Ingeniería Mecánica AutomotrizELECTRÒNICA ANALÒGICA Y DIGITAL

TEMA: Practica N.- 2 “Circuitos con Transistores BJT”

DOCENTE: Ing. Paúl Ortiz

INTEGRANTES:

Arichavala Mauricio Coronel Emilio Chicaiza Gustavo Ochoa Sergio Valdez Manuel

GRUPO: N.- 5

NIVEL: Séptimo

FECHA: 22 de Noviembre del 2015

AÑO - LECTIVO: 2015-2016

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Practica N.- 2

1. Objetivos

Objetivo General

Realizar el diseño de tres circuitos con Transistores BJT, en un protoboard y comparar los datos obtenidos con los datos de los mismos circuitos realizados en el software “i-circuit”.

Objetivos específicos

Realizar los cálculos teóricos para todos los parámetros de polarización de los circuitos con Transistores BJT planteados por el Catedrático de Electrónica Analógica y Digital.

Identificar cada circuito con transistores BJT y ver su configuración, para poder adquirir los elementos y materiales que se necesitan para armar los circuitos en el protoboard.

Simular los circuitos con transistores BJT en el software “i-circuit”, para comparar los valores obtenidos en el software con los valores de los cálculos teóricos y los valores que vamos a obtener con un multímetro en el diseño del protoboard.

2. Antecedentes

En la actualidad la electrónica ha evolucionado tecnológicamente acaparando la mayoría de aplicaciones industriales como la industria de telecomunicaciones, industria automotriz, etc.; ya que la mayoría de aparatos y herramientas de producción son electrónicos.

Nuestro objetivo es conocer, analizar y comprender los conceptos básicos electrónicos para poder a futuro contribuir con un sistema electrónico que sea funcional para aplicar a la área automotriz, y con el análisis de estos tres circuitos con transistores BJT, planteados comprenderemos la funcionalidad que tienen dichos elementos. Ya que es sin duda los transistores son uno de los mejores inventos del hombre diseñados para operar en circuitos electrónicos como amplificador, oscilador o conmutador.

Nuestro estudio en la presente práctica consiste en armar tres circuitos con transistores BJT en un protoboard, para poder medir con un multímetro todos los parámetros de polarización y comparar con los parámetros obtenidos en las simulaciones y cálculos teóricos realizados.

3. Marco Teórico2

Practica N.- 2

Transistor Bipolar o BJT1

Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.

El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor), una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación.

Este factor se llama ß (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Entonces: Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a ß (factor de amplificación) por Ib

(corriente que pasa por la patilla base). Ic = ß * Ib. Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es igual a (ß+1) * Ib, pero se redondea al mismo

valor que Ic, sólo que la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de él, o viceversa.

Transistor Configuración Darlington2

El transistor Darlington es un tipo especial de transistor que tiene una alta ganancia de corriente. Está compuesto internamente por dos transistores bipolares que se conectan es cascada.

1 (Transistor bipolar o BJT: NPN, PNP | Electrónica Unicrom, 2015)2 (Transistor bipolar o BJT: NPN, PNP | Electrónica Unicrom, 2015)

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Practica N.- 2

El transistor T1 entrega la corriente que sale por su emisor a la base del transistor T2.

La ecuación de ganancia de un transistor típico es: IE= β x IB (Corriente de colector es igual a beta por la corriente de base).

Entonces analizando el gráfico:

- Ecuación del primer transistor es: IE1 = β1 x IB1 (1)

- Ecuación del segundo transistor es: IE2 = β2 x IB2 (2)

Observando el gráfico, la corriente de emisor del transistor (T1) es la misma que la corriente de base del transistor T2. Entonces IE1 = IB2 (3)

Entonces utilizando la ecuación (2) y la ecuación (3) se obtiene: IE2 = β2 x IB2 = β2 x IE1

Reemplazando en la ecuación anterior el valor de IE1 (ver ecuación (1)) se obtiene la ecuación final de ganancia del transistor Darlington.

IE2 = β2 x β1 x IB1

Como se puede deducir, este amplificador tiene una ganancia mucho mayor que la de un transistor corriente, pues aprovecha la ganancia de los dos transistores. (Las ganancias se multiplican).

Si se tuvieran dos transistores con ganancia 100 (β = 100) conectados como un transistor Darlington y se utilizara la fórmula anterior, la ganancia sería, en teoría: β2 x β1 = 100 x 100 = 10000. Como se ve es una ganancia muy grande. En la realidad la ganancia es menor.

Se utilizan ampliamente en circuitos en donde es necesario controlar cargas grandes con corrientes muy pequeñas.

Muy importante: La caída de tensión entre la base y el emisor del transistor Darlington es 1.4 voltios que resulta de la suma de las caídas de tensión de base a emisor del primer transistor B1 a E1 (0.7 voltios) y base a emisor del segundo transistor B2 y E2 (0.7 voltios).

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Practica N.- 2

4. Desarrollo

Realizar el diseño de los siguientes circuitos con transistores y calcular todos los parámetros de la polarización. Los requerimientos que deben cumplir se presentan en cada esquema.

