Amplificador En Baja Frecuencia

“Año de las Cumbres Mundiales en el Perú”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA

CURSO: ELECTRONICA II PROFESOR: CARLOS GUERRA CORDERO CICLO: SEXTO INTEGRANTES: RODRIGUEZ PIMENTEL GINO TENORIO LOPEZ ALEX

NUEVO CHIMBOTE - PERÚ

2008

LABORATORIO: ELECTRONICA II 25

EXPERIMENTO Nº 1

AMPLIFICADOR EN BAJA FRECUENCIA EN EC I.

OBJETIVO:  Se evaluaran las impedancias de entrada para un Amplificador de Baja Frecuencia en EC.

II.

FUNDAMENTO TEORICO:  Determinar el Punto Q del Transistor BJT  Explicar los parámetros del transistor: Zi, Zo, Av, Ai

III.

PROCEDIMIENTO: 1. Implementar el siguiente circuito de la fig.

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TEORICAMENTE:

ANALISIS EN DC: En el análisis en DC, los condensadores se abren, por lo tanto el circuito quedaría de la siguiente manera:

= Vcc

RC

I

VB

R1

R2

RE

Por divisor de tensión: VB = (Vcc * R2) / (R1 + R2) VB = 12V * 2.2K / (18K + 2.2K) VB = 1.307 V

≈ 1.3 V

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Si suponemos que a través de la base pasa una corriente muy pequeña, entonces el valor de “I”, por divisor de tensión será: Se cumple también que: I = Vcc / (R1 + R2) 20

IB = I /

I = 12V / (18K + 2.2K) / 20

IB = 0.594 mA

I = 0.594 mA ≈ 0.6 mA 0.0297 mA ≈ 0.03 mA

IB =

Sabemos que: VB = I * R2 VB = 0.594 mA * 2.2K VB = 1.307 V ≈ 1.3 V

VB = VBE + VE 1.307 V = 0.7 V + VE VE = (1.307 V – 0.7 V) VE = 0.607 V ≈ 0.6 V

IE = VE / RE IE = 0.607 V / 0.1K IE = 6.07 mA ≈ 6 mA

IE = IC……. (Aproximadamente)

Entonces:

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ICQ = 6.07 mA

Vcc = (VC) + IC*RC

VC = VCE + VE

VC = Vcc - (IC*RC) VC - VE

VCE =

VC = 12 V - (6.07 mA * 1.2 K) 4.716 V – 0.607 V

VCE =

VC = 12 V - 7.284 V 4.109 V ≈ 4 V

VCE =

VC = 4.716 V ≈ 5 V

Entonces:

VCEQ = 4.12 V Recta de carga en DC:

Vcc = IC (RC + RE) +VCE Donde: Vcc = 12 V RC = 1.2 K RE = 0.1 K

Quedando: 12 V = IC (1.3 K) + VCE

Determinamos las condiciones de Frontera: Si IC = 0 entonces:

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VCE = 12 V

Si VCE = 0 entonces: IC = 9.23 mA ANALISIS EN AC: En el análisis en AC, los condensadores se cierran, y la batería de 12 V, va a tierra:

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La fuente va a tierra.

Los condensadores se cierran.

Con los datos que tenemos podemos reemplazar en la recta de carga en AC:

Recta de carga en AC:

-(1 / RC) (vce - VCEQ) = (ic - ICQ)

Reemplazando los datos ya conocidos:

-(1/1.2 K) (vce – 4.11 V) = (ic – 6.07 mA)

Cuando: ic = 0 vce = 0

vce = 11.39 V ic = 9.49 mA

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En el siguiente gráfico podemos observar las intersecciones de las rectas de carga en DC y en AC: Z = Recta de Carga en AC

I.

ICQ

Y = Recta de Carga en DC

VCEQ

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EXPERIMENTALMENTE: Usando el software de Workbench, podemos también obtener los voltajes que necesitamos para encontrar el punto Q: Para hallar el voltaje en la base (VB):

VB = 1.252 V ≈ 1.3 V

Para hallar la corriente que pasa a lo largo de resistencias en la primera rama (I):

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I = 570.0 uA = 0.57 mA ≈ 0.6 mA Para hallar la corriente en la base (IB):

IB = 27.05 uA = 0.027 mA ≈ 0.03 mA

Para hallar el voltaje en el emisor (VE):

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VE = 556.7 mV = 0.5567 V ≈ 0.6 V Para hallar la corriente en el emisor (IE):

IE = 5.567 mA ≈ 6 mA

Para hallar el voltaje de colector (VC):

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VC = 5.346 V ≈ 5 V *) Como podemos observar, los datos obtenidos teóricamente son aproximadamente iguales a los obtenidos mediante el software Workbench.

