Proyecto 3 electronica1

PROYECTO 3

Prof: Francisco Olivares

Asignatura: Lab. De Electrónica

Sección: Saia A

2016

Autores: Judith Montilla C.I.: 18.263.657

Fiorella Troiano C.I.: 24.616.234

Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano

Proyecto 3

1

PRE-LABORATORIO

1. Defina Transistor De Unión Bipolar.

Los transistores de unión bipolar, son dispositivos de estado sólido de tres

terminales, núcleo de circuitos de conmutación y procesado de señal.

El transistor de unión bipolar, también es conocido por las iniciales de su

denominación en ingles BJT (Bipolar Junction Transistor). El término bipolar

hace referencia al hecho de que en la conducción de la corriente intervienen los

dos tipos de portadores (electrones y huecos). El termino junction (unión) hace

referencia a la estructura del dispositivo, tenemos dos uniones pn en el transistor

y mediante la polarización de estas uniones conseguiremos controlar el

funcionamiento del dispositivo.

En la figura se muestran los símbolos que se utilizan para la representación del

transistor de unión bipolar. Para las corrientes se han representado los sentidos

reales de circulación de las mismas.

2. Explique La Construcción De Un Transistor De Unión Bipolar.

El transistor de unión bipolar se fabrica sobre un substrato de silicio, en el cual

se difunden impurezas, de forma que se obtengan las tres regiones antes

mencionadas.

Es un dispositivo de tres zonas o capas. Podemos tener una zona de material

tipo n en medio de dos zonas de material tipo p, en este caso se denomina


Proyecto 3

2

transistor pnp, o bien tener una zona tipo p con dos zonas tipo n a cada lado, en

cuyo caso estaríamos hablando de un transistor npn.

La zona central se denomina base, y las laterales emisor y colector. Cada una

de las zonas consta de un terminal por donde extraer las corrientes. Estos

terminales se representan por la inicial del nombre de la zona respectiva: E

(emitter), B (base) y C (colector).

La zona de emisor es la más fuertemente dopada de las 3, es la zona encargada

de “emitir” o inyectar portadores mayoritarios hacia la base. Huecos en el caso

de un transistor pnp o electrones en el caso del transistor pnp.

La base tiene un nivel de dopado netamente inferior al de la zona de emisor. Se

trata de una zona con un espesor muy inferior al de las capas exteriores. Su

misión es la de dejar pasar la mayor parte posible de portadores inyectados por

el emisor hacia el colector.

La zona de colector, como su propio nombre indica es la encargada de recoger

o “colectar” los portadores que inyectados por el emisor han sido capaces de

atravesar la base. Es la zona con un nivel de dopado inferior de las tres.

3. Dibuje Y Explique La Curva Características Del Transistor.

En el caso del transistor tenemos hasta 6 variables involucradas (3 tensiones y

3 corrientes) siendo la representación gráfica de las mismas no tan evidente

como en el caso del diodo. Así, para representarlas gráficamente, las variables

se agrupan para formar lo que se denomina curvas características de entrada y

curvas características de salida. Además, estas curvas dependerán del tipo de

configuración del transistor (base, emisor o colector común), con lo que a priori

existirán 6 tipos de familias de curvas distintas:


Proyecto 3

3

Curvas características de entrada en base común:

Vamos a ver las curvas características de entrada para un transistor BJT pnp.

Los sentidos positivos de tensiones y corrientes son los representados en la

figura.

Sentidos positivos de las variables que intervienen en las curvas características

de entrada en un BJT pnp en base común

En las curvas características de entrada en base común se representa:

Estas curvas aparecen representadas en la figura anterior. En principio, si

observamos, es como si tuviésemos la curva característica correspondiente a la

unión de emisor [IE = f(VEB)], sin embargo, la relación entre estas dos variables

se ve influenciada por la tensión que tenemos a la salida (VCB). Así, no tenemos

una única curva, sino que tenemos una familia de curvas en función de la tensión

VCB,. El origen de este desdoblamiento de curvas está en lo que se denomina

Efecto Early.


Proyecto 3

4

Curvas características de salida en base común:

En las curvas características de salida en base común se representa:

Los sentidos positivos de tensiones y corrientes aparecen en la siguiente figura:

Curvas características de entrada en emisor común

En la figura aparecen representados los convenios de tensiones y corrientes

positivas que se han tenido en cuenta para representar las distintas curvas.

