M Amplificacion Senales 2016-1

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Departamento de Ingeniería

Sección Electrónica

Amplificación de Señales

Práctica de laboratorio

SEMESTRE 2016 - I

Asignatura: Amplificación de Señales

Clave de la carrera 136 Clave de la asignatura 1625

Fecha de Elaboración: 2003

Fecha de modificación: mayo 2014

Autor: Ing. José Ubaldo Ramírez Urizar

2011-I

1

Laboratorio de Amplificación de Señales



Ingeniería en Telecomunicaciones, Sistemas y Electrónica

Ing. José Ubaldo Ramírez Urizar

2016-1

OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA Al finalizar el curso el alumno será capaz de analizar y diseñar amplificadores multietapas de señal

pequeña y amplificadores de potencia de diversas configuraciones, empleando transistores bipolares

de juntura (TBJ), transistores de efecto de campo (FET) y amplificadores integrados y además

comprenderá las diferentes herramientas de análisis empleadas en su diseño.

OBJETIVOS DEL LABORATORIO Familiarizar al alumno en el manejo de herramientas y equipo utilizado en el laboratorio de

amplificación de señales

Analizar, comprender y aplicar en forma práctica las diferentes respuestas de varios tipos de

amplificadores considerando las limitaciones de los circuitos, así como la del circuito integrado de

potencia.

INTRODUCCIÓN El propósito de este laboratorio es reforzar en el estudiante los conceptos básicos de la teoría y análisis de

la Amplificación de Señales que se estudia en la asignatura mediante sesiones semanales de laboratorio.

Con esto se espera que el estudiante adquiera un conocimiento práctico en el diseño de amplificadores así

como de ser capaz de resolver, analizar y diseñar amplificadores de señal pequeña, su ancho de banda y

ángulo de fase, así como los amplificadores de potencia.

El alumno deberá presentarse a todas las sesiones de laboratorio portando su manual de prácticas, el cual

es el documento permanente que mantiene y atestigua correctamente, los expedientes exactos de todas las

sesiones del laboratorio. Así como todo el material requerido para la realización de la práctica.

INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE Los reportes deberán tener la portada que se indica a continuación.

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Laboratorio de:___________________________________________ Grupo:___________

Profesor:__________________________________________________________________

Alumno:__________________________________________________________________

Nombre de Práctica:_____________________________________ No de práctica:_____

Fecha de realización:__________ Fecha de entrega:__________ Semestre:__________

Además deberán basarse en la siguiente metodología: nombre de la práctica, objetivo(s),

introducción, equipo, material, procedimiento experimental, cuestionario, conclusiones y

bibliografía.

CONTENIDO

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2016-1

REGLAMENTO DEL LABORATORIO

1. Dentro del laboratorio queda estrictamente prohibido.

a. Correr, jugar, gritar o hacer cualquier otra clase de desorden.

b. Dejar basura en las mesas de trabajo y/o pisos.

c. Sentarse sobre las mesas.

d. Fumar, Introducir alimentos y/o bebidas.

e. Utilizar cualquier objeto ajeno a las prácticas de laboratorio, tales como: celulares o equipos de sonido (aun

con audífonos) excepto algún equipo para realizar las prácticas.

f. La presencia de personas ajenas en los horarios de laboratorio.

g. Dejar los bancos en desorden.

h. Mover equipos o quitar accesorios de una mesa de trabajo a otra sin el consentimiento previo del profesor

de laboratorio en turno.

i. Usar o manipular el equipo sin el conocimiento previo del profesor.

j. Rayar las mesas del laboratorio.

k. Energizar algún circuito sin antes verificar que las conexiones sean las correctas (polaridad de las fuentes de

voltaje, multímetros, etc.).

l. Hacer cambios en las conexiones o desconectar equipo estando esté energizado.

m. Hacer trabajos pesados (taladrar, martillar, etc.) en las mesas de las prácticas.

2. El alumno verificará las características de los dispositivos electrónicos con el manual.

3. Es responsabilidad del alumno revisar las condiciones del equipo del laboratorio al inicio de cada práctica y

reportar cualquier anomalía que pudiera existir (prendido, dañado, sin funcionar, maltratado, etc.) al profesor del

laboratorio correspondiente.

4. Es requisito indispensable para la realización de las prácticas, que el alumno cuente con su manual completo y

actualizado al semestre en curso, los cuales podrán obtener en:

http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria.

5. El alumno deberá traer su circuito armado para poder realizar la práctica, de no ser así no podrá realizar

dicha práctica (donde aplique) y tendrá una evaluación de cero.

6. Para desarrollar trabajos, o proyectos en las instalaciones de los laboratorios, es requisito indispensable que esté

presente el profesor responsable, en caso contrario no podrán hacer uso de las instalaciones.

7. Correo electrónico del buzón para quejas y sugerencias para cualquier asunto relacionado con los Laboratorios.

([email protected])

8. La evaluación del laboratorio, será en base a lo siguiente:

A - (Aprobado); Cuando el promedio total de todas las prácticas de laboratorio sea mayor o igual a 6

siempre y cuando tengan el 90% de asistencia y el 80% de prácticas acreditadas en base a los

criterios de evaluación.

NA - (No Aprobado); No se cumplió con los requisitos mínimos establecidos en el punto anterior.

NP - (No Presentó); con o sin asistencia pero que no haya entregado reporte alguno.

