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ESCUELA PROFESIONAL DEINGENIERÍA DETELECOMUNICACIONESUNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍNFACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELAPROFESIONAL DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONESLaboratorio N° 4CURSO: DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS ELECTRONICOSDOCENTE:Ing. Juan Carlos CuadrosPRESENTADO POR: ...

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

Laboratorio N° 4 CURSO: DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS ELECTRONICOS DOCENTE: Ing. Juan Carlos Cuadros PRESENTADO POR:  Gonzales Pacco, Lizeth Chaska

20193271

 Valdivia Dueñas, Renzo Alonso

20193279



SEMESTRE: IV

GRUPO: B

AREQUIPA-PERÚ 2020

FACULTAD DE INGENIERÍAS DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN

TELECOMUNICACIONES

Jefe de Prácticas: Ing. Juan Carlos Cuadros

Laboratorio de Dispositivos y Circuitos Electrónicos Tema: DISEÑO DE POLARIZACIÓN Y ANÁLISIS DE AMPLIFICACIÓN DE TRANSISTORES BJT Apellidos y Nombres:

Código : Semes tre:

1702229

Grupo:

B

Lab. Nº:

IV

0 4

FECHA: 24/NOV/ 2020

OBJETIVOS 

Comprobar las principales características de este tipo de configuración.



Comprobar el diseño de polarización midiendo el punto Q.



Analizar el comportamiento de un amplificador de audio en configuración emisor común.



Comparar resultados prácticos respecto de los teóricos calculados.

MARCO TEÓRICO TRANSISTOR BIPOLAR

El transistor 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 b (beta) y es un dato propio de cada transistor. Entonces: 

Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificación) por Ib (corriente que pasa por la patilla base).

 

Ic = β * Ib Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, sólo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de él, o viceversa.

Según la fórmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc.

En el segundo gráfico las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poder entender que a más corriente la curva es más alta.

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AMPLIFICADOR El amplificador que estudiaremos en esta práctica es el de una etapa en emisor común que podemos ver en la figura siguiente. Los condensadores en régimen de continua equivalen a circuitos abiertos. De modo que Ci y Co desacoplan el amplificador de la entrada y de la salida en continua (desconectan al amplificador de la entrada Vi y lo aíslan de lo que esté conectado al nudo de salida). En régimen dinámico (también llamado régimen de señal o régimen alterno) supondremos que los condensadores equivalen a cortocircuitos. Ce es útil en este régimen de operación: elimina la resistencia de emisor en pequeña señal (un corto circuito en paralelo con una cierta resistencia equivale a un cortocircuito), con lo que aumenta enormemente la ganancia. RE, sin embargo es necesaria en continua porque estabiliza el punto de operación Q del circuito.

La corriente de carga iL, en el circuito tiene una componente de C.C. así como una señal de C.A. Como se ha supuesto funcionamiento lineal, las componentes de corriente alterna y continua pueden tratarse separadamente. Así, las fuentes de tensión y el condensador pueden remplazarse por cortocircuitos, obteniéndose el circuito equivalente para C.A. Al amplificador anterior se le denomina emisor común debido a que la terminal de emisor para condiciones de C.A., es común a la entrada y la salida del amplificador. Los capacitores Ci y Co se conocen como capacitores de acoplamiento y tienen la función de permitir el paso de una señal de C.A. de un punto a otro sin presentar oposición a su paso. La existencia de los mismos nos permite bloquear la C.C. y así mantener las condiciones de polarización. El capacitor CE se le conoce como capacitor de desacoplo y su función es convertir un punto (que no esta a tierra) en tierra de C.A. El buen funcionamiento del amplificador dependerá del buen cálculo de los capacitores, pues estos deben funcionar lo más posible como cortos circuitos a la frecuencia de la señal.

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EQUIPO Y MATERIALES:  Protoboard  Resistencias fijas y variables de valores diferentes (de acuerdo a los cálculos previos, se recomienda traer las resistencias y potenciómetros de laboratorios anteriores)  Resistencias 1/2W 22KΩ, 82KΩ, 820Ω, 180Ω, 2.7KΩ  Potenciómetro lineal 500KΩ  Condensador Electrolítico (2) 22µF, 100µF  Transistor

(2) BC548A (o equivalente) 2N3904 (o equivalente)

 Switch (2)  Amperímetro  Voltímetro  Fuente  Generador de señales  Osciloscopio PROCEDIMIEN TO PARTE 1: Auto polarización 1.

Determine la polarización del transistor de la Figura, para un punto de trabajo ICQ = 5.5 mA y VCEQ = 6 V. Considere Vcc=12v. Determine el valor de hfe = β (por medición, hoja técnica o cálculo). Calcule RC, RB

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2.

