ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBAS DE AMPLIFICADORES A

TRANSISTOR (E.P.A.T.)

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

LUIS ARMANDO GUEVARA ESPINOSA ALEX VICENTE JARAMILLO ECHEVERRÍA

QUITO, FEBRERO 1998

\l Instituto Geofísico de la EPN

AGRADECIMIENTO:

por su colaboración para el

desarrollo de este proyecto. Al Ing. T arquirio Sánchez

por su acertada dirección.

DEDICATORIA: A nuestros padres.

A las personas que inspiraron la realización de este trabajo.

Certifico que este trabajo ha sido realizado en su

totalidad por los Sres. Luis A. Guevara E. y Alex V. Jararnillo E.

Director de Tesis

Quito, Febrero de 1998

INTRODUCCIÓN Un requisito previo a la obtención del título de Ingeniero es la elaboración de una tesis y nos pareció interesante la creación de un equipo de prueba de amplificador de transistores ya que para quienes nos iniciamos en el amplio campo de la electrónica resultó frustrante el no disponer de herramientas didácticas que complementen el estudio teórico.

El desarrollo del conocimiento científico en el área de la Electrónica básica se torna fascinante cuando es posible percibir y demostrar en forma práctica los principios que en ella rigen y más aún cuando son útiles en la vida diaria.

El objetivo de nuestro trabajo de investigación fue crear un instrumento experimental con el que se pueda evaluar las características de los transistores y su capacidad de respuesta dentro de un amplificador didáctico; el modelo propuesto permite, que sobre la base de los parámetros de cada transistor, se reporten gráficamente sus caracteres de entrada, transferencia y salida, además de la respuesta del transistor a un circuito amplificado de tal manera que es posible determinar su forma correcta de uso.

El Equipo de Prueba de Amplificador a Transistor (EPAT) constituye una herramienta útil para una sala de clase o un laboratorio de enseñanza de electrónica, permite la comprensión inmediata de conceptos complejos como la relación entre la línea de carga, punto de operación y formas de onda de un amplificador, así como la presentación simultánea de estos aspectos y las características del transistor; el reconocimiento instantáneo de fallas o defectos en un transistor y la fácil ilustración de los orígenes y efectos de la distorsión.

Este informe final está estructurado en cuatro capítulos:

En el primero realizamos una descripción de las bases teóricas encontradas en la bibliografía disponible, por tanto en él se anotan conceptos básicos del funcionamiento, estructuras, circuitos fundamentales., equivalentes y especificaciones de los transistores de efecto de campo y transistores bipolares de juntura.

En el capítulo segundo se describe el diseño teórico de cada una de las partes constitutivas del equipo, basándonos en las consideraciones indicadas en el capítulo primero. Se puntualiza el funcionamiento de las partes y diseña, por separado, cada uno de los circuitos específicos destinados a obtener los resultados requeridos para proceder, más adelante, a su unión dentro de un sistema más complejo. Es preciso anotar que la mayoría de los circuitos estructurados en este capítulo no provienen de fuentes bibliográficas sino de las experiencias prácticas en los laboratorios de electrónica, de modo que muchos de ellos pueden no ser los más óptimos.

En lo que al capítulo tercero se refiere, hemos tratado de presentar algunos aspectos de la construcción del EPAT, y algunas pruebas experimentales de su funcionamiento.

Finalmente, el capítulo cuarto es fruto del análisis del equipo en lo que se refiere a su funcionamiento, utilidad, límites y alcances. Las conclusiones y recomendaciones indicadas son el reflejo de lo conseguido y abarcan los resultados y beneficios que significan la realización de este trabajo para nosotros y para los futuros estudiantes que se interesen en el tema.

Creemos que el modelo que presentamos se constituye en una propuesta de inicio que; rescatando modelos elaborados anteriormente y con las innovaciones que se anotan, significará un aporte al desarrollo de la electrónica en nuestro país. 11

ÍNDICE GENERAL CAPITULO 1:

1.1

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

El Transistor Bipolar de Juntura

1

1.1.1 Generalidades

1

1.1.1. ¡Estructura 1.1.1.2Funcionamiento del Transistor

1 3

1.1.2 Configuraciones Circuitale,1: con TBJ

6

1.1.3 Curvas Características con TBJ

7

1.1.4 Polarización, Estabilidad Térmica y Regiones de Trabajo para el TBJ

9

1.1.4.1 Circuito de Autopolarización con Resistencia en el Emisor 1.1.4.2 Circuito de Polarización Total 1.1.4.3 Estabilidad Térmica del TBJ 1.1.5 Especificaciones Máximas del TBJ 1.1.6 Circuito Equivalentes del TBJ para el análisis en AC 1.1.6.1 Circuito Equivalente Híbrido del TBJ

1.2

10 12 15 -

16 18 18

1.1.7 Recta de Carga para la Configuración Emisor Común

25

El Transistor de Efecto de Campo

31

1.2.1 Descripción General

31

1.2.2 Tipos de FET

32

1.2.3 Construcción y Operación del FET

32

1.2.4 Curvas Características en el JFET

34

1.2.4.1 Característica de Salida del JFET 1.2.4.2 Característica de Transferencia del JFET

34 35

1.2.5 Parámetros del IFET

38

1.2.6 Circuitos Equivalentes g™ y RDS

41

1.2.7 Polarización del JFET

41

1.2.8 Configuraciones de Amplificadores con JFET

43

i .2.9 Análisis de Pequeña Señal del JFET

45

CAPÍTULO 2: 2.1

*

DISEÑO DEL EQUIPO DE PRUEBAS DE AMPLIFICADORES A TRANSISTOR ÍEPAT).

Descripción General del Equipo

47

2.1.1 Características Técnica Fundamentales

51

2.1.2 Diagrama de Bloques del Equipo

52

2.2

Generador de Señal Interno

56

2.3

Circuito de Sincronismo y Temporización

61

2.3.1 Circuito de Sincronismo

63

2.3.2 Circuito de Temporización

65

2.4

Circuito de Barrido

66

2.5

Circuitos Específicos para el TBJ

77

2.5.1 Circuito para obtener la Característica de Salida

77

2.5.2 Circuito para obtener la Característica de Entrada

89

2.5.3 Circuito amplificador en Emisor Común con TBJ

90

2.5.4 Circuito de Multiplexación de Señales para el TBJ

93

& -

2.5.4.1 Circuito de Conmutación de Señales a los terminales del transistor 2.5.4.2 Circuito de Conmutación de Señales a los canales del osciíoscopio

2.6

_ &

93 96

Circuitos Específicos para el TBJ

101

2.6.1 Circuito para obtener la Característica de Transferencia

101

2.6.2 Circuito para obtener la Característica de Salida

104

2.6.3 Circuito amplificador en Fuente Común con JFET

108

2.6.4 Circuito de Multiplexación de Señales para el JFET

111

2.6.4.1 Circuito Multiplexor: Señal de Compuerta, señal de Salida y Recta de Carga 2.6.4.2 Circuito Multiplexor de Señales a los terminales del JFET 2.6.4.3 Circuito Multiplexor de Señales a los canales del Osciíoscopio

111 113 115

2.7 Circuito de Alimentación General

CAPITULO 3:

116

CONTRUCCION Y PRUEBAS EXPERIMENTALES CON EL EPAT

3.1

Diagramas Circuitales del Equipo y su Implementación

122

3.2

Pruebas Experimentales con el EPAT

139

3.2.1 Señales de Salida del EPAT

139

3.2.1.1 Señales de Excitación dei EPAT 3.2.1.2 Seriales a los Canales del Osciloscopio de Rayos Catódicos 3.2.2 Estudio Comparativo de los resultados obtenidos por medio del EPAT con otros equipos de medida

CAPITULO 4:

CONCLUSIONES Y COMENTARIOS

139 142 151

157

ANEXOS

ANEXO 1:

Manual de Operaciones del EPAT

A-l

ANEXO 2:

Hojas de Datos de Fabricantes

A-13

ANEXO 3:

Señales de Voltaje a la Salida del EPAT para algunos transistores de prueba

A-32

CAPTULO 1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 1.1

EL TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNTURA (TBJ)

1.2

EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO (FET)

1.1 TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNTURA (T.BJ) 1.1.1 GENERALIDADES Durante el período 1904-1947 el tubo de vacío era indudablemente el dispositivo electrónico de gran interés y desarrollo. En los años siguientes, la industria llegó a tener importancia primaria y se realizaron rápidos avances en diseños, técnicas de fabricación, aplicaciones en alta potencia y alta frecuencia., y miniaturización. Con lo cual, la electrónica tenía que experimentar la llegada de un nuevo dispositivo de mayores ventajas como es el transistor. Las ventajas de este dispositivo de estado sólido de tres terminales con relación a los tubos de vacío son:

•

Es de construcción sólida.

•

Son más pequeños y livianos.

•

No requieren calentamiento previo para su funcionamiento, razón por lo cual no experimenta pérdidas debido a dicho calentamiento.

»

Su funcionamiento es instantáneo.

•

Opera con voltajes muy pequeños.

•

Consume menos potencia.

•

Su tiempo de vida útil es muy grande.

1.1.1.1

ESTRUCTURA

El transistor es un dispositivo que consta de tres terminales, a diferencia del diodo, que tiene dos terminales. Este consiste en un material tipo p y uno de tipo n; el transistor consiste en dos materiales de tipo n separados por un material tipo p (transistor npn) o en dos materiales p separados por un material n (transistor pnp). En la figura 1.1 se incluye la representación esquemática de un transistor.

Las tres capas o secciones diferentes se identifican como emisor, base y colector. El emisor., capa de tamaño medio diseñada para emitir o inyectar electrones, está bastante

contaminado. La base, con una contaminación media, es una capa delgada diseñada para pasar electrones. El colector, capa grande diseñada para colectar electrones, está poco contaminado. TBJ tipo NPN

TBJ tipo PNP Colector

Base

- Colector

Base -I)''!"''

