Amplificador En Cascada

LABORATORIO: ELECTRONICA II EXPERIMENTO Nº 2

AMPLIFICADOR EN CASCADA Objetivo: Determinar las características de Operación del amplificador en cascada (Multietapas). Procedimiento: 1. Implementar el siguiente circuito.

2. Realizar el análisis del circuito experimental en DC y AC. •

Evaluar la ganancia de: Av1, Av2.

•

Determinar Zi, Zo.

Teóricamente: Análisis en DC: En análisis en DC, los condensadores se comportan como circuitos abiertos.

Por divisor de tensión: VB=20 V*22 K / (150 K + 22 K)

VB=2.56 V

VBE=VB-VE VE=VB-VBE VE=2.56 V – 0.7 V

VE=1.86 V

IE=VE / RE IE=1.86 V / 1.2 K

IE=1.55 mA aproximadamente igual a

……………………Como IE es IC:

IC=1.55 mA Vcc=VC + IC*RC VC=Vcc – IC*RC VC=20 V – (1.55 mA*4.7 K)

VC=12.72 V

VC=VCE + VE VCE=12.72 V – 1.86 V

VCE=10.86 V

Análisis en AC: En el análisis en AC los condensadores se comportan como circuitos cerrados.

Vo

Vi

Donde: 150 K // 22 K……………..........19.2 K RC………………………………………4.7 K RL (Resistencia de Carga)……1 K

Usando el modelo Híbrido:

ib2

ib1 Vi

Vo h ie1

hfe1 ib1

Impedancia de entrada

Usamos un β=100 para los dos transistores.

h ie2

hfe2 ib2

Impedancia de salida

hie1 = β*re hie1 = 100(26 mV / IE)………………………………. hie1 = 100(26 mV / 1.55 mA)

IE=1.55 mA

hie1 = 1.68 K Como β es 100 para los dos transistores, entonces:

hie1 = hie2 = 1.68 K hfe1 = hfe2 = hfe = β Zi = 19.2 K // hie Zi = 19.2 K // 1.68 K

Zi = 1.55 K

El valor de Zo siempre va a ser el valor de la Resistencia de colector (RC), en caso hubiera o no resistencia de carga (RC) se sigue considerando Zo = RC; para nuestro caso: RC = 4.7 K

Zo = 4.7 K Evaluar Av1 Y Av2:

Vi Av1 1 = Vo1 / Vi1 ib1

Vo1 Vi 2

Vo2

ib2

Vi Vo1 = -hfe*ib1*4.7 K Vi1 =

h ie1

Vo hfe1 ib1

h ie2

hfe2 ib2

4.7 K // 19.2 K // hie2 =

4.7 K // 1 K = 0.83

1.16 K

K

Av1 = Vo1 / Vi 1 Vo1 = -hfe * ib1 * 1.16 K Vo1 = -100 * ib1 * 1.16 K…………voltaje de salida del transistor 1 Vi 1 = ib1*hie1 Vi 1 = ib1 * 1.68 K…………………… voltaje de entrada del transistor 1 Av1 = (-100*ib1*1.16 K) / (ib1*1.68 K)

Av1 = -69.05 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Av2 = Vo2 / Vi 2 Vo2 = -hfe * ib2 * 0.83 K Vo2 = -100 * ib2 * 0.83 K Vi 2 = -hfe*ib2*hie2 Vi 2 = ib2*1.68 K Av2 = (-100 * ib2 * 0.83 K) / (ib2 * 1.68 K)

Av2 = -49.41 Experimentalmente: Los datos experimentales serán hallados más adelante, ya que las preguntas que siguen a continuación están referidas a la parte experimental.

3. Aplique una señal Vi Senoidal en la entrada de manera que no se produzca distorsión en la salida f=1Khz.

Tenemos que aplicar una señal en la entrada, de manera tal que la señal de salida no sea distorsionada. Probamos primero con una señal de 2 mV.

Observamos que la señal sale distorsionada. Probamos con 0.8 mV

La señal de salida sigue saliendo distorsionada. Por lo tanto atenemos que probar con otra señal de entrada; probamos con una señal de 0.1 mV.

Al parecer esta señal es la adecuada; entonces trabajaremos con 0.1 mV.

4. Anote los datos experimentales de la polarización correspondiente a los transistores.

Tabla 1

VCE(Vol.) VB(Vol.) VBE(Vol.) IE(mA)

TR1 11.26 2.387 0.659 1.475

TR2 11.259 2.387 0.658 1.475

Como nos piden polarización correspondiente a los transistores, trabajaremos en DC.

