UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLEFACULTAD DE INFORMATICA Y ELECTRONICAINGENIERIA ELECTRONICA CAMPUS TIQUIPAYA

ELECTRONICA BASICA II

Informe de Práctica de Laboratorio # 1

AMPLIFICADOR CON BJT EN FRECUENCIAS MEDIAS

Grupo “A”

Estudiante: Daniela Marañón Rodríguez

Docente: Ing. David Crespo

Cochabamba 18 Marzo del 2014

Gestión I – 2014

Evaluación

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE ASIGNATURA: ELECTRÓNICA BASICA II

PRACTICA Nº 1

AMPLIFICADOR CON BJT EN FRECUENCIAS MEDIAS

1. CONOCIMIENTO TEÓRICO REQUERIDO.-

Principios de funcionamiento del transistor bipolar, BJT Significado de los parámetros híbridos del BJT. Conceptos de Ganancias de voltaje y corriente e impedancias de entrada y salida del

amplificador.

Como podemos observar aquí se presenta un circuito amplificador emisor común. A continuación observaremos el comportamiento y los parámetros híbridos como su ganancia de voltaje y corriente

Circuito equivalente de corriente alterna

donde

Si Vs es una señal pequeña entonces el transistor opera en forma lineal y para efectos de análisis el transistor tiene un circuito lineal equivalente llamado circuito en parámetros “h”.

R ´LRB

Modelo del BJT en parámetros “h” (configuración en Emisor Común)

Significado de los parametros “h”

Estos parámetros “h” reciben su nombre a partir de las siguientes condiciones

A).- Corto circuito en la salida (V ce= 0 ).

∴ V be=( hie) ib

ic=(h fe) ibpor lo que:

hie=V be

ib|¿ ¿V CEQ ¿V ce=0 ¿

¿¿

h fe=icib|¿¿VCEQ ¿V ce=0 ¿¿¿

hie = Impedancia de entrada con la salida en corto.

i = input.

e = emisor común.

h fe = Ganancia de corriente en sentido directo con la salida en corto.

f = forward - directo

e =emisor común

B).- Circuito abierto en la entrada (ib=0 )

∴ V be=hre(V ce )

ic=hoe (V ce)

por lo que:

= Ganancia de voltaje en sentido inverso con la entrada abierta.

r = reverse

e = emisor común

hoe= Admitancia de salida con la salida abierta.

o = output

e = emisor común.

Modelo del Amplificador en Emisor Común incluyendo el modelo de señal pequeña del transistor

Las impedancias de entrada y de salida pueden obtenerse fácilmente mediante observación del circuito:

Zi=RB||hie y Zo=Rc

La ganancia de voltaje puede obtenerse a partir de la multiplicación de los siguientes factores

Ganancia de corriente

Av=V L

V S=−h fe

RC‖RL

hie.

Ai=iLiS

=iLib.ibis iL

iS=

−RC

RC+RLhfe

ibiS

=RB

RB+rsAi=

iLiS

=−RC

RC+RLhfe

RB

RB+rs

Ai=iLiS

=

V L

RL

V S

rs+zi

=V L

V S.rs+ziRL

2. COMPETENCIAS.- El estudiante:

Diseña, analiza y caracteriza circuitos amplificadores en frecuencias medias en las distintas configuraciones utilizando transistores BJT., a través de la resolución de problemas que se presentan en el campo de trabajo del profesional.

Comprende los parámetros que caracterizan a cada amplificador, como ser sus ganancias y sus impedancias, en la electrónica básica.

3. MATERIALES Y EQUIPO.-

Ai=Av

zi+rsRL

MULTÍMETRO

BREAD BOARD

FUENTE DE ALIMENTACION DC

RESISTENCIAS DE DISEÑO

CAPACITORES DE DISEÑO

TRANSISTOR 2N2222

1 OSCILOSCOPIO

GENERADOR DE SEÑAL

4. PROCEDIMIENTO.-

Parte 1.1

Determinar el valor de las resistencias del circuito de la figura 1 para que su punto de trabajo o Q se encuentre en la mitad de la recta estática de carga y la tensión de colector sea VC=7 [V]. Comprobar experimentalmente el resultado.