-Emisor

Emisor

C

B

-B

Fig. 1.1 El transistor bipolar

Características délas capas semiconductoras

BASE: Es la capa más delgada comparada con la capa del emisor y colector. El ancho de la base es aproximadamente 150 veces más pequeño que el ancho total del transistor; esta capa es pobremente dopada, la conductividad es baja, por lo tanto existe menor cantidad de portadores de carga libre.

EMISOR: Es la capa de dimensión física mayor que la base, y la que se encuentra mayormente dopada.

COLECTOR: Esta capa tiene dimensiones más grandes que las dos capas anteriores, y está ligeramente menos dopada que el emisor. Su misión es recolectar los portadores

mayoritarios que salen del emisor. Por ser el de mayor área es donde se disipa mayor parte de la potencia, es decir, evacúa el calor del TB J en funcionamiento.

1.1.1.2

FUNCIONAMIENTO BEL TRANSISTOR (NPN)

•Una explicación sencilla pero efectiva de la operación del transistor npn se lleva a cabo utilizando la técnica de diagramas de barrera de potencial de la figura 1.2. Este método ilustra la operación básica de un transistor. Cuando la unión base-emisor se polariza en directo y la unión base-colector en inverso, los electrones que dejan el material n del emisor sólo ven una barrera de potencial pequeña en la unión np. Como esta barrera es pequeña, muchos de los electrones tiene la suficiente energía para llegar al tope de ella. Una vez en el tope, los electrones se mueven fácilmente a través del material/? (base) a la unión pn (base-colector). Cuando se acercan a esta unión, los electrones se encuentran bajo la influencia de la fuente de tensión positiva y se mueven con mucha rapidez conforme descienden en la barrera de potencial. Si se reduce la polarización en directo de la unión base-emisor, aumenta la altura de la barrera de potencial. A los electrones que dejan el emisor les será más difícil alcanzar el tope. Los electrones que lo alcanzan son aquellos con mayor cantidad de energía, y son los que posteriormente alcanzarán el colector.

. 1i V 31 E

!

1

í

V cB

B

Ü!

j

a

(•

:::

I

rt

c

Región desértica

—Trayectoria de i electrones libres distancia

+V Fig. 1.2 Diagrama potencial colina de un transistor.

3

El flujo de corriente en un transistor de unión también se puede entender analizando el comportamiento de los portadores de carga y las regiones desérticas. Estas regiones se indican en la figura 1.2. Nótese que como la unión base-emisor está polarizada en directo, la región desértica es relativamente delgada. Lo inverso es correcto para la unión basecolector. Un gran número de portadores mayoritarios (electrones) se difunden a través de la unión base-emisor. Estos electrones entran a la región de base y tienen dos opciones. Podrían dejar esta región a través de la conexión con las fuentes de alimentación o continuar hacia la región de colector a través de la amplia región desértica de la unión polarizada en inverso. Lo normal sería esperar que la mayor parte de esta corriente regresará a la fuente, excepto por la siguientes observaciones. Como la región de base es muy delgada, estos electrones necesitan viajar una distancia más corta para ser atraídos por la fuente positiva del colector. Además, el material de la base posee una conductividad baja, por lo que el trayecto hacia la terminal de la fuente presenta alta impedancia. En realidad, una cantidad muy pequeña de los electrones deja la base a través de la conexión con la fuente; la mayor parte de la corriente fluye hacia el colector.

El transistor de unión bipolar presenta ganancia de corriente, lo cual se puede utilizar para amplificar señales. En la figura 1.3 se muestra el circuito equivalente simplificado de un transistor npn. Por lo general, este modelo es adecuado para el diseño y análisis de muchos circuitos. C

u

IB /c ¡E R

= Corriente de Base = Gómenle de Colector = Corriente de Emisor = Resistencia entre Base y Emisor

E Fig. 1.3 Circuito equivalente del transistor

En la figura 1.4 se muestra un circuito simple para obtener ganancia de corriente. Se aplica una fuente de tensión a través de la unión base-emisor, y se conecta una resistencia entre colector y emisor. En la figura 1.4(b) se muestra el mismo circuito, donde el

transistor se reemplazó por el modelo de la figura 1.3. Debido a la presencia de la fuente dependiente, una corriente en el terminal de base controla la corriente del colector al emisor. La fuente de corriente en el colector depende de la corriente de base, ÍB. Conforme aumenta, /j?, la corriente de colector, le, aumenta en forma proporcional. La constante de proporcionalidad se llama bela (B¿ así tenemos : B = ic/i B

Base

(1.1) Colector

tB

Fuente

'E

Carga

Carga

Fuente

/ \r

^

E (a)

(b) Fig. 1.4 Circuito simple de transistor

La unión base-emisor actúa como un diodo polarizado en directo con una corriente ÍB + íc- La unión base-colector está polarizada en inverso y exhibe una corriente de fuga pequeña, ICBO y una corriente grande, Bia. Esta última es provocada por la interacción de corrientes en la base. Queda claro que

E-

B

(1.2)

'Lo, ganancia de comente en base común, a, se define como la razón del cambio en la corriente de colector al cambio en la corriente de emisor, suponiendo que la tensión entre el colector y la base es constante.

Una expresión general para la comente de colector considerando el factor anterior,

es: ic ~ a ÍE +1CBO

(1.3)

Una suposición que se realiza a menudo como simplificación es que la corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente de emisor. Esto es, como TCIIO resulta muy pequeña comparada con ic y como a está entre 0.9 y 0.999, se tiene ic = is

(1.4)

1.1.2 CONFIGURACIONES CIRCUITALES CONT.B.J.

Existen tres configuraciones usadas en circuitos de transistores. La más utilizada es la de amplificador en emisor común (EC), así llamada porque'el emisor se encuentra en el lazo de entrada como en el de salida, (ver figura 1.5). El siguiente circuito más utilizado es la configuración en colector común (CC), también conocida como seguidor de emisor La tercera configuración es el circuito en base común (BC).

c

+ B

V0

r> IB

E

Fig. 1.5 Configuración básica en Emisor Común

La conexión de los tres terminales del transistor para lograr su respectiva configuración es:

a)

Emisor Común: Terminal de entrada: Base Terminal de salida: Colector Terminal común

: Emisor

b)

Colector Común: Terminal de entrada: Base Terminal de salida : Emisor Terminal común

a)

Base Común:

: Colector

Terminal de entrada: Emisor Terminal de salida : Colector Terminal común

: Base

Para nuestro propósito estudiaremos básicamente el análisis en Emisor Común, puesto que el equipo a construirse presentará todas Jas características del transistor y su acción amplificadora en dicha configuración.

1.1.3

CURVAS CARACTERÍSTICAS DEL T.B.J

Como el transistor es un dispositivo no lineal, una forma de definir su operación es usar una serie de curvas características. Existe un conjunto de curvas para cada tipo de transistor. Como no se refiere a dispositivos de dos terminales, las ecuaciones incluyen al menos tres variables. Por tanto, se utilizan cun>as paramétricas para describir el comportamiento del transistor. En las figuras 1.6 y 1.7 se muestran dos gráficas características. En la figura 1.6 se ilustra la corriente del emisor como función de la tensión entre la base y el emisor cuando VCE se mantiene constante. Nótese que, como se podría esperar, esta curva es similar a la del diodo,, ya que constituye la característica de la corriente en una unión simple. Si ahora iB se mantiene constante, la unión colector-emisor se define por la curva fe contra VCE mostrada en la figura 1.7. Como puede verse en esta curva típica, la corriente de colector es casi independiente de la tensión entre el colector y el emisor, dentro del "intervalo lineal" de operación. Cuando ÍB se aproxima a cero, ic se acerca a cero de manera no lineal. Esto se conoce como operación en la reglón de. corte. Para la sección de las curvas características donde VCE se acerca a cero, /c es máxima. Esta región, conocida cono región de saturación^ no es útil para amplificar debido a la operación no lineal.

0.2

0.4

0.6

0.8

Fig. 1.6 Cardcterísüca Base-Emisor del transistor

Jc(mA) Región de Saturación

70

60 J50 :

40

30

Región Activa o lineal

20

10 _

%*** IB

vr

/

'CE

_ _ _ _ __, v

R R.inDc||

Fig. 1.10 Circuito de polarización DC independiente de B

El circuito de la figura 1.10 cumple con estas condiciones y es un circuito de polarización muy popular.

Si en la figura 1.10 la combinación de la fuente de polarización VCC con las resistencias conectadas a la base del transistor se reemplaza por un equivalente Thévenín, el nuevo circuito se reduce al indicado en la figura 1.11. Por tanto, sólo es necesario elegir adecuadamente RBI

12

RTH

+VCG-

Fig, 1.11 Circuito simplificado aplicando EqmvEÜeníe Thévenin.

La tensión equivalente de Thévenin y la resistencia de base a tierra son (1.9)

(1.10)

Se puede resolver para REÍ y RB2 sustituyendo la ecuación 1.7 en la ecuación 1.8:

VCC/(VCC-VBB)

(1.11) (1.12)

Es necesario determinar RB1 y RB2 para establecer el punto de polarización requerido. De un análisis anterior que supone que la corriente de colector es igual a la de emisor. Esta es buena aproximación, ya que 13 suele ser superior a 100.

