UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA

FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

TRABAJO PRÁCTICO DE LABORATORIO N°2

INTEGRANTES:

AÑO: 2012

INTRODUCCIÓN

En el presente informe se da finalización a la descripción de un circuito de amplificación de “emisor común”, sobre el mismo se realizaron los cálculos correspondientes, la simulación del circuito con los datos calculados, y posteriormente la implementación y las respectivas mediciones en el circuito.

El circuito consta de 6 resistencias (una de carga), 3 capacitores y transistor 2N2222. Los valores de los mismos se señalarán posteriormente.

Será muy útil la utilización de instrumentación de medición, tales como: osciloscopio y téster. Y las fuentes que se dispondrán serán: una fuente de alimentación de alterna (generador) y una de continua.

OBJETIVOS

Con el proceso ya indicado, se tratará de llegar a conclusiones coherentes y concretas respecto a las comparaciones de los distintos valores obtenidos tanto en la simulación como en la práctica.

DESARROLLO

Se presenta el circuito (realizado con Multisym).

Se utiliza un osciloscopio virtual durante la simulación. Medimos sobre la resistencia de carga RL.

Los datos del circuito son:

Vcc= 15 V.

Rc= RL= 1 KΩ.

Re= 500 Ω.

R1= 40 kΩ.

R2= 17.5 kΩ.

Vg= 3,5 mV RMS.

f= 1000 Hz.

Rg= 50 Ω.

C1=C2=C3= 100micro Faradays.

Diseño del amplificador

Se deben encontrar las resistencias R1 y R2, para las cuales el transistor funcione en su óptima condición para este caso, un punto Q real que posea Máxima Excursión Simétrica.

Desarrollo matemático:

-Para el circuito Ideal:

Icq(MES) = Vcc

(Rc + Re) + Rc//RL condiciones tanto en cc como en ac

Icq = 7,61 mA

Vceq = Icq * (Rc//RL)

Vceq = 3.8 V

Rb ( R1//R2) = Re *( β+1) = 12.7 KΩ

10

Vbb = Ib*RB + VBE + Ie * Re

Vbb = Ic * RB + VBE + Ie * Re

β

Vbb = 4.86 V

Por el divisor de voltaje:

Vbb = Vcc * R1

R1 + R2

Entonces:

R1 = Rb = 41,26 kΩ

1 - Vbb / Vcc

R2 = Rb * Vcc = 18.42 kΩ

Vbb

Obtenidas las resistencias del paralelo, se continúa el planteo para la obtención de las ganancias de corriente y tensión.

Usando las fórmulas:

hie = n * hfe * VT = 887 Ω

Icq

iL = -hfe * (RL//Rc) = -135

ib RL

ib = Rg//Rb//hie = 0,053

ii hie

Δi = iL * ib = - 7,18 veces = 20log() = 17.12 dB

ib ii

Δv = RL * Δi = -143,6 veces = 20log(107,4) = 43.14 dB

Rg

-Para el circuito real:

Los valores obtenidos teóricamente de R1 y R2 no se encuentran disponibles en el mercado, por este motivo se utilizaron valores estándares de resistencias próximos a los calculados.

R1= 40 k Ω

R2= 17.5 k Ω

Icq(Mes) = Vcc

(Rc + Re) + Rc//RL

Icq = 7,44 mA

Vceq = (Vce-0.5)/2 +0.5

Vceq = 4,05 V

Rb ( R1//R2) = Re *( β +1) = 1.113 kΩ

10

Vbb = Ib*RB + VBE + Ie * Re

Vbb = Ic * RB + VBE + Ie * Re

β

Vbb =4.45V

Para obtener la ganancia del circuito real, se procede a utilizar las siguientes fórmulas:

hie = n * hfe * VT = 907.25 Ω

Icq

iL = -hfe * (RL//Rc) = -135

ib RL

ib = Rg//Rb//hie = 0,05

ii hie

Δi = iL * ib = - 6.76 veces = 20log() = 16.6 dB

ib ii

Δv = RL * Δi = -135 veces = 20log(107,4) = 42.6 dB

Rg

Cálculos para Icq y Vceq en continua:

Se comparan los valores de Icq y Vceq en continua para observar si estos valores calculados, simulados y medidos son similares.

