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Práctica 5- Prácticas de electrónica analógica

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PRÁCTICA 5 -ELECTRÓNICA ANALÓGICA BÁSICA-

1. Introducción. La electrónica es la ciencia que estudia una serie de fenómenos en los que intervienen cargas eléctricas aplicadas en ciertos componentes principalmente compuestos de materiales semiconductores. El desarrollo de esta ciencia ha permitido el desarrollo actual de las telecomunicaciones y la informática. En esta práctica estudiaremos y comprobaremos el comportamiento de componentes electrónicos básicos. Para ello iremos realizando una serie de montajes elementales sobre una placa de entrenamiento llamada protoboard y tomaremos las medidas necesarias de resistencia, tensión e intensidad con el polímetro. Por ello en este primer apartado nos vamos a dedicar a explicar la estructura de la placa protoboard y el funcionamiento del polímetro.

1.1. Placa protoboard o placa de prototipos.

Esta formada por un soporte de plástico sobre el que hay unas perforaciones dispuestas en filas paralelas conectadas entre sí por unas líneas conductoras generalmente de cobre. Con este tipo de placas se montan circuitos de manera temporal para hacer pruebas o para aprovechar de nuevo los componentes, ya que con ellas no hay que soldar porque los terminales de los componentes se insertan directamente en las perforaciones. Contienen unas ranuras y unas lengüetas para interconectar más placas protoboard entre sí, en el caso de querer probar circuitos muy grandes. Normalmente, las placas protoboard están divididas en tres zonas:

• Buses: Son las líneas horizontales superior e inferior, que contienen las perforaciones conectadas entre sí, de tal manera que cualquier terminal (patilla) que insertes en una de ellas estará conectada al resto de sus perforaciones. Generalmente a los buses se conectan los polos, positivo y negativo, de la fuente de alimentación o pila.

• Pistas: Son las líneas verticales que tienen sus perforaciones conectadas verticalmente. En esta zona se insertan los terminales de los componentes que se conectan entre sí, y en el caso de que necesites más huecos puedes disponer de otra pista conectada a la de interés mediante un cable.

• Canal central: Las pistas se cortan en la parte central de la placa que no dispone de perforaciones. Esta zona se reserva para insertar los circuitos integrados den forma perpendicular a las pistas.

En general, estas placas se utilizan para realizar circuitos sencillos, ya que de lo contrario, el exceso de conexiones dificultaría su visualización y aumentaría la probabilidad de cometer algún error. Además, el cable para realizar las conexiones debe ser rígido y unifilar. Ten en cuidado de no dañar las perforaciones a la hora de insertar los terminales y los cables, ya que podrías desconectar las pistas o buses de manera accidental.


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1.2. Funcionamiento del polímetro.

El polímetro, tester o multímetro es el aparato de medida más conocido y utilizado en electricidad, ya que con el podemos medir el voltaje (tensión), la intensidad y la resistencia, entre otras magnitudes. Sirve tanto para corriente continua como para corriente alterna. Básicamente existen dos tipos de polímetros: los analógicos, cuya lectura se efectúa mediante una aguja que se desplaza sobre una escala graduada, y los digitales, que realizan la misma función pero presentando el valor de la magnitud a medida a través de una pantalla. Existen unas reglas comunes básicas que debes tener siempre presentes para la utilización del polímetro:

• Conocer el tipo de magnitud que deseas medir (U, I , R…) . • Saber que clase de corriente quieres medir (alterna o continua). En el caso de

corriente continua hay que tener en cuenta que existe polaridad. • Elegir la escala. Si ignoras el valor aproximado que puedes obtener, hay que

empezar siempre por el valor más alto para evitar sobrecargas que puedan dañar el aparato de medida.

• Situar correctamente el polímetro en el circuito que vas a medir: o En serie si se desea medir corriente. o En paralelo si deseas medir tensión o resistencia. En este último caso

deberás además desconectar la pila o fuente de alimentación. • Interpretar correctamente la escala (en los analógicos) o la unidad seleccionada

(en los digitales). El manejo del polímetro digital es muy fácil: una vez insertada la clavija en la hembrilla correspondiente, se selecciona el campo de medida con la rueda selectora y se procede a la conexión de las puntas de prueba en el circuito. Finalmente, el visualizador muestra el valor y la unidad de medida.