9. Los casos no previstos en el presente reglamento serán resueltos por el Jefe de la Sección.

NOTA: En caso de incurrir en faltas a las disposiciones anteriores, el alumno será acreedor a las siguientes sanciones

por parte del profesor de laboratorio según sea el caso y la gravedad, baja temporal o baja definitiva del grupo

de laboratorio al que está inscrito

.

http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_imgenieria

mailto:[email protected]

2011-I

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2016-1

Contenido 1

Reglamento del Laboratorio 2

Índice 3

Práctica 1. Amplificador Emisor Común. 4

Tema I de la Asignatura

Práctica 2. Amplificador Multietapa Acoplo Directo. 7

Tema II de la Asignatura

Práctica 3. Amplificador Darlington. 10


Práctica 4. Amplificador Cascodo. 14


Práctica 5. Amplificador Diferencial. 17


Práctica 6. Realimentación Serie – Serie. 20

Tema III de la Asignatura

Práctica 7. Realimentación Paralelo – Serie. 23

Tema III de la Asignatura

Práctica 8. Respuesta en Frecuencia. 26

Tema IV de la Asignatura

Práctica 9. Respuesta en Frecuencia en un amplificador multietapa. 29

Tema IV de la Asignatura

Práctica 10. Amplificador de Potencia Clase “A” Acoplo con Transformador. 32

Tema V de la Asignatura

Práctica 11. Amplificador de Potencia Clase “AB” Simetría Complementaria. 35

Tema V de la Asignatura

Bibliografía. 36

Hojas Técnicas. 37

ÍNDICE

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OBJETIVO

Obtener experimentalmente las características de funcionamiento de un amplificador en

configuración emisor común.

INTRODUCCIÓN

Existen tres tipos de configuraciones en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con

características especiales que la hacen la más adecuada para cierto tipo de aplicación. La configuración

más utilizada es el emisor común, donde la señal de entrada se aplica en la base y la salida se toma por el

colector.

En esta práctica se obtendrán los valores de corrientes y voltajes de polarización, con los que se graficarán

las líneas de carga de CD y CA. Se calculará la ganancia de voltaje del amplificador básico en

configuración emisor común y se medirán las impedancias de entrada y salida. Se podrá analizar el efecto

del capacitor de desvío (bypass) en este tipo de configuración.

ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA

1. El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.

2. Desarrollar el análisis teórico de la figura 1.1, con y sin capacitor de desvío, éste deberá ser

entregado al profesor del laboratorio al inicio del mismo de lo contrario no podrá realizar la

práctica de laboratorio. (para el valor de = hfe refiérase al apéndice B).

3. Realizar una introducción relacionada a la práctica diferente a la que incluye el manual.

4. Realizar la simulación del circuito.

5. Traer el circuito armado.

EQUIPO

Fuente de voltaje de CD.

Generador de funciones.

Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL

Alambres y cables para conexiones.

Tableta de conexiones 1 Potenciómetro de 10k RP

2 Resistencias de 10k a ½ watt R1 y R3 1 Capacitor de 100F a 25V Ce

1 Resistencia de 2.7k a ½ watt R2 1 Capacitor de 22F a 25V Cc

1 Resistencia de 560 a ½ watt RC 1 Capacitor de 10F a 25V Ci

1 Resistencia de 82 a ½ watt RE 1 Transistor 2N3904 T

PRÁCTICA 1. “AMPLIFICADOR EMISOR COMÚN”

2011-I

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2016-1

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Arme el circuito de la figura 1.1. Con el generador de funciones, Vi, apagado, mida y anote los

siguientes valores.

VC (V) VE (V) VCE (V) IB (A) IC (mA)

Figura 1.1

2. Encienda Vi y ajústelo con una señal senoidal de 250mVPP y una frecuencia de 1kHz. Sin conectar el

capacitor, Ce, mida y dibuje las señales de entrada, Vi, y salida, Vs, anotando su amplitud, frecuencia

y ángulo de fase.

3. Conecte el capacitor Ce, mida y dibuje las señales en Vi y Vs, anotando su amplitud, frecuencia y

ángulo de fase (mantenga Vi = 250mVPP).

4. Apague Vi y sin desconectar Ce, mida y anote los siguientes valores.


5. Encienda Vi. Aumente Vi hasta que VS se empiece a distorsionar. Grafique las señales Vi y VS

anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de fase.

6. Arme el circuito de la figura 1.2 (mantenga Vi = 250mVPP). Ajuste el potenciómetro para que en el

punto A se obtenga 2

Vi .

Figura 1.2

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7. Desconecte el potenciómetro y mida su resistencia. Este será el valor de la impedancia de entrada del

circuito.

8. Arme el circuito de la figura 1.3 y ajuste el potenciómetro para que en el punto B se tenga el valor de

Vs medido en el punto 2.

Figura 1.3

9. Desconecte el potenciómetro y mida su resistencia. Este será el valor de la impedancia de salida del

circuito.

CUESTIONARIO

1. En base a los resultados de la práctica:

a) Grafique las líneas de carga de CD y CA del circuito de la figura 1.1 y obtenga el punto de

operación.

b) Encuentre la del transistor.

c) Calcule la ganancia de voltaje con y sin capacitor de desvío.

2. Compare los puntos 2 y 3 de la práctica y comente sus observaciones.

3. ¿Qué función tiene la resistencia RE en el circuito de la figura 1.1? Explique su respuesta.

4. ¿Qué efecto tiene el conectar el capacitor de desvío en el circuito de la figura 1.1? Explique su

respuesta.

5. Si R3 no existiera ¿Qué efecto provocaría en el circuito?

6. Realice una tabla comparativa entre los resultados teóricos anteriormente calculados con los prácticos

en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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2016-1

OBJETIVO

Construir con transistores un amplificador multietapa en acoplo directo y determinar su ganancia de

voltaje total y por etapas, teniendo en cuenta sus características y limitaciones.

INTRODUCCIÓN

Se denomina multietapa a todos aquellos dispositivos amplificadores que se encuentran constituidos por

más de un etapa amplificadora, dichas etapas amplificadoras se conectan utilizando un tipo de

acoplamiento. El amplificador de acoplo directo de la figura 2.1, tiene una buena respuesta en frecuencia

ya que no existen elementos de almacenamiento en serie que afecten la señal de salida en baja frecuencia.

Una desventaja con respecto al acoplamiento capacitivo es que cualquier desplazamiento en el punto de

reposo de una etapa previa (debido a una variación térmica) es amplificado por las etapas siguientes

llegando a producir una operación de corte o saturación en las etapas finales del amplificador.

