Universidad Tecnolgica IsraelFacultad de Electrnica - Laboratorio de Electrnica II

UNIVERSIDAD ISRAEL

PRACTICA N.- 10RESPUESTA DE FRECUENCIA DEL BJT

LABORATORIO ELECTRONICA IIINTEGRANTES:

MARCELO AGUIRREEDISON MORALESDANIEL SANDOVAL

21-01-2015

RESPUESTA DE FRECUENCIA DEL BJT

1. TTULOPrctica 10: Respuesta de Frecuencia del Transistor BJT.2. OBJETIVOS

2.1 GENERALAnalizar el comportamiento del transistor BJT a diferentes frecuencias de onda con pequeas seales.2.2. ESPECFICOSDeterminar el rango de operacin de frecuencias para el transistor BJT (Ancho de Banda; BW- BandWidth).

3. MARCO TERICOEl anlisis hasta el momento se ha limitado a una frecuencia particular. Para el caso del amplificador, se trata de una frecuencia que, por lo regular, permite ignorar los efectos de los elementos capacitivos, por lo que se disminuye el anlisis a uno que solo incluye elementos resistivos y fuentes independientes o controladas. Ahora, se revisaran los efectos de la frecuencia efectuados por los elementos capacitivos menores del dispositivo activo en altas frecuencias. Debido a que el anlisis se extender a un intervalo alto de frecuencias, se emplea la escala logartmica a lo largo del anlisis. A si mismo, como en la industria se emplea una escala de decibeles en las grficas de frecuencias, se presentara el concepto de decibel en cierto detalle. Las similitudes entre el anlisis de respuesta de frecuencias tanto de los BJTs como FETs, permiten una cobertura de cada uno en el mismo captulo.

Logaritmos En esta disciplina, no se puede escapar a la necesidad de contar con la habilidad para la funcin logartmica. La graficacin de una variable con lmites extensos, la comparacin de niveles sin cifras difciles de manejar y la identificacin de niveles de particular importantes para el proceso de diseo, revisin y anlisis, son caractersticas positivas del uso de la funcin logartmica. Como un primer paso para dar claridad a la relacin entre las variables de la funcin logartmica, considere las siguientes ecuaciones logartmicas:

Las variables a, b y x son las mismas en cada ecuacin. Si a se determina al elevar la base b al exponente x se obtendr si se toma el logaritmo base b de a. por ejemplo, si b = 10 y X = 2,

En otras palabras, si se requiere calcular la potencia de un nmero que da por resultado un nivel particular como el que se muestra a continuacin:

En la industria elctrica, electrnica y de hecho en la mayor parte de la investigacin cientfica, la base en la ecuacin logartmica se limita a 10 y al numero e = 2,71828 Los logaritmos que se toman con la base 10 se denominan logaritmos comunes, mientras que los logaritmos tomados con la base e se denominan logaritmos naturales. En resumen:

En las calculadoras cientficas actuales, el logaritmo comn se denota por lo general con la tecla log y el logaritmo natural por la tecla ln.

Decibeles El termino decibel tiene su origen en el hecho considerado de que los niveles de potencia y de audio se relacionan sobre una base logartmica. Es decir, un incremento en el nivel de potencia, digamos de 4 a 16 W, no da como resultado un incremento en el nivel de audio de un factor de 16 / 4 = 4, sino que se incrementa por un factor de 2, por que se deduce as: (4)2= 16. El trmino bel como las potencias se relaciona de la siguiente manera:

Por lo que bel es demasiado grande para la prctica se desarroll decibel de tal manera 10 decibeles es un bel.

La clasificacin nominal de equipo de comunicaciones electrnicas (amplificadores, micrfonos, etc) por lo general se mide en db. P1 es un nivel de referencia aceptado en 1 m W y una R de 600 ohmios, seleccionada debido a que esta es la caracterstica de transmisin de las lneas de audio.

GdBm =10 log10 P2/1m W 600 (dBm)

Cuando Vi es igual a cierto valor V1, P1 = V12/Ri, donde Ri es la R entrada del sistema. Si Vi se incrementa o decrementa a un nivel V2, entonces P2 = V22/Ri. GdB =20 log10 V2/V1 (dB)

La ganancia en decibel de un sistema en cascada es simplemente la suma de las ganancias en decibel de cada etapa, es decir,

GdBT = GdB1 + GdB2 + GdB3 + GdB4 +. (dB)

Consideraciones generales sobre la frecuencia La frecuencia de la seal aplicada puede tener un marcado efecto sobre la respuesta de la de etapa sencilla o de multietapas. Para frecuencias bajas, veremos que los capacitores de acoplamiento y de desvi ya no pueden reemplazar por la aproximacin de corto circuito para la seal debido al incremento en la reactancia de estos elementos. Los parmetros dependientes de la frecuencia para los circuitos equivalentes de pequea seal y los elementos capacitivos parsitos asociados con el dispositivo activo y con la red, limitaran la respuesta de alta frecuencia del sistema. El incremento en el nmero de etapas de un sistema en casacada limitara las respuestas de las altas y bajas frecuencias.

