Diseño de amplificadores de una etapa con transistores BJT

Universidad Privada BolivianaFacultad de Ingeniera y ArquitecturaEscuela de Desarrollo Tecnolgico e Innovacin EDTI

INFORME DE LABORATORIO

Asignatura: Electrnica Aplicada

Ttulo de la Prctica : Diseo de amplificadores de una etapa con transistores BJT

Fecha de entrega : 10 de Marzo 2015

Nombres de los estudiantes: Jaime Juregui I. Jos Ros Nez Rodrigo Velsquez Vargas

Carrera: Ing. Electromecnica

Docente : Ing. Carlos Lpez

No. Laboratorio : 3

Cochabamba - Bolivia2015

1. OBJETIVOS

Disear circuitos amplificadores de una etapa con el transistor BJT. Evaluar los circuitos amplificadores en mxima variacin simtrica. Medir e interpretar ganancias de voltaje, de corriente e impedancia de entrada con los instrumentos osciloscopio y multmetro. Simular los circuitos amplificadores con el programa CircuitMaker 2000 o con el programa PROTEUS.

2. FUNDAMENTO TERICO

TRANSISTOR

El transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El trmino transistor es la contraccin en ingls de transfer resistor (resistencia de transferencia).

TRANSISTOR DE UNIN BIPOLAR: BJT

Existen dos subclases y pueden ser: NPN o PNP.

EL TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR

El anlisis del transistor como amplificador, se hace bajo condiciones donde se encuentra linealidad entre las caractersticas de la seal de entrada y la seal de salida. Estas son las de tener pequea amplitud y baja frecuencia; es decir cuando la entrada es menor de 25mV con el fin de no sobrepasar la linealidad entre las curvas de entrada como diodo BE y utilizando frecuencias en la banada de audio frecuencia que es de 100Hz a 10KHz.

Pasada esta frecuencia, entra a consideracin las capacidades internas del dispositivo como la capacidad de la juntura BE y BC, que con el efecto MILLER forman una dependencia con las altas frecuencias muy limitante por los efectos sobre la sintonizacin de seales, que en esos casos son moduladas.

3. PARTE EXPERIMENTAL

Equipos, Insumos y Componentes electrnicos

1 Transistor n-p-n 2N3904 1 Transistor p-n-p 2N3906 1 Resistencia de 100 1 Resistencia de 10 2 Resistencias de 1 2 Resistencias de 330 1 Resistencia de 100 1 Resistencia de 15 1 Resistencia de 4.7 1 Resistencia de 33 2 Condensadores de 100 uF, 16 o 25 Volts o mayor 1 Condensador de 10 uF, 16 o 25 Volts o mayor 1 Potencimetro de 1 1 Potencimetro de 50 1 Potencimetro de 100 1 Par de Cables conectores de fuente 1 Fuente variable de +/- 15 V 1 Generador de funciones 1 Osciloscopio PROPSCOPE 3 Puntas de prueba 1 Tester Fluke 1 Tester con medidor de hfe Breadboard o protoboard 8 Cables Jumpers de protoboard

Procedimiento descriptivoExperimento 1: Diseo de un amplificador Emisor Comn

Se dise el amplificador con la configuracin de emisor comn polarizado por divisin de tensiones usando el transistor BJT 2N3904 con ,, de manera que los valores de R1, R2, RE cumplan para lograr mxima variacin simtrica en la salida y cumpla con una ganancia de tensin y .

Con el tester se midi el valor de beta del transistor 2N3904.

1. Se implement el circuito amplificador y conect el osciloscopio y generador de funciones, como se indica.

2. Se ajust el generador de funciones para producir una seal sinusoidal de amplitud 1V pico y de frecuencia 1KHz. Se utiliz la punta de prueba del generador y se ajust a la escala x10 para lograr en la entrada del amplificador una tensin aproximada de 100 mV.3. Con el osciloscopio se midi la ganancia de tensin del circuito Av comparando la seal de salida Vo con la de entrada Vi.4. Con el ampermetro se midi la corriente de entrada en ca y la corriente en la carga en ca, se calcul la ganancia de corriente Ai mediante Io/Ii.5. Se calcul la impedancia de entrada con los valores medidos de Vi e Ii.6. Se midi la tensin Vo p-p sin distorsin, esto incrementando la amplitud de la seal de entrada Vi (generador de funciones)7. Se ajust el generador de seales como en el paso 2, incluyendo en el circuito amplificador el condensador C3 der refuerzo o de paso (10uF) en paralelo con Re. Se hall la ganancia de tensin Av.8. Finalmente se repitieron los pasos del 1 al 3 reemplazando el transistor 2N3904 por el transistor 2N3906 y la fuente positiva por la fuente negativa de -12V. Solo se debe medir la ganancia de tensin Av.

Resultados Prcticos

Ganancia de tensiones

Figura 1: Ganancia de tensin emisor comn 2N3904

Figura 2: Ganancia de tensin emisor comn 2N3904 con el condensador de paso C3

Figura 3: Ganancia de tensin emisor comn 2N3906

Ganancia de Corriente

Impedancia de entrada

Tensin Vo p-p

Resultados Tericos

Figura 4: Grafica ic vs Vceq

Resultados Simulados

Figura 5: Ganancia de tensin base comn 2N3904


Figura 7: Ganancia de tensin emisor comn 2N3904 con el condensador de paso C3

Experimento 2: Diseo de un amplificador Colector Comn (Emisor Seguidor)

Se dise el amplificador con la configuracin de colector comn polarizado por divisin de tensiones usando el transistor BJT 2N3904 con ,, de manera que los valores de R1, R2 cumplan para lograr mxima variacin simtrica en la salida y ganancia de corriente .