Este acoplamiento se utiliza por lo general en el diseño de circuitos integrados analógicos y que están

compuestos de diversas etapas acopladas normalmente en directa, cada una con una misión específica.

Figura 2.1

La primera etapa, AV1, del amplificador de la figura 2.1, es la responsable de fijar la impedancia de

entrada, luego suele haber una etapa de ganancia (o varias) y una etapa de salida, AV3, fijando la

impedancia de salida y suministrando la corriente a la carga.

En esta práctica el alumno obtendrá los puntos de operación de las diferentes etapas que compone el

amplificador y la ganancia de voltaje. Obtendrá también la ganancia de voltaje por etapas mediante la

medición de los voltajes de CA a la salida de cada una de las etapas y del voltaje de entrada.



2. Desarrollar el análisis teórico de la figura 2.2, éste deberá ser entregado al profesor del laboratorio

al inicio del mismo de lo contrario no podrá realizar la práctica de laboratorio.




PRÁCTICA 2. “AMPLIFICADOR MULTIETAPA, (ACOPLO DIRECTO)”

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EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL

Alambres y cables para conexiones. 1 Resistencia de 1k a ½ watt R6

Tableta de conexiones. 1 Resistencia de 560 a ½ watt R8

1 Resistencia de 68k a ½ watt R2 1 Resistencia de 330 a ½ watt R5


1 Resistencia de 5.6k a ½ watt R1 2 Capacitores de 22F a 25V C1 y C2

1 Resistencia de 3.3k a ½ watt R4 2 Transistores BC557 T1 y T2


1. Arme el circuito mostrado en la figura 2.2. Con Vi apagado, mida y anote los valores de la tabla 2.1.

Figura 2.2

T VC (V) VE (V) VEC (V) IB (A) IC (mA)

1

2

Tabla 2.1

2. Encienda Vi y ajústelo con una señal senoidal de 250mVpp a una frecuencia de 1kHz.

3. Mida y dibuje el voltaje en el punto A, el punto B y la salida Vs, anotando su amplitud, frecuencia y

ángulo de fase.

CUESTIONARIO

1. Con los valores obtenidos en la práctica, calcule:

a) 1 y 2.

b) v1, v2 y v total.

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2. ¿Qué finalidad tienen los amplificadores en cascada?

3. ¿Qué efecto se tendría en el amplificador de la figura 2.2 si existiera el capacitor de desvío en el

transistor T1? Justifique su respuesta.

4. Respecto al ángulo de fase ¿cómo es Vs con respecto a Vi? ¿Vs con respecto al punto B? y ¿el punto

B con respecto al punto A? Justifique su respuesta.

5. En función a la respuesta anterior, ¿Qué configuración es la etapa T1 y la etapa T2?


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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OBJETIVO

Obtener los valores de CD y CA en un amplificador Darlington típico para, en base a esos datos,

determinar el funcionamiento del amplificador.

INTRODUCCIÓN

Hay muchas razones para utilizar transistores con ganancia de corriente muy alta, y aunque están

disponibles en un solo encapsulado, por lo general es mejor construirlo con dispositivos discretos. Esto le

da una mayor flexibilidad y permite crear configuraciones que están optimizados para una tarea específica.

Para crear un transistor con una alta ganancia de corriente basta conectar dos o más transistores de tal

manera que el colector de corriente de la primera etapa sea amplificada por la segunda etapa, llamado

configuración Darlington. Por lo tanto si dos transistores tienen una ganancia de corriente (β o hfe) de 50,

los dos transistores conectados entre sí pueden dar una ganancia de corriente de 2,500.

Un par Darlington consta de dos transistores de la misma polaridad. Un Darlington NPN tendrá dos

transistores NPN conectados como se muestra en la figura 3.1a, y en un Darlington PNP se utilizan dos

transistores PNP conectados como se muestra en la figura 3.1b.

El alumno comprobará en esta práctica que la corriente del emisor IE1 es igual a la corriente de la base IB2.

Comprobará las diferencias que existen entre las corrientes de los colectores y que los voltajes colector-

emisor, VCE, de ambos son casi iguales, y la manera de limitar el flujo de corriente en un amplificador

Darlington.

(a) (b)

Figura 3.1



2. Desarrollar el análisis teórico de las figuras 3.2, 3.3 y 3.4, con y sin capacitor de desvío, éste deberá

ser entregado al profesor del laboratorio al inicio del mismo de lo contrario no podrá realizar la

práctica de laboratorio.


4. Realizar la simulación del circuito de la figura 3.2, 3.3 y 3.4.


PRÁCTICA 3. “AMPLIFICADOR DARLINGTON”

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EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL

Alambres y cables para conexiones. 1 Resistencia de 100 a ½ watt R5

Tableta de conexiones. 1 Capacitor de 100F a 25V C2

1 Resistencia de 100k a ½ watt R1 1 Capacitor de 22F a 25V C1

1 Resistencia de 56k a ½ watt R2 1 Transistor BC547A T1

2 Resistencias de 220 a ½ watt R3, R4 1 Transistor TIP31C T2


1. Arme el circuito de la figura 3.2. Con Vi apagado, mida y anote los valores que se indican en la tabla

3.1.

Figura 3.2

T VC (V) VE (V) VCE (V) IB (A) IC (mA)

1

2

Tabla 3.1

2. Encienda Vi, y ajústelo con una señal senoidal de 1VPP a una frecuencia de 1kHz. Mantenga estos

valores para toda la práctica. Mida y dibuje el valor de las señales que se indican en la tabla 3.2.

VB1 (V) VB2 (V) VS (V)

Tabla 3.2


3.3.