Para el circuito considerado, se desea tener alrededor del 10% de la corriente de entrada hacia la base y alrededor del 90% a través del resistor externo equivalente, RB. Esto proporciona estabilidad en la polarización y permite además la utilización de ecuaciones simplificadas. Portante, la corriente enR B debe ser aproximadamente 10 veces mayor que la corriente de base. Para lograr esto, se hace

13

R B RL

s>R K S \/ \ 1 i

v I 1

(a) C a n a l 1T ¡ i

Ves

XO

V GS

V0

X1

YO

V,e sc

Y1|

fi

T Yo (b) Fig. 2.44 Esquema fundamental de multiplexación de señales de compuerta, salida y linea de carga : (a) Señales obtenidas del amplificador (b) Circuito de multiplexación de señales

En la figura 2.44(b), la señal VGS se obtiene a partir de la salida de un circuito diferenciado^ cuyas entradas son VG y Vs, la señal Vesc proviene de un amplificador que controla el voltaje de fuente, Vs, hasta obtener la escala adecuada de corriente en la pantalla del ORC.

112

2.6.4.2 CIRCUITO MULTIPLEXOR DE SEÑALES A LOS TERMINALES BEL TRANSISTOR

Esta multiplexación se realiza con el objeto de obtener en la pantalla del osciloscopio la característica de salida, la curva de transferencia y la acción amplificadora como tal (señal de compuerta y señal de salida). Para nuestro propósito utilizaremos el circuito integrado CD4052, de manera similar a lo que ocurre en la conmutaciuón de señales para el TBJ.

El circuito que se muestra en la figura 2.45 servirá para multiplexar señales a los terminales del transistor JFET canal N. Para los JFET canal P se invierte la polaridad de las siguientes señales; •

La señal proveniente del generador de paso,

•

La señal proveniente del generador de barrido.

•

La fuente de polarización variable, que en este pasa a ser máximo de VEE = ~S voltios.

•

La fuente de polarización que alimenta a la compuerta, que en este caso pasa a ser VDD = 8 voltios.

•

La fuente de voltaje constante de drenaje, que pasa a ser de -8 voltios. Este voltaje nos sirve para obtener la característica de transferencia del dispositivo

En el circuito de la figura 2.45 todos los multiplexores CD4052 están manejados por relojes comunes; la frecuencia de cada uno de ellos con relación al generador de entrada están en una relación de fi/32 fj/64 respectivamente. Esto nos permite obtener al mismo instante en los terminales del transistor: la señal del generador de paso (en la compuerta), la señal de barrido (en el drenaje) y una resistencia de 100Í1 (en la fuente), que en conjunto nos permiten visualizar la característica de transferencia del dispositivo. Análogamente, si se ingresa de manera correcta las señales a los terminales del transistor, se obtendrán las otras curvas del dispositivo.

113

BARRIDO POSITIVO

T A

CK1A

l—I c

B

|D

CK1B Í Y

GENERADOR DE PASO D

i

200K0 Fig. 2.45 Circuito multiplexorde señales a los terminales del JFET

114

•1053

^ X2,X3

2.6.4.3 CIRCUITO MULTIPLEXOR DE SEÑALES A LA

SAJL1DA DEJL

OSCILOSCOPIO.

Una vez obtenidas por separado todas las curvas de análisis del dispositivo, resta por muítipíexar las salidas respectivas a los canales del osciloscopio; es decir, escoger todas las salidas que ocupen el canal X (Xo> Xi, X2} Xs) y llevarlas a un mux de 4 a 1 para obtener una sola señal compuesta por todas las anteriores. Similar análisis se realiza con todas las señales que ocupen el canal Y.

El circuito que permite muítipíexar las salidas de cada arreglo por separado,, se indica en la figura 2.46. XD

X1

YO

X2.X3

Y1

Y2.Y3

1 CK1 A

*"

S5 CK1 B

se

-*

4052

4052

GÁNALA

CANAL B

Fig. 2.46 Circuito inulúplexor a las entradas A y B del ORC

En este caso los relojes de manejo de los Mux 4052, tienen una frecuencia con relación al generador de señal de fi/32 y fi/64 respectivamente.

Este tipo de conmutación, es independiente si estamos trabajando con transistores JFET canal N o canal P, puesto que lo único que se realiza es conmutación de salidas. Para una frecuencia baja (mínima frecuencia de entrada de señal £,„„ = 400 Hz)3 esta conmutación puede ser perceptible por la vista, obteniéndose en el osciloscopio en la condición X VIA B, una especie de titileo entre las señales de salida.

115

2.7

CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN GENERAL El circuito de alimentación general,, será capaz de proveer varios niveles de voltaje

DC., a partir de una toma de la red de 120 voltios de AC. Los valores de estos voltajes van a depender de los requerimientos

de cada etapa del equipo para su correcto

funcionamiento. Estos valores de voltaje son:

Fuente de DC de: +5 V,. +8 V fijos. •

Fuente de DC de: +2V a +8V variable. Fuente de DC de: -5 V, -8 V fijos.

•

Fuente de DC de: -2V a -8V variable.

•

Fuente de DC de: +6V fijo.

Para poder manejar directamente la toma de 120 voltios en AC, utilizaremos un transformador con iap central con una relación de 120 a 18 voltios en AC. Posteriormente este nivel de voltaje será rectificado y se usará un filtro para obtener un nivel positivo y otro negativo de DC con un bajo rizado. El esquema fundamental de la conversión AC en DC se lo indica en la figura 2.47. -15V

5-

/0

3^

S

\:

S^ ~"s

P X] ?

HL5V •—O

(

^

^

4700uF

~^ 47ÜOuF

Fig. 2.47 Conversor AC DC

Una vez obtenido los niveles fijos de voltaje de +15 y -15 voltios DC, se procede a implementar los circuitos reguladores de voltaje para obtener los voltajes especificados anteriormente. 116

Para obtener los valores de +5V, +8V, ~5V y -SV, se utilizará los circuitos integrados reguladores

de voltaje

LM7S05,

LM780S,

LM7905

y LM7908

respectivamente. El regulador de voltaje fijo toma como entrada un voltaje DC de alto rizado y entrega un voltaje de salida Vo, de un valor DC fijo de bajo rizado. En la figura 2.48 se indica el circuito fundamental para cualquiera de estos dispositivos, en donde los capacitores de entrada y salida conectados a tierra ayudan a mantener el voltaje DC en su valor y adicionalmente ayudan a filtrar las variaciones de voltaje a cualquier frecuencia elevada. Los reguladores que hemos utilizado manejan una corriente de 1.5 A, necesaria para los requerimientos de corriente de cada sistema. LM73XX i

0

^itl

^

-^

Vi

Vo

3

GliD 2 s-

-

^

(a) LM79XX 2 GHD 1

''in

^

s-

^-,

Y

^

(b) Fig. 2.48 Reguladores fijos de voltaje: (a) Voltaje Positivo (b) Voltaje negativo

La implementación de fuentes de voltaje variables positiva y negativa se realiza a partir de los reguladores LM317 y LM337, respectivamente. El LM317, por ejemplo, puede ser operado con voltaje de salida regulado en cualquier nivel DC sobre el rango de voltaje desde 1.2V hasta 37V. La figura 2.49 muestra una conexión típica utilizando el CI LVD 17.

117

LM317

Yin

Fig. 2.49 Regulador Variable LM317

Por lo tanto, para obtener los valores de voltaje variable entre +2V y -H8V, y el valor fijo de +6V, utilizaremos el LM317, y para un nivel entre -2V y -8V se utilizará el LM337 que es un regulador variable negativo.

El voltaje de salida deseado puede calcularse utilizando la fórmula: Vo = V ]ÍE F(l+- i ) Ki

(2.18),

donde ViiHF=1.25V.

La selección de las resistencias RI y R2 permite ajustar la salida a cualquier voltaje deseado sobre el rango de ajuste (1.2V a 37V).

Para la fuente regulada variable positiva entre +2Y y +8V, asumiendo RI = 360Í1 el valor correspondiente de R2 para obtener SV es 2 KQ. La elección de un valor inferior implica un voltaje de salida entre 1.2V y SV. De modo que, para abarcar dicho rango se implementaR2 mediante un potenciómetro variable, cuyo valor máximo es 2KTL

Para la fuente regulada variable negativa entre -2V y -8V, los valores de las resistencias RI y R2 son: R! = 390a R2 = 2 Kí} (Potenciómetro)

118

Para la fuente regulada fija positiva de +6V, los valores de las resistencias Rj y R2 son:

Ri = 220 fí R2 - 2 KH (Potenciómetro)

En cada caso, RI se implementa mediante un resistor variable (potenciómetro), que define en forma directa el voltaje DC de salida del regulador.

Igualmente los reguladores variables que hemos utilizado manejan una corriente de 1.5 A, suficiente para soportar la carga del circuito.

Todos los circuitos diseñados anteriormente tienen como voltaje de entrada, el voltaje que proporciona el circuito conversor AC en DC (rectificador y filtro), que para el caso de los reguladores positivos, este voltaje es +15 voltios y para los reguladores negativos es -15 voltios.

Un esquema completo del circuito general de alimentación se indica en la figura 2.50.

119

Fig. 2.50 Circuito de Alimentación General 120

CAPITULO 3 CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS EXPERIMENTALES CON EL EPAT 3.1

CONSTRUCCIÓN DEL EPAT

3.2

PRUEBAS EXPERIMENTALES CON EL EPAT

3.1

DIAGRAMAS

CIRCUITALES

DEL

EQUIPO

Y

SU

IMPLEMENTACION

En este capítulo se conocerá físicamente la estructura interna del equipo, es decir, la ubicación de las tarjetas que conforman el equipo, y la posición de los componentes electrónicos en las tarjetas con sus respectivos conectores de interconexión.

Para el manejo del equipo, hemos aplicado una técnica de construcción modular, esto nos permitirá realizar una fácil manipulación (ajuste o calibración) de ciertos elementos para el correcto funcionamiento del equipo, y en caso de ser necesario un fácil mantenimiento del mismo.

