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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SANMARCOSCONFIGURACION EN CASCADA“INFORME 6”I. OBJETIVOS Verificar el concepto de amplificación en cascada del transistor  Comprobar las ganancias de un circuito en cascadaII. EQUIPOSYMATERIALES Osciloscopio  Multímetro  Generador de señales  Fuente de poder DC  ...

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

CONFIGURACION EN CASCADA “INFORME 6”

I.

OBJETIVOS  Verificar el concepto de amplificación en cascada del transistor  Comprobar las ganancias de un circuito en cascada

II.

EQUIPOSYMATERIALES          

Osciloscopio Multímetro Generador de señales Fuente de poder DC 02puntasde prueba de osciloscopio Protoboard Resistores de 2.2KΩ (2), 6.8KΩ (2), 1KΩ (2),470Ω (2) Condensadores de10uF (3), 100uF (2) Transistores 2N2219o2N2222 (2) Computadora con Multisim (opcional)

III. MARCO TEÓRICO Para amplificar una señal podemos utilizar un amplificador con transistores bipolares, en este tipo de amplificadores se utiliza dos tipos de corrientes: la corriente alterna y la corriente continua. La primera en mención es la señal a amplificar y la segunda es la que nos permite establecer el punto de operación Q, polarizando y así obtener un grado de estabilidad adecuado, para el caso de amplificación el transistor debe de estar polarizado en la zona activa. Existen diferentes tipos de configuración: a) Emisor común: Es la única configuración que permite obtener una ganancia de voltaje y corriente, asimismo, es la única que desfasa la señal en 180°. Posee baja impedancia de entrada y alta impedancia de salida b) Colector común: Con este tipo de configuración se amplifica la corriente, pero no la tensión, no desfasa la señal. Posee baja impedancia de salida y alta impedancia de entrada.

c) Base común: Amplifica tensión, pero no corriente, no desfasa la señal.Posee baja impedancia de entrada y alta impedancia de salida.

Existen también distintas formas de polarizar un circuito amplificador, tenemos: a) Polarización fija

b) Polarización fija con resistencia de emisor

c) Polarización con realimentación

d) con divisor de voltaje o auto polarización:

Para obtener una mayor ganancia de voltaje y de corriente se puede conectar dos amplificadores sucesivamente, es decir, realizar un amplificador con configuración en cascada, como se muestra a continuación:

En este circuito se tiene dos etapas de amplificador por emisor común con divisor de voltaje cada una, es decir, se obtendrá ganancia de voltaje y de corriente. En la primera etapa de amplificación se desfasará la señal 180° y en la segunda se volverá a desfasar

180°, por lo cual la señal final obtenida luego del amplificador en cascada no estará desfasada con respecto a la señal de entrada. IV. PROCEDIMIENTO 1) Simule el circuito de la figura 1.1 y halle el punto de operación de los 2 transistores. Indique la zona de trabajo de cada transistor. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.1

Fig.1 Simulación para hallar el punto Q de los transistores.

2) Implementar el circuito delafigura1.1

Fig.2 Simulación de la figura1.1

3) Desconecte los capacitores y mida el punto Q de cada transistor VCEQ e ICQ. De acuerdo a los valores obtenidos indique en qué zona se encuentra trabajando el transistor. Complete los campos correspondientes de latabla1.1

4.3

V CEQ2 I CQ 1 (mA ) Zona de trabajo 3.187 activa 4.3

I CQ 2 (mA ) Zona de trabajo 3.187 Activa

4.305

3.187

Activa

4.305

3.187

Activa

4.14

3.3

Activa

4.25

3.25

Activa

V CEQ1

Valor calculado Valor simulado Valor medido

4) Conecte los capacitores Ci1, Ci2 y Ci3 de 10uF y Ce de 100uF para cada transistor (obtener el circuito que se muestra en la figura1.1) 5) Configure el generador para que emita una señal sinusoidal con una amplitud de 50mVrms y una frecuencia de 1KHzaproximadamente.