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Figura 3.3


1

2

Tabla 3.3

4. Encienda Vi y sin conectar C2 mida y dibuje las señales Vi y Vs, anotando sus valores en la tabla 3.4.

5. Conecte C2, mida y dibuje nuevamente Vi y Vs, anotando sus valores en la tabla 3.4.

Sin C2 Con C2

Vi (V) VS (V) Vi (V) VS (V)

Tabla 3.4


3.5.

Figura 3.4


1

2

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2016-1

Tabla 3.5

7. Encienda Vi y sin conectar C2 mida y dibuje Vi y Vs, anotando sus valores en la tabla 3.6.

8. Conecte C2 mida y dibuje nuevamente Vi y Vs, anotando sus valores en la tabla 3.6.

Sin C2 Con C2

Vi (V) VS (V) Vi (V) VS (V)

Tabla 3.6

CUESTIONARIO

1. Con los datos obtenidos en la práctica, calcule, para los circuitos de las figuras, 3.2, 3.3 y 3.4.

a. 1, 2 y la equivalente del amplificador.

b. v1, v2 y v total.

2. ¿Qué configuración se tiene en el circuito de la figura 3.2 y 3.3?

3. Compare el funcionamiento del circuito de la figura 3.2 con el de la figura 3.3 y comente los

resultados.

4. Compare el funcionamiento del circuito de la figura 3.3 con el de la figura 3.4 y comente los

resultados.

5. Qué finalidad tiene el conectar la resistencia R3 en el Darlington? Justifique su respuesta.

6. Sugiera 3 aplicaciones con el amplificador Darlington.


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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9.

OBJETIVO

Observar el funcionamiento del amplificador cascodo, como desviador de nivel.

INTRODUCCIÓN

Una aplicación típica del amplificador cascodo es utilizarlo para producir un desplazamiento de nivel.

Esta configuración es utilizada en amplificadores de circuitos integrados como etapa de salida para limitar

o eliminar el nivel de voltaje de CD en éste, ampliando su ancho de banda.

El alumno podrá observar mediante el armado del amplificador desviador de nivel, que el transistor T3 es

una fuente de corriente que proporciona una corriente, independiente de los otros dos transistores.

Forzando que la corriente que proporciona el transistor T2 en configuración colector común sea igual a la

corriente T3, haciendo que el amplificador cascodo actué como un desviador de nivel, produciendo 0 volts

de CD a la salida del amplificador.

También podrá verificar que el voltaje Vc3 es igual al voltaje de salida Vs, donde existe una señal de

corriente alterna amplificada y desfasada 180º con respecto a la señal de entrada.








EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL

Alambres y cables para conexiones

Tableta de conexiones. 1 Resistencia de 10k a ½ watt RS

1 Resistencia de 1M a ½ watt R2 1 Resistencia de 3.3k a ½ watt R5

2 Resistencias de 100k a ½ watt R1, RS 1 Resistencia de 1.8k a ½ watt R8

1 Resistencia de 56k a ½ watt RS 2 Resistencias de 1k a ½ watt R4, R7

1 Resistencia de 27k a ½ watt RS 1 Potenciómetro de 15k R3

1 Resistencia de 15k a ½ watt R6 3 Transistores 2N3904 T1, T2, T3

PRÁCTICA 4. “AMPLIFICADOR CASCODO”

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1. Arme el circuito de la figura 4.1. Ajuste Vi con una señal senoidal de 500mVpp y una frecuencia de

1kHz.

2. Varíe el potenciómetro hasta obtener en el colector del transistor T3 0Vcd.

Figura 4.1

3. Apague Vi, mida y anote los valores que se indican en la tabla 4.1.


1

2

3

Tabla 4.1

4. Encienda Vi, mida y dibuje las señales VS y Vi, anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de fase.

5. Desconecte el potenciómetro y mida su valor. Conecte nuevamente el potenciómetro (sin variar el

valor obtenido en el punto anterior).

6. Conecté la resistencia de carga en el circuito de la figura 4.1 (colector del transistor 3) variándola con

los valores indicados en la tabla 4.2, mida para cada una el voltaje de salida y determine la ganancia

de voltaje para cada caso.

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RS VS v

150k

86k

33k

5.6k

Tabla 4.2

CUESTIONARIO

1. ¿Por qué el voltaje Vs de corriente directa es igual a cero volts?

2. Comente los resultados de la tabla 4.2.

3. ¿Qué función realiza el transistor T3 en el circuito? Indique qué papel juega en los circuitos integrados.

4. Mencione dos aplicaciones prácticas del Amplificador Desviador de Nivel.


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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OBJETIVOS

Armar un amplificador diferencial básico.

Obtener, a partir de datos experimentales, la ganancia de voltaje a modo común, a modo diferencial y

la relación de rechazo a modo común (CMRR).

INTRODUCCIÓN

La configuración del amplificador diferencial es de extrema importancia ya que es usado como un bloque

básico en la construcción de muchos amplificadores realimentados y en la mayoría de los amplificadores

lineales de circuitos integrados. La función de un amplificador diferencial es, en general, amplificar la

diferencia entre dos señales de entrada. La necesidad de un amplificador de este tipo surge en muchas

mediciones físicas y de instrumentación, donde se requiere una respuesta desde CD hasta varios mega

hertz y éste es precisamente el rango de funcionamiento del amplificador diferencial.

Para poder determinar el funcionamiento del amplificador diferencial es necesario conocer sus parámetros

más importantes, como son: La ganancia de voltaje a modo común, la ganancia a modo diferencial y la

CMRR. La CMRR es una relación que nos indica que tan bueno es un amplificador diferencial.








EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL


Tableta de conexiones. 1 Resistencia de 1k a ½ watt RE3

1 Resistencia de 100k a ½ watt. R4 1 PRE-SET de 220 RP

5 Resistencias de 10k a ½ watt R1, R2, R3, RB1, RB2 2 Capacitores de 22F a 25V CC1, CC2

4 Resistencias de 1.2k a ½ watt Rs1, Rs2, Rc1, Rc2 3 Transistores BC547A T1, T2, T3

PRÁCTICA 5. “AMPLIFICADOR DIFERENCIAL”

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1. Arme el circuito de la figura 5.1, ajuste V1 con una señal senoidal de 250mVpp, a una frecuencia de

1kHz. (Mantenga estos valores para toda la práctica).