2. Se ajust el generador de funciones para producir una seal sinusoidal de amplitud 1V pico y de frecuencia 1KHz. Se utiliz la punta de prueba del generador y se ajust a la escala x10 para lograr en la entrada del amplificador una tensin aproximada de 100 mV.3. Con el osciloscopio se midi la ganancia de tensin del circuito Av comparando la seal de salida Vo con la de entrada Vi.4. Con el ampermetro se midi la corriente de entrada en ca y la corriente en la carga en ca, se calcul la ganancia de corriente Ai mediante Io/Ii.5. Se calcul la impedancia de entrada con los valores medidos de Vi e Ii.6. Se midi la tensin Vo p-p sin distorsin, esto incrementando la amplitud de la seal de entrada Vi (generador de funciones)7. Finalmente se repitieron los pasos del 1 al 3 reemplazando el transistor 2N3904 por el transistor 2N3906 y la fuente positiva por la fuente negativa de -12V. Solo se debe medir la ganancia de tensin Av.

Resultados Prcticos

Ganancia de tensiones

Figura 8: Ganancia de tensin colector comn 2N3904

Figura 9: Ganancia de tensin colector comn 2N3906



Tensin Vo p-p

Resultados Tericos

Figura 10: Grafica icq vs Vceq


Figura 11: Ganancia de tensin base comn 2N3904 y 2N3906

Experimento 3: Diseo de un amplificador Base ComnSe dise el amplificador con la configuracin de base comn polarizado por divisin de tensiones usando el transistor BJT 2N3904 con ,, de manera que los valores de R1, R2 cumplan para lograr mxima variacin simtrica en la salida y ganancia de tensin .



2. Se ajust el generador de funciones para producir una seal sinusoidal de amplitud 1V pico y de frecuencia 1KHz. Se utiliz la punta de prueba del generador y se ajust a la escala x10 para lograr en la entrada del amplificador una tensin aproximada de 100 mV.3. Con el osciloscopio se midi la ganancia de tensin del circuito Av comparando la seal de salida Vo con la de entrada Vi.4. Con el ampermetro se midi la corriente de entrada en ca y la corriente en la carga en ca, se calcul la ganancia de corriente Ai mediante Io/Ii.5. Se calcul la impedancia de entrada con los valores medidos de Vi e Ii.6. Se midi la tensin Vo p-p sin distorsin, esto incrementando la amplitud de la seal de entrada Vi (generador de funciones)7. Finalmente se repitieron los pasos del 1 al 3 reemplazando el transistor 2N3904 por el transistor 2N3906 y la fuente positiva por la fuente negativa de -12V. Solo se debe medir la ganancia de tensin Av.

Resultados Prcticos





Tensin Vo p-p

Resultados Tericos

Figura 14: grafica ic vs Vceq


Figura 15:Ganancia de tensin base comn 2N3904


TABLAS COMPARATIVAS

Experimento: 1

PARMETROValor TericoValor PrcticoValor Simulado

Ganancia de voltaje, Av- 8- 8.22- 8

Ganancia de corriente, Ai- 6-5.83- 5.98

Impedancia de entrada, Zi7.7 k7.1 k7.5 k

Tensin de salida, Vo p-p9.29.869

Experimento: 2


Ganancia de voltaje, Av10.991

Ganancia de corriente, Ai1013.199.97

Impedancia de entrada, Zi3.3 k3.43 k3 k


Experimento: 3


Ganancia de voltaje, Av108.110

Ganancia de corriente, Ai0.4340.390.4

Impedancia de entrada, Zi43.440.241.3


CUESTIONARIO

1. Qu cuidados se deben tener en cuenta para medir correctamente la ganancia de tensin en el osciloscopio?

Se deben colocar las puntas de prueba en los lugares correctos, adems se debe seleccionar el atenuado, entre x1 y x10, de la seal correctamente. Tambin es importante comprobar q el circuito este correctamente armado, considerando que la base, el emisor y el colector del transistor se encuentren bien conectados.

2. Cmo se comprueba experimentalmente, si el amplificador es inversor o es no inversor?

Se puede comprobar si el amplificador es inversor al observar las seales que devuelve el osciloscopio, debiendo estar una de ellas desfasada con respecto a la otra.

3. Cul es la razn para que los valores medios de ganancias de voltaje y de corriente sean distintos a los prcticos y tericos?

La razn que los valores sean distintos es que se usaron resistencias con valores aproximados a los resultados obtenidos de manera terica, adems el ambiente en el que se realiza el experimento no es ideal, y por consiguiente pueden existir prdidas en el sistema. Finalmente no se conoce si los componentes se encuentran en el mejor estado para trabajar.

4. Explique la forma de determinar experimentalmente el parmetro Vo p-p sin distorsin?

Se puede determinar Vo p-p experimentalmente incrementando la amplitud que entrega el generador de funciones hasta el instante donde las ondas dibujadas por el osciloscopio tengan una mnima distorsin.

5. En la configuracin emisor comn y red de polarizacin por divisin de tensiones conviene usar el condensador de paso en paralelo con Re?, y si es as en que beneficia al circuito amplificador?

Es conveniente usar un condensador, ya que gracias a ste el circuito amplificador brinda una mayor ganancia de tensin que cuando no se utiliza un condensador de paso en paralelo con Re

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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