Practica # 5

Exp~rimento de laboratorio

13

Circuito de emisor comun

" I \

S. El amplificado~ de emisor comUa puede alcanzar gananciasm~dianasa altas de voltaje y corriente.

0IIjedv0i

A. CIIcuIar Y IDedir los voltajes de opqacion de cd que se encuentran en un circuito tipico 88IiIor COIDUn. Informacion preliminar DemOitrar cOlDOfunciona un amplificad.or tipico de emisor COIDUncon 0 sin carp, Y De los tres circuitos utiles tie transistor utilizados para la amplificaci6n de voltaje 0 corriente .(base JMCIirau pnancia de voltaje. C. Detenninar el corrimiento de fase entre Ias comUa, emisorcomUa y colector f=omUa), el de emisor comUa es el que se usa mas. En el circuito ee6a1esde entrada y salida de un amplificador .. audio tipico de emiaor COIDUn. de emisor comUa (0 emisor a tierra) mostrado en la figura 2-1, se inttoduce la sena! al circuito de emi~ bUiCOI sor tomun y se saca del circuito de colector-emisor. De eA manera, el elemento erlU.sordel transistor es 1. Ia - circuito de emisor COIDUn,el emisor es com un tanto al clrcuito de entrada como al de sacomlm tan.to a la seiial de entrada como a la lida. de ItIlid& (Las baterias mosttadas Ison buenos cortocircuitos I. AI circuito de emisor com~ tambien Ie Ie para las senales de ca). Debido a que la entrada del CO~ como circuito de emisor a lien-a. transistor, 0 circuito de base-emisor tiene impedan-

..

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.

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Circuito de emisor cornun

PNP-.",.C

R~

~{"v

J

'

.

+

- ,A +

I

Fig. 2-1 cia media (resistencia intema del transistor mas reactancia) del orden de 1000 a 5000 ohms, y la salida del transistor, 0 sea, el circuito de colectoremisor tiene impedancia media (incluyendo a RL ) del orden de 1000 a 50000 ohms, la ganancia de potencia para la configuracion de emisor comh.n puede ser hasta de 10000. Esto se debe a que el emisor comun suministra ganancias tanto de corriente como de voltaje. ' La direccion de las flechas en la figura 2-1 indica el tlujo de la corriente convencional. La ganancia de corriente en el circuito d~ e~isor comun se obtiene de 181corrientes de los circuitos de base y colector en vez de entre las corrientes de 10s circuitos de emisor y colector como en el circuito de base comun. Debido a que un cambio muy pe'queno en la corriente de base produce un gran cambio en la corriente de rolector, la ganancia de corriente (J (beta) siempre es mayor que la unidad. (uno) para el circuito de emisor comun; un valor tipico es alrededor de 50.

es decir, que hay una inversion de fase de 1800 entre la entrada y salida de un amplificador de emisor comim. Como sabe, generalmente 105 transistores se polarizan directamente a traves de la union de emilor-. base y Ie polarizan en forma inversa a travel de la union de colector-base. En la figura.2-1, se ularon doi baterias para polarizar correctamente un transistor PNP en el circuito de emisor comun. Tambien Ie pueden utilizar distintu'variaciones para polarizar uncircuito d~ emisor-comun. En la ligura 2~2 se muestra en forma simplificada un arreg10 de polarizacion para el cit'Cuito de emisor comun. Una sola bateria (0 fuente de energia) suministra el voltaje de polarizaeion para la union de base-emIsor a traves de la red de divisor de voltaje R 1 YR2. La union de base-emisor esta polarizada directamente debido a que la base esnegativa con respecto al emisor. Launion decolector-base esta polarlzada en forma inversa debido a que el colector es negativo con respecto a la base. RE se p";a con el capacitor C1 de manera queel emisor esta muy bien conectado a.:tieqa para las senales de ca. La parte infeJiior de RL Ie pasa por la resistencia y capacitancia intern. de la bateria, de manera que se queda muy bien conectado a tierra para las senales de ca. Lecturas complementarias Consulte la bibliografia al fmal de este manual, para mayor informacion sobre el tema.