Figura 5.1

2. Con V1 apagado y el interruptor en el punto A, mida y anote los valores indicados en la tabla 5.1.


1

2

3

Tabla 5.1

3. Varíe el PRE-SET (RP), hasta obtener que las corrientes IE1 e IE2 sean iguales y anote los valores que

se indican en la tabla 5.2.


1

2

3

Tabla 5.2

4. Encienda V1 y el interruptor en el punto A, mida, dibuje y anote los valores indicados en la tabla 5.3.

V1 (V) V2 (V) VS1 (V) VS2 (V)

Tabla 5.3

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5. Cerrando ahora el interruptor en el punto B, mida, dibuje y anote los valores indicados en la tabla 5.4.

V1 (V) V2 (V) VS1 (V) VS2 (V)

Tabla 5.4

6. Cierre ahora el punto C. Mida, dibuje y anote los valores indicados en la tabla 5.5.

V1 (V) V2 (V) VS1 (V) VS2 (V)

Tabla 5.5

CUESTIONARIO

1. Con los valores obtenidos durante el desarrollo de la práctica calcule:

a) La ganancia de voltaje a modo común.

b) La ganancia de voltaje a modo diferencial.

c) Diga, como aumentar el CMRR.

2. Del punto (4) del desarrollo, compare Vs1 y Vs2 con los resultados teóricos, explique la diferencia

entre los dos si es que la hay.

3. Del punto (5) del desarrollo, compare Vs1 y Vs2, ¿coinciden con los resultados teóricos?, ¿por qué?

4. Del punto (6) del desarrollo, compare Vs1 y Vs2 con los resultados teóricos, explique su respuesta.


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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OBJETIVOS

El alumno podrá comprobar la ganancia de malla cerrada en un circuito de acoplo directo.

Comprobar el margen de funcionamiento lineal de un amplificador realimentado.

INTRODUCCIÓN

En los amplificadores con transistores pueden presentarse características no lineales como distorsión,

ruido, efectos de temperatura, inestabilidad, etc. Para evitar hasta donde sean posible estos efectos no

lineales se usan las propiedades de la realimentación negativa o degenerativa.

La realimentación negativa tiene el efecto de estabilizar el amplificador, aumentar el ancho de banda

disminuyendo con esto la ganancia, reducir la distorsión y los ruidos. Se pueden modificar las

impedancias de entra y salida aumentando o disminuyendo según se desee.

La realimentación positiva ó regenerativa, aumenta la ganancia, reduciendo el ancho de banda así como la

estabilidad del amplificador. Generalmente se utiliza para osciladores.

Existen cuatro conexiones básicas en los amplificadores realimentados. Los cuales se clasifican

dependiendo si la señal de salida que se muestrea es una corriente o un voltaje y dependiendo si la señal

realimentada es una corriente o un voltaje, estas configuraciones básicas son: realimentación serie–

paralelo, serie–serie, paralelo–serie y paralelo–paralelo

El alumno podrá determinar con esta práctica los efectos que se tienen cuando la realimentación se hace

con acoplo directo, el alumno comprobará el efecto que se tienen en los amplificadores realimentados al

desconectar el elemento de realimentación.








EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

PRÁCTICA 6. “REALIMENTACIÓN SERIE – SERIE”

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MATERIAL

Alambres y cables para conexiones 1 Resistencia de 1.8k a ½ watt R5

Tableta de conexiones. 1 Resistencia de 1.5k a ½ watt R6

1 Resistencia de 330k a ½ watt. R2 1 Resistencia de 1k a ½ watt R4, R9



1 Resistencia de 5.6k a ½ watt R3 3 Transistores 2N3904 T1, T2, T3


1. Arme el circuito de la figura 6.1, ajuste Vi con una señal senoidal de 300mVpp y una frecuencia de

1kHz. Con Vi apagado, anote los valores que se indican en la tabla 6.1.

Figura 6.1


1

2

3

Tabla 6.1

2. Encienda Vi, mida y dibuje Vi y Vs, anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de fase.

3. Sin realimentación (desconecte la resistencia R7), obtenga nuevamente los siguientes valores (Con Vi

apagado).


1

2

3

4. Repita el paso 2.

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2016-1

5. Conecte nuevamente la realimentación y encendiendo Vi, mida Vs para los diferentes valores de Vi,

llene la tabla 6.2 anotando sus observaciones. Dibuje Vs para el máximo y mínimo valor de la tabla

6.2.

Vi Vs OBSERVACIONES

300mVpp.

400mVpp.

500mVpp.

1.0Vpp

Tabla 6.2

CUESTIONARIO

1. En qué consiste la realimentación.

2. Explique lo ocurrido en los pasos 2 y 4.

3. Explique lo ocurrido en los pasos 1 y 3.

4. Si el capacitor se quitara del emisor de transistor T2, ¿Qué cambios se producirían en el circuito?,

explique su respuesta.

5. Calcule la ganancia total, para cada uno de los valores de la tabla 6.2.

6. Como son las impedancias de salida y entrada del circuito de la figura 6.1, comente su respuesta.


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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2016-1

OBJETIVOS

El alumno podrá comprobar los efectos que produce la ganancia de malla abierta y la ganancia de

malla cerrada.

El alumno analizará las diferentes configuraciones con realimentación y sus propiedades.

INTRODUCCIÓN

Los circuitos de acoplo directo con realimentación directa, resistiva o elementos activos (transistores

bipolares, transistores de efecto de campo, etc.), se utilizan mucho en la construcción de circuitos

integrados, a diferencia de los circuitos de acoplo capacitivo, como elemento de realimentación, los cuales

bajan la respuesta en frecuencia. En la construcción de circuitos, el tamaño que ocupa el capacitor con

respecto al transistor es relativamente grande, por esto y otras consideraciones se utilizan circuitos de

acoplo directo.