Nótese que a diferencia del caso anterior ahora vamos a trabajar con un

transistor npn.


Proyecto 3

5

En las curvas características de entrada en base común se representa:

Como se puede ver en la figura, no hay una única curva que relacione IB con

VBE, sino que hay una familia de curvas en función de VCE. De nuevo, al igual

que en el caso anterior, este desdoblamiento de curvas se debe al efecto Early.

Curvas características de salida en emisor común:


Proyecto 3

6

En las características de salida en emisor común se representa:

Los sentidos positivos de tensiones y corrientes son los que aparecen

representados en la figura

Ahora, vamos a intentar justificar el porqué de la forma de las curvas en cada

una de las zonas de interés:

Zona activa: Se corresponde con la zona no sombreada de las curvas, por

encima de la curva y para tensiones superiores a 0,2 V.

En la zona activa se cumple que:


Proyecto 3

7

Si tenemos en cuenta que las corrientes que aparecen representadas en las

curvas son , eliminamos la variable sabiendo que ,

transformamos la expresión anterior en:

Si denominamos la expresión anterior se transforma en

Si despreciamos el valor de

Tenemos que no depende de la tensión y depende únicamente del valor

de . Así, las curvas en la zona activa deberían ser perfectamente horizontales.

Esto sería cierto si α fuera constante, pero como vimos en el caso anterior, el

parámetro α depende de la tensión debido al efecto Early.

Curvas características de entrada en colector común.

Desde el punto de vista de diseño de un circuito con un transistor en la

configuración colector común, se utilizan las características de emisor común.

En el caso de las características de entrada, en colector común tendríamos

, que serían muy similares a las de emisor común. Respecto a las

características de salida, en emisor común serían .Teniendo en

cuenta que debido a que

por tanto las características en colector común serían casi idénticas a las de e

misor común. Es por ello que, como se ha dicho anteriormente, para el diseño

de circuitos de transistores en colector común, se utilizan las características en

emisor común.

Curvas características de salida en colector común.

Como se ha visto en los apartados anteriores, la corriente de colector depende

de la corriente presente en el terminal de base, que a su vez depende

principalmente de la tensión aplicada a la unión emisor-base. Con el fin de


Proyecto 3

8

delimitar las distintas zonas de funcionamiento del transistor, y en consecuencia

conseguir la polarización adecuada según las distintas aplicaciones que se

quiera realizar del mismo, resulta útil representar la corriente frente a la tensión

.

El resultado obtenido es la gráfica de la figura. Teniendo en mente el circuito en

emisor común que aparece en la figura anterior, para valores negativos de

el transistor se encuentra en corte, por lo que la corriente toma un valor muy

pequeño, próximo a . Lo mismo sucede para tensiones positiva que se

encuentran por debajo de la tensión de codo o tensión umbral de la unión emisor

base ya que para esas tensiones la corriente de base es prácticamente cero, y

por lo tanto también lo será . Una vez superada la tensión umbral, la corriente

de base crece exponencialmente con la tensión , obteniéndose valores muy

altos de la corriente de colector, hasta que se alcanza la saturación. En la figura

anterior se muestran valores característicos que se obtienen a partir de esta


Proyecto 3

9

gráfica y que servirán de referencia para desarrollar los modelos equivalentes

del transistor trabajando en gran señal.

4. Determine que es Base, Colector, Emisor y Beta de un transistor.

El emisor: Región muy dopada (de ahí la indicación p+). Cuanto más

dopaje tenga el emisor, mayor cantidad de portadores podrá aportar a la

corriente.

La base: Región muy estrecha y poco dopada, para que tenga lugar poca

recombinación en la misma, y prácticamente toda la corriente que

proviene de emisor pase a colector, como veremos más adelante.

Además, si la base no es estrecha, el dispositivo puede no comportarse

como un transistor, y trabajar como si de dos diodos en oposición se

tratase.

El colector: Región menos dopada que el emisor. Las características de

esta región tienen que ver con la recombinación de los portadores que

provienen del emisor. En posteriores apartados se tratará el tema.

El beta: La ganancia de corriente b se define como el cociente entre la

corriente de colector y la de base:

5. Investigue 3 hojas técnicas de transistor de unión bipolar y determine

Beta y límites de operación.

