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    Practica 8bajapot2018

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    Edward Fabian Ruiz Coquies
    Este documento describe una práctica de laboratorio para demostrar la amplificación de una señal usando un circuito de transistor con polarización fija. Explica el marco teórico de la polarización de transistores y describe el circuito, materiales y procedimiento para medir la ganancia del amplificador usando un osciloscopio mientras se varían parámetros como la frecuencia y amplitud de la señal de entrada. El objetivo es caracterizar el comportamiento del amplificador y comparar los resultados experimentales con la teoría.

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    Edward Fabian Ruiz Coquies
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    Este documento describe una práctica de laboratorio para demostrar la amplificación de una señal usando un circuito de transistor con polarización fija. Explica el marco teórico de la polarización de transistores y describe el circuito, materiales y procedimiento para medir la ganancia del amplificador usando un osciloscopio mientras se varían parámetros como la frecuencia y amplitud de la señal de entrada. El objetivo es caracterizar el comportamiento del amplificador y comparar los resultados experimentales con la teoría.

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    PRACTICA 8BAJAPOT2018

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    PRACTICA 8

    AMPLIFICADOR CONECTADO EN
    POLARIZACIÓN FIJA
    Objetivo. Demostrar por medio de un osciloscopio, la amplificación de un
    circuito conectado en polarización fija.

    MATERIAL EQUIPO
    1 Transistor 2N2222 ó 2N3904 1 Osciloscopio con puntas
    4 Resistencias 470KΩ, Tres de 1KΩ 1 Generador con puntas
    2 Capacitores de 470 µF 1 Multimetro con puntas
    1 Fuente de voltaje con puntas

    MARCO TEÓRICO:POLARIZACIÓN DEL BJT: POLARIZACIÓN FIJA


    Los transistores tienen como función principal la amplificación de señales, para
    lograr este cometido deben ser polarizados adecuadamente mediante la aplicación
    de voltajes DC en sus uniones B-E y B-C. Esto se consigue a través de circuitos de
    polarización, los cuales garantizan que el transistor se encuentre ubicado en un
    punto sobre su "recta de carga" y en su zona activa.
    Existen una gran variedad de circuitos de polarización, dentro de los cuales
    podemos identificar claramente cuatro tipos básicos:

    a) circuito de polarización fija ( corriente de base constante)


    b) circuito de polarización estabilizada por emisor
    c) circuito de polarización por divisor de voltaje ( tipo H o universal)
    d) circuito de polarización por realimentación de colector

    Empezaremos analizando el más sencillo de éstos circuitos.a) circuito de


    polarización fija: este circuito es el mas sencillo de todos los circuitos de
    polarización. La resistencia Rc limita la corriente máxima que circula por el
    transistor cuando este se encuentra en saturación, mientras que la resistencia de
    base RB regula la cantidad de corriente que ingresa a la base del transistor (IB), la
    cual determina en que zona se polarizará el transistor (saturación, activa o corte).

    Eligiendo adecuadamente el valor de estas resistencias podremos determinar con


    exactitud el punto de trabajo (Q) del transistor. Como se mencionó al inicio, lo que
    se busca es polarizar al transistor en su zona activa, sobre su recta de carga, para
    lograr esto debemos hacer uso de ecuaciones características del circuito.
    Empezaremos por analizar dichas ecuaciones. Para realizar esto último, debemos
    identificar la malla de entrada y de salida del circuito.
    Malla de entrada: partiendo de Vcc, la corriente atraviesa RB, la unión B-E
    (produciendo el voltaje VBE) hasta llegar a tierra. Entonces podemos plantear la
    siguiente ecuación de malla:

    Vcc= IB*RB + VBE ...(1)

    Por tratarse de transistores de silicio, VBE= 0,7 v

    De la ecuación (1) podemos despejar el valor de IBQ (corriente de base en el


    punto Q), considerando que tenemos como datos RB, RC, beta (b) y Vcc.
    Entonces:
    IBQ = (Vcc - VBE)/RB ... (2)

    Malla de salida: partiendo de Vcc, la corriente atraviesa Rc, los terminales C-E
    (produciendo el VCE) hasta llegar a tierra. Entonces podemos plantear la siguiente
    ecuación:

    Vcc= IC*RC + VCE ... (3)

    De la ecuación (3) podemos despejar IC:

    IC = -(1/RC)*VCE + (Vcc/RC) ... (4)

    La ecuación (4) representa la Ecuación de la Recta de Carga, cuya gráfica nos


    permite encontrar dos puntos característicos: la corriente máxima de colector (Isat)
    y el voltaje colector-emisor máximo (Vcorte). Además podemos ubicar sobre ella el
    punto de trabajo (Q) del transistor, que gráficamente representa la intersección de
    la Recta de carga con la curva característica.