(a) Amplificadores con acoplamiento RC

(b) Amplificadores acoplados por transformador

(c) amplificadores de acoplamiento directo

Respuesta a baja frecuencia: Amplificador BJT En el anlisis se utilizara la configuracin polarizacin por divisor de voltaje de BJT con carga, ser necesario encontrar la resistencia equivalente adecuada para combinar R-C. Los capacitores determinan la respuesta a baja frecuencia.

4. LISTADO DE MATERIALES Y EQUIPOS

Resistencias: 1k; 39k; 10k; 3.9k y 2.2k, todas a W. 2 Condensadores cermicos (tipo lenteja) de 0,1uF (104) a bajo voltaje. Transistor BJT NPN 2N3904. Fuente de alimentacin variable DC (1V-24V). Dos (2) Multmetros. Generador de funciones. Punta del generador. Protoboard, cables 24AWG, corta fro, pinza puntas media, estilete. Papel milimetrado

5. PROCEDIMIENTOPreparatorio:1. Prepare el marco terico que se le solicita en el punto nmero 3 del presente Informe. Recuerde que NO se le pide una copia textual del texto sino un resumen que le permita a usted entender y lograr los objetivos impuestos en esta prctica. 2. Repase los pasos que deber realizar en la prctica y prepare lo que considere pertinente, como por ejemplo el trazo de las asntotas a 0dB y -3Db

Prctica:1. Monte el circuito en el protoboard como se ilustra en la Figura 6.1.2. Establezca el Generador de funciones en 1VRMS medidos con el primer multmetro en escala de AC en el punto VIN, es decir 1,41VPICO.3. Poco a poco vare la frecuencia del Generador de funciones para cada valor de la Tabla 7.1 y mida con el segundo multmetro (igualmente en escala AC) el voltaje en el punto VO y antelo en la Tabla 7. 1. Pero cuidado, que deber ir compensando la amplitud de entrada, para lo cual siempre revise que el valor del primer multmetro siempre sea de 1VRMS.4. Con los datos de la Tabla 7.1 grafique la curva de respuesta de frecuencia del transistor para la configuracin de divisor de voltaje; utilice papel milimtrico. Recuerde: f es el eje horizontal y VO el eje vertical.5. Mediante la grfica obtenida. Dibuje las asntotas para 0dB y -3dB. Utilice para ello los dos multmetros por lo tanto no los mueva de su punto VIN y VO. Calcule.6. Trace paralelas al eje vertical en los puntos de corte entre la asntota de -3dB y la curva de repuesta. Obtenga los valores aproximados de las frecuencias de corte.7. Responda las preguntas que se encuentran en el punto de Anexos del informe.

6. DIAGRAMAS Y FIGURAS

Diagrama circuital para determinacin de la Respuesta de Frecuencia del BJT 2N3904.

7. TABULACIONES Y RESULTADOS

100,10v5k0,40v

300,20v5.5k0,37v

500,25v6k0,35v

700,27v7k0,30v

1000,33v8k0,26v

1250.38v9k0,23v

1500,41v10k0,21v

2000,46v11k0,18v

2250,48v15k0,12v

2500,50v20k0,07v

5000,60v25k0,05v

6000,62v30k0,041v

7500,62v40k0,025v

9000,63v50k0,019v

1k0,63v60k0,015v

1.5k0,62v70k0,014v

2k0,60v80k0,014v

2.5k0,57v100k0,28v

3k0,53v150k0,29v

3.5k0,50v200k0,30v

4k0,47v250k0,30v

4.5k0,44v300k0,301v

350k0,31v

400k0,34v

500k0,35v

Tabla 7.1 Tabla correspondiente a los valores de la Figura 6.18. SIMULACIONES

9. CLCULOS

w(rad/s)H (w)20*log(H)

100.10

300.2-13.9794001

500.25-12.0411998

700.27-11.3727247

1000.33-9.6297212

1250.38-8.40432807

1500.41-7.74432287

2000.46-6.74484337

2250.48-6.37517525

2500.5-6.02059991

5000.6-4.43697499

6000.62-4.15216621

7500.629-4.02698709

9000.63-4.01318901

10000.63-4.01318901

15000.62-4.15216621

20000.6-4.43697499

25000.57-4.88250289

30000.53-5.51448261

35000.5-6.02059991

40000.47-6.55804284

45000.44-7.13094647

50000.4-7.95880017

10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1. Exponga sus conclusiones respecto a la presente prctica.

El anlisis de amplificadores hecho hasta ahora ha estado limitado en un rango de frecuencias, que normalmente permite ignorar los efectos de los elementos capacitivos, considerando nicamente elementos resistivos y fuentes. El anlisis en frecuencia de un amplificador BJT se realiza sobre un rango muy variable de valores de frecuencia.

2. Exponga sus recomendaciones respecto a la presente prctica. Es recomendable realizar las mediciones es un amplio rango de frecuencias para obtener ms datos reales y poder ver los cambios que se dan con el aumento de la frecuencia. Tambin se recomienda utilizar los elementos que se listan en los materiales para obtener casi los mismos resultados de las simulaciones.

11. BIBLIOGRAFA.

Electrnica: Teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Boylestad Nashelsky. Octava Edicin.

12. ANEXOS:

PREGUNTAS

1. Mediante el grfico obtenido. Cul es el ancho de banda del transistor?

Bw= 4KHz