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS Ing. Antonio Calderón

4

INTRODUCCION

EL TRANSISTOR BIPOLAR

El transistor convencional o bipolar se denomina así porque en su funcionamiento intervienen

corrientes de huecos, o de carga positiva, y de electrones, o de carga negativa. Los terminales

del transistor reciben el nombre de emisor, colector y base. La base es el terminal que está

unido a la zona intermedia del transistor. Las tres partes del transistor se diferencian por el

distinto nivel de dopaje; la zona de menor dopaje es la base, a continuación se encuentra el

colector y por último el emisor.

Estudio de las corrientes

El análisis del transistor se realizará para una estructura NPN, y es análogo para el PNP.

Un transistor sin polarizar se comporta como dos diodos en contraposición, y no existen

corrientes notables circulantes por él. Si se polariza, aparecen tres corrientes distintas, la

corriente de base, IB, corriente de emisor, IE, y por último la corriente de colector, IC. En la

figura siguiente están dibujadas estas corrientes según convenio, positivas hacia adentro:

De estas tres corrientes, la del emisor es la más grande, puesto que éste se comporta como

fuente de electrones. La corriente de base es muy pequeña, no suele llegar al 1% de la

corriente de colector.

Aplicando la ley de Kirchhoff se tiene la siguiente relación: IE = IB + IC

Existen dos parámetros que relacionan las distintas corrientes, el coeficiente alfa para

continua, , y la ganancia de corriente beta, .

El factor Alfa. Es el cociente entre la intensidad de colector y la de emisor. Su valor nunca

será superior a la unidad y da idea de hasta qué punto son iguales estas corrientes.

= IC / IE

El factor Beta. La ganancia de corriente b se define como el cociente entre la corriente de

colector y la de base.

= IC / IB

1Motorola Small–Signal Transistors, FETs and Diodes Device Data

NPN Silicon

MAXIMUM RATINGS

Rating Symbol

BC

546

BC

547

BC

548 Unit

Collector –Emitter Voltage VCEO 65 45 30 Vdc

Collector –Base Voltage VCBO 80 50 30 Vdc

Emitter –Base Voltage VEBO 6.0 Vdc

Collector Current — Continuous IC 100 mAdc

Total Device Dissipation @ TA = 25°C

Derate above 25°C

PD 625

5.0

mW

mW/°C

Total Device Dissipation @ TC = 25°C

Derate above 25°C

PD 1.5

12

Watt

mW/°C

Operating and Storage Junction

Temperature Range

TJ, Tstg –55 to +150 °C

THERMAL CHARACTERISTICS

Characteristic Symbol Max Unit

Thermal Resistance, Junction to Ambient R JA 200 °C/W

Thermal Resistance, Junction to Case R JC 83.3 °C/W

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25°C unless otherwise noted)

Characteristic Symbol Min Typ Max Unit

OFF CHARACTERISTICS

Collector –Emitter Breakdown Voltage BC546

(IC = 1.0 mA, IB = 0) BC547

BC548

V(BR)CEO 65

45

30

—

—

—

—

—

—

V

Collector –Base Breakdown Voltage BC546

(IC = 100 mAdc) BC547

BC548

V(BR)CBO 80

50

30

—

—

—

—

—

—

V

Emitter –Base Breakdown Voltage BC546

(IE = 10 A, IC = 0) BC547

BC548

V(BR)EBO 6.0

6.0

6.0

—

—

—

—

—

—

V

Collector Cutoff Current

(VCE = 70 V, VBE = 0) BC546

(VCE = 50 V, VBE = 0) BC547

(VCE = 35 V, VBE = 0) BC548

(VCE = 30 V, TA = 125°C) BC546/547/548

ICES—

—

—

—

0.2

0.2

0.2

—

15

15

15

4.0

nA

mA

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CASE 29–04, STYLE 17

TO–92 (TO–226AA)