El equipo consta de cuatro módulos o tarjetas independientes, las cuales para poder interconectarse entre sí utilizan conectores desmontables. La denominación de los módulos es la siguiente:

Módulo de alimentación general del equipo Módulo de Sincronismo, Temporización, Barrido y Generador interno Módulo de prueba del TBJ Módulo de prueba del JFET

Como parte del módulo de alimentación general, se debe incluir un transformador con toma central, el cual nos sirve para poder transformar la red de alimentación de 120V en AC a 18V en AC, voltaje necesario y suficiente para poder manipular a todo el módulo de alimentación.

El procedimiento a seguirse en la construcción de cada una de las tarjetas es similar y consta de dos puntos importantes:

122

1.

Previamente a la obtención de las tarjetas o módulos de construción del "EPAT", • se debe realizar un diagrama circuital completo de cada una de ellas por separado., para dicho efecto se utilizará el paquete computacional ORCAD-SDT, en el cual se genera un archivo esquemático SCH.

2.

Utilizando varios utilitarios del ORCAD procedemos a depurar el archivo SCH para obtener el archivo netlist para el route del TANGO, con éste archivo y con otro creado en el programa TANGO-PCB, el cual contiene la distribución de los elementos en la tarjeta, se procede a realizar un ruteado automático de pistas y vías mediante la aplicación TANGO-ROUTE.

Puesto que el diseño de cada una de las partes que comprenden cada módulo, se lo realizó en el capitulo 2, entonces nos limitaremos únicamente a presentar los diagramas circuitales, tarjetas de distribución de elementos y tarjetas con el ruteado de pistas y vías.

En los módulos de alimentación y de sincronismo-barrido, los conectores desmontables son semejantes pero independientes; es decir, son conectores que manejan las mismas señales pero que no se comparten mecánicamente, esto se realiza para manejar a cada tarjeta por separado; por ejemplo; la tarjeta de alimentación utiliza tres conectores independientes para suministrar el voltaje de polarización a cada una de las tarjetas; la tarjeta de sincronismo utiliza dos conectores independientes a fin de proporcionar los relojes necesarios para la conmutación a los módulos de prueba de TBJ y JPET por separado.

En los cuatro módulos de construcción intervienen dos tipos de conectores, unos que nos permiten interconectar internamente con las otras tarjetas y otros que se conectan externamente con el panel frontal de presentación (ver foto en la figura 3.1), en el cual se encuentran alojados todos los controles de operación del equipo. Además para poder conectar los potenciómetros externos a los módulos, se hace uso de cables, los que se encuentran soldados en las respectivas tarjetas.

123

Debido a la complejidad circuital de tres de los cuatro módulos del equipo, la disposición del ruteado de pistas y vías se lo realizó a ambos lados (BOTTOM y TOP); es decir, en el lado de soldadura de elementos y en el lado de ubicación de los componentes. El único módulo que utilizó sólo el lado de soldadura para el ruteado fue la tarjeta de alimentación. Esta disposición del ruteado fue aceptable, puesto que asumimos un tamaño adecuado para las tarjetas.

Fig. 3.1 Píinel .frontíil de presentación del Equipo

A continuación se presentan los diagramas circuitales, la disposición de elementos dentro de los módulos y las tarjetas con el ruteado automático de pistas y vías.

124

Fig. 3.2 Módulo de Alimentación General

125

Fig. 3.3 Distribución de elementos en el módulo de alimentación general

Fig. 3.4 Trazado de pistas y vías pard el módulo de alimentación general

Esc: 1: 1

126

Fig. 3,5 Módulo de Sincronismo, Temporizadon y Barrido

127

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Fig. 3.6 Distribución de elementos en el modulo de barrido

Fig. 3.7 Trazado de pistas y vías en el lado de soldadura del módulo de barrido

Fig. 3.8 Trazado de pistas y vías en el lado de componentes del moódulo de barrido Esc: 1:1.25

128

Fig. 3.9 Módulo de prueba de TBJ

129

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Fig. 3.10 Distribución de elementos en el módulo de prueba de TBJ

Esc: 1:1.25

130

Fig, 3.11 Trazado üe pistas y vías en el lado de soldadura del módulo de prueba de TBJ

Fig. 3.12 Trazado de pistas y vías en'el lado de componentes del modulodde prueba de TBJ

Esc:

1:1.5

131

Fifi. 3.13 Módulo de Prueba de JFET

132

R22

Fig. 3.14 Distribución de elementos en el módulo de prueba de JFET

Esc:

1:1.25

133

bottom

Fig. 3.15 Trazado de pistas y vías en el lado de soldadura del módulo de prueba de JFET

Fig. 3.16 Trazado de pistas y vías en el lado de componentes del módulo de prueba de JFET Esc:

1:1.25

134

3.1.1

DISPOSICIÓN DE LOS MÓDULOS DENTRO DEL EQUIPO

Antes de hablar de una disposición de módulos dentro del equipo, mencionemos algunas características de la caja metálica en la cual van incorporadas las cuatro tarjetas y el transformador; estas características son:

El material de la caja metálica es de acero reforzado, resistible a golpes externos y a cualquier presión ejercida externamente.

El peso de la caja metálica por ser de acero reforzado es de aproximadamente 3 Kgs peso elevado pero que se compensa con la resistividad del equipo. El peso completo del equipo una vez montados todos los módulos y el transformador en la caja metálica es, de aproximadamente 5Kg.

Las dimensiones de la caja metálica tomando en consideración el tamaño de los módulos y aplicando una adecuada distribución de los mismos conjuntamente con el transformador, son: largo = 250mm, ancho = 210mm y altura = 1 lOmm.

La disposición de los módulos dentro de la caja metálica del equipo, se la realizó tomando en consideración varios puntos de análisis; por ejemplo, el tamaño de cada una de ellas, la ubicación de los conectores para una adecuada interconexión y la ubicación de los controles externos que van encaminados hacia un panel frontal de presentación externo al equipo.

Aprovechando la homogenidad de los módulos de prueba del TBJ y del JFET, se procedió a construir a las dos tarjetas del mismo tamaño, con el objetivo de poder ubicarlas una sobre otra para ahorrar espacio en las dimensiones de la caja metálica. Similar situación ocurrió con los otros dos módulos restantes, el de alimentación y el de barrido. En este caso se vio la necesidad de ubicar el módulo de alimentación sobre el módulo de barrido, puesto que este módulo se encarga de proporcionar el voltaje de alimentación a todas las tarjetas, razón por la cual esta tarjeta debe incluir disipadores de calor, los cuales deben estar a un nivel superior de las tarjetas dentro del equipo. 135

Desde el punto de vista de la conexión de los conectores, se escogió la alternativa de montaje que facilitaría la conexión y desconexión de los mismos para un adecuado montaje y desmontaje deias tarjetas dentro del equipo.

Otra alternativa para la disposición de los módulos, pero que no fue considerada tan primordial, fiíe la conexión de ciertos controles externos ubicados en el panel frontal de presentación del equipo, no se le dio importancia puesto que estos controles llegaban a conectarse a los módulos por medio de cables o mediante los conectores anteriormente mencionados.

La foto indicada en la figura 3.17 nos muestra una vista interior completa del equipo, en ella se puede apreciar la tarjeta de prueba del JFET y la tarjeta de alimentación, la cual se encuentra muy cercana al transformador.

Fig. 3.17 Vista interior del Equipo

136

3.1.2

DISPOSICIÓN DE CONECTORES DENTRO DEL EQUIPO

Para poder realizar una identificación de los conectores dentro del equipo, se utilizan los diagramas mostrados en la figura 3.18, en la cual hemos hecho una aproximación de la ubicación de los conectores tanto en las tarjetas inferiores como en las superiores del equipo.

La denominación CON indica que es un conector que interconectará a las tarjetas dentro del equipo, mientras que CONEXT es un conector que interconectará a cualquiera de las tarjetas pero con el panel frontal de presentación, por ejemplo:

CON4: Conector que lleva los relojes para los MUX desde el módulo de sincronismo y barrido hasta el módulo de prueba del JFET.

CON3: Conector que conduce el voltaje de alimentación necesario desde el módulo de alimentación hasta el módulo de sincronismo y barrido.

CONEXT3: Conector que permite manipular sea un TBJ NPN o un TBJ PNP, mediante un control mecánico externo al equipo, ubicado en el panel frontal del mismo.

CONEXT8: Conector que nos permite sacar los terminales del JFET del módulo de prueba hacia el panel frontal, para poder realizar las pruebas con cualquier JFET.

CONEXT6; Conector que nos permite manipular las escalas de corriente de drenaje ID, mediante un switch mecánico de tres posiciones externo al equipo, ubicado en el panel frontal del mismo.

Para evitar un daño interno del equipo, se ha incluido en la parte posterior del mismo un fusible de 2QOmA a la entrada del transformador.

137

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TRANSFORMADOR CONEXT7 Selector CH A/B LÜjD JPI6

CON1

JP21

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JP11

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(fTp jj]

CON1 Solido del Tronslorrnodoc

TARJETA DE PRUEBA DEL JFET TARJETA DE ALIMENTACIÓN

CONEXT9 Selector CHH/CHP

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°0

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JP19

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VISTA SUPERIOR DEL EQUIPO (PLACAS SUPERIORES)

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CONEXT3 S«l«ctor NPH/PNP

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1

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TRANSFORMADOR

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TARJETA DE PRUEBA DEL TBJ

CON EXT 1 S«tl«ctor da barrido

CONEXT4 Selector CH A/B

TARJETA DE SINCRONISMO, BARRIDO Y GEN. INTERNO

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CONEXT5 JP8

Selector U Y mocólo poro TEU B ' r

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JP4

CON5 faooooooo)

JP5

Relaje) pora loi UUX

VISTA SUPERIOR DEL EQUIPO (PLACAS INFERIORES)

Fig. 3.18 Disposición de conectores dentro del equipo

138

3.2 PRUEBAS EXPERIMENTALES CON EL EPAT Esta parte contiene una descripción de las pruebas de funcionamiento del Equipo de Prueba para Amplificadores a Transistor, EPAT., formas de onda y resultados en las mediciones de algunos parámetros importantes de los transistores de prueba. Se indican además algunas condiciones y precauciones para el correcto funcionamiento del EPAT y un estudio comparativo de los resultados obtenidos en base a nuestro equipo con otros equipos de medida.