El alumno podrá determinar en este circuito realimentado, los puntos de operación de los transistores, la

ganancia de voltaje del amplificador sin realimentación y la ganancia de voltaje del mismo amplificador

con realimentación, con estos datos obtenidos, el alumno determinará los efectos que produce la

realimentación negativa en los amplificadores.








EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL

Alambres y cables para conexiones 1 Resistencia de 1.5k a ½ watt R2


1 Resistencia de 150k a ½ watt. R4 1 Resistencia de 470 a ½ watt R7


1 Resistencia de 15k a ½ watt R3 1 Capacitor de 220nF a 25V C1

1 Resistencia de 1.8k a ½ watt R5 2 Transistores 2N3904 T1, T2

PRÁCTICA 7. “REALIMENTACIÓN PARALELO – SERIE”

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1. Arme el circuito de la figura 7.1. Ajuste Vi, con una señal senoidal de 250mVpp y una frecuencia de

1kHz. Con Vi apagado mida y anote los valores indicados en la tabla 7.1.

Figura 7.1


1

2

Tabla 7.1

2. Encienda Vi, mida y dibuje las señales en Vi y Vs, anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de fase.

3. Sin realimentación (desconecte la resistencia R3), anote los valores indicados en la tabla 7.2. (Con Vi

apagado).


1

2

Tabla 7.2

4. Repita el paso 2.

5. Conecte nuevamente la realimentación y encienda Vi, mida y dibuje Vs para los diferentes valores de

Vi, llene la tabla 7.3 anotando sus observaciones.

Vi Vs OBSERVACIONES

250mVpp.

500mVpp.

1.0Vpp.

1.5Vpp.

Tabla 7.3

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2016-1

6. Desconecte el capacitor de desvío C2 del emisor del transistor T2 y conéctelo en el emisor del

transistor T1.

7. Con los valores de Vi del punto 1, mida y dibuje las señales en Vi y Vs, anotando su amplitud,

frecuencia y ángulo de fase.

8. Con Vi apagado anote los valores que se indican en la tabla 7.4.


1

2

Tabla 7.4

CUESTIONARIO

1. Calcule la ganancia para cada uno de los datos de la tabla 7.3.

2. ¿Qué efecto provocaría en el circuito de la figura 7.1 si el capacitor C2 estuviera en corto?

3. Comente la diferencia si existe entre los pasos 3 y 5.

4. Si el capacitor de desvío C2 está conectado en el emisor del transistor T2. ¿Qué tipo de configuración

es y qué realimenta y qué muestrea?

5. Si el capacitor de desvío C2 está conectado en el emisor del transistor T1. ¿Qué tipo de configuración

es y qué realimenta y qué muestrea?

6. Si existiera un capacitor de desvío en el emisor del transistor T1 y en el emisor del transistor T2 ¿Qué

tipo de configuración es?

7. Como son las impedancias de entrada y salida cuando el capacitor C2 se encuentra en el emisor del

transistor dos y cuando está en el emisor del transistor uno, comente sus resultados.

8. ¿Qué efecto se produce en el circuito el tener una doble realimentación en CD, explíquelo?


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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2016-1

OBJETIVO

Determinar la respuesta en frecuencia de un amplificador emisor común, mediante el armado y

prueba en el laboratorio.

INTRODUCCIÓN

La respuesta en frecuencia de un amplificador describe la facilidad con que el amplificador reproduce una

gama o margen de frecuencias. A causa del precio y otras consideraciones prácticas, al diseñarse un

amplificador debe de especificarse el margen de frecuencias en el que trabaja (ancho de banda).

Una característica importante de un amplificador es, el voltaje de salida en cada una de las frecuencias

comprendidas en un ancho de banda para un nivel dado de la señal de entrada. Estas características se

pueden determinar utilizando un generador senoidal con frecuencia variable y un osciloscopio para

observar y medir la señal de entrada y salida del amplificador. Posteriormente se podrá calcular la

ganancia en cada rango de frecuencia.








EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL



1 Resistencia de 15k a ½ watt. R2 1 Capacitor de 680F a 25V C4

1 Resistencia de 3.3k a ½ watt R1 1 Capacitor de 100F a 25V C3



1 Resistencia de 220 a ½ watt R4 1 Transistor 2N3904 T

PRÁCTICA 8. “RESPUESTA EN FRECUENCIA”

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2016-1


1. Arme el circuito mostrado en la figura 8.1. Ajuste Vi, con una señal senoidal de 200mVpp y una

frecuencia de 1kHz. Apague Vi, y anote los valores que se indican en la siguiente tabla.


Figura 8.1

2. Encienda Vi, mida y dibuje las señales en Vi y Vs, anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de fase.

3. Haciendo las mediciones y observaciones necesarias, llene la tabla 8.1. El valor de Vi en todas las

mediciones debe mantenerse en 200mVpp, de ser necesario ajústelo.

FRECUENCIA (Hz) Vi (mV) VS ( V ) OBSERVACIONES

20 200

40 200

60 200

80 200

100 200

200 200

400 200

600 200

800 200

1,000 200

2,000 200

4,000 200

6,000 200

8,000 200

10,000 200

Tabla 8.1

4. Cambie el capacitor de desvió C3 por C4, y repita los pasos 3 y 4 llenando ahora la tabla 8.2.

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FRECUENCIA (Hz) Vi (mV) VS ( V ) OBSERVACIONES

20 200

40 200

60 200

80 200

100 200

200 200

400 200

600 200

800 200

1,000 200

2,000 200

4,000 200

6,000 200

8,000 200

10,000 200

Tabla 8.2

CUESTIONARIO

1. Con los valores obtenidos en la práctica, calcule .

2. Calcule la ganancia de voltaje para cada una de las mediciones efectuadas en la tabla 8.1 y 8.2.

3. Grafique, en papel semilogarítmico la relación v/ según los datos obtenidos durante el desarrollo de

la práctica, para las tablas 8.1 y 8.2.