Figura 1

Parte 1.2

Seleccionar una onda sinusoidal de frecuencia F = 5 [KHz]. Conectar el Osciloscopio para medir las señales de entrada y salida: CH1 = Vin y CH2 = Vout. Actuar sobre la amplitud de entrada para obtener la máxima señal de voltaje de salida sin distorsión. Anotar los valores en el siguiente cuadro y calcular la Ganancia de tensión y el desfase entre las señales.

Frec [KHz] Vin Vout Av = |Vout/Vin| Desfase [º]

Parte 1.3

Medición de la impedancia de entrada Zin del Amplificador a F = 5 [KHz], usando para ello el esquema de la figura 2; la resistencia R debe ser de un valor cercano a la impedancia de entrada calculada de forma teórica.

Figura 2

Parte 1.4

Medición de la impedancia de salida Zout:

a) Medir la tensión de salida Vout en vacío (tal como se ve en la figura), VOUT – VACIO.b) Conectar una resistencia de carga RL=10KΩ y volver a medir el voltaje de salida, VOUT –

CARGA.c) Calcular la impedancia de salida Zout según la siguiente fórmula:

ZOUT=(V OUT−VACIO−V OUT−CARGA

V OUT−CARGA)∗RL

Parte 1.5

Medición de la Ganancia de Corriente: Para ello, colocar una resistencia R a la entrada como en la figura 2 de forma que:

A I=i0ii=

v0Rc

(v i1−v i2 )R

NOTA: Los transistores BC547B, NTE 123AP, 2N3643 y 2N2222 que existen en laboratorio de electrónica, tienen las mismas características.

5. DATOS -- CÁLCULOS – RESULTADOS -- OBSERVACIONES.-

Parte 1.1

B = 280VC = 7 [V]Vcc = 12 [V]

RS =600 [Ω]RC = 3.3 [KΩ]CE = 47 [µF]CS =100 [nF]VCE = 6 [V]

Teniendo el circuito armado analizamos:

Vc + ic*Rc = Vcc

Ic=Vcc−VcRc

Ic= 12−73.3KΩ

Ic=1.52[mA ]

IB= IcB

IB=1.51mA280

IB=5.40[µA ]

MALLA DE SALIDA DC:

-Vcc + Rc Ic +VcE + RE IE= 0

ℜ=Vcc−IcRc−VceIE

ℜ=12−(1.52mA )(3.3KΩ)−6

1.52mA

ℜ=673.51 [Ω ]≈680[Ω]

MALLA DE ENTRADA:

−Vcc∗R2R1+R2

+R1R2R1+R2

IB+V BE+R E I E=0

CONDICIÓN:Rth=0.1∗B∗ℜ

Rth=0.1∗280∗680Rth=19.04[KΩ]

−12∗R2R1+R2

+(19.04 KΩ )∗(5.4µA )+0.7+(680 )∗(1.52mA )=0

Haciendo operaciones:

R1=124852.46 [Ω ] ≈1 [KΩ ]

R2=22466.077 [Ω ]≈22 [KΩ ]

Parte 1.2

En la práctica completar la siguiente tabla.

Frecuencia [KHz] Vin Vout Av = |Vout/Vin| Desfase [º]5 [KHz] 64 [mV] 3.6 [V] 56.25 0º

Parte 1.3

Medición de la impedancia de entrada Zin del Amplificador a F = 5 [KHz]

hie=B∗V T

Ic=280 (26∗10−3 )1.52∗10−3

4.821 [kΩ ]≈5.1[kΩ]

Tomando datos de V1 y V2

V i1=49 [mV ]

V i2=26 [mV ]

Zin=V i2

V i1−V i 2

R

= 26∗10−3

(49−26 )∗10−3

5.1∗103

Zin=5.765 [KΩ]

Parte 1.4

Medición de la impedancia de salida Zout con una resistencia de carga RL=10KΩ.

Datos

Vout-vacio = 3.68 [V]

Vout-carga = 2.88 [V]

Aplicando la fórmula:

ZOUT=(V OUT−VACIO−V OUT−CARGA

V OUT−CARGA)∗RL

ZOUT=( 3.68−2.882.88 )∗(10∗103)

ZOUT=2.777 [KΩ]

Parte 1.5

Medición de la Ganancia de Corriente

A I=i0ii=

v0Rc

(v i1−v i2 )R

A I=

3.683.3∗103

(49−26 )∗10−3

4.821∗103

A I=233.74

6. CUESTIONARIO.-

1. Mediante las hojas de datos especificar los valores de los parámetros H de los transistores a ser usados en laboratorio.