12

3

ã Motorola, Inc. 1996

COLLECTOR

1

2

BASE

3

EMITTER

REV 1


Proyecto 3

10


NPN Silicon

MAXIMUM RATINGS

Rating Symbol

BC

546

BC

547

BC

548 Unit

Collector –Emitter Voltage VCEO 65 45 30 Vdc

Collector –Base Voltage VCBO 80 50 30 Vdc




Derate above 25°C

PD 625

5.0

mW

mW/°C


Derate above 25°C

PD 1.5

12

Watt

mW/°C


Temperature Range

TJ, Tstg –55 to +150 °C

THERMAL CHARACTERISTICS





Characteristic Symbol Min Typ Max Unit

OFF CHARACTERISTICS

Collector –Emitter Breakdown Voltage BC546

(IC = 1.0 mA, IB = 0) BC547

BC548

V(BR)CEO 65

45

30

—

—

—

—

—

—

V

Collector –Base Breakdown Voltage BC546

(IC = 100 mAdc) BC547

BC548

V(BR)CBO 80

50

30

—

—

—

—

—

—

V

Emitter –Base Breakdown Voltage BC546

(IE = 10 A, IC = 0) BC547

BC548

V(BR)EBO 6.0

6.0

6.0

—

—

—

—

—

—

V


(VCE = 70 V, VBE = 0) BC546

(VCE = 50 V, VBE = 0) BC547

(VCE = 35 V, VBE = 0) BC548

(VCE = 30 V, TA = 125°C) BC546/547/548

ICES—

—

—

—

0.2

0.2

0.2

—

15

15

15

4.0

nA

mA

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TO–92 (TO–226AA)

12

3


COLLECTOR

1

2

BASE

3

EMITTER

REV 1


Proyecto 3

11


Proyecto 3

12


NPN Silicon

MAXIMUM RATINGS

Rating Symbol Value Unit

Collector –Emitter Voltage VCEO 40 Vdc

Collector –Base Voltage VCBO 60 Vdc




Derate above 25°C

PD 625

5.0

mW

mW/°C


Derate above 25°C

PD 1.5

12

Watts

mW/°C


Temperature Range

TJ, Tstg –55 to +150 °C

THERMAL CHARACTERISTICS*




* Indicates Data in addition to JEDEC Requirements.


Characteristic Symbol Min Max Unit

OFF CHARACTERISTICS

Collector –Emitter Breakdown Voltage (1)

(IC = 1.0 mAdc, IB = 0)

V(BR)CEO 40 — Vdc

Collector –Base Breakdown Voltage

(IC = 10 Adc, IE = 0)

V(BR)CBO 60 — Vdc

Emitter –Base Breakdown Voltage

(IE = 10 Adc, IC = 0)

V(BR)EBO 6.0 — Vdc

Base Cutoff Current

(VCE = 30 Vdc, VEB = 3.0 Vdc)

IBL — 50 nAdc



ICEX — 50 nAdc

1. Pulse Test: Pulse Width 300 s; Duty Cycle 2.0%.

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TO–92 (TO–226AA)

12

3


COLLECTOR

3

2

BASE

1

EMITTER

REV 2


Proyecto 3

13


NPN Silicon

MAXIMUM RATINGS

Rating Symbol Value Unit

Collector –Emitter Voltage VCEO 40 Vdc

Collector –Base Voltage VCBO 60 Vdc




Derate above 25°C

PD 625

5.0

mW

mW/°C


Derate above 25°C

PD 1.5

12

Watts

mW/°C


Temperature Range

TJ, Tstg –55 to +150 °C

THERMAL CHARACTERISTICS*




* Indicates Data in addition to JEDEC Requirements.


Characteristic Symbol Min Max Unit

OFF CHARACTERISTICS

Collector –Emitter Breakdown Voltage (1)

(IC = 1.0 mAdc, IB = 0)

V(BR)CEO 40 — Vdc

Collector –Base Breakdown Voltage

(IC = 10 Adc, IE = 0)

V(BR)CBO 60 — Vdc

Emitter –Base Breakdown Voltage

(IE = 10 Adc, IC = 0)

V(BR)EBO 6.0 — Vdc

Base Cutoff Current


IBL — 50 nAdc



ICEX — 50 nAdc

1. Pulse Test: Pulse Width 300 s; Duty Cycle 2.0%.

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TO–92 (TO–226AA)

12

3


COLLECTOR

3

2

BASE

1

EMITTER

REV 2


Proyecto 3

14

6. Indique como medir el beta de un transistor con un multímetro.

a. Examina el transistor de cerca. Puedes ver "E", "B" y "C" en las marcas

en el paquete, la designación de los pines son la base, colector y emisor.

