Pre#1. Amplificador Emisor Comun

7/31/2019 Pre#1. Amplificador Emisor Comun

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Pre Informe

AMPLIFICADOR EMISOR-COMUN

1.Objetivo

1.1. Objetivo General

Demostrar de manera prctica la polarizacin del transistor y

adems los parmetros del amplificador en corriente alterna.

1.2. Objetivos Especficos

Demostrar que el valor de se encuentra dentro del intervalo:

Determinar los parmetros del amplificador para ambos

transistores (BC548-2N2222).

Hallar Vo del amplificador.

2.Marco Terico

2.1. El Transistor

2.1.1. Definicin.

Es un dispositivo electrnico semiconductorque cumple funciones de

amplificador, oscilador, conmutadoro rectificador.

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 grfico de transistor.

2.1.2. Etimologa.

El trmino transistor es la contraccin en ingls de transfer

resistor(resistencia de transferencia). Actualmente se encuentran

prcticamente en todos los aparatos electrnicos de uso diario: radios,

televisores, reproductores de audio y video, relojes de

cuarzo, computadoras, lmparas fluorescentes, tomgrafos, telfonos

celulares.
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2.1.3. Transistor Bipolar

El transistor bipolar es el ms comn de los transistores, y como los diodos,puede ser de germanio o silicio.

2.1.3.1. Tipos de transistor bipolar

Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la direccin del flujo de lacorriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el grfico de cada tipode transistor.

Transistor NPN Transistor PNP

Entonces:- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de

amplificacin) por Ib (corriente que pasa por la patilla base).- Ic = * Ib- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, slo

que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, oviceversa.

Segn la frmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta elcircuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramentecuando se cambia Vcc.

En el segundo grfico las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poderentender que a mas corriente la curva es masalta

Regiones operativas del transistor


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- Regin de corte

Un transistor esta en corte cuando:

corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0)

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltajede alimentacin del circuito. (como no hay corriente circulando, no hay cada devoltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando lacorriente de base = 0 (Ib =0)

- Regin de saturacin:

Un transistor est saturado cuando:

corriente de colector = corriente de emisor = corriente mxima, (Ic = Ie = Imxima)En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentacindel circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o enambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta cuando lacorriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corrientede colector veces ms grande. (recordar que Ic = * Ib)- Regin activa:

Cuando un transistor no est ni en su regin de saturacin ni en la regin decorte entonces est en una regin intermedia, la regin activa. En esta regin lacorriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib),de (ganacia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante) y delas resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta regin esla mas importante si lo que se desea es utilizar el transistor como unamplificador.

2.1.4. Amplificador EMISOR-COMUN

En estos tipos de montajes en los que la entrada de seal a amplificar yla salida amplificada se toma con respecto a un punto comn, en estecaso el negativo, conectado con el emisor del transistor. Este circuitonos ayudar a comprender el funcionamiento de un transistor tipo NPN.


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Participemos de la base del conocimiento del circuito elctrico interiordel transistor NPN, y de sus polarizaciones. Se puede decir que untransistor NPN es basicamente un circuito hecho con dos diodosconectados en oposicin y con una toma intermedia, de la forma quevemos en la figura.

Su polarizacin correcta de funcionamiento es la siguiente: V emisor-base = directa, es decir, el diodo formado por emisor y base debe estarpolarizado directamente. V base-colector = inversa. De esta forma

podemos decir que un transistor est polarizado correctamente cuandolo hagamos como en el dibujo que sigue.

El transistor est en condiciones de funcionar. Es preciso aclarar queestas tensiones de polarizacin son ms fuertes entre base y colectorque entre base y emisor.

En el circuito amplificador, la polarizacin del transistor se consiguemediante el dividir la tensin formada por la resistencia R1 y R2(R1=10K , R2=3k3). Con el circuito en reposo (sin V e), podemos sabersi el circuito funciona midiendo las tensiones de polarizacin y lasintensidades de base, de emisor y de colector (Hay que recordar que Ie=I b+I c).