Datos:

Solución:

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Practica N.- 2

Datos resultantes para realizar la simulación en un software:

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Practica N.- 2

Punto de trabajo y la recta de funcionamiento de las polarizaciones del Transistor BJT

Simulación del Circuito 1 “Circuito de Polarización por Divisor de Voltaje (Automático):

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Practica N.- 2

Diseño del Circuito de Polarización por Divisor de Voltaje (Automático) en el Protoboard:

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Practica N.- 2

Datos:

VBE=1.4V

Solución:

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Practica N.- 2

Punto de trabajo y la recta de funcionamiento de las polarizaciones del Transistor BJT

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Practica N.- 2

Simulación del Circuito 2 “Circuito Transistorizado en configuración Darlington”:

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Practica N.- 2

Diseño del Circuito Transistorizado en configuración Darlington en el Protoboard:

Datos:

Datos:Transistor: 2N3909-D37 I B=?I C=2mAV RB=0.8 VV BE=0.7 VV CE=1.5 Vβ=100

Solución:I E=2mA=I CQ=I C

V CE=1.5 V=V CEQ

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Practica N.- 2

V CC=2 V CEQ=2(1.5)=3 V (1)

V ℜ=V CC10

=3 V10

=0.3 V (2)

R E=V ℜI E

=0.3 V2 mA

=150 Ω

V BE=0.7 V (3)

V BC=V CE−V BE=1.5 V−0.7 V =0.8 V (4)

V RC=V CC−V CE−V C=3V −1.5 V−0.3 V =1.2V (5)

R C=V RCI C

=1.2V2 mA

=600Ω

I B= I Cβ

=2mA100

=20 µA

R B=V RBI B

= 0.8 V20 µA

=40000Ω

Punto de trabajo y la recta de funcionamiento de las polarizaciones del Transistor BJT

Simulación del Circuito 3 “Circuito de Polarización con Realimentación de Colector a Base (Semiautomático)”:

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Practica N.- 2

Diseño del Circuito de Polarización con Realimentación de Colector a Base (Semiautomático) en el Protoboard:

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Practica N.- 2

5. Análisis de Resultados

Procedemos a comparar los resultados obtenidos en los cálculos teóricos, las simulaciones de los circuitos y los circuitos armados en el protoboard.

En la tabla podemos observar los valores obtenidos:

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Valores Teóricos Valores de la Simulación Valores de los Circuitos armados en el Protoboard

I B=¿30µA I B=¿20.7µA

I C=3mA I C=2mA

I E=3mA I E=2.1 mA

V CC=9V V CC=9V

V TH=4.48V V TH=4.48V

R TH=6524.90 Ω R TH=6524.90 Ω

V RC=2.7 V V RC=2.7 V

V ℜ=1.8V V ℜ=1.8V

V RB=−−¿ V RB=−−¿

V BE=0.7 V V BE=0.7 V

V CE=4.5V V CE=4.5V

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Practica N.- 2

2

Valores Teóricos Valores de la Simulación Valores de los Circuitos armados en el Protoboard

I B=¿30µA I B=¿20.7µA

I C=3mA I C=2mA

I E=3mA I E=2.1 mA

V CC=9V V CC=9V

V TH=4.48V V TH=4.48V

R TH=6524.90 Ω R TH=6524.90 Ω

V RC=2.7 V V RC=2.7 V

V ℜ=1.8V V ℜ=1.8V

V RB=−−¿ V RB=−−¿

V BE=0.7 V V BE=0.7 V

V CE=4.5V V CE=4.5V

3

Valores Teóricos Valores de la Simulación Valores de los Circuitos armados en el Protoboard

I B=¿30µA I B=¿20.7µA

I C=3mA I C=2mA

I E=3mA I E=2.1 mA

V CC=9V V CC=9V

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Practica N.- 2

V TH=4.48V V TH=4.48V

R TH=6524.90 Ω R TH=6524.90 Ω

V RC=2.7 V V RC=2.7 V

V ℜ=1.8V V ℜ=1.8V

V RB=−−¿ V RB=−−¿

V BE=0.7 V V BE=0.7 V

V CE=4.5V V CE=4.5V

6. Conclusiones

En el análisis de la practica pudimos observar que los valores obtenidos en los cálculos teóricos, en simulación en el software “i-circuit” y armado de los circuitos en el protoboard

Para el diseño de los circuitos planteados en la práctica se debe conocer todas las configuraciones que componen los transistores BJT y los parámetros de diseño de cada uno de los elementos (incluyendo resistencias y diodos) para proceder el armado de los circuitos con éxito en el Protoboard.

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Practica N.- 2

7. Bibliografía

Disponible en:

(2.5. Rectificador de Media Onda by Othoniel ... - SlideShare, 2012) (2.6. Rectificador de Onda Completa Othoniel ... - SlideShare, 2012) (EL DIODO) (Rectificadores - SlideShare, 2012) (Condensador - Capacitor. Dieléctrico - Aislante | Electrónica ...)

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