VCE:

Para TR1: VC=13.03 V VE =1.770 V

Para TR2: VC = 13.03 V VE = 1.771 V

Por lo tanto el voltaje de colector emisor será:

Para TR1: VCE = VC – VE VCE = 13.03 V – 1.770 V

VCE = 11.26 V Para TR2: VCE = VC – VE VCE = 13.03 V – 1.771 V

VCE = 11.259 V VB:

Para TR1:

VB = 2.387 V

Para TR2:

VB = 2.387 V

VBE:

Para TR1: VB=2.387 V VE =1.728 V

Para TR2: VB = 2.387 V VE = 1.729 V

Por lo tanto el voltaje de base emisor será:

Para TR1: VBE = VB – VE VBE = 2.387 V – 1.728 V

VBE = 0.659 V

Para TR2: VBE = VB – VE VBE = 2.387 V – 1.729 V

VBE = 0.658 V

IE:

Para TR1:

IE = 1.475 mA

Para TR2:

IE = 1.475 mA

*) Observamos que los datos experimentales son aproximadamente iguales a los obtenidos teóricamente.

5. Registre en la tabla 2 los datos obtenidos con señal:

Vin 1.41 mV

Vin:

Vo1 -13.13 mV

Vo2 414.57 mV

Ai1

Ai2

Av1

Av2

Avt

94.48

145.99

-94.57

-32.67

3089.6

Al aplicarle una señal de 0.1 mV, obtenemos una señal máxima de:

Señal máxima = 140.7732 uV Vin = 140.7732 ≈ 1.41 mV

Vin = 1.41 mV

Vo1 y Vo2:

Vo1 corresponde al voltaje de salida, ubicado antes de la línea roja, y Vo2 corresponde al voltaje de salida del transistor que se ubica después de la línea roja.

Ahora nosotros sabemos que la salida de voltaje para un transistor con configuración emisor-común, es siempre negativa, es por eso que observamos en el grafico anterior que el voltaje de salida para TR1 toma el valor de -13.1286 mV, y es correcto el signo negativo, ya que la señal sale en forma desfasada.

Ahora la señal de salida para TR2 debería ser también negativa, pero observemos que su señal de entrada (Vi2), va a tomar el valor de la señal de salida de TR1, o sea el valor de Vo1: Vo 1 = Vi 2

Vo 1 =-13.1286 mV

Vi 2 =-13.1286 mV

Dijimos anteriormente, que para un transistor con configuración emisor-común, la señal de salida sale en forma desfasada, entonces si tenemos una señal de entrada negativa (-13.1286 mV), su correspondiente señal de salida saldrá desfasada en forma positiva y obviamente amplificada, para nuestro caso será: 414.5676 mV.

En conclusión:

Vo 1 =-13.1286 mV Vo 2 = 414.5676 mV

Ai 1:

Ai 1= io / ii Ai 1 = 2.173 uA / 0.023 uA

Ai 1 = 94.48

Ai 2:

Ai 2= io / ii Ai 2 = 316.7 uA / 2.173 uA

Ai 2 = 145.99

Av1:

Av1 = Vo / Vi Av1 = -13.24 mV / 0.14 mV

Av1 = -94.57

Av2:

Av2 = Vo / Vi Av2 = 432.55 mV / -13.24 mV

Av2 = -32.67

Avt = Av1*Av2 Avt = (-94.57)*(-32.67)

Avt = 3089.6

6. Medir: •

Zin

•

Zo

Los valores de Zin y Zo, fueron hallados en la parte (2)(Teoricamente) Zi = 19.2 K // hie Zi = 19.2 K // 1.68 K

Zi = 1.55 K El valor de Zo siempre va a ser el valor de la Resistencia de colector (RC), en caso hubiera o no resistencia de carga (RC) se sigue considerando Zo = RC; para nuestro caso: RC = 4.7 K

Zo = 4.7 K Podemos obtener los valores experimentales de las impedancias con las siguientes mediciones:

Para Zi: Zi=99.64 uV / 0.023 uA Zi=4332.17 Ω

Zi=4.33 K

Para Zo: Zo=312.4 mV / 312.7 uA Zo=4332.17 Ω

Zo=0.999 K ≈ 1K

7. Observaciones y Conclusiones.

I.

Tenemos que tener en cuenta la teoría de transistores, para poder entender que comportamiento tienen dentro del circuito.

II.

Observamos que la ganancia de voltaje total(Avt) toma una valor grande(3089.6), por lo tanto podemos concluir que este tipo de amplificador(en Cascada) es usado para aplicaciones en la cual necesitamos una salida realmente grande.