2. Calcular en forma teórica la Ganancia de voltaje del amplificador, Av = Vout/Vin, AI, ZIN y ZOUT

GANANCIA DE VOLTAJE:

∆V=−V 0

V I=

−hfe∗(Rc″ RL)hie

hie = 4.821[KΩ] dato de la experiencia 3

hfe ≈ B = 280

∆V=−280∗(3.3∗103″ 10∗103)

4.821∗103

∆V=−144.106

GANANCIA DE CORRIENTE:

∆ I=−I 0I I

=−Rc∗hfeRc+RL

∆ I=−3.3∗2803.3+10

∆ I=−69.474

IMPEDANCIA DE ENTRADA

Zin=Rt h″hie

Sabemos que Rth = 19.04 [kΩ]

Zin=(19.04∗4.81 )∗106

(19.04+4.81 )∗103

Zin=3.845 [KΩ]

IMPEDANCIA DE SALIDA

Zout ≈Rc

Zout ≈3.3[KΩ]

3. En cada uno de los puntos mencionados arriba hacer una comparación de los resultados teóricos y prácticos y explicar las posibles hipótesis sobre las variaciones.

GANANCIA DE VOLTAJE:

PRACTICO :∆V=−56.25

TEÓRICO :∆V=−144.106

Calculando el error tenemos un error del:

GANANCIA DE CORRIENTE

PRACTICO :∆I=−233.74

TEÓRICO :∆ I=−69.474

Calculando el error tenemos un error del:

IMPEDANCIA DE ENTRADA

PRACTICO :Zin=5.765[KΩ]

TEÓRICO :Zin=3.845[KΩ]

Calculando el error tenemos un error del:

IMPEDANCIA DE SALIDA

PRACTICO :Zout=2.777KΩ ¿

TEÓRICO :Zout=3.3 [KΩ]

Calculando el error tenemos un error del:

En cada uno de los casos tenemos un porcentaje de error considerable, por lo que puede ser que al tomar valores aproximados, como en las resistencias, nuestros valores cambian en los cálculos, esto podría ser una de las hipótesis.

Otra de mis hipótesis es que al tratar de acabar muy rápido el laboratorio posiblemente no vimos adecuadamente los valores o pudo que se nos pasó algo, pero solo es una hipótesis.

7. CONCLUSIONES.-

En conclusión, el experimento logramos acabarlo, con ciertos errores mencionados anteriormente, aunque fue bastante largo, nos confiamos, pues al calcular las resistencias en curso, perdimos el tiempo. Pude a través de esta práctica analizar cómo trabaja los amplificadores emisor común, y pude comprobar las ganancias de voltaje y de corriente, y las impedancias de entrada y salida, las cuales obtuvimos el mayor error.

A partir de esta experiencia, tendremos que realizar la practica con mas cautela.

8. RECOMENDACIONES Y CUIDADOS.-

Tener cuidado al medir la constante beta, pues de acuerdo a eso, si es muy pequeño las mediciones que tomemos no cambiaran mucho y dificultara el experimento.

Tener cuidado con la medición de la resistencia pues si no existía la misma, había que escoger la más próxima.

Se recomienda armar rápidamente el circuito para así disponer del tiempo restante para llenar todos los datos requeridos y hacer una verificación en algunos que no cuadran muy bien con la secuencia y extracción de datos.

Es necesario utilizar un multímetro para comprobar que tipo de transistor es, si es un NPN o un PNP.

Se recomienda usar dos multímetros, uno para medir la corriente y otro para medir el voltaje que se requiere, de esta manera la práctica se realizará más rápido

9. BIBLIOGRAFÍA.-

http://www.circuitstoday.com/wp-content/uploads/2009/03/2n2222.pdf

http://www.exabyteinformatica.com/uoc/Electronica/Tecnologia_electronica_ES/Tecnologia_electronica_ES_(Modulo_3).pdf

http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/apuntes/ebasica/pag06-03.htm

http://cvb.ehu.es/open_course_ware/castellano/tecnicas/electro_gen/teoria/tema-5-teoria.pdf

http://iniciativapopular.udg.mx/muralmta/mrojas/cursos/elect/apuntesdefinitivos/UNIDAD1/1.2.2.pdf

http://www-elec.inaoep.mx/~materesa/pdf/prope_10/problemas5EB.pdf