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Diseño de amplificadores con transistores en configuración emisor común...

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PRELABORATORIO N°2.2

AMPLIFICADOR EN LA CONFIGURACIÓN EMISOR COMÚN

Grupo N° 1 Patricio Gómez. Indy Cerda. Alex Toapanta. Junio 2017.

Universidad de las Fuerzas Armadas “ESPE”. Eléctrica y Electrónica. Electrónica I

Tema: AMPLIFICADOR EN LA COMFIGURACIÓN EMISOR COMÚN 1. Consultar sobre: 1.1. Características de un amplificador en la configuración Emisor Común.  

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Como su nombre lo indica el emisor es común, tanto para la entrada como para la salida de la configuración. A la entrada se tiene base-emisor, mientras que a la salida colector-emisor.

Amplifica voltaje y corriente a diferencia de la configuración Colector común, razón por la cual es el más útil. Para describir su comportamiento se requiere de dos características que son: o Parámetros de Entrada Se relaciona la corriente de entrada I B con el voltaje de entrada VBE para varios niveles de voltaje de salida VCE El voltaje VCE se supondrá de 0.7 [V] cuando el transistor se encuentre funcionando. o Parámetros de Salida Se relaciona la corriente de salida Ic con el voltaje de salida VCE para varios niveles de corriente de entrada IB. Ganancia de Corriente, cuando se utiliza la configuración Emisor Común, existe ganancia β, esta se encuentra dividiendo Ic / Ib. Alta impedancia de entrada, para evitar el efecto de carga producido por el amplificador (ZIN). Alta ganancia de corriente. Alta ganancia de voltaje.

[ CITATION Oth12 \l 12298 ]

1.2. ¿A qué se debe el desfase entre la señal de voltaje de entrada y la señal del voltaje de salida? El desfase se debe a que, cuando el voltaje de ingreso aumenta en el período positivo provoca un desplazamiento del punto de

operación hacia la región de saturación, lo cual causa una disminución del voltaje colector-emisor, de manera que pueda alcanzar su menor valor cuando el voltaje de ingreso sea el máximo valor mientras que si el voltaje de entrada disminuye hasta alcanzar su pico negativo, el voltaje colector-emisor alcanza su valor más alto lo cual produce el desfase en 180° entre la entrada y la salida obtenida. En la mitad de onda positiva que ingresa por la base, la corriente del colector incrementa, produciendo mayor tensión en la resistencia de colector, entonces se tendrá menor tensión entre colector y tierra, y de igual forma cuando ingresa la otra mitad de onda, existirá menor corriente en el colector, por lo que la tensión en la resistencia de colector será menor, lo que produce que la tensión entre colector y tierra sea mayor provocando un desfase de 180°. [ CITATION Ano \l 12298 ] 1.3. ¿Qué factores producen distorsión en la señal de salida? Distorsión por Frecuencia Es producida por una respuesta desigual del amplificador al transistor señales de diferentes frecuencias. Dos señales de frecuencia diferente son amplificadas y como consecuencia una de ellas, a la salida, tiene mayor amplitud que la otra. Este tipo de distorsión es producido por los componentes reactivos del circuito, cuyo comportamiento depende de la frecuencia es decir inductores y/o capacitores.

Distorsión por Fase Se da cuando una componente armónica se desfasa con respecto a la fundamental. Debido a que el amplificador desfasa 180° sólo en la banda pasante, señales que están por fuera de esta banda, se desfasan diferente a 180°. Distorsión por Amplitud La señal de salida de un amplificador es directamente proporcional a la señal de entrada. Si la entrada crece la salida crece, si la entrada disminuye, la salida también. Cuando la señal de entrada es suficientemente grande, hace que el transistor opere en la región de corte y la región de saturación o