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Si se desconoce de que orden es el valor de la magnitud a medir, se debe seleccionar la rueda de tal manera que el polímetro realice la lectura máxima, con lo que evitarás que se deteriore. Si la escala resulta desproporcionada, puedes ir pasando a escalas inferiores hasta que consigas el rango de lectura apropiado.

A continuación se muestran distintos ejemplos de colocación del polímetro según la magnitud a medir:


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2. Resistencias fijas: Código de colores. Medida con polímetro. Son componentes, normalmente fabricadas con grafito, que ofrecen cierta oposición al paso o circulación de la corriente, y por tanto limitan la cantidad de corriente que atraviesa el circuito. Entre sus extremos o terminales se produce una caída de tensión o diferencia de potencial. Las características más importantes que definen el comportamiento de la resistencia son:

La potencia máxima que es capaz de disipar la resistencia. Se expresa en Vatios; y depende la intensidad y tensión en ella.

El valor nominal, es decir, la cantidad de resistencia que ofrece. Se expresa en Ohmios.

La tolerancia establece los límites establecidos por el fabricante entre los cuales puede estar el valor real de la resistencia.

Para conocer el valor nominal y la tolerancia de una resistencia se pintan sobre ella mediante 3 o 4 franjas de colores normalizados: La primera franja (empezando por la izquierda) es la primera cifra significativa. La segunda franja es la segunda cifra significativa. La tercera franja es el número de ceros a añadir a la derecha de las 2 primeras cifras significativas. La cuarta cifra indica la tolerancia o margen de error expresado en % sobre el valor nominal.

El código o convenio utilizado es el siguiente:

Color Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco1ª,2ª,3ª Franja

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

4ªFranja

% de Tolerancia

- 1% 2% - - 0,5% 0,25% 0,1% - -

* Otros códigos para tolerancias son: Oro=5%; Plata=10%;Sin anillo= 20% Por ejemplo, para una resistencia con franjas verde-azul-rojo-plata obtendríamos su valor nominal y tolerancia de la siguiente forma: Primera cifra Verde 5 Segunda cifra Azul 6 Tercera cifra Rojo 00 Factor multiplicador = 100 Valor nominal = 56 x 100 =5600 Ohmios


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Cuarta franja Plata 10% de tolerancia sobre el valor nominal. Por lo tanto la tolerancia será el 10% de 5600 Ohmios: Tolerancia = 10x5600/100=560 Ohmios Es decir que los valores máximo y mínimo entre los que se encontrará el valor real serán: Rmax = Valor nominal + Tolerancia = 5600+ 560 = 6160 Ohmios. Rmin = Valor nominal – Tolerancia = 5600-560 = 5040 Ohmios. Hasta ahora, hemos visto como hallar el valor nominal y la tolerancia de fabricación de una resistencia a partir de su código de colores, es decir nos referimos a su valor teórico; pero ¿Como sabemos su valor real?. La solución a esta cuestión la hallaremos usando el polímetro. En este caso es imprescindible desconectar la fuente de alimentación o pila para no dañar la lectura del aparato. Lo pondremos en la escala de Ω más alta e iremos bajando a escalas inferiores hasta que el polímetro nos de una medida apreciable.

Práctica 1: Para cada una de las resistencias suministradas, hallar primero su valor nominal y su tolerancia. Posteriormente medir con el polímetro su valor real. Rellenar la tabla adjunta como se indica en el ejemplo.

Primera Franja

SegundaFranja

Tercera Franja (factor multiplicador)

Cuarta Franja (tolerancia)

Valor nominal

Tolerancia

Valor medido

Dentro de tolerancia si/no

Verde Azul Rojo Plata 5 6 100 10% 5600 +/- 560 5336 si


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3. Resistencias variables: Potenciómetro. LDR. Termistores. Las resistencias variables son las tienen la propiedad de variar o modificar su valor óhmico en función de algún parámetro. Vamos a estudiar tres tipos de resistencias: Los potenciómetros, resistencias dependientes con la luz (LDR) y las resistencias dependientes de la temperatura (Termistores).

