JFET AC Informe Final 2

Universidad Nacional Del Callao Escuela Profesional De Ingeniería ElectrónicaFacultad De Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2015 – A

LABORATORIO Nº4

Profesor: Cuzcano Rivas Abilio

Integrantes:

Asencios Saldivar, Julio Huaman Correa, Anthony David Zanes La Torre, Alejandro

Asignatura:

Laboratorio de Circuitos Electrónicos

Grupo Horario:

91 G

Tema: AMPLIFICADORES JFET EN CORRIENTE ALTERNA

2015 – A

Laboratorio De Circuitos Electrónicos Experiencia N º4

1


AMPLIFICADORES JFET EN CORRIENTE ALTERNA

I. OBJETIVOS:

Diseñar, calcular, simular e implementar un amplificador empleando el análisis en AC y DC transistorizado.

Definir el punto de polarización óptimo para un amplificador lineal sin distorsión.

Determinar los parámetros importantes para un amplificador transistorizado como la impedancia de ingreso y de salida, ganancias de voltaje e intensidad.

Realizar un análisis en ac y dc para el diseño de un amplificador transistorizado.

Analizar el comportamiento del transistor FET en circuitos de polarización.

A partir de las mediciones obtenidas, comparar los resultados teóricos con los resultados prácticos.

Utilizar herramientas de simulación para analizar el comportamiento de los circuitos implementados

II. MARCO TEÓRICO:

En los transistores bipolares, una pequeña corriente de entrada (corriente de base) controla la corriente de salida (corriente de colector); en los casos de los FET, es un pequeño voltaje de entrada que controla la corriente de salida. La corriente que circula en la entrada es generalmente despreciable (menos de un pico amperio). Esto es una gran ventaja, cuando la señal proviene de un dispositivo tal como un micrófono de condensador o un transductor pieza eléctrico, los cuales proporcionan corrientes insignificantes. Los FET’s, básicamente son de dos tipos: El transistor de efecto de campo de Juntura o JFET. El transistor de efecto de campo con compuerta aislada o IGFET, también conocido como semiconductor de óxido de metal, MOS, o simplemente MOSFET. El análisis de CA de una configuración del JFET requiere el desarrollo de un modelo de CA de señal pequeña para el JFET. Un componente importante del modelo de ca reflejara el hecho de que un voltaje de ca aplicado a las terminales de entrada de la compuerta a la fuente controlara el nivel de corriente del drenaje a la fuente.


2


AMPLIFICADOR EN FUENTE COMUN

Un amplificador en fuente común es aquel en el que se aplica una señal de entrada de CA a la Compuerta y la señal de salida de CA se toma de la terminal del drenador. La terminal de fuente es Común tanto para la señal de entrada como para la de salida. Las configuraciones básicas para este Amplificador pueden incluir un resistor de fuente RS; o dos resistores Rs en serie (RS=RS1+RS2), donde Sólo uno de ellos cuenta con un capacitor en derivación (conectado en paralelo a este); o puede ser una Configuración donde RS=0. Un ejemplo de este tipo de amplificador que utiliza dos resistores RS se Ilustra en la Figura 2. El circuito utiliza un JFET canal N polarizado mediante un divisor de voltaje. Si Este circuito se modifica de tal forma que R1=∞ (circuito abierto), entonces la polarización del Amplificador cambia a la de un JFET autopolarizado. La resistencia de carga RL así como la fuente de Señal de CA vs se encuentran acoplados a la red de polarización mediante capacitores (denominados Capacitores de acoplamiento).


3


Análisis de CD.

El circuito que se ilustra en la Figura 3(a) muestra el circuito equivalente de CD para el amplificador fuente común de la Figura 2. En el análisis de CD se considera la impedancia de los capacitores como infinita de tal forma que estos actúan como circuitos abiertos. También la red de polarización de la compuerta se ha simplificado mediante la aplicación del teorema de Thevenin, las ecuaciones para la red de la compuerta se presentan enseguida. La resistencia de compuerta es dada por: RG = R1 || R2. Generalmente IGSS es muy pequeña por lo que para efectos prácticos se considera como IGSS=0, el resistor RG mantiene a la compuerta en aproximadamente VGG volts de CD. VGG se obtiene aplicando un divisor de voltaje:

En el caso de un red de autopolarización donde R1=∞, las ecuaciones son RG=R2 y VGG=0V. El análisis de la malla compuerta-fuente arroja la ecuación: De esta relación se despeja el voltaje VGS y se sustituye en la ecuación de Shockley:


4


Análisis de CA.

La Figura 4 muestra el circuito equivalente de CA para el amplificador fuente común que se ilustra en la Figura 2. Para obtener este circuito se consideran los capacitores en corto circuito al Igual que la fuente de CD. Enseguida se reemplaza el modelo simplificado del JFET mostrado en la Figura 1(b).