4. ¿Qué efecto, con respecto a la frecuencia, producen los capacitores de acoplo y desvió del circuito de

la figura 8.1?

5. ¿Por qué es importante conocer la respuesta en frecuencia en un amplificador?

6. Compare los resultados de las tablas 8.1 cuando el capacitor es de 100F con los de la tabla 8.2,

cuando el capacitor es de 680F, comente sus resultados.


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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2016-1

OBJETIVOS

Construir con transistores un amplificador multietapa en acoplo capacitivo y determinar su ganancia

de voltaje total y por etapas.

Observar la respuesta en frecuencia de un amplificador multietapa en acoplo capacitivo, así como el

ancho de banda de operación.

INTRODUCCIÓN

Otro tipo de acoplamiento es el acoplo capacitivo, este método conecta dos o más etapas a través de un

capacitor como se observa en la figura 9.1. La ventaja de este método es bloquear la componente de

corriente directa de una etapa a otra, permitiendo el paso de la corriente alterna y limitando el ancho de

banda.

Figura 9.1

Una característica importante de un amplificador es el voltaje de salida en cada una de las frecuencias

comprendidas en un ancho de banda para un nivel dado de la señal de entrada. Estas características se

pueden determinar utilizando un generador senoidal con frecuencia variable y un osciloscopio para

observar y medir la señal de entrada y salida del amplificador. Posteriormente se podrá calcular la

ganancia en cada rango de frecuencia.

En esta práctica el alumno obtendrá la ganancia de voltaje de un amplificador de dos etapas con acoplo

capacitivo, a una frecuencia determinada del diseño. Podrá observar en esta práctica el comportamiento

Obtendrá también la ganancia de voltaje por etapas mediante la medición de los voltajes de CA a la salida

de cada una de las etapas y del voltaje de entrada.








PRÁCTICA 9. “RESPUESTA EN FRECUENCIA EN UN AMPLIFICADOR MULTIETAPA”

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EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

MATERIAL


Tableta de conexiones. 2 Resistencia de 1k a ½ watt R10, R11

1 Resistencia de 1M a ½ watt. R2 1 Resistencia de 470 a ½ watt R6

2 Resistencias de 470k a ½ watt R7, R8 2 Capacitores de 100F a 25V C3, C5

3 Resistencias de 100k a ½ watt R3, R4, R9 3 Capacitores de 22F a 25V C1, C2, C4

2 Resistencias de 10k a ½ watt R1, R5 2 Transistores 2N3904 T1, T2


1. Arme el circuito de la figura 9.2, ajuste Vi, con una señal senoidal de 200mVpp y una frecuencia de

1kHz. Apague Vi, y anote los valores que se indican en la tabla 9.1.

Figura 9.2


1

2

Tabla 9.1

3. Encienda Vi, mida y dibuje las señales en Vi, VC1 y Vs, anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de

fase.

4. Haciendo las mediciones y observaciones necesarias, llene la tabla 9.2. El valor de Vi en todas las

mediciones debe mantenerse en 200mVpp, de ser necesario ajústelo.

Frecuencia (Hz) Vi (mV) VS ( V ) A B

20 200

40 200

60 200

80 200

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100 200

200 200

400 200

600 200

800 200

1,000 200

2,000 200

4,000 200

6,000 200

8,000 200

10,000 200

Tabla 9.2

Nota:

Para el paso anterior, el CH1 debe ser puesto en 50mV y el CH2 en 1V, se deberán de mantener

en esta posición para el desarrollo de este paso.

Para calcular A y B de la figura de Lissajous, del panel del osciloscopio pulse el botón que indica

pantalla y a continuación el botón que indica formato XY. Aparcera en la pantalla del osciloscopio

una figura de Lissajous.

Para cambiar la frecuencia y verla en la pantalla del osciloscopio pulse el botón formato XY y a

continuación el botón medidas. Para medir A y B repita el paso anterior.

CUESTIONARIO

1. Con los valores obtenidos en la práctica, calcule:

a) 1 y 2.

b) v1, v2 y v total.

2. Respecto al ángulo de fase ¿cómo es Vs con respecto a Vi? ¿Vs con respecto a VC1? y ¿VC1 con

respecto a Vi? Justifique su respuesta.

3. Grafique, en papel semilogarítmico la relación v/ según los datos obtenidos durante el desarrollo de

la práctica, para la tabla 9.2.

4. En función a la respuesta anterior, ¿Cuál es el rango de frecuencia, del ancho de banda que se obtiene

en la grafica?

5. ¿Qué efecto se tendría en el amplificador de la figura 9.2 si no existieran los capacitores de desvío en

los transistores T1 y T2? Justifique su respuesta.


en CD. Coméntelos.


en CA. Coméntelos.

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2016-1

8.

OBJETIVOS

Analizar experimentalmente el funcionamiento de un amplificador clase “A”, acoplado con

transformador.

Determinar en forma experimental el valor de la carga RS, acoplada con transformador, para que

pueda existir la máxima transferencia de energía del amplificador a ésta, con la menor distorsión.

INTRODUCCIÓN

No todas las etapas con transistores son amplificadores de potencia, el término “Amplificadores de

Potencia” usualmente se aplica a las etapas de salida, las cuales están diseñadas para proveer la señal de

potencia necesaria para manejar grabadoras, aparatos reproductores y otros dispositivos de salida. Los

amplificadores de potencia son entonces las etapas que operan con un gran swing de voltaje o de corriente

donde los parámetros “h” o “” no son exactos para un análisis de corriente, en otras palabras no operan

en señal pequeña.

La primera consideración de las etapas de amplificación de potencia no es la ganancia de corriente o

voltaje, sino la potencia que entrega a la salida. Algunos de los objetivos de diseño de estas etapas son;

mínima distorsión, máxima eficiencia y una adecuada respuesta en frecuencia.