3.1. Potenciómetro. Son resistencias que varían linealmente al desplazar manualmente un contacto móvil que según la posición que ocupe, da al componente un valor resistivo comprendido entre 0 y un valor máximo (Rmax). Normalmente estas resistencias tienen 3 contactos, llamados también terminales o patillas. Su símbolo es el siguiente:

Los terminales 1 y 2 son los terminales fijos y la resistencia existente entre dichos terminales es Rmax. El comportamiento entre estos 2 terminales es similar al de una resistencia fija. El terminal C se llama cursor y suele ser el que se encuentra en la posición central. El valor de resistencia que existe entre C y cualquiera

de los terminales fijos, varía en función de la posición que ocupa el contacto móvil. Se cumple que: R1C + R2C = Rmax

Práctica 2: Vamos a medir y escribir el valor máximo, teórico y práctico, así como los valores que hay entre el terminal cursor y otro fijo, medidos girando al máximo, ¾, ½, ¼ ,y el mínimo posible.

Medir con el polímetro

Resistencia teórica máxima

(Ω) Rmax

Resistencia práctica

máxima (Ω) Rmax

R3/4

R1/2

R1/4

Rmin

Potenciómetro


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3.2. LDR.

LDR significa “Light Depending Resistor”, es decir, resistencia dependiente de la luz. La LDR varía su valor nominal de resistencia según la cantidad de luz que incide sobre ella, de tal forma, que aumenta la resistencia cuando se encuentra a oscuras y que disminuye cuando se ilumina. Dichas resistencias constan de un cuerpo más o menos transparente de forma circular (pueden adoptar otras formas) y de dos hilos metálicos (patillas o contactos) que sirven de unión al circuito. Su símbolo es:

Práctica 3: Con la resistencia LDR mide su valor en la oscuridad (bastará con que tapes su rejilla con el pulgar), a iluminación ambiental y junto a una fuente de luz. También pon la LDR sobre cinta negra y sobre fondo blanco, anota las medidas.

Resistencia ofrecida por la LDR OSCURIDAD LUZ AMBIENTE JUNTO A FUENTE DE LUZ SOBRE CINTA NEGRA SOBRE FONDO BLANCO Conclusiones:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.3. Termistores. La resistencia ofrecida por estos dispositivos depende de la temperatura a que se encuentren sometidos. Pueden ser de dos tipos: • NTC: Disminuyen su resistencia al aumentar la temperatura. • PTC: Aumentan la resistencia al aumentar la temperatura.

Práctica 4: Con las resistencias NTC y PTC, medir la resistencia a temperatura ambiente y a otras 2 temperaturas, una alta y otra baja. La temperatura alta se puede conseguir “acercando brevemente” la punta de un soldador caliente; y la temperatura fría acercando un bloque de hielo o refresco frío.

Temperatura NTC PTC Ambiente Alta Baja


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Conclusiones:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ En la figura adjunta se muestra el símbolo de la NTC. El símbolo de la PTC es similar, sólo que aparece un signo + antes de la tº. 4. Asociación de resistencias en serie y en paralelo. Recordar que en un circuito existen 2 formas fundamentales de asociar resistencias y que en cada caso se puede calcular la resistencia que produce el mismo efecto que el conjunto de todas las resistencias:

• Serie: Las resistencias se conectan una a continuación de otra, siendo la resistencia equivalente calculada por la siguiente fórmula

Re = R1+R2+R3….+ Rn • Paralelo: Los terminales de todas las resistencias se conectan entre los mismos

puntos. La resistencia equivalente se calcula con la siguiente fórmula 1/Re = 1/R1+1/R2+1/R3….+ 1/Rn

Práctica 5: Realiza los montajes que a continuación se proponen y medir los

valores que se proponen en la tabla adjunta:


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MEDIR EXPERIMENTALMENTE CON EL POLÍMETRO

Montaje Tipo de Asociación Serie o paralelo

R1 R2 R3 Re

(Polímetro en extremos

del circuito)