Las ecuaciones para el cálculo de la ganancia de voltaje, ganancia de corriente, resistencia de Entrada y resistencia de salida se presentan a continuación.Tipos de configuraciones:

Ecuaciones usadas en este tipo de configuración:

Ganancia de Corriente:


5


A2=i2i1

Impedancia de entrada:

Zi=V ii1

Ganancia de tensión:

Av=V 2

V 1

Impedancia de salida:

Z0=V 2

i2

III. MATERIALES:

Osciloscopio. Multímetro. Transistor 2N4222a. Resistencias de 33k, 20k, 10k, 3k y 150. Condensadores de 10uF y 100uF. Generador de señales.

IV. DISEÑOS A ANALIZAR: En DC:


6


En AC:


7


V. IMPLEMENTACION EN EL LABORATORIO:


8


Vi 1,54 V

Vo 6,46 V

Ii -6,08.10-6 uA

Io -1,68 mA

Av 4,20

Ai 276,32.106


9


Vi 0,59 mV

Vo 1,85 mV

Ii -14,43.10-6 uA

Io -25,99.10-6 uA

Av 3,14

Ai 1,80


10



11



12


VI. PARTE MATEMATICA DEL CIRCUITO:


13



14


VII. CONCLUSIONES:

Según los cálculos hechos en el laboratorio, se comprueba que la corriente del drain (drenaje) depende del voltaje de gate (compuerta) – source (fuente) (vgs). De ahí la gráfica principal del transistor.

Nos damos cuenta que los transistores de efecto de campo son sensibles a la tensión, por eso utilizamos una alta impedancia de entrada (expresado en mega ohmios), de este concluimos que los fet nos permiten almacenar carga el tiempo suficiente para permitir su utilización como elementos de almacenamiento.

La tensión de ruptura es función de vgs así como de vds. Conforme aumenta la magnitud entre compuerta y fuente, disminuye la tensión de ruptura.

VIII. CUESTIONARIO:

¿Qué es el voltaje de ruptura?

Como se muestra en la gráfica, la ruptura ocurre en el punto C cuando ID comienza a incrementarse muy rápido con cualquier incremento adicional VDS. La ruptura puede dañar irreversiblemente el dispositivo, así que los JFET siempre se operan por debajo de la ruptura y dentro de la región activa.

¿Cuáles son las ventajas de usar transistores JFET?

1. Los FET son dispositivos sensitivos al voltaje que tienen alta impedancia de entrada. Puesto que esta impedancia de entrada es bastante más alta que la de los BJT, los FET se prefieren sobre los BJT en su uso como la etapa de entrada para un amplificador.

2. Los JFET genera menos ruido que los BJT.


15


3. Los FET son más estables respecto a la temperatura que los BJT.

¿Cuáles son las desventajas de los JFET?

1. Los FET usualmente exhiben una pobre respuesta de frecuencia debido a una alta capacitancia de entrada.

2. Algunos tipos de FET exhiben una pobre linealidad.

3. Los FET se dañan con el manejo debido a la electricidad estática.

¿Qué es la región de saturación?

En esta región, de similares características que un BJT en la región lineal, el JFET tiene unas características lineales que son utilizadas en amplificación.

Se comporta como una fuente de intensidad controlado por la tensión VGS cuya ID es prácticamente independiente de la tensión VDS.

La ecuación que relaciona la ID con la VGS se conoce como ecuación cuadrática o ecuación de Schockley que viene dada por donde Vp es la tensión de estrangulamiento y la IDSS es la corriente de saturación.

Esta corriente se define como el valor de ID cuando VGS=0, y esta característica es utilizada con frecuencia para obtener una fuente de corriente de valor constante (IDSS).

¿Qué aplicaciones tiene el transistor JFET?

Amplificador

Conmutador analógico

Multiplexado

Troceadores

Amplificador de aislamiento

Amplificador de bajo ruido

Resistencia controlada por voltaje

Control de ganancia automático


16


IX. RECOMENDACIONES:

Saber polarizar un transistor JFET, saber hacer la conexión de cada uno de sus pines ya que esto influye totalmente en el resultado final. Se recomienda ver el DataSheet del transistor JFET.

Tener cuidado al calcular las pendientes de las rectas de carga, siempre resultan ser muy engorrosas.

Tener en cuenta que siempre la reta de carga Dinámica tendrá mayor pendiente que la recta de carga Estática, si tus resultados salen completamente lo contrario a esto, revisar los cálculos hechos.

X. BIBLIOGRAFÍA:

Floyd L. Thomas Dispositivos Electrónicos Octava Edición Boylestad Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos Savant Diseño Electrónico Schiling Circuitos Electrónicos


17

Documents

JFET AC Informe Final 2