3.2.1 SEÑALES BE SALIDA BEL EPAT

Las señales obtenidas por el EPAT se clasifican en dos grupos: señales de excitación al transistor bajo prueba, TBP y señales a los canales del osciloscopio. Como es de esperarse, las señales de excitación son, en términos generales, constantes (o fijas) independientemente del TBP.

3.2.1.1 Señales de Excitación del EPAT

En las figuras 3.19 (a), (b), (c) y (d) se observan la secuencia de las señales de excitación a los terminales Base, Colector; Compuerta y Drenaje de los transistores bajo prueba en un período completo, para el caso de transistores .NPN, PNP y JFET canal N y Canal P, respectivamente17. El período total para cada caso es 40ms, la frecuencia del generador (frecuencia de trabajo) es 2KHz.

Las pruebas sucesivas de funcionamiento del equipo nos llevan a determinar a SOKHz como la frecuencia máxima de trabajo del equipo; a frecuencias superiores a la indicada el equipo presenta ciertos trazos en la pantalla del ORC, que pueden alterar el resultado del análisis para algún dispositivo de prueba y provocar conclusiones erróneas. Debido a lo anterior se recomienda la medición de las características del TBP a frecuencias distintas. Las señales indicadas han sido obtenidas por medio del osciloscopio digital TEK TH5720 y del software WAVESTAR 1.0.3 de TEKTRONIX.

11

139

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Fig. 3.19(a) Señales de Excitación a los terminales Base y Colector para un transistor NPN.

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Fig. 3.19(b) Señales de Excitación a los terminales Base y Colector para un transistor PNP

140

Fig. 3.19(c) Señales de Excitación a los terminales Compuerta y Drenaje para un JFET canal N

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Fig. 3.19(d) Señales de Excitación a los terminales Compuerta y Drenaje para un JFET canal P. 141

3.2.1.2 Señales a los canales del ORC.

Las señales de salida a los canales del osciloscopio son básicamente dependientes del dispositivo de prueba, por este motivo nos referiremos al análisis de éstas a partir de los resultados obtenidos por el EPAT para algunos de los transistores y diodos más comunes del mercado.

La manipulación de los controles del EPAT, para su funcionamiento correcto, se explica de manera detallada en el "Manual de Operaciones del EPAT\o en el Anexo 1 del presente trabajo.

En la figura 3.20 se indica la respuesta del EPAT cuando se ha conectado en los terminales de TBJ el transistor 2N3904. La frecuencia de trabajo es 2.5KHz. El selector de IB adecuado para este caso es 5u.A/curva. El punto de trabajo Q para la amplificación indicada es: VCE= 5V, Ic = 2.7mA. Para dicho punto, la corriente de base correspondiente es, aproximadamente 12.5pA La relación hfe o (3 determinada a partir del equipo para Ic e IB obtenidas es (3 = 2.7mA/12.5uA = 216. El valor VBE de saturación determinado directamente a partir del mismo gráfico (y de la pantalla del osciloscopio) es 0.7V. Para el caso de la figura, la ganancia de voltaje es aproximadamente 6.

Fig. 3.20 Prueba del EPAT para el transistor 2N3904 142

En la figura 3.21 se muestra la respuesta del EPAT en la prueba de un transistor C3038 (ECG 51), para éste la posición adecuada del selector IB es, ahora 50p.A/curva. Las condiciones de polarización han sido modificadas, de modo que el punto Q de trabajo es VCE - 4.2V e Ic = 4mA. hfe se determina por la relación 4rnA/175uA = 22 J-' -'•,,ít'J!l..i'"iu

' '.'Ji-MA.-X, —•'Jtvi-jjLiiL^lli1 _, .. ,,.: t ; .uinj_'_

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JFETECG460 Parámetro

Datos de Fabricantes

Vv(V)

6mín

IDss (mA)

2-6

4.8 9

g& (u.mho)

2500

1875

4.5 8.5 1888

EPAT

Módulo 5T1CN Tektronix

JFETECG485 Parámetro

V P (V) los (mA) grs (u.mho)

Datos de Fabricantes

4 máx 4-10 •

1.5 4.5 3000

4000

1.3 4.8

3690

En las tablas anteriores algunos de los valores descritos para el EPAT se encuentran sujetos a la apreciación visual y por los tanto son poco exactos.

En el mercado existen muy pocos equipos que realizan funciones similares que el EPAT, el ejemplo más directo en nuestro caso es el módulo trazador de curvas 5T1 CN de Tektronix; por ser el equipo cuyas características son lo más cercanas a las del EPAT. Con respecto a éste, el EPAT presenta algunas ventajas y desventajas:

154

Ventajas

El EPAT presenta la posibilidad de visualizar en forma simultánea las características de entrada y salida del transistor y su comportamiento dentro de un circuito amplificador, así como la determinación del punto de trabajo y la factibiíidad de establecer en forma gráfica las causas de distorsión en un amplificador básico. El módulo 5T1CN se limita a mostrar las características de fabricación de un transistor (una a la vez), siendo su manipulación más complicada e incluso más peligrosa.

Se puede considerar al EPAT como un equipo estándar, utilizable con cualquier osciloscopio de rayos catódicos. El módulo trazador de curvas es útil solo con cierto tipo de ORC, lo cual lo hace menos manejable.

El EPAT presenta la posibilidad de cambiar la frecuencia de trabajo, lo cual es ventajoso pues permite la observación del comportamiento de las características de los transistores a frecuencias diferentes. El módulo 5T1CN trabaja a una frecuencia fija(HOHz).

Desventajas:

En lo referente a la determinación de los parámetros de fabricación de los dispositivos semiconductores el 5T1CN presenta mayores ventajas que el EPAT por su facilidad de cambios de escala, como por ejemplo, rangos mayores de variación de voltajes a los canales, lo que permite una mayor posibilidad de escalamiento de las características de los elementos semiconductores de prueba.

La precisión en la medición de los parámetros de interés es mayor en el módulo indicado debido a que es un equipo orientado a la determinación de los parámetros estáticos de ios elementos de prueba.

155

Como se puede apreciar del análisis de los resultados, resulta complicado determinar de manera precisa la totalidad de los parámetros que se obtienen de un solo equipo de medida, de modo que no es posible considerar a uno solo de ellos como el más confiable. La mayoría de manuales de fabricantes que describen las características de los dispositivos semiconductores no presentan un valor definido de ellas sino un rango o promedio, de modo que los hemos usado tan solo para determinar una tendencia de los valores obtenidos.

156 *

ANÁLISIS ECONÓMICO DE LA CONSTRUCCIÓN DEL EPAT.

Evaluación Económica de la Construcción del Equipo Fecha: Febrero de 1998

Descripción

C o t i z a c i ó n del d o l a r : S/.

Cantidad

Costo Unitario

4-.55Q,oo

Costo Total

(Sucres)

(Sucres)

Circuitos Integrados

XR2206

1

30.000

30.000

CD4040

1

10.000

10.000

CD4051

2

4.500

9.000

CD4052

5

4.500

22.500

CD4053

2

4.500

9.000

LF347N

15

7.000

105.000

74LS14

1

2.500

2.500

74LS08

1

2.500

2.500

LM7805

1

2.500

2.500

LM7808

1

2.500

2.500

LM7905

1

2.500

2.500

LM7908

1

2.500

2.500

LM317

2

3.500

7.000

LM337

1

5.000

5.000

Resistencia 1/4 W

132

100

13.200

Potenciómetro lineal

15

4.000

60.000

Potenciómetro perilla

8

3.000

24.000

Reguladores de voltaje

Resistencias

157

Capacitores

Cerámico

5

500

2.500

Electrolítico luF

18

1.000

18.000

Electrolítico 4700oF

2

3.500

7.000

Diodo Germanio

1

800

800

Diodo Rápido

1

1.000

1.000

Transistores Switching

3

3.000

9.000

Sócalo 14 pines

17

1.000

17.000

Sócalo 16 pines

6

1.500

9.000

Sócalo especial 16 pines

6

3.000

18.000

Conector 3 pines macho y hembra

3

3.000

9.000

Conector 2 pines macho

3

400

1.200

Conector 4 pines macho

6

500

3.000

Conector 8 pines macho

10

1.000

10.000

Conector 20 pines macho

1

2.500

2.500

Conector 2 pines hembra

3

2.600

7.200

Conector 4 pines hembra

8

4.200

33.600

Conector 8 pines hembra

10

7.200

70.200

Conector 20 pines hembra

1

1.000

1.000

Conector coaxial hembra

2

6.000

12.000

Conector coaxial macho

4

6.000

24.000

Dispositivos Semiconductores

Sócalos

Coxiectores

158

Conector hembra

2

2.000

4.000

Conector para GND

1

2,500

2.500

Cable plano 20 hilos

Im

5,500

5.500

Cable UTP 15 hilos

2m

5.600

11.200

Cable coaxial RG-58

Im

2.500

2.500

Módulo AHmentación

1

25.000

25.000

Módulo Barrido

1

35.000

35.000

Módulo TBJ

1

55.000

55.000

Módulo JFET

1

50.000

50.000

Transformador 120V:15V

1

25.000

25.000

Cable de alimentación

1

2.500

2.500

Porta fusible

1

3.000

3.000

Interruptor ON/OPF

1

3.000

3.000

Pulsador sincronizado

3

4.000

12.000

Selector 10 posiciones

1

25.000

25.000

Selector 4 posiciones simple

1

4.000

4.000

Selector 3 posiciones doble

1

3.000

3.000

Selector 2 posiciones simple

1

2.000

2.000

Sócalos para carga externa

2

2.000

4.000

Perillas para potenciómetros

8

2.000

16.000

Panel frontal de presentación

1

100.000

100.000

Caja metálica

1

300.000

300.000

Pintura en Spray (color azul)

2

8.000

16.000

Material Térmico Contráctil

2m

10.000

20.000

Tarjetas

Otros

COSTO TOTAL

s/. 1'291.900 159

Análisis de la Evaluación Económica de la iniplementación del EPAT

Se puede observar el costo del sistema en cuanto tiene que ver con los elementos y demás accesorios que se encuentran instalados en el equipo, es decir, este costo representa el valor efectivo del equipo.