1 - 2 3 - 4 Conclusiones:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. Asociación de resistencias: Circuito mixto. Las tres resistencias de la práctica anterior también se pueden asociar de la siguiente forma: El circuito anterior es un circuito mixto. R2 y R3 están en paralelo y su equivalente se calculará como: 1/R23 = (1/R2)+(1/R3)= 1 + 1 = 2 1/R23= 2 R23= ½ = 0.5 Ω La resistencia equivalente total, se calculará teniendo en cuenta que R1y R23 están en serie:

Re = R1 + R23 = 1+ 0.5 = 1.5 Ω

Práctica 6: Monta el circuito anterior y comprueba experimentalmente los resultados.

MEDIR EXPERIMENTALMENTE CON EL POLÍMETRO

Montaje Tipo de Asociación: MIXTO

R1 R2 R3

R23 Re

1


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6. Medida de tensiones en un circuito.

Práctica 7: Realizar, para cada uno de los dos circuitos propuestos, las medidas necesarias para rellenar la tabla adjunta.

Para medir voltaje (tensión) con el polímetro selecciona la escala de 20V / DC. Coloca las puntas de prueba en extremos del componente cuya tensión deseas medir.

Conclusiones:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Conclusiones:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Montaje 1 Componente Con interruptor Abierto Con interruptor cerrado U1 (Tensión en R1) U2 (Tensión en R2) U3 (Tensión en R3) UInt (Tensión en interruptor)

Montaje 2 Componente Con interruptor Abierto Con interruptor cerrado U1 (Tensión en R1) U2 (Tensión en R2) U3 (Tensión en R3) UInt (Tensión en interruptor)


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7. Divisor de tensión: Regulación de la tensión de salida.

Práctica 8: A partir de una pila de petaca de 4.5V, interruptor, una resistencia de 100 Ω y un potenciómetro de 10 K, monta el circuito de la figura adjunta. A continuación realizarás la siguiente experiencia: Para cada una de las posiciones del potenciómetro propuestas en la tabla adjunta mide con el interruptor abierto (desconectado) la resistencia ofrecida entre los puntos A (cursor) y B (negativo de la alimentación); y con el interruptor cerrado (conectado) la tensión entre A y B. Rellena los resultados obtenidos.

Conclusiones:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. Relé Es un componente electrónico que consta de un circuito de mando y un circuito de control, que eléctricamente son independientes. El circuito de control del relé consta de un conmutador cuya posición de funcionamiento es controlado o gobernado por el circuito de mando. Dicho circuito consta de un electroimán, también llamado bobina.

Posición del cursor Con interruptor Abierto RAB

Con interruptor cerrado UAB

Rmax R1/4 R1/2 R3/4 Rmin


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Si por la bobina (terminales 1 y 2) no circula corriente, el contacto C estará unido con NC. Por el contrario mientras circule corriente por la bobina, C estará unido con NA.

También existen relés de 2 circuitos, cuya diferencia con el visto hasta ahora es que existen 2 conmutadores en el circuito de control, siendo el funcionamiento similar al descrito anteriormente. Su símbolo es: Este componente nos va a permitir realizar el control del sentido de giro de un motor (inversión de giro). Para ello, debemos conectar juntos los contactos “cruzados” del relé, NA1 con NC2 ( y a un extremo del motor) y NA2 con NC1 (y al otro extremo del motor). Los contactos C1 y C2 van a los polos de la fuente de alimentación o pila respectivamente.


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Práctica 9: Monta el circuito que invierte el sentido de giro del motor,

comprueba su funcionamiento y mide la tensión que existe en extremos del motor y de la bobina en cada caso. Rellena la tabla adjunta.

