la base para tener
estabilidad de polarización, de esta manera podremos aplicar LVK en el camino
que recorre VCC, RLDR y VCE para conseguir la corriente de la base:
VCC – 10 * IB * RLDR -0.7 = 0
IB = (12 – 0.7) / (10 * 339) = 3.33mA
De esta manera podremos calcular el valor de R1:
R1 = VBE / (9 * IB) = 0.7 / 0.03 = 23.33Ω
Calculamos ahora RC empleando como datos los valores típicos del led:
RC = (VCC – VLED) / ILED = (12 – 2) / 0.02 = 500Ω
A continuación se anexan simulaciones del circuito resultante con diferentes
valores de Lux en RLDR:
1000 Lux:
BAT112V
1000.0 LDR1LDR
Q12N2222
R123.33
RC500
Volts
+2.25
mA
+18.2
D1LED-RED
800 Lux:
BAT112V
800.0 LDR1LDR
Q12N2222
R123.33
RC500
Volts
+2.17
mA
+0.74
D1LED-RED
600 Lux:
BAT112V
600.0 LDR1LDR
Q12N2222
R123.33
RC500
Volts
+0.38
mA
+0.00
D1LED-RED
CONCLUSIONES
En esta práctica se pudo estudiar el comportamiento de circuitos con
transistores BJT trabajando en sus tres regiones de operación: corte, saturación y
región de polarización o lineal.
En la primera actividad, se empleó el transistor como un switch donde ante
una señal de entrada cuadrada se pudo ver los cambios de estados ON-OFF
mediante un diodo led conectado en el colector del BJT que encendía y apagaba
cada 2 segundos (periodo de la señal de entrada). De esta manera, se pudo
comprender que al aplicar una tensión base-emisor superior a 0.7 V el transistor
entra en operación y permite el flujo de corriente entre sus terminales.
En la segunda actividad, se trabajo con el transistor en su región de
polarización o lineal bajo configuración Emisor Común (configuración en la cual se
aplica la señal de entrada en la base y se toma la señal de salida en el colector).
Se pudieron aplicar ecuaciones tanto de análisis como de diseño para determinar
valores de resistencias, graficar el punto Q, calcular corriente de colector, tensión
base-emisor, ganancias de tensión y de corriente. Cabe destacar que los circuitos
donde se emplea este tipo de configuración realizan una amplificación e inversión
tanto en tensión como en corriente de su señal de salida respecto de la señal de
entrada.
Finalmente, en la tercera actividad se emplearon las ecuaciones de diseño
para obtener un circuito que encienda y apague una lámpara en presencia y
ausencia de luz respectivamente. Dado que las fotoresistencias varían su valor de
resistencia en función de la intensidad de luz a la cual están expuestas, se
hicieron los cálculos de manera que la lámpara encienda con máximo brillo en
presencia de una intensidad de luz de aproximadamente 1000 lux (iluminación
aproximada de un estudio de televisión). Esto se logro fijando valores de
resistencia y tensión en la base del BJT tal que en presencia de una intensidad de
1000 Lux, la tensión base emisor fuese 0.7V y esta disminuyera a medida que se
oscurece el lugar.
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