Amplificadores INTRODUCCIÓN

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA[pic 1][pic 2]

SEDE SECCIONAL SOGAMOSO

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA

ELECTRONICA II (LABORATORIO)

                             AMPLIFICADORES CON TRANSISTORES BJT

Daniel Felipe Rojas Vargas

e-mail: Danielfelipe.rojas@uptc.edu.co

201110218

1. Objetivos

• Comparar teórica y experimentalmente, la ganancia de voltaje y corriente, impedancia de entrada y salida de los amplificadores a diseñar e implementar.
• Determinar el ancho de banda de los amplificadores a implementar.
• Diseñar amplificadores clase A, basándose en el modelo híbrido.
• Determinar prácticamente el rendimiento de los amplificadores implementados.    

1. Materiales y Equipos

• Osciloscopio.
• Generador de señales.
• Fuente DC.
• Multímetros.
• Protoboard.
• Diodos.
• Resistencias.
• Transistores npn y pnp de alta y baja potencia (2N3904, 2N3906, 2N2222, 2N2907, TIP 31, TIP 32,etc.).
• Caimanes.
• Capacitores de 10μF y 100μF

1. Introducción

En la práctica, con frecuencia, se requiere diseñar amplificadores de voltaje y de corriente. Una salida fácil resulta emplear un amplificador operacional, pero éste, en ocasiones, se ve limitado por una fuente de alimentación y una disipación de potencia pequeña. En ésta práctica se realizará el diseño y la implementación de amplificadores con transistores de juntura bipolar; empleando el modelo híbrido. Por el momento, se trabajará con amplificadores clase A, en los cuales el punto de trabajo en la recta de carga en AC es de 0.5.

1. Procedimiento

Se recomienda leer en su totalidad la presente guía de laboratorio antes de iniciar la práctica, con el fin de garantizar la finalización de la práctica y la correcta presentación de los resultados en el informe. Los diseños deben realizarse empleando el modelo híbrido H.

Recomendaciones de seguridad:

• Para todos los diseños tenga cuidado de no exceder los valores de potencia que puede soportar cada dispositivo.

4.1 Amplificador  en Emisor Común sin capacitor de desacople

La figura 1, muestra un amplificador, para el cual se pide:

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Figura 1. Amplificador en emisor común sin capacitor de desacople.

Con parámetros híbridos, para el circuito de la figura 1 se tiene:

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Para el informe:

1. Escriba en el informe el procedimiento completo del diseño incluyendo el análisis matemático y las consideraciones que se requieran.

EL DISEÑO SE ENCUENTRA ANEXO A ESTE DOCUMENTO.

1. Incluya los parámetros híbridos hallados en la tabla siguiente.

Tabla 1. Parámetros híbridos del transistor utilizado.

1. Simule con la ayuda de Orcad, el circuito diseñado. Verifique los valores de  los parámetros del amplificador obtenido, incluyendo los resultados en el informe.

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Figura 2. Simulación Amplificador.

SIMULACIONES. HALLANDO PARAMETROS HIBRIDOS DEL BJT

(2N 3904 )

Para Realizar el análisis del circuito de la siguiente figura se hace  ahora un barrido en DC (DC  SWEEP) en aras de obtener el comportamiento de IC  vs IB.

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Se hacen configuraciones necesarias del Orcad para realizar el barrido de la fuente de base para ver el comportamiento de la corriente de colector. Se obtiene la siguiente grafica, IC  vs IB.

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En la figura anterior se ilustra una variación de la corriente de la base del transistor con la respectiva variación de la corriente en el colector. Ubicamos con la ayuda del “Toggle Cursor” nuestra ICQ y determinamos la respectiva IBQ. Para el ejemplo como ICQ=4.5108 mA, de la grafica IBQ=24.071uA.

Podemos verificar el resultado colocando en la fuente de corriente el valor de la IBQ encontrada y realizando el análisis de simulación en el dominio del tiempo como lo muestra la figura siguiente. Circuito esquemático con la corriente de base IBQ encontrada y los valores obtenidos de la simulación.  

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Se verifica por tanto que dicha corriente de base produce la ICQ del ejercicio propuesto de diseñar el punto de operación de 0.7 en emisor común, los análisis y consideraciones para el diseño están como anexo a este informe.

Las ecuaciones de los parámetros H a hallar establecen que según sea el parámetro hibrido H a encontrar, ha de mantenerse constante el VCE o IB según sea el caso. Para hallar hfe tenemos según la ecuación que:

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Hacemos en el ORCAD una variación sobre la corriente de base por encima del IBQ no superando el 5% con VCEQ constante. Para el ejercicio diseñado como IBQ=24.71 uA y tomando un 5% de variación, IB1=25.94525uA. Con este valor de corriente de base mediante simulación hallamos IC1=4.74mA como se muestra en la figura siguiente. Note que al no existir ningún resistor en la malla de salida del circuito, el VCE se mantendrá igual al valor de la fuente V1 (se satisface la condición de VCEQ constante que establece el parámetro).

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Simulación obtenida colocando IB2=25.94 uA.

Con estos datos se halla hfe de la siguiente forma:

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Este parámetro corresponde a la ganancia de corriente en AC (también llamado    ). La ganancia de corriente en DC se puede determinar mediante el reemplazo directo de los datos en un punto de operación.

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Para hallar hie se tiene la ecuación :

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Donde también se tiene que mantener el VCE constante. Nuevamente, hacemos en el ORCAD una variación sobre la corriente de base por encima del IBQ no superando el 5% con VCEQ constante. Para el ejemplo como IBQ=24.71uA y tomando un 5% de variación: IB1=25.9425uA. Con este valor de corriente de base hallamos mediante simulación: VBE1=0.71 v . Note que al no existir ningún resistor en la malla de salida del circuito, el VCE se mantendrá igual al valor de la fuente V1 (se satisface la condición de VCEQ constante que establece el parámetro).

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