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Construya el circuito utilizando resistencias de valores comerciales o utilice potenciómetros y recalcule el punto de trabajo con estos valores. Luego mida experimentalmente los valores del punto de reposo y todas las variables eléctricas del circuito.

3.

Anotar en una tabla los valores teóricos y luego los valores prácticos o medidos para todas las variables eléctricas del circuito.

V

CEQ (V)

Medido Calculado

7.6 13 6

VB (V) 6.97 5.30

Tabla 2. Comparación de medidas

ICQ (mA) 4.0 22 5.5

PARTE 2: Polarización por Divisor de Tensión

1.

Calcular R1, R2, RC y RE (Considere 4R1 = R2):

2.

Construya el circuito utilizando resistencias de valores comerciales o utilice potenciómetros y recalcule el punto de trabajo con estos valores. Luego mida experimentalmente los valores del punto de reposo y todas las variables eléctricas del circuito.

Esquema del circuito

3. Anotar en una tabla los valores teóricos y luego los valores prácticos o medidos para todas las variables eléctricas del circuito.

Medido Calculado

VCEQ (V)

VB (V)

7.899

0.42

5

1

Tabla 3. Comparación de medidas

ICQ (mA) 0.0 04 1

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PARTE 3: Medición del Punto Q 1.

Construya el circuito de la figura.

VCEQ (V)

VB (V)

VE (V)

IE (mA)

5.854

0.2025

1.669

1.669

Tabla 4.Comparacion de medidas

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Calculados los valores para las magnitudes medidas en el paso anterior y luego calcule el error relativo. Realizar aquí los cálculos

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V

3.

CEQ (V)

VB (V)

VE (V)

IE (mA)

Medido

5.854

0.2025

1.669

1.669

Calculado

6.238

0.2694

1.5686

1.5686

Error relativo

6.2%

24.8%

6.4%

6.4%

Medida de la ganancia en tensión. (Configuración sin Ce) Calibre Vipp = 1 V; f = 1 kHz en el generador de señales. Mida la tensión Vipp con el osciloscopio y transfiera la curva a la rejilla.

4.

Cierre el S1 y mida la tensión de salida Vopp con el osciloscopio y transfiera a la rejilla anterior la curva en fase con Vi. Complete la siguiente tabla:

5.

Medida de la Impedancia de entrada. (Configuración con Ce)

Conecta un potenciómetro entre Vi y el condensador de entrada Ci. Variamos la resistencia del potenciómetro hasta que la amplitud de la tensión de salida sea Vopp/2. Entonces se mide la resistencia del potenciómetro ya que ésta coincide con la impedancia de entrada. Mida este valor de resistencia y completa la tabla.

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Medida de la Impedancia de entrada. (Configuración sin Ce) Calcule la impedancia de salida Conecta un potenciómetro entre Vi y el condensador de entrada Ci. Variamos la resistencia del potenciómetro hasta que la amplitud de la tensión de salida sea Vopp/2. Entonces se mide la resistencia del potenciómetro ya que ésta coincide con la impedancia de entrada. Mida este valor de resistencia y completa la tabla.

7.

Justificación: Una vez comprobada la validez de la técnica de medida comente, en pocas palabras, su fundamento teórico, ¿Por qué este método de medición es apropiado para determinar la impedancia de entrada y la impedancia de salida? Respuesta:

Porque la impedancia está dada por el voltaje entre la intensidad y si regulamos el voltaje hasta cierto punto con el condensador abierto y podemos opbetener el valor de la impedancia que se da en ohmnios midiendo el valor del potenciómetro.

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8.

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Medida de la ganancia en tensión. (Configuración con Ce) Calibre Vipp = 0.3 V; f = 1 kHz en el generador de señales. Mida la tensión Vipp con el osciloscopio y transfiera la curva a la rejilla.

9.

Cierre el S2 y luego el S1. Mida la tensión de salida Vopp con el osciloscopio y transfiera a la rejilla anterior la curva en fase con Vi. Complete la siguiente tabla:

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Medida de la Impedancia de entrada. (Configuración con Ce) Conecta un potenciómetro entre Vi y el condensador de entrada Ci. Variamos la resistencia del potenciómetro hasta que la amplitud de la tensión de salida sea Vopp/2. Entonces se mide la resistencia del potenciómetro ya que ésta coincide con la impedancia de entrada. Mida este valor de resistencia y completa la tabla.

11.

Medida de la impedancia de salida. (Configuración con Ce) Se conecta el potenciómetro a la salida y se varía su resistencia hasta que la tensión de salida sea ahora Vopp/2. Entonces la resistencia del potenciómetro coincide con la impedancia de salida. Mida este valor de resistencia y completa la tabla.