6) Seleccione el osciloscopio para observar ambos canales en posición AC 7) Conecte el canal 1 del osciloscopio al generador y el canal 2 del osciloscopio al terminal negativo del capacitor conectado al colector del primer transistor. La tierra del osciloscopio debe estar conectada a la tierra del generador y a la tierra del circuito

Fig.3 simulación conectado al osciloscopio 8) Grafique en la figura 1.2 las señales de entrada y salida observada con el osciloscopio verificando el desfase existente entre la tensión de entrada y salida y determine la ganancia Av1osc. Realice la simulación respectiva y grafique sus resultados en la misma figura 1.2. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2

Figura 1.2

9) Con el multímetro en AC mida los valores de entrada que entrega el generador y los valores de salida en el colector del transistor y determine el valor de la ganancia de tensión Av1mult (Nota: El valor pico es sólo referencial, el multímetro mide valores RMS al colocarlo en modo AC). Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2

10) Conecte el canal 1 del osciloscopio al colector del primer transistor y el canal 2 del osciloscopio al terminal negativo del capacitor conectado al colector del segundo transistor. Grafique en la figura 1.3 las señales de entrada y salida verificando el desfase existente entre la tensión de entrada y salida y determine la ganancia Av2osc Realice la simulación respectiva y grafique sus resultados en lamismafigura1.3. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2

Fig.4. simulacion de la tensión de salida vs la tensión de entrada

11) Compruebe la ganancia Av2mult utilizando el multímetro en AC. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 12) Conecte el canal 1 del osciloscopio al generador y el canal 2 del osciloscopio al terminal negativo del capacitor conectado al colector del segundo transistor y determine la ganancia de tensión total del circuito Avtosc. Verifique el desfase existente entre la tensión de entrada y salida. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 13) Compruebe la ganancia Avtmult utilizando el multímetro en AC. Complete los campos correspondientes de latabla1.2 El peridodo es: f = 1kHz → T = 0.001s

El desface se calcula de la siguiente manersa: 

Θ = 360°(t2-t1)/T

A V 10 SC A V 1 mult Ɵ 35.05 37.51 160.4 4

A V 20 SC A V 2 mult Ɵ 1.78 1.872 175.2 4

A Vt 0 SC A Vtmult 62.38 70.21

Ɵ 17. 8

14) Desconecte el capacitor Ci2 para obtener un amplificador como el mostrado en la figura 1.3 y mediante el osciloscopio mida la ganancia de tensión Avosc del amplificador.

Av= 57.24

15) Compare la ganancia de tensión obtenida en el punto 14 (Avosc) con respecto a la ganancia obtenida en el punto 8 (Av1osc) y determine las razones de esta diferencia, a pesar de ser el mismo transistor Se puede apreciar que la ganancia es mayor en el punto 14(Avosc) con respecto a la ganancia en el punto 8(Av10sc) 57.24>37.05 Una de las razones de que esto haya sucedido seria porque al desconectar el capacitor del circuito se produce una variación de ganancia, producto de que el acoplamiento influye un poco en el transistor.

V.

CUESTIONARIO a) Compare sus datos teóricos con los obtenidos en la experiencia. Los valores calculados y simulados del punto Q de los transistores están muy próximos, y con esta polarización los transistores trabajan en la zona activa, amplificando la señal entrante. En el amplificador en configuración cascada la resistencia de colector del segundo transistor tiene un valor de 1kΩ, si se quisiera obtener una ganancia menor se podría reducir el valor de esta resistencia. b) Dibuje algunos esquemas prácticos en donde se encuentra la configuración en cascada. El siguiente esquema muestra el sistema en configuración en cascada de un circuito amplificador.

Los circuitos en cascada se utilizan para amplificar señales en diversos sistemas, debido a sus propiedades de alta ganancia de voltaje son muy útiles en amplificadores de audio. También se usan para amplificar las señales que transmiten detectores analógicos, para así poder captar mejor la señal. c) ¿Qué modificaciones realizaría al circuito experimentado?, ¿Por qué? Se le pondría modificar las resistencias a fin de que esta disminuya el ruido proveniente de la señal. Se podría disminuir el voltaje del osciloscopio hasta que la salida sea una onda no recortada.

d) De acuerdo al experimento, cuáles son sus conclusiones.  Un amplificador en configuración cascada con emisor común produce un desfase pequeño, pero la primera etapa de amplificación produce un desfase de alrededor de 180°, esto se ve reflejado en el signo negativo que acompaña a la ganancia en los cálculos teóricos de la misma.  amplificador de una sola etapa produce un desfase de un valor cercano a 180° y la ganancia que se obtiene es mayor que la obtenida en la primera etapa de amplificador en configuración cascada.  Si se quiere obtener una ganancia menor de voltaje se puede reducir el valor resistivo de la carga, pues el voltaje de salida equivale al producto de la corriente de salida y la resistencia de la carga, al bajar este último valor, además se tendrá una mayor intensidad de corriente fluyendo por la misma. VI. BIBLIOGRAFIA  https://electronicavm.files.wordpress.com/2011/03/el-transistor-enamplificacic3b3n.pdf  https://ocw.ehu.eus/pluginfile.php/2728/mod_resource/.../1/.../tema-5- teoria.pdf  https://unicrom.com/amplificador-emisor-comun/...