Si esto no está claro, búscalo en un catálogo de transistores. El catálogo

tendrá diagramas de estilos de transistores de casos y sus diseños de

pines. Por lo general, los transistores que tienen el estilo mismo caso con

las denominaciones de un mismo PIN.

b. Enciende el multímetro. Configúralo para medir la beta del transistor,

girando la perilla selectora para que apunte a HFE o beta.

a. Inserta las clavijas del transistor, la base, el emisor y el colector en la toma

de transistor NPN en el multímetro digital. La toma tendrá marcas para los

diferentes pines.

b. Lee el beta del transistor en la pantalla del multímetro. Un transistor de

pequeña señal tendrá una beta en el intervalo de aproximadamente 70 a

450, un dispositivo de potencia media debe tener una de 50 a 200 y un

transistor de potencia de alta tendrá una lectura beta de alrededor de 10

a 110. La hoja de datos del transistor dará el rango de esa parte en

particular. Si la beta se lee muy bajo, el transistor puede estar dañado.

c. Los transistores deben estar sueltos y no estar conectados a un circuito

con el fin de obtener una lectura beta real.

d. Si tienes dificultad para determinar la base del transistor, el colector y el

emisor, con seguridad puedes intentar distintas combinaciones al cambiar

los cables en torno a la toma. Si obtienes una lectura beta que está de

acuerdo con la hoja de datos del transistor, has encontrado el arreglo

correcto.


Proyecto 3

15

7. ¿A qué se denomina Amplificador Emisor Común, Colector Común y

Base Común?

Amplificador Base Común:

La señal se aplica al emisor del transistor y se extrae por el colector. la base se

conecta a las masas tanto de la señal de entrada como a la de salida. En esta

configuración se tiene ganancia sólo de tensión. A continuación, vemos un

resumen de las principales características base común:

Montaje G. V. Desfasaje (V) Ze Zs

B. C. Alta 0º baja alta

Amplificador en colector común:

La corriente entra por la base y sale por el emisor. Este amplificador se

caracteriza por tener una muy alta impedancia de entrada, una muy baja

impedancia de salida, una ganancia de voltaje ligeramente menor a la unidad y

ganancia de corriente alta. Todas estas características lo hacen útil como

acoplador de impedancias.


Proyecto 3

16

Es muy útil pues tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de

salida baja.

La impedancia de entrada alta es una característica deseable en

un amplificador pues, el dispositivo o circuito que lo alimenta no tiene que

entregarle mucha corriente (y así cargarlo)

cuando le pasa la señal que se desea amplificar. Este circuito no

tiene resistencia en el colector y la salida está conectada a la resistencia del

emisor (ver la figura).

Caracterìsticas:

Montaje G. V. Desfasaje (V) Ze Zs

C.C < 1 0º alta baja

Amplificador en Emisor común:

Se denomina configuración de emisor común porque el emisor es común a las

terminales de entrada cormo a las de salida (en este caso, es también común a

las terminales de la base y del colector).

La configuración de emisor común es la más usada. En él, el transistor actúa

como un amplificador de la corriente y de la tensión. Aparte de los efectos de

amplificación, también invierte la tensión de señal, es decir, si la tensión es

tendente a positiva en la base pasa a ser tendente a negativa en el colector;

pero, como estos efectos se producen con la corriente alterna.


Proyecto 3

17

Para estudiar las propiedades de este tipo de configuración vamos a basarnos

en un transistor tipo P-N-P. Tenemos la unión base-emisor, JE, polarizada

directamente y la unión emisor-colector, JC, inversamente polarizada.

Aplicamos una tensión a la base y otra al colector y tenemos dos resistencias,

RB conectada a la base y RC conectada al colector.

El valor de la corriente de base va a depender del valor de la resistencia RB, la

corriente que circula por el colector, IC, depende de la corriente de base, IB,

como hemos visto con la formula IC = b . IB; IC es mucho más grande que IB y

ese aumento viene dado por b , que es un parámetro característico del transistor.

8. Mencione que es el punto Q de un transistor y como se obtiene.

Los valores de corrientes y tensiones en continua en los terminales de un

transistor se denomina punto de trabajo y se suele expresar por la letra Q

(Quiescent operating point).

Obtener el punto de trabajo Q de un dispositivo consiste básicamente en obtener

el valor de las diferentes tensiones y corrientes que se establecen en

funcionamiento del mismo en su punto más estable.