Fuente de energia 24 Vcd, 2mA VOM elec~onico

Las form as de onda de la figura 2-1 representan el voltaje de entrada que produce la fuente de senaJes y el voltaje de salida que aparece a traves de la resistencia

RL

. Cuando

la senal de entrada es posi-

tiva, reduce la polarizacion directa que produce la bateda de base-emisor haciendo menos negativa a la base y disminuyendo con ello el flujo de la comente a traves del transistor PNP. Entonces, el men or flujo de coniente a traves de RL haee que la parte superior de esta resistencia sea men os positiva (0 mas negativa) conrespecto a la parte inferior de RL' Reciprocamente, cuando la senal de entrada es negaiiva, la selial de salida es positiva. De esa man«;ra, fa fase de la senal se invierte en este circuito;

Entr8d8 ..

-

R

'l

R2f C1

-

] 1It

Fig. 2-.2 J

70

')

Equipo y materiales

+

1

Selid8

\

Clrcuito d, ,milor comrin

Generador de AF

'vcc-24Vcd +

)

OsciloSCQpio

,n

Sistemade capacitacion en electronica C1, C2 -10,.,.F electroUtico Ql - TransistorNPN 2N2219A R1 -150kn,lW ~ 10kn, 1W R2,R3 . R4 -1kn,1W R5 - Potenciometro 50krl., 1/2Wi TableroM decomponentes

1IOK C2

~(

C'.

1000F

B

r

'OuT

:

0

I

'.JI

=b

IIZ 'OK

Tablero universal k para experimentos

Procedimiento

Fig. 2-3 Note que el lado negativo del voltaje de la fuente de cd esta conectado a' la tenninal de tierra del generadpr'de AF,. Todavia no conecte el potenciometro R5. 0 d) Ajuste el voltaje de la fuente de cd de colector Vcc a 24Vcd. El voltaje e[ de entrada de ca debe ser cero.

Objetivo A. Cal(;ulary medir los voltajes de operadon de cd que se encuentran en un circuito tipico ampfificador de emisor com6n. '.

a 1.a)

Examine rl circuito amplfficador de emisor comUn de la figura 2-3. Este circuito es esencialmente eI mismo que el de la figura 2.2 excepto por que la resistencia R4 de emisorno se desacopla con un capacitor. EI desacoplam.ento de emisor se estudiani en un experimento posterior de laboratorio. El capacitor Cl de acoplamiento pennite que la seiial de entrada de ca se aplique a la base de QI, en tanto que el capa. citor C2 de acoplamiento permite que la senal de' salida se tome del colector de Q I. La impedanda intema de la fuente de energia conecta a tierra muy bien la parte superior de la resistencia R3 del colector a las seiiales de ca. 0 b) EI voltaje de cd en la union de Rl y R2 tambien es el voltaje de base VB de_Ql.Calcule VB (no considere la pequeiia corriente de base a traves de R I) usando la ecuadon para. la division de voltajes:

VB

= Vcc

X R2/(Rl

"'"''''''

.,

D e) Mida el voltaje de cd entre la base de Ql y tierra. U,e el YOM para hacer todas sus modifi. caciones de voltaje del. transistor. .

= ..:

VB

Vcd

0 f) Mida el voltaje de cd entre el emisor de Ql y tierra

=

VE

Vcd )

0

g) . Midael voltaje de cd entre el colector de

Ql y tierra.

=

Vc

.._~

[J h) Indique si casj toda la corriente del emisor fluye a traves del colector. ....................

+ R2)

-.-...-......................... Explique--su respuesta

..".

""'''''''''"r'''''''.''''''''''''''''''''

,

0

c) Conecte

VB

=

el circuito

Vcd

"'U"'

.../ .

-......................................... I

Vcd como Ie muestra.

Objetivo B. Demoltrar como funciona un ampfi. ficador tipico de emisor comun, y sin carga, y niedir su pnancia de vo1taje~

71

.. \

"'i ,

. Circuito de emisor comun

2. a)

0

Fije el generador

0 3. a) Conecte R5, .el potenciometro de 50kU a traves de la salida de su amplificador de temisor comun como se muestra en la figura 2-3.

de AF en la funci6n de

onda senoidal a una frecuencia de 1kHz. 0 b) Aj~te la salidad del generador de AF a una senal de 100mv de pico a pico en la base de Ql. Use el YOM ajustado en la f}lncion de ACV en el rango de 0.15V para mediI: la senal' de entrada en la base. Recuerde medir la senal de entrada en la eSCialade voltaje de pop del YOM. '0 c) Ajuste los controles de su osciloscopio calibrado para una defleccion de 0.02V/cm, tiempo de barrido 0.5ms/cm y el disparo en sincronizacion normal, fuente interna, pendiente + y' nivel auto.