9. Diodo semiconductor: Comprobación de funcionamiento. Es un componente electrónico, constituido de material semiconductor, principalmente silicio, que permite el paso de corriente eléctrica únicamente en un sentido. Su símbolo es: Dispone de dos terminales, ánodo (A) y cátodo (K); de tal forma que sólo puede circular corriente por el si el ánodo está conectado al polo positivo de la fuente de energía y el cátodo al polo negativo de la fuente. Dicho con otras palabras, la tensión ánodo-cátodo debe ser positiva (UAK > 0 polarización directa). Es decir, polarizado directamente el diodo ofrece una baja resistencia y conduce, y polarizado inversamente ofrece una resistencia muy alta, no permitiendo la conducción a su través. Idealmente podemos asemejar el comportamiento de un diodo a un interruptor abierto si está polarizado en inversa y a un interruptor cerrado si está polarizado en directa.

Sentido de giro del motor Tensión en el motor Tensión en extremos de la bobina

“Derechas” “Izquierdas”


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Práctica 10: Monta los circuitos propuestos en cada uno de los casos adjuntos y mide en cada caso los valores de tensión propuestos. (La tensión de alimentación es de 4.5V).

Caso 1

Caso 2

Conclusiones________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 10. Diodo LED: Comprobación de funcionamiento. Es un tipo particular de diodo especial, electroluminiscente; pero no es una bombilla de incandescencia. La luz de un LED proviene de un cristal que emite ondas electromagnéticas visibles. Aunque la luz de un LED no es fuerte, y por ello no puede remplazar a la bombilla de una linterna, existen numerosas aplicaciones y aparatos modernos en los que se utilizan como indicadores de funcionamiento como ordenadores, relojes digitales, televisores… Su símbolo gráfico es: Para que un LED se ilumine

• Debe estar polarizado directamente. • Su tensión ánodo-cátodo no debe exceder nunca de 1,6V, quemándose en caso

contrario.

Puesto que en la mayor parte de los montajes se utiliza una tensión superior a 1,6V; esta se debe reducir con la ayuda de otro componente, la resistencia. El circuito que se propone montar sería el siguiente:

Tensión en Voltios

¿Luce bombilla? (si/no)

Polarización del diodo (directa/inversa)

Diodo (UAK) - Bombilla

Tensión en Voltios

¿Luce bombilla? (si/no)

Polarización del diodo (directa/inversa)

Diodo (UAK) - Bombilla


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Práctica 11: Vamos a analizar la polarización de un diodo en distintos casos, a la vez que estudiamos como varía la corriente por el LED a medida que variamos la resistencia de protección R. Monta el circuito propuesto anteriormente para los valores de resistencia que se proponen y rellena la tabla adjunta.

Caso 1.) R = 130 Ω

Caso 2.) R = 180 Ω

Caso 3.) R = 1 KΩ

Conclusiones:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Práctica 12: Vuelve a montar el circuito del caso 1, pero invirtiendo la polaridad del diodo LED. Rellena la tabla adjunta:

Conclusiones:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Luce LED? (si/no)

Tensión en Voltios

Corriente

Diodo (UAK) R -

¿Luce LED? (si/no)

Tensión en Voltios

Corriente

Diodo (UAK) R -

¿Luce LED? (si/no)

Tensión en Voltios

Corriente

Diodo (UAK) R -

¿Luce LED? (si/no)

Tensión en Voltios

Corriente

Diodo (UAK) R -


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11. Condensador: Carga y descarga. El condensador es un componente formado por 2 placas metálicas paralelas, separadas entre sí por el aire o por un aislante. Su característica principal es que es capaz de almacenar y descargar energía eléctrica. La carga almacenada (Q) por un condensador se mide en culombios y la capacidad de un condensador (C) se calcula como su carga almacenada entre su tensión: C = Q / U Dicha magnitud se mide en faradios, si bien existen valores más pequeños como el microfaradio (µF), el nanofaradio (nF) y el picofaradio (pF). Se conoce como constante de tiempo de carga de un condensador al tiempo que tarda el mismo en alcanzar 2/3 de su carga máxima (el 66% de la tensión de alimentación ) cuando se carga a través de una resistencia Rc. Se calcula: τc = C x Rc La expresión anterior también es aplicable a un condensador cuando se descarga a través de una resistencia Rd. τd = Cx Rd Una forma práctica de clasificar los condensadores es atendiendo a su polaridad:

• Polarizados: Es decir, existe polo positivo polo negativo, y debe conectarse adecuadamente al circuito.