El análisis del punto de trabajo de un dispositivo, se puede llevar a cabo de dos

formas diferentes: analítica (realizando un análisis matemático de todas las

ecuaciones implicadas) o gráfica (recta de carga en continua).

Método analítico:

Se basa en resolver el sistema de ecuaciones que se establece teniendo en

cuenta:

a. Las leyes de Kirchoff aplicadas a tensiones y corrientes.

b. El comportamiento del T según la región de funcionamiento.

c. Las relaciones eléctricas del circuito de polarización usado.

Dado que lo que se busca son las tensiones y corrientes en continua:

a. Anular los generadores de corriente o tensión alterna (los de tensión se

sustituyen por cortocircuitos y los de corriente por circuitos abiertos).


Proyecto 3

18

b. Sustituir por circuitos abiertos los condensadores y por cortocircuitos las

inductancias).

c. El punto Q se encuentra siempre sobre la recta de carga en continua. d)

Un método para elegir el punto Q adecuado se basa en representar

previamente la recta de carga, para poder evaluar las diferentes

posibilidades.

Ejemplo:


Proyecto 3

19

LABORATORIO.

PARTE I. ANALISIS DE CIRCUITOS CON TRANSISTOR.

1. Busque en el manual ECG el transistor 2N2222.

Transistor Bipolar NPN de baja potencia cuyas características

principales son las siguientes:

Corriente máxima: 800mA

Voltaje máximo: 40V

hfe: valores típicos alrededor de 150

2. Monte el siguiente circuito e incorpore como entrada una señal

cuadrada con periodo de 2 segundos.

3. Calcule la frecuencia.

𝑓 = 1

𝑇=

1

2= 0.5 𝐻𝑧

4. Explique.

El circuito mostrado en la figura anterior, funciona como un switch que enciende

y apaga el diodo Led cada 2 segundos. Esto se debe a que la entrada es una

onda cuadrada que durante el semi-ciclo positivo permite que exista circulación

de corriente de base y de colector a través del transistor, produciendo que

durante este semi-ciclo el Led se encienda. Por el contrario, durante el semi-ciclo

Q12N2222

D1LED-RED

R1

1k

R1(1)

Vcc


Proyecto 3

20

negativo, la corriente de base y colector serán cero, haciendo de esta manera

que el Led se apague.

PARTE II. AMPLIFICADOR DE VOLTAJES CON TRANSISTOR.

1. Monte un circuito amplificador emisor común con Vcc = 12V, Rc = 1KΩ,

Re = 470Ω, Beta = 100. Grafique. Para el cálculo de los condensadores

utilice:

Vi = 0.1V / 1KHz

Vbe = 0.7V

RL = 1KΩ

ZCS = ZCR = 1Ω

CS = CR = 15.91μF

Rca = RC || RL = 1k || 1k = 500Ω

Q12N2222

Vcc

R214.65k

R16.9k

CS1

15.91uF

RC1k

RE470

RL1k

CS2

15.91uF

CR15.91uF

Vin


Proyecto 3

21

Rcd = Rc + Re = 1k + 470 = 1470Ω

IC = Vcc / (Rca + Rcd) = 12 / (500 + 1470) = 6.09mA

VCE = IC * Rca = 6.09m * 500 = 3.05V

VCC’ = 2 * VCC = 6.1V

RB = 0.1 * β * RE = 0.1 * 100 * 470 = 4.7KΩ

VBB = VBE + IC * (1.1 * RE) = 0.7 + 6.09m * (1.1 * 470) = 3.85V

R1 = RB / (1 – VBB / VCC) = 4.7K / (1 – 3.85 / 12) = 6.9KΩ

R2 = VCC *0 RB / VBB = 12 * 4.7K / 3.85 = 14.65KΩ

Mida

VCE = 4.97V

IC = 5.99mA

Q:

Grafica del punto Q:


Proyecto 3

22

Grafica de tensión de entrada y de salida:

PARTE III. DISEÑO DE CIRCUITOS CON TRANSISTORES.

Se tiene como entrada una fotoresistencia. Si hay luz se debe encender una

lámpara que indique que el sistema está operativo, pero en modo de descanso.

Si oscurece el sistema debe apagar la lámpara. Establezca usted los niveles de

tensión necesarios para determinar claridad/oscuridad. Simule el circuito.

