Guía 7

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Facultad: Estudios Tecnologicos. Escuela: Electrónica. Asignatura: Electronica Analogica Discresta.

EL AMPLIFICADOR CON BJT Objetivos específicos • •

Determinar la ganancia de tensión, corriente y potencia de un amplificador a transistor a partir de valores medidos. Determinar la respuesta en frecuencia de un amplificador a transistor, a partir de valores medidos.

Materiales y equipo • • • • • • •

1 Unidad PU-2000 con PU-2200. 1 Tarjeta DEGEM EB-111. 1 Osciloscopio de doble trazo. 1 par de puntas para osciloscopio. 1 par de puntas para multímetro. 6 Puentes para tarjetas DEGEM. 1 par de puntas para PU.

Procedimiento PARTE I: AMPLIFICACIÓN DE LA SEÑAL 1. Introduzca la tarjeta EB-111 al PU-2000 por las guías hasta el conector. 2. Ajuste el generador de señales con una onda senoidal a una frecuencia de 2kHz (la amplitud se ajustará después) y DC OFFSET en OFF. 3. Implemente el circuito de la Figura 1 (PS-1 debe ajustarse a 10.0 V).

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Figura 1. Amplificador de CA. 4.

Desconecte por un momento el generador del circuito y ajuste RV3 para conseguir que VCE = 5V y vuelva a conectar el generador.

5.

Ajuste el osciloscopio en acople AC y coloque las referencias de voltaje en el centro de la pantalla para comparar las señales de entrada y salida.

6. Ajuste la amplitud del generador para que a la salida, en la tensión del colector se produzca una señal sin distorsión de aproximadamente 4 Vp-p (una señal distorsionada es, por ejemplo, una señal cuadrada, lo que debe buscarse es que a la salida se tenga una señal senoidal). 7. Anote el valor de la señal de entrada Ven: ________ Vp-p. 8. Describa las formas de onda, haciendo énfasis en la amplitud y el desfase que observa. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 9. Calcule la ganancia de voltaje Av y anote el resultado en la Tabla 1.

Av=

Vsal Ven

(Ecuación 1)

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Ganancia de

Ganancia de

Ganancia de Potencia

tensión (Av)

corriente (Ai)

(Ap = Av*Ai)

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RL = 4.7k Tabla 1. Valores de ganancias del Amplificador de emisor común. 10. Calcule la ganancia de corriente y anote el resultado en la Tabla 1. Utilice la siguiente ecuación:

Ai=

Isal Vsal / Rsal Av⋅Ren = = Ien Ven/ Ren Rsal

11. Ren  R12 // R13 (despreciando RV3 + R11)

(Ecuación 2)

Rsal  R14. (Ecuación 3)

12. Calcule la ganancia de potencia y anote el resultado en la Tabla 1. Utilice la siguiente ecuación:

Ap= Av⋅Ai

(Ecuación 4)

13. Desconecte el capacitor de paso C2. 14. ¿Qué ha sucedido con la ganancia de voltaje de la señal?. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 15. Reconecte de nuevo el capacitor C2. 16. Ubique las referencias de voltaje en la segunda línea de abajo y cambie el acople de los dos canales a DC. De ser necesario ajuste el osciloscopio para tener una imagen clara y completa de las señales. 17. ¿Qué cambios observa en la imagen?. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ 18. Dibuje las señales que observa en la Figura 2. En esta práctica dibujará varias formas de onda, por favor en cada dibujo indique el valor máximo y mínimo de cada forma de onda, así como la posición de la referencia de 0 V de cada canal.

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VOLTS/DIV#2=_______ TIME/DIV=______

Figura 2. Oscilograma de las señales de entrada y salida.

19. Coloque el canal 2 del osciloscopio en R12 y dibuje la señal obtenida en el oscilograma de la Figura 3. 20. Conecte el canal 1 del osciloscopio en la base del transistor y el canal 2 en el emisor. Ajuste los controles para tener una imagen clara de las señales. 21. Dibuje las señales que observa en la Figura 4.

VOLTS/DIV#2=_______ TIME/DIV=______

Figura 3. Oscilograma de las señales de entrada y R12.

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VOLTS/DIV#2=_______ TIME/DIV=______

Figura 4. Oscilograma de las señales en base y emisor. 22. Coloque el canal 2 del osciloscopio (en el observará el emisor) en acople AC y mida el voltaje pico a pico. Ve. ______V p-p. 23. Desconecte un momento el generador de funciones. 24. Desconecte el puente que une a R14 con el colector y conecte R15 al colector. Ajuste a RV3 hasta obtener VCE = 5V si la variación de RV3 no fuera suficiente, cortocircuite a R11. 25. Vuelva a conectar el generador y ajuste la señal de entrada para que en el colector se obtengan una señal sin distorsión de 4 Vp-p. 26. Calcule las ganancias de Voltaje, corriente y potencia de la misma manera que lo hizo antes. Anote sus resultados en la Tabla 2. Ganancia de tensión

Ganancia de

Ganancia de Potencia (Ap =

(Av)

corriente (Ai)

Av*Ai)

RL = 680 Tabla 2. Valores de ganancias del Amplificador de emisor común.

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PARTE II: RESPUESTA EN FRECUENCIA. 27. Arme de nuevo el circuito de la Figura 1. Asegúrese que PS-1 esta ajustado a 10V. 28. Desconecte el generador de señales y ajuste RV3 para conseguir que VCE=5V. 29. Conéctelo de nuevo al circuito y coloque una señal senoidal sin offset con una frecuencia de 1000Hz. Las referencias de voltaje deben estar en el centro y el acople en AC. 30. ajuste su amplitud para obtener una señal de salida de 6Vpp en el Colector. 31. Anote la tensión de entrada y en R12 (usando acople de AC) en la Tabla 3. 32. Varíe la frecuencia del generador de señales según los valores que indica la Tabla 3 y complete la información solicitada. 33. Calcule la ganancia de tensión. Frecuencia (Hz)

100

200

500

1000 2000 5000

10K

20K

50K

100K

Vsal p-p Ven p-p V en R12 Av Tabla 3.

Análisis de Resultados 1. Cuando comparó las señales de entrada y salida lo hizo utilizando tanto el acople de AC como el de DC y las imágenes fueron diferentes ¿por qué sucede esto? 2. Durante el procedimiento dibujó las señales en los tres terminales del transistor y en cada una tomó nota de los valores máximos y mínimos. Para cada gráfica realice lo siguiente: ◦ Calcule el valor medio de cada una. ◦ Explique que relación tiene los valores medios calculados y el procedimiento de la guía de laboratorio anterior. 3. ¿Cuál es la función del capacitor C2? 4. Usando los resultados de las Tablas 1 y 2 ¿cómo se relacionan las ganancias entre si? ¿qué efecto tiene RL (ya sea R14 ó R15 en la ganancia de potencia?

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5. Usando los datos de la Tabla 3 grafique la relación Av vrs F. ¿entre qué rango de frecuencia se mantiene relativamente estable la ganancia? 6. Explique el efecto que tiene C1 en el funcionamiento del circuito a medida que se barre el rango de frecuencias en la Tabla 3.

Bibliografía •

DEGEM SYSTEMS “Curso EB-111 Fundamentos de los semiconductores I”, Segunda edición. I.T.S Inter Training Systems Ltd 1992.

• Boylestad, R - Nashelsky, L, “Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos”, sexta edición PRENTICE HALL 1999.