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12. Medida de los márgenes dinámicos de la tensión de salida. Aumenta la amplitud de la fuente de serial hasta que se distorsione la salida Vo(t). La distorsión consiste en que se "aplana" su forma en las crestas, en los valles o en ambos. Seguramente se aplane antes uno de los lugares y después el otro. El aplanamiento de las crestas indica que el transistor entra en corte o saturación. Representa las dos situaciones que se encuentran al ir aumentando la amplitud de la señal de entrada. Indica, para cada figura, dicha amplitud Vi.

CUESTIONARIO FINAL 1

¿Por qué es inestable la polarización fija? La configuración de polarización fija es la más simple de las configuraciones de polarización de transistores, aunque también es bastante inestable debido a la sensibilidad de beta en el punto de operación.

2

¿Cuáles son las principales aplicaciones para un amplificador emisor común? De un ejemplo.

  

Es la configuración más usada, puesto que amplifica tanto corriente como voltaje. El más usado para circuitos de baja frecuencia, debido a la alta impedancia de entrada. Usado en amplificadores de audio y de altas frecuencias de radio

3

¿Qué significa el trabajo del amplificador en el centro de la recta de carga? Ilustre Como se observa en la gráfica de recta de carga en las partes I, II y III del presente informe, el punto trabajo en el centro de la recta carga representa un punto (VCEQ, ICQ), donde VCQ sería la mitad de VCC e ICQ sería la mitad de VCC/RC, sería también la intersección con una intensidad de base media (IB)

4

Explique el desfase entre entrada y salida. El desfase entre entrada y salida se debe a que la ganancia de voltaje (∆V), es un valor negativo ya que se observa en el modelo re del transistor que el voltaje de salida tiene una polaridad inversa debido al sentido de la fuente de corriente (βIB).

5

Diseñar un amplificador emisor común con una ganancia de voltaje = 9 y una impedancia de entrada = 50 K.

6

Describa la función que cumplen los condensadores de acoplo y desacoplo.



Condensadores de acoplo: Los condensadores de acoplo se usan para acoplar (o sea conectar) el amplificador con las etapas anterior y posterior. Se usan porque por una conexión directa circula cualquier tipo de señal además de la señal a amplificar, como por ejemplo la corriente de polarización que circula por R y fija el punto de trabajo del transistor. Esto es algo que no nos podemos permitir, ya que el punto de trabajo variará en función de la impedancia de entrada o salida que pongamos. Sin embargo, los condensadores, al tener una impedancia variable de manera decreciente con la frecuencia (∞ para continua, 0 para una frecuencia lo suficientemente alta), permitirán que la tensión en la base (o el colector) permanezca estable y dejarán pasar la señala amplificar (alterna) como si de un conductor se tratase.



Condensadores de desacoplo: Ce es el condensador de desacoplo. Se usa para desacoplar (o sea desconectar) la resistencia de emisor. Los transistores bipolares tienen una ganancia de corriente β muy inestable frente a variaciones de temperatura. La resistencia de emisor proporciona estabilidad al punto de trabajo frente a estas variaciones, pero limita mucho la ganancia. Al incluir el condensador de desacoplo, se mantiene la estabilidad del punto de trabajo (ya que la corriente continua seguirá pasando por Re) pero se aumenta la ganancia de la alterna al comportarse el condensador como un cortocircuito para la señal de alterna, haciendo desaparecer Re.

CONCLUSION 

Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de los circuitos electrónicos. Se puede comentar que con el invento de estos dispositivos han dado un giro enorme a nuestras vidas, y a que en casi todos los aparatos electrónicos se encuentran presentes. Se conocieron los distintos tipos de transistores, así como su aspecto físico, su estructura básica y las simbologías utilizadas, pudiendo concluir que todos son distintos y que por necesidades del hombre se fueron ideando nuevas

OBSERVACIONES 

Al haber hecho un laboratorio de prácticas simulado las medidas tanto experimentales como teóricas van a ser exactas, pero se presentan errores debido al comportamiento ideal y real de un transistor, ya que influyen bastante los instrumentos de medida y las operaciones matemáticas que se realicen.



Tener en cuenta que tanto los instrumentos de medida como los componentes que se deben utilizar deben estar revisados y en su correcto funcionamiento antes de realizar las correctas mediciones

RECOMENDACIÓN

 Tener en cuenta el ensamblaje de los circuitos antes de colocar una fuente de tensión, ya que si este no está bien elaborado el circuito podría quemarse y el circuito entraría en corto....