BAT112V

1000.0 LDR1LDR

Q12N2222

R1

RC

D1LED-RED


Proyecto 3

23

Para este diseño, se empleará un diodo Led rojo y un fotoresistor con las

siguientes características:

Diodo led: voltaje de operación típico de 2V con 20mA de corriente

Fotoresistor: varia su resistencia respecto del nivel de luminosidad de la

siguiente manera:

o 1000 lux: 339Ω

o 400 lux: 745Ω

o 100 lux: 2.45KΩ

Se realizarán los cálculos de manera que el led este encendido con máximo

brillo a partir de un nivel de luminosidad de 1000 lux. Esto quiere decir que:

VBE = 0.7V cuando RLDR = 339Ω

Por regla de diseño, sabemos que la corriente que circulara por la fotoresistencia

debe ser al menos 10 veces mayor que la corriente de la base para tener

estabilidad de polarización, de esta manera podremos aplicar LVK en el camino

que recorre VCC, RLDR y VCE para conseguir la corriente de la base:

VCC – 10 * IB * RLDR -0.7 = 0

IB = (12 – 0.7) / (10 * 339) = 3.33mA

De esta manera podremos calcular el valor de R1:

R1 = VBE / (9 * IB) = 0.7 / 0.03 = 23.33Ω

Calculamos ahora RC empleando como datos los valores típicos del led:

RC = (VCC – VLED) / ILED = (12 – 2) / 0.02 = 500Ω

A continuación, se anexan simulaciones del circuito resultante con diferentes

valores de Lux en RLDR:


Proyecto 3

24

1000 Lux:

800 Lux:

BAT112V

800.0 LDR1LDR

Q12N2222

R123.33

RC500

Volts

+2.17

mA

+0.74

D1LED-RED

BAT112V

1000.0 LDR1LDR

Q12N2222

R123.33

RC500

Volts

+2.25

mA

+18.2

D1LED-RED


Proyecto 3

25

600 Lux:

BAT112V

600.0 LDR1LDR

Q12N2222

R123.33

RC500

Volts

+0.38

mA

+0.00

D1LED-RED


Proyecto 3

26

POST-LABORATORIO

1. Defina condensadores de paso y de acoplamiento.

Condensador de paso: Es un capacitor que establece un paso directo de

baja impedancia para las señales AC entre los terminales de un circuito.

Condensador de acoplamiento: Es un capacitor que permite conectar 2

etapas de un circuito dejando pasar la componente AC de la señal y

bloqueando o atenuando su componente DC.

2. Diseñe el circuito equivalente con parámetros híbridos.

Circuito hibrido equivalente para amplificador de la actividad II:

3. Explique que es la ganancia y determine Av y Ai en el circuito de la parte

2 de la práctica.

La ganancia de un circuito se puede definir como la relación que existe entre la

amplitud de la señal de salida y la señal de entrada.

A = vo / vi

GM*VBE

RC1k

RL1k

RB4.7k

RPI

10k+

- -

+

Vi Vo


Proyecto 3

27

Para el circuito emisor común de la parte 2, las ganancias de tensión y

corriente vienen dadas por:

Av = -gm * (RC || RL) = -(6.09m * 500 / 26m) = -117.12

Ai = - (RB * RC) / ((RB / β) + re) * (RL + RC)

Ai = - (4.7K * 1K) / ((4.7K / 100) + 4.27) * (1K + 1K) = -45.84


Proyecto 3

28

CONCLUSIONES

En esta práctica se pudo estudiar el comportamiento de circuitos con

transistores BJT trabajando en sus tres regiones de operación: corte,

saturación y región de polarización o lineal.

Se pudo comprender que al aplicar una tensión base-emisor superior a 0.7 V

el transistor entra en operación y permite el flujo de corriente entre sus

terminales.

Se pudieron aplicar ecuaciones tanto de análisis como de diseño para

determinar valores de resistencias, graficar el punto Q, calcular corriente de

colector, tensión base-emisor, ganancias de tensión y de corriente.

los circuitos donde se emplea este tipo de configuración realizan una

amplificación e inversión tanto en tensión como en corriente de su señal de

salida respecto de la señal de entrada.

Se emplearon las ecuaciones de diseño para obtener un circuito que

encienda y apague una lámpara en presencia y ausencia de luz

respectivamente.

Proyecto 3 electronica1

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