2. Determinar el punto Q midiendo las tensiones presentes en el circuito con respecto a tierra.

Icq = 6.07 mA

Vcq = 4.12 V

3. Determinar la ganancia del Amplificador, inyectando una señal senoidal de 50mVpp, a 1 Khz.

Nos piden inyectar una señal de 50 mV pp, a 1 Khz. Por lo tanto tenemos que reducir ese voltaje de pico a pico, y hallar también el VRMS. Entonces:

50mV / 2 = 25 Mv……………….voltaje de pico

Sabemos que voltaje de pico es igual al voltaje máximo:

VMax. = Vpp

Se cumple que:

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VMax. = VRMS*√2 25 mV = VRMS*√2 VRMS = 25 mV/√2

VRMS = 17.68 Mv

Por lo tanto el circuito quedaría de la siguiente forma:

vo

vi

Vs

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Vo = 1.86 V(onda más grande)

Vi = 10.36 mV

Ganancia de Tensión:

Av = Vo / Vi Av = 1.86 V / 0.01036 V Av = 179.5

4. Determinar la impedancia de entrada, colocando el potenciómetro en serie con el generador. Para ello varíe su resistencia hasta que la señal en la base se reduzca a la mitad del valor que arroja el generador en vacio. a) Medir Vin con SW en 1(V1)

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VIN

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VIN = V1 = 24.78 mV

OJO:

Este voltaje se calculó teniendo un potenciómetro de 5 K, a

50 %.

b) Medir Vin con SW en 2, ajustando el potenciómetro(Rp) hasta que Vin = V1 / 2

Vin = V1 / 2 Vin = 24.78 mV / 2 Vin = 12.39 mV

Ajustando el potenciómetro hasta 12 %, se tiene:

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El voltaje que obtenemos es de 12.57 mV, muy diferente al de 12.39 mV. Probamos ajustando el potenciómetro hasta un 14 %:

Podemos observar que ajustando la resistencia a un 14 %, el voltaje obtenido es de 11.67 mV, el cual es mucho menor al de 12.39 mV. Ahora probamos con 13 %:

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El voltaje obtenido es de 12.11 mV, y como es un voltaje que se aproxima al buscado (12.39 mV), entonces el potenciómetro quedará ajustado de la siguiente manera:

Potenciómetro de 5 K, al 13 %........con el cual obtenemos un voltaje de 12.11 mV.

Por lo tanto la resistencia del potenciómetro será de:

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Rp = 13% de 5 K Rp = 5 K * 0.13 Rp = 0.65 K Rp = 650 Ω

Nos piden que hallemos Zin:

Zin = Rp + Rs Zin = 650 Ω + 50 Ω

Zin = 700 Ω

5. Empleando el resultado anterior determinar el hie del transistor utilizado. Nos piden obtener el hie, que es la resistencia de entrada en un modelo hibrido BJT en emisor común (hie). El circuito que tenemos, está compuesto por un transistor BJT en emisor común, entonces: Zin = βre = hie Reemplazando datos:

hie = 700 Ω

6. Aumentar la amplitud del generador, retirando el potenciómetro, hasta observar una distorsión notoria en Vo.

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1 Esta es la onda de Vo, cuando quitamos el potenciómetro. El voltaje del generador es 17.68 V. Si aumentamos la amplitud del generador hasta 19.4 V, notamos una distorsión en la parte inferior de la onda.

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2

Si aumentamos la amplitud del generador hasta 24.9 V, notamos una distorsión mucho más notoria que la anterior.

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3

Comparemos las tres curvas: 1

2

3

Observamos que la parte inferior de la onda se aplana en la figura 2 y 3; de alguna manera se puede observar que la distorsión más notoria se da cuando pasa de la fig. 1 a la fig. 2, que cuando pasa de la fig. 2 a la fig. 3; por lo tanto conservamos el voltaje de 19.4 V para poder deducir los voltajes máximos de Vi y Vo.

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Observemos el siguiente grafico y deduzcamos, los valores de Vimax, y Vomax.

Observamos que:

Vimax = 24.71 mV………..onda más grande Vomax = 3.81 V…………….onda pequeña

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7. Retirar el condensador Ce y repetir los procedimientos anteriores a fin de obtener: Zin’ = Av’ =

i.

Medir Vin con SW en 1(V1)

Circuito sin Condensador del Emisor (CE):

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VIN = V1 = 24.89 mV

OJO:

Este voltaje se calculó teniendo un potenciómetro de 5 K, a

50 %.

ii.

Medir Vin con SW en 2, ajustando el potenciómetro(Rp) hasta que Vin = V1 / 2

Vin = V1 / 2 Vin = 24.89 mV / 2 Vin = 12.445 mV

Tenemos que ajustar el potenciómetro, de manera tal que el valor de Vin=V1/2, que se aproxima a 12.445 mV.

Graficamos el circuito:

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El voltaje obtenido es de 12.434 mV, el cual es un valor aproximado al de 12.445 mV, entonces el potenciómetro quedará ajustado de la siguiente manera:

Potenciómetro de 5 K, al 35 %........con el cual obtenemos un voltaje de 12.434 mV.

Por lo tanto la resistencia del potenciómetro será de:

Rp = 35% de 5 K Rp = 5 K * 0.35 Rp = 1.75 K Rp = 1750 Ω

Nos piden que hallemos Zin:

Zin’ = Rp + Rs Zin ‘= 1750 Ω + 50 Ω

Zin’ = 1800 Ω = 1.8 K

NOTA: Para obtener Av’, realizamos los procedimientos anteriores de la pregunta 3. Graficamos el circuito sin el condensador:

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Vo = 161.15 mV Vin = 15.96 mV

Ganancia de Tensión:

Av’ = Vo / Vin Av‘= 161.15mV / 15.96mV Av’ = 10.1

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NOTA: Usar el software Workbench para el desarrollo del laboratorio.

IV.

OBSERVACIONES:  Verificar siempre que los datos obtenidos teóricamente y experimentalmente coincidan aproximadamente, porque de esa manera corroboramos si lo realizado es correcto o no.

V.

BIBLIOGRAFIA: •

www. Monografía. Com.

•

www.wikipedia .com

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