Despus que un transistor se haya polarizado con un punto Q cerca dela mitad de la linea de carga de cc, se puede acoplar muna pequeaseal de ca en la base. Esto produce alternancias o fluctuaciones deigual forma y frecuencia en la corriente de colector. Por ejemplom si laentrada es una onda senoidal con una frecuencia de 1 Khz, la salidasera una onda senoidal amplificada con una frecuencia de 1 Khz. Elamplificador se llama lineal (o de alta fidelidad) sin no cambia la formade la seal. Si la amplitud de la seal es pequea, el transistor solousara una pequea parte de la linea de carga y la operacin sea lineal.

Por otra parte, si la seal de entrada es demasiado grande, lasfuluctuaciones en la linea de carga excitaran al transistor a saturacin y

corte. Esto cortara los picos de una onda senoidal y el amplificador ya nosera lineal.


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Si se escucha con mucha atenciaon una salida con un altavoz, se oiraun sonido terrible porque la seal se distorsiona grandemente.

Un capacitor de acoplamiento permite el paso de una seal de ca de unpunto a otro.

En un amplificador transistorizado, la fuente de cc proporciona corrientesy voltajes fijos. La fuente de ca produce fluctuaciones en estas corrientesy voltajes. La forma mas simple para analizar el circuito es la divisin delanlisis en dos partes: un alalisis de cc y un alalisis de ca. En otraspalabras, puede usarse el teorema de la superposicin cuando seanalicen amplificadores transistorizados.

2.1.4.1. Circuitos equivalentes de A.C. y D.C.

En seguida se enumeran algunos pasos para la aplicacin del teoremade la superposicin de circuitos transistorizados:

1.- Reduzcase la fuente de ca a cero; esto significa poner en corto unafuente de voltaje o abrir una fuente de corriente. Abranse todos loscapacitores. Al circuito restante se le llama circuito equivalente de cc.Con este circuito se pueden calcular los voltajes y corrintes en cc que sedeseen.

2.- Reduzcase la fuente de cc a cero; esto equivale a poner en corto unafuente de voltaje o abrir una fuente de corriente. Pongase en corto todoslos capacitores de paso y de acoplamiento.

Al circuito restante se le llama circuito equivalente de ca. Este es elcircuito que se utiliza para el calculo de voltajes y corrientes de ca.

3.- La corriente total en cualquier rama del circuito es la suma de lascorrientes de cc y ca que se encuentran presentes en esta rama; elvoltaje total aplicado en cualquier rama es la suma de los voltajes de cay cc que se encuentran aplicados a esa rama.

Esta es la forma como se aplica el teorema de superposicin alamplificador de la figura.

Figura A

Primero, se reducen todas las fuentes de ca a cero, se abren todos loscapacitores y lo que quedas es el cuircuito que se tiene en la figurasiguiente:


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Figura B

Este el circuito equivalente de cc. Esto es lo que realmente interesa en loque respecta a voltajes y corrientes de cc. Con este circuito se puedencalcular los voltajes y corrientes fijos.

Seguidamente se pone en corto la fuente de voltaje y tambien loscapacitores de acoplamiento y de paso; lo restante es el circuitoequivalente en ca que se muestra en la figura:

Figura C

Debe notarse que el emisor esta a tierra de ca, debido a que el capacitorde paso esta en paralelo con RE. Asi mismo, cuando la fuente dealimentacin de cc esta en corto, pone a tierra un extremo de R1 y deRc; dicho de otra manera, el punto de alimentacin de cc es una tierrade ca porque tienen una impedancia interna que se aproxima a cero.Con el circuito equivalente de ca que se indico en la figura puede

calcularse cualquier voltaje y corriente de ca que se desee.

2.1.5. El amplificador de Emisor a Tierra

La figura A muestra un amplificador de emisor comn (EC). Como elemosor esta acoplado a tierra por medio de un capacitor, a esteamokificador algunas veces se le llama amplificador con emisor a tierra;esto significa que el emisor esta a tierra de ca, pero na a tierra de cc.Tiene acoplada a al base una pequea onda senoidal, lo cual producevariaciones en la corriente de base. La corriente de colector es unaforma de onda senoidal amplificada de la misma frecuencia, debida a.

Esta corriente senoidal de colector, fluye por la resistencia de colector yproduce un voltaje amplificado de salida.


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2.1.6. Equivalencias de un transistor

(a) (b) (c)

a: Transistor

b: Modelo Eber-Moll de D.C.

c: Modelo Eber-Moll de A.C.