Para calcular Vceq se utiliza la fórmula:

Vceq = Vcc/2

Vceq= 7.5 V.

Para calcular Icq:

Icq= Vceq/ (Rc+Re)

Icq= 5 mA.

Luego de realizar todos los cálculos se procede a analizar el circuito por medio de la simulación en computadora. Se utiliza el programa Multisym.

SIMULACIÓN:

Se midió VRL con el osciloscopio, y se obtuvo la siguiente gráfica:

Luego con el valor de VL se pudo obtener la ganancia del circuito en V. Esta medición arrojó los siguientes resultados:

Vi= 9,822 mV.

VL= 960 mV.

Ganancia (V): VL/Vi= 97.74

Estos valores se utilizaron para compararlos con la ganancia dada por el circuito armado, se comprobó que son similares, y se obtuvo así el resultado deseado.

Se utiliza el simulador también para realizar mediciones en el circuito dejando únicamente el circuito alimentado por la fuente de continua, tal como lo muestra la figura:

Interesa medir Icq y Vceq, para ello se coloca un multímetro:

Para Vceq:

El valor de Vceq es de 4.933 V, el cual es similar al obtenido en el circuito real (Vceq=4.05V).

Para medir Icq, se procede a utilizar el multímetro para medir la caída de potencial sobre Rc, y luego se calcula Icq, dividiendo VRc por la resistencia total:

Icq=6,697V/ 1000 ohm

Icq= 6.69 mA.

El valor calculado con el simulador de Icq es similar al calculado y al medido en el circuito real, quedando justificados los datos.

MEDICIONES

El circuito armado es el siguiente:

Medimos VL con el osciloscopio, para obtener luego la ganancia, dividiendo la amplitud de VL, por Vg:

Se utilizó una escala de 200 mV/división en el osciloscopio; así se toma como valor pico a pico:

VL= 500 mVp

Vg=9,89 mVpp.

Δv = VL/Vg

Δv = veces. CALCULAR BIEN

La ganancia es CALCULAR veces.

Para medir Icq, se utilizó la medición del voltaje en la rama emisor- colector, dicho valor fue de 6,16 V.

Luego para sacar Icq se hace:

Icq= 4.4 V / 1500 Ω = mA. COMPLETAR!!!

Se midió Vceq para continua:

Vceq= 2,86 V.

EXPLICACIÓN:

70% 500mV= 350mV

f1= 210 Hz

f2= 1.95 MHz

( frecuencias que nos dieron antes) PERO FIJATE POR LAS DUDAS EN LAS FOTOS

CONCLUSIÓN

Al finalizar el presente trabajo podemos concluir que los valores calculados, simulados y medidos en el circuito amplificador, dan resultados muy similares; tanto para la corriente como para la tensión.

En lo que respecta a la ganancia del circuito, se midió la tensión sobre la resistencia de carga,

Lo que mas interesa es la comparación de la ganancia del circuito, para eso se mide VL, y se utiliza la relación con Vg; midiendo la ganancia en voltaje del circuito; la ganancia del circuito en cálculos arroja un valor de 107,64, este valor es un tanto diferente al de la ganancia simulada y medida: la primera da un valor de 77,9, mientras que la segunda un valor de 74,9 . La diferencia con la ganancia calculada se debe a que se utilizo un hfe=100 en los cálculos, mientras que el transistor 2N2222 utilizado para realizar el circuito real, posee un hfe=166 aproximadamente, lo que hace variar la ganancia; el transistor 2N2222 utilizado en la simulación posee un hfe similar al verdadero, por ello es que los valores de ganancia dados son prácticamente iguales.

Haciendo variar el voltaje Vg de entrada del generador de señales, se puede observar que al aumentar Vg, se produce una saturación en la parte baja de la señal, esto es seguramente debido al alto hfe del transistor utilizado, lo que no resulta significante para el práctico en cuestión.