El bajo valor en el costo efectivo del equipo, se puede atribuir a que los cuatro módulos del equipo están desarrollados en base a elementos de fácil disponibilidad en el mercado local, como son; resistencias, capacitores, diodos, transistores, amplificadores operacionales, etc. Esto puede representar una considerable ventaja en cuanto se refiere al ahorro de dinero y tiempo, de aquí que no hubo necesidad de importar ningún elemento en particular.

El costo del equipo no puede ser determinado tan sólo por los elementos que lo componen sino que además, se. debe tomar en cuenta todo lo que representa tiempo de diseño, investigación y construcción. En base a esta estimación del costo de desarrollo del equipo, resulta evidente que el esfuerzo económico y el tiempo de diseño y pruebas es considerablemente alto. Esto, sin embargo, es normal en el desarrollo de un prototipo.

La implementación práctica del equipo se ha llevado a cabo a partir de una. serie de pruebas. Al realizar dichas pruebas, surgieron algunos problemas por lo que se destruyeron varios elementos, el valor debido a esta situación representa también parte del costo de desarrollo del equipo que actualmente se encuentra funcionando correctamente.

Analizando el costo general del equipo, se puede concluir que este valor es bajo, puesto que encontrar un equipo que realice todas las funciones del EPAT a nivel local, resultaría imposible. La única alternativa sería importar del exterior un equipo similar, cuyo costo del equipo sería sumamente superior al establecido en el EPAT.

160

CONCLUSIONES El desarrollo de este trabajo ha significado para nosotros una experiencia importante, principalmente en el aspecto en que con ella hemos contribuido a versatilizar la enseñanza y el aprendizaje de los transistores bipolares de juntura y los transistores de efecto de campo, elementos de mucha importancia en la electrónica básica. Muchos de los aspectos concernientes al diseño y construcción del EPAT, han significado un reto para nosotros, pero creemos haber satisfecho, al terminar este proyecto, los objetivos planteados.

Este trabajo es, en su mayoría, fruto de nuestra experiencia práctica en los laboratorios; los circuitos planteados como solución para satisfacer las necesidades de algunos sistemas del equipo pueden no ser lo más óptimos o adecuados y muchos de ellos contribuyeron a limitar su funcionamiento.

Quizá la etapa más complicada de la elaboración de esta tesis constituyó la construcción del equipo, esta actividad totalmente nueva para nosotros, fue un proceso lento, repetitivo y nos llevó la mayoría de tiempo.

Como es sabido, todos los resultados de las mediciones realizadas mediante el EPAT están sujetos a errores, así como también lo están todos los cálculos matemáticos necesarios para realizar los diseños. La falta de exactitud del EPAT debe atribuirse a los elementos que la constituyen: las resistencias de un valor específico que cambian al ser sometidas a temperaturas elevadas, circuitos integrados que responden de manera diferente con una pequeña modificación en su alimentación, etc.

El EPAT íue concebido en forma modular con la finalidad de facilitar su mantenimiento, en caso de requerirlo. Se constituye básicamente de 4 sistemas: el primero, denominado Circuito de Sincronismo, Barrido y Temporización, que controla al resto de sistemas; toma la señal periódica de entrada (excitación) y sincroniza a ésta la respuesta del 161

•

Los límites de potencia del EPAT se determinan por las condiciones máximas de funcionamiento de algunos de sus elementos, como los integrados 4051,4052 y 4053, en los cuales, los máximos niveles de voltaje para una correcta operación son+8 V y-8 V.

•

Otro limitante, constituye el rango de frecuencia de respuesta del equipo (500Hz SOKHz), el cual se atribuye principalmente a dos causas: el limitante de ciertos circuitos integrados, principalmente los multiplexores analógicos, para una buena respuesta a frecuencias superiores a 40KHz, lo cual restringe el uso del EPAT a frecuencias por sobre los SOKHz. La causa que evita que el EPAT trabaje a frecuencias menores a 400Hz es la imposibilidad que tiene el equipo de presentar a esas frecuencias un conjunto de trazos continuos que den la apariencia de ser simultáneos en la pantalla del osciloscopio, pese a que el equipo está trabajando adecuadamente. No obstante, este rango de frecuencia es suficiente para determinar qué tipo de transistores operan correctamente y, en el caso de algunos, hasta qué frecuencia.

•

Existe un limitante en la determinación de los parámetros de los transistores, como son: determinación exacta del P para el caso del TBJ, debido a que los transistores usados como patrones, no tienen, como se comprobó más adelante, una relación lineal IC/IB adecuada. Los parámetros V? e IDSS, de un JFET pueden ser medidos en el EPAT, hasta SV y 40 mA respectivamente, lo cual se atribuye como mencionamos anteriormente a los limites de potencia del equipo.

•

El EPAT define la mayoría de sus resultados en forma visual, por lo cual esto puede constituirse en otro limitante, puesto que, la percepción visual es diferente para cualquier persona (depende de su ubicación, grado de visibilidad, etc.).

No existe en el mercado, un equipo que determine las características anteriormente mencionadas en forma exacta. Por este motivo resulta difícil establecer una tasa de error adecuada para el EPAT. 163

Se sugieren como alternativas de mejoramiento del EPAT, la factibilidad de creación de módulos adicionales que permitan manejar otras configuraciones circuitales de amplificadores a transistor, tomando en consideración los límites de funcionamiento del equipo.

165

ANEXOS Y BIBLIOGRAFÍA *

T OX3NY

A-1

Alimentar la unidad sólo con 110V CA, 60 Hz. Eviíar el uso del EPAT en lugares donde exista abundante polvo. Antes de conectar el EPAT, revisar previamente el estado del fusible, ubicado en la parte posterior del equipo (la unidad requiere un fusible de 0.2A). En caso de avería, estudiar cuidadosamente los diagramas internos del equipo, o solicitar ayuda autorizada.

ÍNDICE

Precauciones Descripción general ............ identificación de partes .......... Operación básica Aplicaciones generales .......... Guía para la solución de problemas Especificaciones

.. 1 .. 1 .. 2 ..4 ..7 10 11

El EPAT es un dispositivo que permite chequear el funcionamiento de transistores y FETs, en forma visual mediante un osciloscopio común. En la figura 1 se indica un ejemplo de la totalidad de curvas que se obtienen mediante el EPAT para un transistor tipo NPN cualquiera. Característica de Entrada (IB vs VBE)

Característica de Salida le vs VCE

Voltaje de Base del amplificador

Recta de Carga Estátic del amplificador en Emisor Común

Voltaje de Colector del amplificador

Fig. 1 Curvas Características provistas por el EPAT para un TBJ tipo NPN.

A-2

PANEL FRONTAL DE PRESENTACIÓN

A~3

La figura 2 presenta las curvas obtenidas para un JFET canal N, mediante el EPAT. Característica de Transferencia (lo vs VGS)

Característica de Salida ID vs Vos

Si se ha seleccionado la opción de generador interno, es posible manipular los siguientes controles : 4. AMPLITUD

Varía la amplitud de la señal senoidal provista por e! generador interno, entre OV y 2V como máximo.

5.FRECUENCIA Permite la variación de frecuencia de la señal senoidal del generador interno, desde SOOHz hasta SOKHz.

Voltaje de Compuerta del amplificador

6. DISPLAY

Según la posición de este selector se habilitará en los canales del osciloscopio las formas de onda respectivas para visualizar las curvas del TBJ o FET de prueba.

7. NPN/PNP

Presionado provee la circuitería interna necesaria para la prueba de un TBJ tipo PNP. En caso contrario, el equipo permitirá la prueba de transistores NPN.

8. RBi y Re

Estos controles permiten la variación de las condiciones de funcionamiento del amplificador en emisor común que utiliza el transistor de prueba.

9. CH N/CH P

Si este botón se halla presionado se aceptará la prueba de FETs canal P; en caso contrario solo se tolerará la conexión de FETs canal N.

10. VGG y RD

Estos controles de voltaje sobre la compuerta y resistencia de drenaje, respectivamente, permiten la variación de las condiciones de funcionamiento del amplificador en la configuración de Fuente Común que utiliza el JFET de prueba.

Voltaje de Drenaje del amplificador

Fig. 2 Curvas Características provistas por el EPAT para un JFET canal N.

A continuación se da una descripción de ¡a función y operación de los controles y conectores del panel frontal del EPAT. Más detalles se explican en Operación Básica. 1.0N/OFF

Interruptor de alimentación.

2. GENERADOR Si se encuentra presionado, la unidad funcionará usando como entrada un generador externo, cuya señal debe conectarse en los terminales de GEN. EXTERNO. En caso contrario el EPAT hará uso del generador senoidal interno. 3. BARRIDO

La elección de una de las posiciones del control de BARRIDO se hará según la frecuencia de la señal del generador, sea éste interno o externo.

, 11. V(+) y V(-)

Varían el nivel de voltaje continuo aplicado como polarización a los circuitos amplificadores: la perilla V(+) será útil para el caso de transistores NPN y JFET canal N, mientras que V(-) para transistores PNP y JFET canal P.