2.1.7. Ganancia de voltaje

La ganancia de voltaje de un amplificador es la relacion del voltaje de cade salida al voltaje de ca de entrada. Simblicamente,

Cuando se trata de localizacin de fallas, es muy util tener una ideasobre cual sera la ganancia de voltaje. Una manera de deducir unaformula simple para la ganancia de voltaje de la figura A, es substituir elcircuito por el circuito equivalente de ca; esto significa poner en corto atierra el voltaje de alimentacion y poner en corto todos los capacitoresporque para la corriente alterna actuan como cortocircuitos en un

amplificador bien diseado.

En la figura C muestra el circuito equivalente de ca. La resistencia Rc decolector va hacia teierra porque el punto de voltaje de alimentacion actuacomo un cortocircuito para ca. De la misma forma, el resistor R1 esta atierra, por lo que aparece en paralelo con R2 y el diodo emisor. Debido alcircuito en paralelo en el lado de entrada, Vent aparece directamente enparalelo con el diodo emisor. Por lo tanto, se puede visualizar el circuitoequivalente de ca como se muestra en la figura:

Figura D

En cualquier circuito, el voltaje aplicado a re es igual a Vent. Esta ideadebe afianzarse antes de seguir adelante.

La ley de Ohm indica que la corriente de ca de emisor es:

Como la corriente ded colector es aprocimadamtne igual a la corrientede emisor:


8/19

El signo menos se usa para indicar la inversin de fase. En otraspalabras, en el semiciclo positivo del voltaje de entrada aumenta lacorriente de colector, produciendo el semiciclo negativo del voltaje desalida. Como Ie=Vent/re, se presenta entonces la siguiente ecuacin

Reacomodando los terminos anteriores se obtiene la ganancia de

voltaje:

2.1.8. El modelo de CA de una etapa de emisor comn

El problema principia caundoi se colocan etapas amplificadoras en serie;asi se pueden obtener ganancias totales del orden de los miles. Peroantes de analizar amplificadores de multietapas, es necesario un circuitoequivalente simple de ca para una etapa individual. Para obrener estemodelo, debe conocerse la impedancia de entrada y salida.

Impedancia de entrada

La fuente de ca que excita un amplificador proporciona corriente alternaa esta. Normalmente, cuanto enos corriente consuma el amplificador dela fuente, sera mejor. La impedancia de entrada de un amplificadordetermina la cantidad de corriente que toma el amplificadcor de la fuentede ca.

En la banda de frecuencia normal de un amplificador, en donde loscapacitores de paso y acoplamiento aparentan ser cortocircuitos en ca yen donde cualquier otra reactancia es despreciable; la impedancia deentrada de ca se define como:

Figura E

En el amplificador de emisor a tierra, la fuente de ca ve los resistores depolarizacion en paralelo con el diodo emisor, como se muestra en lafigura E. La corriente convencional I1 fluye de R1, I2 hacia R2, e Ib haciala base (si se usa el flujo de electrones, deberan invertirse las flechas).La impedancia que se observa directamente hacia la base se simbolizacomo Zent(base), y esta dada por

Segn la ley de Ohm se sabe que

Debido a que Ie " Ic = *Ib, esto se reduce a:


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Entonces Zent(base) fcilmente se simplifica a:

En sntesis, el amplificador emisor a tierra, tiene una impedancia deentrada de

Esta es una impedancia total de entrada porque incluye los resitores de

polarizacion y la impedancia de la base del transistor.

Impedancia de salida

Ahora vease algo interesante en el lado de salida del amplificador, paralo cual este debe thevenizarse. El voltaje Thevenin que aparece en lasalida es:

La impedancia de Thevenin es la combinacin en paralele de Rc y laimpedancia interna de la fuente de corriente de colector. En el modeloEbers-Moll la fuente de corriente de colector es ideal; por lo tanto, tieneuna impedancia interna infinita. Esta es una aproximacin, pero es

satisfactoria para el trabajo preliminar. Asi que la impedancia Thevenines:

Etapas en cascada

Si se ha entendido todo hasta este punto, no debe haber problema conlas etapas de emisor comn en cascada. La idea aqu es utilizar la salidaamplificada de una etapa asi como la entrada de otra etapa. En estaforma se puede construir un amplificador de multietapas con unaganancia muy grande de voltaje.