• No polarizados: No hay que tener en cuenta su polaridad.

11.1. Proceso de carga y descarga de un condensador

Práctica 13: Se pretende montar sobre placa protoboard, el circuito de carga y descarga de un condensador de la figura adjunta:

• Presta atención especial a la polaridad

del diodo LED y del condensador con respecto a la polaridad de la pila al conectarlos en el circuito.

• El polímetro ha de estar para realizar todas las medidas en DC y escala “hasta 20V”.

• Antes de comenzar mide la fuerza electromotriz de la pila (su tensión): o Upila = _________ V

• Monta el circuito propuesto anteriormente excepto la pila. Comprueba que inicialmente el conmutador esta en la posición que conecta el condensador con el diodo LED.

• Toca con el destornillador los 2 terminales del condensador “a la vez”. Con ello habrás conseguido que el condensador este descargado inicialmente.

• Atención conecta la pila, respetando el polo positivo y negativo según el esquema eléctrico propuesto.

• Conecta los terminales del polímetro en las patillas del condensador y anota su lectura: Uc =____________V

• Cambia de posición el conmutador. A partir de ese momento mide la tensión del condensador con el polímetro y rellena la tabla adjunta:


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• A continuación pon el conmutador en la posición en la que el condensador está en contacto con el diodo LED y observa atentamente: ¿Qué ha ocurrido? _________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________

¿Qué tensión tiene el condensador? Uc = _________ V Explica brevemente el resultado anterior:______________________________ __________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Transistor: Principio de funcionamiento. Es un componente electrónico que está compuesto por tres cristales semiconductores que forman 2 uniones PN. E C B Cada uno de los cristales o regiones semiconductoras dará lugar a un terminal accesible desde el exterior, llamados base (B), colector (C) y emisor (E). Se dice que el transistor funciona como una fuente de corriente controlada. Esto quiere decir que regulando la corriente de la base, podremos controlar la corriente por el

Tiempo (sg) Uc (Tensión en el condensador)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

N P N


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emisor y el colector, y en general, el modo de funcionamiento del transistor. En función de la disposición de las zonas P y N, podremos encontrarnos con dos tipos de transistores cuyos símbolos se muestran a continuación:

En ambos tipos la flecha indica el sentido de la corriente por el emisor.

Práctica 14: Se pretende estudiar el funcionamiento de un transistor tipo NPN. Para ello monta el circuito de la figura adjunta y responde a las cuestiones planteadas. Hasta que no se te indique no añadas las lámparas a los portalámparas. La tensión de alimentación es de 4.5V.

• A continuación monta la lámpara L2. ¿Qué ocurre?_______________________ ___________________________________________________________________ ¿Qué explicación das al hecho anterior?___________________________________ ___________________________________________________________________ • Ahora monta la lámpara L1 en su portalámparas, ¿Qué ocurre?______________ ___________________________________________________________________ ¿Qué explicación das al hecho anterior?___________________________________ _________________________________________________________ • Ahora quita la lámpara L2 de su portalámparas, manteniendo puesta en el suyo

la L1.¿Qué ocurre? Explica las causas._________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


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13. Punto de polarización de un transistor. El transistor es un dispositivo que amplifica corriente. Esto quiere decir que si le introducimos corriente por su terminal de entrada (base), obtendremos en el terminal de salida (colector/emisor) una corriente de mayor valor. Esta amplificación es proporcional a un valor denominado ganancia del transistor (β). IC = β *IB (EXPRESION 1) Por otra parte, se debe cumplir la ley de Kirchoff, que dice “en un nudo de un circuito eléctrico la cantidad de corriente que entra es igual a la que sale”. En nuestro caso, el transistor se comporta como un nudo y se cumple la siguiente expresión. IE = IC +IB (EXPRESION 2) Analizando las expresiones 1 y 2 para valores extremos de IB , podemos analizar el cuales son las zonas de funcionamiento de un transistor:

13.1. Zona de corte

Si IB = 0 De la EXPRESION 1 se deduce que IC = 0 con independencia del valor de β. Además si sustituimos los valores en la EXPRESION 2, obtenemos que IE = 0. De lo anterior se deduce que en la zona de corte el transistor no conduce y por tanto el transistor se comporta como un interruptor abierto. Se puede demostrar que en estas condiciones UCE = Vcc (Tensión de alimentación) y UBE < 0.7v .