en ambas, dependiendo de donde esté ubicado el punto de operación del mismo. De este modo el recorte puede darse simétrico, la amplitud aumenta y los extremos de la onda se aplanan, esto si el punto de operación se encuentra en la parte central de la recta de carga. Para cualquier otra ubicación del punto de operación, la salida será distorsionada de dos formas:  Si el punto se encuentra para arriba, la onda se distorsiona en el semiciclo negativo.  Si el punto se encuentra para abajo, la onda se distorsiona en el semiciclo positivo. Distorsión por Alinealidad Debido a la no linealidad de un dispositivo como el transistor. A pesar de que la señal de entrada es una señal senoidal pura, la salida no tiene una forma de onda senoidal igual, sino que se encuentra deformada. La falta de linealidad causa que la corriente de entrada Ib no siga la señal de entrada pura Vbe. Esta deformación en la corriente de entrada causa a su vez una distorsión similar en la corriente y tensión de salida. [ CITATION Ano1 \l 12298 ] 1. Para el amplificador en la configuración Emisor Común realice las siguientes actividades: 1.1. Solicite el circuito de análisis a su docente.

1.2. 1.3. 1.4. 1.5.

Calcule el punto de operación del transistor Calcule Zin, Zo, Av, AI. Grafique el diagrama de voltajes. Determine el valor máximo del voltaje de entrada que se puede aplicar sin producir distorsión en la señal de salida. 1.6. Compruebe el punto de operación del transistor. 1.7. Utilice un voltaje de entrada de valor menor al máximo calculado, y determine el voltaje de salida del amplificador.

1.8. Compruebe la ganancia de voltaje. 1.9. Compruebe la ganancia de corriente. 1.10. Compruebe la Impedancia de entrada. 1.11. Compruebe la impedancia de salida. 1.12. Realice un cuadro con los resultados obtenidos. Circuito Equivalente Thevenin: Voltaje Thevenin 10 k ∗12=1.09 [V ] V th = 110 k Resistencia Thevenin Rth =Rb 1∨¿ Rb 2=9.09 kΩ Corriente de Base: −V th + I E R th +V EE + I E R E=0 I E =I B (β+1) −V th + I E R th +0.7 + I B (β +1) R E=0 1.09−07 I B= =1.01uA 9.09 k +375∗1 k Corriente de Colector: Ic=β I B =375 ( 1.01u )=0.38 mA Corriente de Emisor: I E =I C + I B =0.381 mA

Voltaje Base: V B =V BC + I E R E V B =0.7+(1 K∗0.381 m) V B =1.08[ V ]

Voltaje Emisor: V E =I E R E=0.381m∗1 k V E =0.381[ V ] Voltaje Colector: V C =12−I C RC V C =12−0.38 m∗1 k V C =11.62 [V ]

Voltaje Colector-Emisor: V CE =V C −V E V CE =11.62− 0.381=11.23 [V ] Ganancia de voltaje V O ( R C ∨¿ RC ) = (ℜ+ R E ) V¿ 26 mV =68.24 Ω ℜ= 0.381 mA 500 ∆V= =0.46[ V ] 1068.24 ∆V=

Impedancia de Entrada Zin=RTH ∨¿ ZinT ZinT =( hfe+1 )(ℜ+ ℜ) ZinT = ( 376 )∗( 1068.24 ) Por lo tanto: 9.09∨|1068.24)=0.99 Ω Zin=RTH ∨¿ ZinT =¿ Impedancia de Salida Zo=

VO io

=

icRc =Rc =1 kΩ ic

Ganancia de corriente ∆ i=

io Zin 0.46∗0.99 =0.45 mA = =∆ V ¿ 1k RL

Simulaciones Circuito 1 Voltaje Emisor

Voltaje Base

Voltaje Colector

Voltaje Colector Emisor

Calc ulado

Gananci a de voltaje

Gananc ia de Corrien te

Impedan cia de entrada

Impedan cia de salida

Voltaje Base

Volta je Emis or

Voltaje Colect or

0.46V

0.45mA

401.65k

1k

1.08V

0.38V

11.62V

Voltaje colect or Emiso r 11.23V

Bibliografía Anonimo. (s.f.). unicrom. Obtenido de http://unicrom.com/distorsion-de-frecuencia-yfase-de-amplificador-transistor/ Anonimo. (s.f.). Unicrom. Obtenido de http://unicrom.com/amplificador-emisor-comun/ Hernandez, O. (2012). Slideshare. Obtenido de http://es.slideshare.net/OthonielHernandezOvando/34-configuracin-en-emisorcomn...