12. GÁNALA, CANAL B

13. RL

Conectares de cable coaxial que se aplicarán a las entradas A y B del osciloscopio de rayos catódicos. Conectores a los que se puede acoplar una carga externa, a cualquiera de los dos amplificadores del EPAT.

14. Selector IB

Permite la variación de los pasos de corriente de base, dependiendo de las características del TBJ.

15. Selector 1D

Cada posición de este selector establece un escalamiento de corriente de drenaje, según las características del transistor.

16. BCE y GDS zócalos para la conexión de los elementos de prueba (TBJ y JFET, respectivamente).

A-4 decida aplicar un generador externo, éste deberá cumplir las siguientes condiciones : •

•

la señal ingresada debe ser periódica y debe tener por lo menos un cruce por cero en cada período. Evitar en lo posible ingresar una señal de magnitud elevada. la frecuencia de la señal debe estar dentro del rango de funcionamiento óptimo del equipo (400Hz~100KHz)

Debe tomarse en cuenta que la inclusión de una señal cuya amplitud sea grande puede obligar a distorsiones en las formas de onda de salida del amplificador y rectas de carga irreales. 5. Mediante el control de BARRIDO del EPAT elija el rango de frecuencia adecuado para la frecuencia de trabajo (si ésta es, por ejemplo, 14KHz elija la posición 10KHz).

a)

CHEQUEO DE UN TRANSISTOR TBJ-NPN.

1. Efectuados los pasos anteriores elegir la posición TBJ del selector DISPLAY. 2. El botón NPN/PNP debe estar hacia afuera (color negro).

Previo al chequeo de cualquier elemento de prueba, es necesario efectuar los siguientes pasos para habilitar el EPAT y el osciloscopio.

La pantalla del osciloscopio presentará un conjunto de trazos similar al que se indica en la figura 3.

1. Los terminales CH A y CH B del EPAT deben conectarse a los respectivos canales del osciloscopio mediante los cables incluidos en la unidad. 2. Encender el osciloscopio y habilitar los canales A y B. Proceder luego a seleccionar en éste la posición X vía B (ó X-Y según la denominación), se apreciará en la pantalla un trazo en forma de punto, el cual debe colocarse mediante los controles de posición en el origen de coordenadas. 3. En los controles SCALE de los canales A y B del osciloscopio deberá seleccionarse 1V/div y 2V/div respectivamente. 4. Encienda el EPAT y elija la opción de generador (externo o interno) mediante el botón GENERADOR, en caso de que se

Fig. 3 Vista de la pantalla del osciloscopio previa la conexión del transistor NPN de prueba

3. Conocida de antemano la distribución de los pines del transistor ubicarlos en el conector para TBJ en forma adecuada.

A-5

Una vez conectado el transistor de prueba se debe considerar que lo cuadrantes superiores de la pantalla del osciioscopio se encuentra escalada en corriente (2mA/div), de modo que cualquier cambio en la escala del osciloscopio debe incluir dicha consideración.

Fig. 5 Vista de [a pantalla del osciioscopio previa la conexión del transistor PNP de prueba.

2. Repetir los pasos 3., 4., 5., y 6. del chequeo del transistor NPN, notará que las características del transistor PNP de prueba se presentan en los cuadrantes "opuestos" en relación a los respectivos para el caso a), como se muestra en la figura 6. Fig. 4 Conjunto de trazos correspondientes al transistor NPN de prueba

5. Puesto que el rango de corriente de colector del amplificador está entre O y 10 mA, es posible que la característica de salida del transistor de prueba exceda el máximo de la pantalla (debido a la relación p = IC/IB, característica para cada transistor). El EPAT presenta un selector de pasos de corriente de base (3.3j.iA/div, SuA/div, 10¡AA/d¡v y 50|jA/d¡v), el cual deberá manipularse hasta obtener todas las curvas características (8 en total) dentro de la pantalla (la determinación de p para el transistor de prueba se detallará en la sección aplicaciones generales).

Fig. 6 Trazos correspondientes al chequeo de un TBJ-PNP

6. Manipular los controles RB, V(+), Rc hasta obtener el punto de operación deseado para el amplificador.

c) CHEQUEO DE UN JFET CANAL N.

b) CHEQUEO DE UN TRANSISTOR TBJ-PNP

1. Efectuados los pasos 1 al 6 de instalación del EPAT, elegir la posición FET del selector DISPLAY.

1. El botón de selección NPN/PNP debe estar presionado (color anaranjado). En la pantalla del osciloscopio, se observará un conjunto de trazos similar al indicado en la figura 5.

2. El botón CH N/CH P debe estar hacia afuera (color negro). La pantalla del osciloscopio presentará un conjunto de trazos similar al que se indica en la figura 7.

3. Conocida de antemano la distribución de los pines del JFET ubicarlos en el conector para FET (lado derecho dei panel frontal) en forma adecuada. 4. Una vez conectado el FET de prueba debe considerarse que lo cuadrantes superiores de la pantalla del oscíloscopio se encuentra escalada en corriente, ID. La característica propia de cada FET da lugar a que el valor máximo de la corriente de drenaje, IDSS (para VGS = OV), presente valores entre 1 y 40 miliamperios, de modo que, para apreciar todas las características dentro de la pantalla debe elegirse una de las posiciones del selector de ID (1mA/div, 5mA/div y 10mA/div). Debido a este motivo los cuadrantes superiores de la pantalla del osciloscopio adoptarán la escala definida por la posición del selector de 1D.

A-6 5. Manipular los controles VG, V+, RD hasta obtener el punto de operación deseado para el amplificador.

a) CHEQUEO DE UN JFET CANAL P 4. El botón de selección CH N/CH P debe estar presionado (color anaranjado). En la pantalla del osciloscopio, se observará un conjunto de trazos similar al indicado en la figura 9.

Fig. 9 Conjunto de trazos en la pantalla del oscíloscopio para la prueba de un JFET canal P

Fig. 7 Vista de [a pantalla del osciloscopio previa la conexión del JFET canal N de prueba.

Fig. 8 Vista de la pantalla del osciloscopio una vez conectado el JFET canal N de prueba.

2. Repetir los pasos 3., 4. y 5. del chequeo del JFET canal N, notará que las características del FET canal P de prueba se presentan en los cuadrantes "opuestos" en relación a los respectivos para el caso c), como se muestra en la figura 9,

Fig. 10 Vista de los trazos correspondientes a un JFET canal P

La siguiente sección describe cómo usar el EPAT algunos chequeos y mediciones comunes de transistores, FETs y algunos diodos. Mediante estas será posible determinar el estado, forma de operación y parámetros característicos de manufactura de dichos elementos semiconductores. Antes de revisar esta sección, se recomienda que el usuario vaya familiarizándose con los procedimientos de uso del EPAT.

A-7 osciloscopio, el punto de trabajo del amplificador se obtiene directamente tomando el punto medio de la recta de carga, como se muestra en la figura 11. La lectura del voltaje colector-emisor correspondiente, VCE se hace desde el punto de origen de coordenadas sobre el eje X, considerando que cada división de la pantalla representa 2V. De similar manera, la lectura de corriente se hace sobre el eje Y considerando cada división de la pantalla representa 2mA. Punto de trabajo

Recta de Ca r g a Está

TRANSISTORES BIPOLARES El EPAT permite probar cualquier transistor bipolar. La máxima corriente de colector, lc que puede medirse es 160mA. Disposición de Controles. Ubique los controles del EPAT del siguiente modo : DISPLAY: TBJ (hacia la izquierda) TBJ: NPN/PNP Botón hacia afuera (NPN) Botón presionado (PNP) Ubicar el transistor de prueba en forma adecuada a los puntos del conectorTBJ. Chequeos y Medidas. Usar las siguientes instrucciones para efectuar chequeos y mediciones del transistor una vez que los controles han sido dispuestos correctamente y el transistor ha sido instalado en el equipo como se describió previamente. Estado del elemento. Conectar el TBJ en forma debida, según su tipo y comprobar si se obtiene todo el conjunto de formas de onda en la pantalla del osciloscopio, similar a los de las figuras 4 y 6. De no obtenerse alguna de las curvas antes mencionadas, puede concluirse que el transistor de prueba es defectuoso. Punto de Trabajo, Q del amplificador. Una vez conectado el transistor y obtenidas las curvas correspondientes en la pantalla del

Fig. 11 Determinación del Punto de Trabajo del Amplificador en base al transistor de prueba.

Hay que notar que la elección del punto Q se hace mediante la manipulación de algunos controles del equipo, por este motivo debe tomarse en cuenta que las condiciones del amplificador deben ser óptimas, en otras palabras libres de distorsión. P (pequeña señal). La relación de transferencia de corriente de pequeña señal, p ó hfe, es Ale/Ale, para VCE constante. Para obtener un valor aproximado de p, realice el siguiente procedimiento : Obtener el punto de trabajo del amplificador, realizando el procedimiento indicado en la parte anterior (identificar el valor de lc en el eje vertical, Y. En el cuadrante correspondiente a la característica de salida (I Cuadrante en el caso de NPN y III Cuadrante para PNP) deben encontrarse 8 curvas, incluida lc = O ; de no ocurrir aquello deberá elegirse la escala adecuada en el selector de IB (no debe alterarse ninguna escala del osciloscopio). El selector de IB determina el valor en uA de la corriente de base para cada una de las 8 curvas

de la característica de salida. Identifique la corriente de base correspondiente al punto Q. El valor p en el punto de trabajo se establecerá mediante la relación entre las lecturas de lc e IB. Vr

La región de saturación, usualmente definida como región no lineal, puede obtenerse directamente a partir de la característica de salida. Para el punto de trabajo se establece visualmente como eí voltaje medido desde el origen de coordenadas hasta el "codo" de la curva correspondiente.