Figura F

La figura F, muestra un amplificador de dos etapas utilizando circuitos

CE en cascada. Una fuente de ca con una resitencia de fuentes Rs,amplifica la seal, la cual se acopla a la siguiente etapa de CE. Entoncesla seal es amplificada otra vez, para obtener la salida finalconsiderablemente mayor que la seal de la fuente.

Figura G


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La figura G muestra el modelo de ca para un amplificador de dos etapas.Cada etapa tiene una impedancia de entrada dada por la combinacinen paralelo de R1,R2 y re. Igualmente, cada etapa tiene una gananciade voltyaje sin carga de -Rc/re y una impedancia de salida de Rc. Por lotanto, se efectua el calculo de Zent, A y Zsal para cada etapa; entonces,

analizando los efectos de la fuente y de la carga, se puede trabajar elvoltaje de salida final. El mismo procedimiento se puede aplicar acualquier numero de etapas, algunas de las cuales pueden seramplificadores minimizados.

3.Materiales 2 transistores:

o 2N2222A

o BC548

fuente de voltaje (15 V)

Resistencias :o 100 K ()

o 18 K ()

o 2.2 K ()

o 510 ()

o 82 K ()

o 15 K ()

Capacitores:

o 10 u(F)

o 100 u(F)

Generador de funciones.

Osciloscopio

Protoboard

Cables de conexin

Multmetros.

4.Marco Prctico

4.1. Valor de

Podemos calcular el Valor de de 2 maneras.

Mediante datasheet

Con multimetro

Con multimetro.- insertando las patillas del transistor en las ranuras

del multimetro diseadas para esto. Esperando una lectura similar a

la del datasheet


11/19

Mediante datasheet

BC548

2N2222A


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5.Simulacin

Circuito #1: AMPLIFICADOR EMISOR-COMUN

a) Con Re desacoplada. BC548A (=275)

V0=

R1

15k

R2100k

R3

510

R42.2k

R5

2.2k

R6

18k

V2

15 V

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

BC548A

XSC3

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

R1

15k

R2

100k

R3

510

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

18k

V2

15 V

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

BC548A

XMM1


13/19

VS=

Vi=

Ii=

R1

15k

R2

100k

R3

510

R42.2k

R5

2.2k

R6

18k

V2

15 V

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

BC548A

XMM1

R1

15k

R2

100k

R3

510

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

18k

V2

15 V

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

BC548A

XMM1

R1

15k

R2

100k

R3510

R42.2k

R52.2k

R618k

V215 V

XFG1

C1

10F

C2100F

C3

10FU1

BC548A

XMM1


14/19

Io=

2N2222 (=245)

R1

15k

R2

100k

R3

510

R42.2k

R5

2.2k

R6

18k

V2

15 V

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

BC548A

XMM1

R1

12k

R2

82k

R3

510

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

2N2222

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

VCC

15V


15/19

VO=

Vs=

ii=

Io=

R1

12k

R2

82k

R3

510

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

U1

2N2222

VCC

15V

XMM1

R1

12k

R2

82k

R3

510

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

2N2222

VCC

15VXMM1

R1

12k

R2

82k

R3510

R42.2k

R5

2.2k

R615k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

2N2222

VCC 15V

XMM1

R1

12k

R2

82k

R3

510

R42.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10FU1

2N2222

VCC 15V

XMM1


16/19

b) Re1= 100()

BC548A (=275)

Vo=

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

XMM1

R7

100

U1

BC548A

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

XMM1

R7

100

U1

BC548A


17/19

Vs=

Ii=

Io=

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

XMM1

R7

100

U1

BC548A

R1

12k

R282k

R3390

R42.2k

R52.2k

R615k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

XMM1

R7100

U1

BC548A

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

XMM1

R7

100

U1

BC548A


18/19

2N2222 (=245)

Vo=

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

R7

100

U1

2N2222

XSC1

A B

Ext Trig+

+

_

_ + _

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

R7

100

U1

2N2222

XMM1


19/19

Vs=

Ii=

Io=

R1

12k

R2

82k

R3390

R42.2k

R52.2k

R615k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

R7

100

U1

2N2222

XMM1

R1

12k

R2

82k

R3

390

R4

2.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

R7

100

U1

2N2222

XMM1

R1

12k

R2

82k

R3

390

R42.2k

R5

2.2k

R6

15k

XFG1

C1

10F

C2

100F

C3

10F

VCC 15V

R7

100

U1

2N2222

XMM1

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