Trabajo Colaborativo Cad

INTRODUCCION

Presentamos este trabajo dando un repaso general a los conceptos de la unidad 1, obteniendo un mejor entendimiento a través del desarrollo de los ejercicios propuestos, para esto, vamos llevando los ejercicios paso a paso de una manera ordenada y detallando los procedimientos de la manera más clara posible.

Esta actividad, nos brinda la oportunidad, de practicar en los simuladores como Circuit Maker y coger habilidad y ritmo en operaciones matemáticas. 

Objetivos

• Comprobar los parámetros del amplificador tanto de forma teórica como práctica.

• Determinar los valores del punto de trabajo en DC y la región de trabajo del transistor, según estos parámetros.

• Determinar los parámetros Zi, Zo, Av, Ai del amplificador.

1. Efectué el montaje del circuito amplificador mostrado en la figura 1. Tenga presente el comportamiento del B.

2. Sitúe adecuadamente instrumentos de medida y determine valores de voltaje y corrientes en DC. Según estos valores dibuje la curva característica y la recta de carga del transistor, determine cuál es la región de trabajo.

El transistor 2N2222 tiene un B de 100

Con la configuración que tenemos, podemos determinar la línea de carga así:

Si VCE = 0

Entonces:

VCC = IC*RC + IE*RE haciendo > IC= IE

VCC = IC (RC + RE); despejando IC tenemos:

IC = VCC / (RC + RE)

IC = 20V / (2K + 1K) = 6.66mA

Si IC = 0

Entonces:

VCE = VCC

Dibujamos la línea de carga y con los datos que tenemos por la simulación determinamos el punto Q en el que se encuentra el transistor.

Teóricamente los datos obtenidos:

Asumimos que IC = B * IB con un B de 100

IE = (B + 1)* IB

VCC = IB*RB + VBE + IE*RE

20V = 390K*IB + 0.63V + 101*IB*RE

Despejando IB:

IB = (20V – 0.63V) / 491000

IB = 39.30µA

IC = B*IB

IC = 100*39.30µA = 3.93mA

VCE = VCC - IC*RC – IE*RE

VCE = 20V – 3.93mA *2K – 3.93mA*1K

VCE = 8.21V

Se concluye que los valores hallados por cálculo, comparándolos con los valores arrojados por la simulación son muy similares; mostrando que el transistor se encuentra en la zona activa de trabajo.

3. Energícelo con una fuente de C.A. como se muestra en la figura 2, y mida Av, Ai, Zo, Zi.

Figura 2.

Circuito equivalente en c.a, tener en cuenta que los condensadores se comportan como un cortocircuito.

Como sabemos el transistor es un dispositivo amplificador, la ganancia de voltaje es la relación que existe entre el voltaje de salida Vo y el voltaje de entrada Vi, podemos observar en la figura que la corriente de entrada Ιi=Ιb e Ιο=Ιc, lo cual define la ganancia de corriente Ai= Ιο/ Ιi.

El circuito equivalente de c.a para una red se obtiene siguiendo los siguientes pasos:

• Se establecen todas las fuentes de c.d a cero y su reemplazo por un circuito equivalente.

• Se reemplazan todos los capacitares por un corto circuito equivalente

• Eliminación de todos los elementos sustituidos por los cortos circuitos de los pasos anteriores.

• Se dibuja de nuevo la red de forma lógica y sencilla como se muestra en la figura anterior.

La ganancia de voltaje se calcula mediante la siguiente ecuación para un circuito de emisor común:

El paralelo de las dos resistencias se despeja de la siguiente manera:

rC = Resistencia de colector o sea 2 KΩ

rL = Resistencia de carga o sea 20 KΩ

rB = resistencia de base o sea 390 KΩ

Para hallar el valor de re lo calculamos con la siguiente ecuación no sin antes explicar de dónde sale este elemento; r´e es la resistencia interna del transistor entre la base y el emisor, como se observa en la figura.

Y se calcula mediante la siguiente fórmula:

Retomando la ecuación siguiente hallamos AV:

La ganancia de corriente se calcula mediante la siguiente ecuación para un circuito de emisor común:

Para hallar el valor de Zb en un transistor de emisor común tenemos la siguiente ecuación

Teniendo todos los valores procedemos a reemplazar en la ecuación anterior:

La impedancia de salida ZO es el paralelo que existe entre rB y rL que ya fue calculado:

La impedancia de entrada Zi es el paralelo que existe entre rB y Zb y queda de la siguiente manera:

4. Visualice simultáneamente la señal de entrada y salida del amplificador, determine la ganancia de voltaje y la relación de fase existente.

En la siguiente figura se encuentran señalados los voltajes rms de entrada y salida respectivamente, para obtener los valores pico se multiplica por raíz de 2

Los anteriores resultados se observan en las siguientes gráficas:

Gráfica de la señal de alimentación en C.A. (señal de entrada 100mV)

Gráfica de la señal de salida amplificada igual a 2.578 V

Si tomamos los valores del simulador que son V i = 100mV y V o = 2.578V y aplicamos la fórmula que la ganancia de voltaje es la relación que existe entre la entrada y la salida tenemos:

En la siguiente figura se encuentran señaladas las corrientes rms de entrada y salida respectivamente, para obtener los valores pico se multiplica por raíz de 2

Los anteriores resultados se observan en las siguientes gráficas:

Gráfica de la señal de alimentación en C.A. (señal de entrada 14.11µA)

Gráfica de la señal de salida amplificada igual a 130 µA

Si tomamos los valores del simulador que son I i = 10.06µA y I o = 128.905 µA y aplicamos la fórmula que la ganancia de voltaje es la relación que existe entre la entrada y la salida tenemos:

5. Realice un circuito de polarización en divisor de tensión emisor común de tal manera que la Ic sea de 8 mA, y su punto de trabajo este en la región activa, ver figura 3.

Paro los cálculos procedemos de la siguiente manera:

Las ecuaciones para los cálculos de los resistores de base R1 y R2 requerirán de un poco de consideración. Usando el valor del voltaje de base calculado anteriormente y el valor de la fuente de voltaje se obtendrá una ecuación, pero existen dos incógnitas, R1 y R2. Se puede tener una ecuación adicional mediante el conocimiento de la operación de estos dos resistores al proveer el voltaje de base necesario. Para que el circuito opere con eficacia, se supone que la corriente a través de R1 y R2 debe ser aproximadamente igual y mucho mayor que la corriente de base (al menos en proporción de 10:1). Este hecho y la ecuación de di visor de voltaje para el voltaje de base proporcionan las dos relaciones necesarias para determinar los resistores de base. Es decir:

Sustituyendo obtenemos:

Valores de Corrientes

1. Tome las mediciones de Voltajes y corrientes de su circuito, ubique el punto de trabajo en las curvas características obtenidas mediante un ECG.

Hoja de especificaciones del transistor

Puesto que la hoja de especificaciones

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