Pre informe Laboratorio No. 7 de Electrónica análoga – Diego Alejandro Martínez Loaiza 1802533.

PRE INFORME LABORATORIO NO. 7 ELECTRÓNICA ANÁLOGADISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN AMPLIFICADOR CON FET Y EN

FUENTE (SOURCE) COMÚN

DIEGO ALEJANDRO MARTÍNEZ LOAIZACorreo: u1802533@unimilitar.edu.co

RESUMEN: En la séptima práctica de laboratorio de electrónica análoga, se realizará un amplificador con otro tipo de transistores (JFET) en source común, se revisarán sus características, ventajas, desventajas, diferencia frente a la familia BJT, su amplificación, etc.

PALABRAS CLAVE: Amplificador, Electrónica Análoga, Source Común, Transistor JFET.

1 INTRODUCCIÓN

Este pre informe contiene el marco teórico necesario para conocer la polarización del transistor JFET (K117), tanto con un voltaje DC como agregando una corriente AC por generador y se mostrarán las respectivas simulaciones.

2 OBJETIVO

Aprender a diseñar e implementar una etapa de Amplificación con Transistor FET, con polarización de divisor de voltaje y en la Configuración de Fuente Común.

3 MARCO TEÓRICO

3.1 TRANSISTOREl transistor, inventado en 1951, es el componente

electrónico estrella, pues inició una auténtica revolución en la electrónica que ha superado cualquier previsión inicial. También se llama Transistor Bipolar o Transistor Electrónico.

El Transistor es un componente electrónico formado por materiales semiconductores, de uso muy habitual, pues lo encontramos presente en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como las radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc.

Vienen a sustituir a las antiguas válvulas termoiónicas de hace unas décadas. Gracias a ellos fue posible la construcción de receptores de radio portátiles llamados comúnmente "transistores", televisores que se encendían en un par de segundos, televisores en color, etc. Antes de aparecer los transistores, los aparatos a válvulas tenían que trabajar con tensiones bastante altas, tardaban más de 30 segundos en empezar a funcionar, y en ningún caso podían funcionar a pilas debido al gran consumo que tenían.

Los transistores son unos elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos de reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.[1]

3.2 TRANSISTOR FETA los transistores de efecto de campo se les conoce

abreviadamente como FET (Field Effect Transistor) y entre ellos podemos distinguir dos grandes tipos:

Transistor de Efecto de Campo de Unión: JFET (Junction Field Effect Transistor)

Transistor de Efecto de Campo Metal - Óxido - Semiconductor:

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

En primer lugar, la principal diferencia entre ambos radica en el hecho de que el transistor BJT es un dispositivo controlado por corriente, mientras que los transistores FET son dispositivos controlados por tensión. En ambos casos, la corriente del circuito de salida es controlada por un parámetro del circuito de entrada, en un caso el nivel de corriente y en el otro el nivel de tensión aplicada.

En los transistores FET se crea un campo eléctrico que controla la anchura del camino de conducción del circuito de salida sin que exista contacto directo entre la magnitud controlada (corriente) y la magnitud controladora (tensión).

De forma análoga a como en los transistores bipolares existen dos tipos npn y pnp, en los transistores

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de efecto de campo se habla de transistores FETs de canal n y de canal p.

Una diferencia importante entre ambos tipos de transistores consiste en que mientras que los transistores BJT son bipolares, es decir, en la corriente intervienen los dos tipos de portadores (electrones y huecos), los transistores FET son unipolares, en los que el nivel de conducción dependerá únicamente de un único tipo de portadores: de los electrones en los de canal n y de los huecos en los de canal p.

Una de las características más importantes de los FETs es su alta impedancia de entrada con niveles que pueden varias desde uno hasta varios cientos de megaóhmios, muy superiores a la que presentan los transistores bipolares que presentan impedancias de entrada del orden de unos pocos kiloóhmios. Esto proporciona a los FET una posición de ventaja a la hora de ser utilizados en circuitos amplificadores.

Sin embargo, el transistor BJT presenta mayor sensibilidad a los cambios en la señal aplicada, es decir, la variación de la corriente de salida es mayor en los BJT que en los FET para la misma variación de la tensión aplicada. Por ello, típicamente, las ganancias de tensión en alterna que presentan los amplificadores con BJT son mucho mayores que las correspondientes a los FET. En general los FET son más estables con la temperatura y, normalmente, más pequeños en construcción que los BJT, lo que les hace particularmente útiles en circuitos integrados (sobre todo los MOSFET).

Una característica importante de los FET es que se pueden comportar como si se tratasen de resistencias o condensadores, lo que posibilita la realización de circuitos utilizando única y exclusivamente transistores FET. [2]

Figura 1. Representación Transistor FET Tipo N

3.3 NORMAS DE POLARIZACIÓN Y DISEÑOPara un diseño óptimo se debe considerar las siguientes relaciones:

Corrientes, voltajes y resistencias de trabajo:

VDSq= (VDDXRAC) / (RDC+RAC)

IDq=VDD / (RDC+RAC)

IDq = VDSq / RAC

RDC=RD+RS RAC=ZL+RS ZL=RD//RL

Ganancia:

Av= -(gmZL)/(1+gmRS)

Ai=gmRDRG / (1+gmRS)(RD+RL)

Impedancias:

Zi= RG Zo=RL//RD

Condiciones: La ganancia de corriente es alta La Impedancia de entrada es alta La ganancia de voltaje es alta HAY DESFASE entre la señal de entrada y

de salida. Para el análisis en AC si se considera una

GANANCIA mayor a 20 se debe tener un BYPASS y así RS=0.

4 ECUACIONESPara el arreglo, se utilizará un voltaje DC de 8V. Para el valor de resistencias se siguieron las siguientes fórmulas y suposiciones:

IG = 0AID = IS

ID = IDSS (1-(VGS / VPP))2

IDSS = 14mAVp = - 1.5 VVGS = VP/2

(14mA) / 4 = 3.5 mAVGS = -0.75 V

IR1 = IR2

Rs= (5.75V) / (3.5mA) = 1.5KΩR1 = (VSD – VG) / Ix = (8V – 5V) / 7mA = 1MΩ

R2 = 5/(7mA) = 680KΩ

Av = Gm * RD = 5RD = 5/(9.3mA)= 390Ω

5 SIMULACIONES

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Figura 2. Arreglo polarizado con transistor JFET Tipo N (K117) Proteus 8.

Figura 3. Simulación voltajes arreglo Proteus 8.

Figura 4. Simulación corrientes arreglo Proteus 8.

Figura 5. Arreglo Source Común para amplificación Proteus 8.

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Figura 6. Onda generada por osciloscopio entrada contra salida del arreglo.

6 REFERENCIAS

[1] Área Tecnológica. Transistor [Online]. Recuperado el 19 de septiembre del 2015 de http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/EL%20TRANSISTOR.htm.

[2] Delegación ETSIAE – UPM [España]. Transistores JFET [Online]. Recuperado el 19 de septiembre del 2015 de http://delegacion.etsiae.upm.es/index.php/segundo/eau-electronica-y-automatica/152-eau-apu-apuntes-transistores/file.

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