0

Vee a 24Vdc. 0 c) Ajuste R5 hasta que el voltaje de la: senal de salida sea de un medio del valor medido en el procedimieIito 2(i), Reajuste la salida del gene. rarlor de AF, de ser necesario, para una senal de entrada de 100mv pico a pico en la base de Ql. 0 d) Reduzca Ve e acero, y sin alterar el ajuste de R5, desconectela del circuito. 0 e) Mida la resisteJ\cia de R5, que es igual a la impedancia de salida de su circuito amplifi. cador de emisor comun.

'

0 d) Conecte la punta de e~tra1a del osciloscopio a la base de Ql y la punta comun a tierra (la. parte inferior de R4). No utilice la punta de prueba de atenuador de' lOX. 0 e) Observe la forma de onda de la senal de entrada desplegada en la pantalla del osciloscopio. Mida el voltaj~ de pico a pico. el 0

f) lHay cinco ciclos desplegados en la pan-

talla del osciloscopio?

....................

i) Mida el voltaje de salida de pico a pico.

=

eo 0

.

de emisor comun

Av """"

cero.

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Av

utilizando

la.. ecua-

"

..........

= eo/el

''''''''''''

............ 0

v pico a pica

j) Calcule la ganancia de voltaje A V de su

amplificador , cIon:

=

=

!l

0 f) Indique cuaI es la ganancia de voltaje con una carga igual. ...............

\

NOTA; La impedancia de entrada de Ql es relativamente alta debido a los efeetos de R4 en eI

circuito que se rcfleja Ia la entrada como

0 g) Conecte la punta de prueba de entr~da del osciloscopio a la salida, de su amplificador de emisor comun. Cambie el control de entrada vertical para defleccion de 0.2V /cm para desplegar la forma de onda de salida de su amplificador. 0 h) Indique si la forma de onda de salida es una reproduccion amplificada veraz de la forma de onda de entraqa. .................... 0

R5

. I, v p%COa p%CO

=

b) Ajuste R5 para I maxima resistencia y a

... .!.. .........................

k) Baje el voltaje d~ la fuente del colectora

13

X R4

0 en este caso aproximadamente 50, X lK = 50K. La impedancia de entrada del circuito de emisor comun se det~rmina por el circuito paralelo de Rl, R2 y la impedancia de entrada de Ql, en este caso aproximadamente de SkU a 9 kilo Objetiv~ C. Determinar el corrimiento de fase entre Ias senales de entrada y salida de un amplificador tipico de emisor comtln. 0 4. a) Cambie el disparo de su osciloscopio a fuente extern-a. 0 b) Conecte una punta desde la salida de su amplificador de emisor comtln al jack del osci. loscopio marcado EXT SYNC/HOR. Ahora cada traza de oscil~scopio. sera. disparada solo por la sena! de salida que va al positivo de su amplificador de emisor comtln. 0 c) Ajuste Wee a 24Vcd. Indique si su osciloscopio despliega cinco formas de onda. ............... 0 d) Ponga la traza en tal posicion que el principio del segundo cicio de salida que va haci~ .

Circuito de emisor com un el positivo comience en la Ilnea vertical izquierda de la pantalla. ' 0 e) Conecte la punta de entrada del oscilos-

de base, emisor y colc;ctor de cd, determino que el transistor NPN esta polarizado en forma directa y qu~ fluyen corrientes de emisor y colector.

copio . a la seftal de entrada en la base de Q1.

Luego aplico un voltaje de seftal a la base, y usando un osciloscopio, observo la forma de onda amrlificada en el colector. Haciendo mediciones de forma de onda, determino que el amplificador de emisor comun tiene ganancia de voltaje. 0 f) Baje todos 105 voltajes a cero. Luego vario la carga de salida y encontro que la impedancia de saIida de un amplificador de audio Resumen de emisor comun'es aproximadamente igual al valor de-la resistencia de carga del colector. F.inalEn este experimento de laboratorio demostro mente, observo que hay una inversion de fase entre como funciona un circuito amplificador tipico de las sefudes de entrada y salida de un amplificador transistor de emisor comun. Midiendo los voltajes, de emisor comun.

Cambie el control de entrada vertical para una defleccion de O.02V/cm. Indique en la segunda Ilnea vertical desde la izquierda de la pantalla. --_u

J

I

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...