13.2. Zona de activa

En el apartado anterior hemos visto que si no llega corriente a la base del transistor, esté se comporta como un interruptor abierto y no conduce. Por el contrario, si existe corriente por la base del transistor, esté va a conducir: IC = β *IB (EXPRESION 1) IE = IC +IB (EXPRESION 2) Si sustituimos la EXPRESION 1 en la EXPRESION 2: IE = β *IB +IB = ( β+1) * IB (EXPRESION 3) De las expresiones 1 y 3, se demuestra que, en zona activa la corrientes de emisor y colector dependen de la corriente por la base. Es decir, el transistor se comporta como un amplificador de corriente. Se puede demostrar que las tensiones en el circuito de salida y entrada cumplen: 0,2 v <UCE < Vcc (Tensión de alimentación) y UBE = 0.7v


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13.3. Zona de saturación En el apartado anterior hemos visto que a medida que crece la corriente de base, crece proporcionalmente la corriente de colector y también la del emisor. Esta proporcionalidad no aumenta indefinidamente, puesto que la corriente de colector llega a un valor máximo llamado corriente de saturación ICsat; y no aumenta más aunque sigamos aumentando la corriente de base.

IBmax > ICmax / β

UCEsat = 0,2 v y UBE > 0.7v

Práctica 15: Montar el circuito de la figura adjunta. La resistencia Rb de polarización tomará diferentes valores según el caso. Para cada uno de los casos propuestos, se medirán los valores de resistencia y tensión en Rb; y de aplicando la ley Ohm se calculará la intensidad por la base del transistor. Igualmente se medirá la tensión en la lámpara y la tensión UCE. Aplicando la ley de Ohm en la lámpara se calculará la intensidad por la lámpara que es la misma por el colector. Indicar la zona de funcionamiento.

Antes de montar el circuito mide la resistencia de la lámpara pues la usarás en todos los casos:

RL = ___________


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Conclusiones:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Par Darlington: Amplificación de corriente continua. Como ha sido comentado en la práctica anterior el transistor, en zona activa, se comporta como un amplificador de corriente. Este fenómeno consiste en aumentar la corriente de colector proporcionalmente a la corriente de base y a la ganancia del transistor. La amplificación se mejora si en vez de utilizar un transistor se disponen de dos transistores de forma que uno de ellos alimenta la base del otro con la corriente amplificada del otro. A esta disposición de transistores se le denomina PAR DARLINGTON y mejora la sensibilidad del sistema.

Casos: Valor de Rb= Magnitud 1k 25k 50k 100k

URb Ib = URb / Rb UL IC = UL / RL UCE

Zona de

funcionamiento

Como puede verse en la figura adjunta la corriente de emisor del transistor T1 se introduce en el T2. Si suponemos los dos transistores idénticos, el valor de β será la mismo para los dos. Por lo tanto: IC1 = β *IB1 IE1 = IC1 +IB1 = β *IB1 + IB1 =IB2 IC2 = β *IB2 = β (β *IB1 + IB1 ) = β (β + 1) IB1 Si por ejemplo β = 100 IC2 = 100 x 101 x IB1

IC1 = 10100 *IB1


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Práctica 16: Montar el circuito detector de oscuridad de la figura adjunta.

Explica el funcionamiento del circuito________________________________________ ___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________

Con la LDR iluminada, ¿En qué región de funcionamiento se encuentran los dos transistores?____________________________________________________________ Justifica la respuesta._____________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Con la LDR a oscuras, ¿En qué región de funcionamiento se encuentran los dos transistores?_________________________________________________________ Justifica la respuesta.__________________________________________________ ______________________________________________________________________ Explica que cambios realizarías en el circuito para convertirlo en detector de luminosidad.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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