    Para: VCE= 0, tenemos:

    ICmax= Isat= Vcc/RC (saturación)

    Para: VCEmax=Vcorte= Vcc, tenemos: IC= 0

    Además, conociendo IBQ podemos determinar el valor de ICQ y de IEQ, y con ello
    el valor de VCEQ:

    ICQ = b*IBQ
    IEQ = (1+b)*IBQ

    VCEQ = Vcc - ICQ*RC

    Estos valores definen el punto de trabajo del transistor y con ello su zona de
    trabajo.Este tipo de polarización no es muy estable, pues el punto Q varía bastante
    a medida que el transistor se encuentra trabajando más tiempo.

    Cuando se requiere realizar el diseño de un circuito de este tipo, es necesario


    tener como datos el punto Q, el Vcc y el beta (b) del transistor. Por ejemplo, si
    deseamos polarizar a un transistor 2N2222A en el punto: ICQ= 10 mA y VCEQ= 10
    v, con Vcc= 20 v, debemos calcular el valor de RB y RC.

    Considerando el beta típico que proporciona el fabricante, b= 200. Entonces:

    RB= (Vcc - VBE)/IBQ

    Como: IBQ= ICQ/b, entonces: RB= (Vcc - VBE)/(ICQ/b) , remplazando valores:

    RB= (20 - o.7)/(10/200) = 386 k

    Ahora calculamos RC:

    RC= ( Vcc - VCEQ)/ICQ , remplazando valores tenemos:

    RC= ( 20 - 10 )/ 10 = 1 k

    El beta típico considerado en los cálculos no necesariamente coincide con el beta


    real, cada transistor posee un valor de beta diferente, a pesar de pertenencer al
    mismo código. Por esta razón es necesario a veces recalcular los valores iniciales,
    cuando en las mediciones obtenemos valores bastante alejados de los teóricos.

    También es importante obtener el valor de RB que satura al transistor, este valor


    de obtiene de la misma fórmula utilizada anteriormente, solo que esta vez se
    evalúa en saturación, entonces:

    RB= ( Vcc - VBE)/(Isat/b) , entonces: hallamos primero el valor de Isat.

    Isat= Vcc/Rc, remplazando valores tenemos:

    Isat= 20/1 = 20 mA , entonces:

    RB = ( 20 -0.7) /( 20/200) = 193 K

    PROCEDIMIENTO:
    1. Calibrar el osciloscopio. ¡CALIBRADORES DE VOLTAJE Y TIEMPO EN
    POSICIÓN. UTILIZE LA SEÑAL DE CALIBRACIÓN DE SU OSCILOSCOPIO
    PARA COMPROBAR!

    2. Ajustar los controles del generador y verificar conectando las puntas del
    osciloscopio y el generador en paralelo para obtener una amplitud de 10mV.
    3. Conecta el siguiente circuito: Armar en el protoboard, consulta armado.

    4. Conecta el generador a la entrada del circuito y mide con el osciloscopio esa


    entrada, la amplitud del generador debe ser de 20 mV y la frecuencia en 1 KHz.

    Vi=

    5. Mide con el osciloscopio la salida del circuito (debe ser mayor que la entrada
    ya que es un amplificador)

    Vo=

    6. Calcula la ganancia del amplificador

    Av= VOLTAJE DE SALIDA /VOLTAJE DE ENTRADA(NO TIENE UNIDAD)

    Av =

    7.-Completa la siguiente table:Mida con el osciloscopio el voltaje de salida para


    cada una de las siguientes frecuencias.(Vi = 20 mV)
    Calcule la ganancia para cada caso.

    Vo(V) F(HZ) Ganancia


    2KHZ
    5KHZ
    10KHZ
    20KHZ
    50KHZ
    100KHZ
    200KHZ
    500KHZ
    1MHZ
    2MHZ
    8.-GRAFICA 1ERO. VOLTAJE DE SALIDA VS FRECUENCIA Y LUEGO
    GANANCIA VS FRECUENCIA DE ACUERDO A TUS RESULTADOS:

    9.-COMPLETA LA SIGUIENTE TABLA. AHORA LO QUE VAS A VARIAR ES EL


    VOLTAJE DE ENTRADA, EMPEZANDO CON 20 milivolts a 1 KHZ. Y VAS A
    MEDIR EL VOLTAJE DE SALIDA Vo
    Vi(V) F(HZ) Vo(V) GANANCIA
    20 mV 1KHZ
    50 mV 1KHZ
    80 mV 1KHZ
    100 mV 1KHZ
    150 mV 1KHZ
    200 mV 1KHZ
    300mV 1KHZ
    400mV 1KHZ
    500mV 1KHZ
    800mV 1KHZ

    10.-ELABORA UNA CONCLUSIÓN TECNICA DE TU PRÁCTICA.

    11.-ENTREGAR REPORTE A LA SIGUIENTE SEMANA:PORTADA, OBJETIVO,


    MEDICIONES, SIMULACIÓN, Y CONCLUSIÓN BIEN ELABORADA.
    REVISO:

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