La selección del transistor para un amplificador de potencia está determinada por la configuración del

circuito, el voltaje y la corriente de salida. Al operar el transistor deben de ser tomadas en cuenta las

condiciones de seguridad del transistor para no exceder sus rangos de operación, como: potencia disipada

Pd, voltaje colector emisor VCEo, corriente de operación Ic y tiempo de respuesta tr.

En esta práctica de laboratorio, el alumno armara un amplificador clase “A”, acoplado con transformador

y determinará sus características de operación y funcionamiento.







5. Traer el circuito armado. (Coloque un disipador al transistor)

6. Trae un plug de 3.5mm (con cables para conexión)

EQUIPO



Multímetro.

Osciloscopio.

PRÁCTICA 10. “AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE “A”, ACOPLO CON TRANSFORMADOR”

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2016-1

Bocina de 8Ω.

MATERIAL


Tableta de conexiones. 1 Capacitor de 680F a 25V C2

1 Resistencia de 1.2k a ½ watt. R2 1 Capacitor de 22F a 25V C1

1 Resistencia de 470 a ½ watt R1 1 Transistor TIP31C T

1 Resistencia de 150 a ½ watt R3 1 Transformador 5:1 @ 1A. tr

2 Resistencias de 10 a ½ watt. R4, R5 1 Radio con entrada de 3.5mm

1 Potenciómetro de 100 RP 1 Disipador de calor.


1. Arme el circuito de la figura 10.1, el transistor debe ser montado en el disipador. Ajuste Vi, con una

señal senoidal de 200mVpp a una frecuencia de 100Hz.

Figura 10.1

2. Con Vi apagado mida y anote los siguientes valores.


3. Encienda Vi, mida y dibuje la señales en Vi y Vs, anotando su amplitud, frecuencia y ángulo de fase.

4. Sustituya, en el circuito de la figura 10.1, la resistencia R5 por el potenciómetro RP

5. Varié el potenciómetro hasta obtener, sin variar Vi, el máximo Vs. Dibuje, en una misma gráfica, las

señales Vi y Vs.

6. Desconecte el potenciómetro y con el multímetro, mida y anote el valor del potenciómetro.

7. Intercambie el generador de señales por un radio (el radio será conectado directamente al capacitor

C1). Y el potenciómetro RP por una bocina, con el radio apagado mida y anote los siguientes valores.

VC (V) VE (V) VCE (V) IC (mA)

8. Encienda el radio, sintonizándolo en cualquier estación y calcule los siguientes valores.

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VC(t) (V) VS(t) (V) IC(t) (mA) IS(t) (mA)

CUESTIONARIO

1. Con los datos obtenidos en la práctica, determina:

a. La del transistor.

b. Las líneas de carga de CD y CA.

c. La ganancia de voltaje.

2. Considerando los datos de la práctica, ¿Cuál debe ser el valor de Rs para que exista la máxima

transferencia de energía del amplificador a la carga?

3. En base a los resultados de la práctica, calcule:

a. La potencia alimentada al circuito PCC

b. La potencia disipada por el transistor Pdc

c. La potencia de salida PSca

d. La eficiencia

4. Compare los resultados cuando se utilizó el generador de funciones y cuando se sustituyó con el radio.

Comente sus resultados.

5. Comente sus observaciones del punto 8.

6. Realice una tabla comparativa entre los resultados teóricos anteriormente calculados con los prácticos.

Coméntelos.

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2016-1

OBJETIVOS

Diseñar y construir un amplificador de potencia clase “AB” cuasicomplementario con etapa

excitadora.

Observar los planteamientos teóricos con los prácticos de un amplificador de audio Clase “AB”.

INTRODUCCIÓN

Cuando se desea diseñar un amplificador de potencia lo primero que tenemos que observar, son las

diferentes clases de amplificadores de potencia que existen (clase A, clase B, y clase AB), que nos pueden

servir para poder elegir cuál de las diferentes clases podemos emplear para poder diseñar un amplificador

de potencia con una eficiencia adecuada y practico en su operación y con un mínimo de componentes.

Para esta práctica el alumno diseñará y construirá un amplificador clase AB con una etapa

cuasicomplementario, utilizando una etapa excitadora con una ganancia determinada. Determinará sus

características teóricas principales y las comprobará prácticamente.



2. El alumno diseñará y construirá un amplificador de potencia Clase “AB” cuasicomplementario con

etapa excitadora considerando los siguientes datos:

a. MáxPS = 10W

b. VCC = 25V

c. RS = 8




EQUIPO

El utilizado por el diseño

MATERIAL

El encontrado en el diseño


1. Dibujará el circuito y armará el mismo, tomando todos los valores posibles (con señal y sin señal de

entrada).

2. Para las pruebas se utilizara un radio y una bocina como elementos de entrada y salida, del

amplificador.

CUESTIONARIO El alumno desarrollará la práctica, teórica y prácticamente haciendo todos los pasos que pueda incluir; la

práctica será entregada tal y como se han realizado las demás prácticas.

PRÁCTICA 11. “AMPLIFICADOR DE POTENCIA CLASE “AB” CUASICOMPLEMENTARIO”

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BIBLIOGRAFÍA

1. Circuitos Microelectrónicos Análisis y Diseño, Muhammad H. Rashid, Thomson, México, 2002,

1112p.

2. Dispositivos Electrónicos, Thomas L Floyd, 8ed. Pearson Educación, México, 2008, 1008p.

3. Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados, Donald L. Schilling, Charles Belove, 3ed. McGraw

Hill Interamericana editores, 1995, 963p.

4. Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, Robert L Boylestad, Louis Nashelsky,

10ed. Pearson Educación, México, 2009, 894p.

5. Principios de Electrónica, Albert Malvino, David J. Bates, 7ed. Mc Graw Hil,l México, 2007, 964p.

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HOJAS TÉCNICAS

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M Amplificacion Senales 2016-1

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