Se obtiene a partir de la característica de entrada (n cuadrante para NPN y iv cuadrante para PNP). Para este caso se considera un nuevo origen de coordenadas, como se muestra en la figura 12 Eje Y" alterno , —r . . —i-^^-,

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TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO UNIJUNTURA, JFET.

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El EPAT permite probar la mayoría de transistores de efecto de campo uníjuntura, JFETs. La máxima corriente de drenaje, IDSS que puede medirse es 50mA. Disposición de Controles. Ubicar controles del EPAT del siguiente modo :

los

DISPLAY: FET (hacia la derecha) FET : CH N/ CH P Botón hacia afuera (Canal N) Botón presionado (Canal P) Ubicar el transistor de prueba en forma adecuada a los puntos del conector FET. Chequeos y Medidas. Usar las siguientes instrucciones para efectuar chequeos y mediciones del JFET una vez que los controles han sido dispuestos correctamente y el transistor ha sido instalado en el equipo como se describió previamente. Estado del elemento.

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A-8 constante, a no puede ser medido convenientemente con el EPAT, puede, sin embargo, ser calculado desde p con la siguiente ecuación : a = p/(1 + p).

13 Determinación de VBesat

La lectura de VBEsai se hará desde el punto O' hacia la derecha, considerando la escala de 2V/div para el eje horizontal. V B del amplificador. El Voltaje de Base, VB corresponde a una forma de onda constituida por un voltaje alterno, proveniente del generador de entrada y por un nivel de voltaje continuo, originado por el circuito amplificador en emisor común, el cual es manipulado por el usuario. La medición de VB se hará tomando las mismas consideraciones que para la lectura de VBEsat (el origen de medición se hará desde O'). a (pequeña señal). Se define como la relación a = h¡b= Alc/AIE para

Conectar el JFET en forma debida, según su tipo y compruebe si se obtiene todo el conjunto de formas de onda en la pantalla del osciloscopio, similar a los de las figuras 8 y 10. De no obtenerse alguna de las curvas antes mencionadas, puede concluirse que el transistor de prueba es defectuoso. VP (Voltaje de corte de compuerta-fuente). Se define como el voltaje compuerta-fuente mínimo para el cual existe ausencia de corriente de drenaje. En la pantalla del osciloscopio puede obtenerse fácilmente a partir de la característica de transferencia (II cuadrante para el FET canal N y iv cuadrante para el FET canal P), o también desde la característica de salida (i cuadrante para el FET canal N y III cuadrante para el FET canal P). La lectura de VP desde la característica de transferencia se hace en forma directa mediante la lectura del voltaje en el eje X, es decir para cuando ID es cero. Note que para un FET de canal N, el VP es siempre negativo ; ocurre lo

A-9 contrario para un FET de canal P.

cuadrante para el JFET canal N ó II para el canal P).

También es factible la medición de VP desde la característica de salida, para ello hay que indicar la siguiente consideración : Cada una de las curvas de la característica de salida son realizadas en base a valores de voltaje compuerta-fuente, VGs enteros (OV, 1V, 2V,..., 7V), La curva superior corresponde a VGs = OV (para ésta se obtendrá IDSS), las curvas siguientes son realizadas en pasos de VGS enteros, y disminuyen en forma continua hasta coincidir con el eje X. El VGs correspondiente a la primera curva que llega a coincidir con el eje X constituye el valor VP. IDSS (Corriente de Saturación de Drenaje). Se define como la corriente correspondiente para VGs = OV. Puede obtenerse desde la característica de transferencia o desde la característica de salida mediante la simple lectura del valor de corriente presente en el eje Y. Se observa además que este valor coincide precisamente con el valor de corriente para el cual la primera curva de la característica de salida (VGs = OV) se estabiliza. gm0 {transconductancia del dispositivo con VGS = OV) El EPAT no permite su determinación directa, sin embargo puede establecerse en base a VP e IDSS, a partir de la relación matemática : QmO = --2lDss/Vp

gm (transconductancia directa del JFET).

de

Identificar los valores de lDss y Vp. el valor de gm se fórmula matemática :

„

tom

g m = Alo/AVGS ; VDS = cte. El valor de gm es una medida amplificación en AC del JFET.

de la

Para determinar gm usando el EPAT se realiza el siguiente proceso ; Una vez conectado el JFET en forma adecuada, modificar los controles VDD, VG, Rs y RD hasta obtener una señal de salida libre, en lo posible de distorsiones. Establecer numéricamente el nivel DC de la forma de onda correspondiente a VGS (iv

=2íWv

w 2

\ P

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mediante

la

_V v

GSr

Otra forma de establecer gm proviene extrapolar en la curva de transferencia los puntos máximo y mínimo del voltaje compuerta fuente, tomar gráficamente los correspondientes valores de corriente de drenaje (tomando en cuenta la posición del selector de escala de |D) para dichos puntos y efectuar la relación : gm = Alo/A VGS 9m

=

(bmáx - lDmln)/(VGs-ACmáx - V"GS.ACm[n).

DIODOS Es posible medir, mediante el EPAT la mayoría de diodos de señal, y algunos diodos zéner, manteniendo los controles de forma idéntica que para los transistores y ubicándolos de manera siguiente : •

Ubicar el diodo de prueba en el conector para TBJ, de modo que el ánodo sea aplicado en el terminal B, y el cátodo en el terminal E.

•

Si el diodo de prueba es de señal el control NPN/PNP debe estar hacía afuera, en caso que el diodo de prueba sea zéner y se quiera medir V2, presionar el botón TBJ.

•

La característica del diodo aparecerá en el segundo o cuarto cuadrantes, dependiendo de su tipo, en ellos puede determinar directamente los valores VF (para el diodo de señal), V2 (para el diodo zéner), y de manera aproximada los valores 1F ó lz.

transferencia

La transconductancia gm se mide con el drenaje-fuente en corto y se define matemáticamente como :

cuadrante

El máximo valor Vz que puede medirse mediante el EPAT es 6V.

A-10

Curvas de Entrada y/o Salida anormales

A menudo, las perturbaciones o defectos de funcionamiento del EPAT podrán eliminarse comprobando los síntomas y siguiendo las sugerencias indicadas a continuación.

Síntoma

La pantalla del ORC no presenta trazo alguno

Las formas de onda de Entrada y Salida no aparecen en la pantalla

Distorsión en las Curvas de la característica de salida

Comprobación y ajuste Enchufar el EPAT en una toma de la red en buenas condiciones. Comprobar fusible.

el

estado

del

Si está usándose en la opción Generador Interno, mover el control de frecuencia del EPAT hasta obtener la forma de onda senoidal, o bien, manteniendo dicho control fijo, modificar el control de barrido hasta lograr el mismo resultado anterior. En caso que se use un generador externo, identificar la frecuencia de trabajo y elegir, en base a ésta, la posición adecuada (rango de frecuencia) del control de barrido. Chequear la posición del selector de IB si el elemento de prueba es un TBJ, o la posición del selector de escala de ID si el dispositivo de prueba es un JFET. Pruebe con una frecuencia de trabajo menor.

Modificar la frecuencia de trabajo (de preferencia reducirla). Verificar la distribución de pines del elemento de prueba. Probar con otro transistor

A-11

Rango de Impedancía de Entrada : menor a 1KO. Impedancia de Salida : Depende de RL aplicada al circuito, no debe ser menor a 500Q.

La siguiente lista de especificaciones presenta los límites eléctricos de funcionamiento y requerimientos físicos del Equipo de Prueba de Amplificadores a Transistor, EPAT.

Señal de Voltaje de Entrada : El generador externo provee al EPAT de una señal senoidal de amplitud comprendida entre 40mV y 2V. El EPAT acepta una señal externa periódica al menos con un cruce por cero. Señal de Voltaje de Salida : Máximo nivel de amplificación : 10.

TBJ Característica de Entrada

JFET

Voltaje Base-Emisor

Característica de Transferencia

Polaridad : + ó Forma de Onda : Rampa Periódica Rango de Voltaje : O V a ± 8 V

Característica de Salida Voltaje Colector-Emisor Polaridad : + ó Forma de onda : Rampa Periódica Rango de Frecuencia; 200Hz a 40KHz Rango de Voltaje : O a ± 8 V

Polaridad : + ó Forma de Onda : Rampa Periódica Rango de Frecuencia: 200Hz a 40KHz Rango de Voltaje : O V a ± 8 V Corriente de Drenaje Polaridad : + ó Máximo valor de !DSS: 40mA

Característica de Salida

Corriente de Emisor Máximo valor de

Voltaje Compuerta-Fuente

8mA

Voltaje Base-Emisor Polaridad : + ó Forma de onda : Escalera Periódica Rango de Frecuencia: 12.5Hz a 5KHz Número de Escalones ; 8 Precisión de Escalones : menor a 10% Rango de Voltaje : O a ± 2 V.

Voltaje Drenaje-Fuente Polaridad : + ó Forma de onda : Rampa Periódica Rango de Frecuencia: 200Hz a 40KHz Rango de Voltaje : O a ± 8 V Corriente de Fuente Máximo valor de l Dss : 40mA Voltaje Compuerta-Fuente

Modo de Amplificación Ancho de Banda del Amplificador: Depende del TBJ de prueba.

Polaridad : + ó Forma de onda : Escalera Periódica Rango de Frecuencia: 12.5Hz a 5KHz Número de Escalones : 8 Precisión de Escalones : menor a 10% Rango de Voltaje : O a ± 7 V.

A- 13

ANEXO 2 HOJAS DE DATOS DE FABRICANTES

Este anexo contiene copias de hojas de datos representativos para transistores bipolares de juntura (TBJ), transistores de efecto de campo CTFET) y de los Hiultiplexer analógicos 4051, 4052 y 4053. La información está tomada de los manuales de datos de fabricantes. En algunos casos/ sólo se presenta información seleccionada con el fin de dar una muestra de los datos disponibles.

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