8/18/2019 Práctica #1 BJT
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UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERPROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
ELECTRÓNICA III
INF-MCU
Versión: 1.0
P!in": 1 #e $
I NTRODUCCIÓN
l amplificador de potencia tiene como funciónamplificar una señal de entrada normalmente baja y
entregar a la salida una señal ue ofre!ca una potencia mayor necesaria para entregar a una carga con ayuda de etapasanteriores" como lo son# $tapas in%ersoras y una seguidoraantes de la etapa amplificadora ue cumplir& el propósito deaumentar la potencia entregada a la salida' es necesario tener en cuenta ue las corrientes aumentan y por ello esindispensable el uso de transistores TI(" pasta t)rmica ydisipadores de calor*
$
I* O+,$TI-O.
$studiar y profundi!ar el diseño un amplificador +,T con par&metros de impedancia" ganancia" yrespuesta en frecuencia
Diseñar amplificador multietapa cumpliendo los par&metros establecidos por la gu/a
.imular con Orcad el diseño y comprobar elcumplimiento de los par&metros reueridos
Implementar una etapa de potencia al amplificador"teniendo en cuenta los conceptos de disipadores*
Comparar los datos e0perimentales" teóricos"simulados y concluir
II*1$RR23I$NT2. UTI4I52D2.
• Orcad Capture 67*7 8 .oft9are de simulación decircuitos electrónicos utili!ado para la elaboraciónde esuem&ticos permitiendo estudiar sus
principales caracter/sticas*
• Transistores :N:::2" TI(;6C y TI(;:C"utili!ados para las diferentes etapas del
amplificador*
• 1erramientas de laboratorio osciloscopio"3ult/metro digital" CTIC2
I* DI.$?O $T2(2 D$ (OT$NCI2
6: @:A::
;
7BB
6B
6BC
B*7
6AB
R I
V V V V
R
mA I
I
mA
R
V I
R
V V V
V V
BQMAX
P D EE CC
CQMAX
BQMAX
L
P
CQMAX
L
EE CC
p
=Ω=
−−+
=
==
==
Ω=
±=
=
=
β
β
( )
W R I
P
R R R R R Z
LCQMAX
L f f in
@*6:
D
E7*F:@GGGG
:
::
=>=<
Ω=++= β
II* DI.$?O $T2(2 .$HUIDOR2
Informe de la pr&ctica de laboratorio N6#J2mplificador multietapa con etapa de
(otenciaK
Camilo Rubio 8 66766BF Nicol&s C&ceres 8 66766B6
I*
6
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P!in": % #e $
( )
Ω==
Ω≅Ω=
−
=
Ω≅Ω==
Ω=+=
=+
=
Ω=
Ω==
Ω=
Ω=
@:*L:
M 6BEL*L
D:6
R
M :EM 7E*:7
67*E66*B
;B*;B:
FFB
67A:
FFBFFB
#
6
:
CQ
T
CC
BB
B
BB
BCC
E B
AC DC
CC CQ
DC
E AC
E
L
I
V r
K
V
V
R
V
RV R
K R R
mA R R
V I
R
R R
R R
Asumiendo
β
β
π
( )( ) Ω=++= K Rr R Z E Bin :7*76GG β π
III* DI.$?O $T2(2. IN-$R.OR2.
$misor ; etapa
( )
( )
Ω==
Ω==
Ω≅Ω=−
=
Ω≅Ω=+
=
==
=+
=
Ω=+=
Ω=+=
Ω≅Ω=≅
=
Ω=
K I
V r
K R R R
K K I
IRV R
K K I
I R R
A
I
I
mA R R
V I
K Rc R
K R
R
A
R R
A K R
Asumiendo
CQ
T
B
CC
CQ E
CQ
AC DC
CC CQ
DC
C AC
V
C E
V
C
F@*6
F@*6FGG
@:6F*LA:
6FAE*6AE*B
7E*6@B6B
E6*::
7A*;Re
EF*:Re:
EABE@B
AL*F
#
:6
:6
:
β
µ β
π
Teniendo en cuenta el efecto de carga#
( )( ) Ω=++=
−=Ω+Ω
Ω−=
K Rr R Z
K K
K A
e Bin
V
BF*6:6GG
B@*F:7*7L*F
:7*7DA
β π
$misor F etapa
:
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P!in": & #e $
(ara m&0ima transferencia de potencia#
( )
( )
Ω==
Ω==
≅Ω=−
=
Ω≅Ω=+
=
==
=+
=
Ω=
Ω=+=
Ω≅Ω=≅
=
Ω=
K I
V r
K R R R
K K I
R I V R
K K I
I R R
A I I
mA R R
V I
K R
K R R
R
K K A
R R
A
K R
CQ
T
B
CC
CQ E
CQ
AC DC
CC
CQ
DC
E
C
AC
V
C
E
V
C
:6*;
BL*FBGG
FBBEB*FBFDD:
:E;B*FFDE*B
FF*ALD6B
@L*B:
;;*6;
L;*E:
6;;*6
L
BB*6F
:6
:
6
:
β
µ β
π
Teniendo en cuenta el efecto de carga#
( )( ) Ω=++=
−=Ω+Ω
Ω−=
K Rr R Z
K K
K A
R Bin
V
:7*;L6GG
FF*;BB*6FBF*6:
BF*6:DL
β π
$misor : etapa
;;L*:7;L*:7
;L*:7D@
m2B*::
@A*E6
BA*6E
6BBF7*LE
FB*A@;
FF6*F
;L*:7
:
6
−=Ω+Ω
Ω−=
=Ω=
Ω=Ω≅Ω=
Ω= Ω≅Ω=
Ω=
K K
K A
I
K Z
K r
K K R
K R
K K R
K R
V
CQ
in
E
C
π
$misor 6 etapa
Ω≅Ω=
Ω≅Ω=Ω≅Ω=Ω≅Ω=Ω≅Ω=
K Z
K r
K K R
M M R
K K R
K K R
in
E
C
;A*:6:
66*;@
FBB;B*:@@
7*67F*6
6B:7*6B
7@@A*E6
:
6
π
A I CQ µ L;*EE=
A@A*E6@A*E6
@A*E6D6B −=Ω+Ω
Ω−= K K
K AV
2s/ ue#
E@*:A@
BB*A
BB*;
FF*;
B@*F
LL*B
L@*B
6
:
F
;
A
7
=
−=−=−=−=
≅≅
VT
V
V
V
V
V
V
A
A
A
A
A
A
A
VARIABLE
VALORES
TEÓRICO SIMULADO EXPERIMENTAL
Ic6 B*BEELm2 B*B@@6m2 B*B@;Em2-C$6 F*L:% F*6F% F*6F:%
Ic: B*::m2 B*:77m2 B*:A;m2
-C$: F*;B% :*B:% :*7;%
IcF B*@LBm2 B*L:@m2 B*@LFm2
-C$F E*A;% E*BB% A*BF@*6%
Ic; :*E6m2 :*A7m2 :*B;m2
-C$; E*;B% @*BE% 7*7EL*@%
F
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P!in": ' #e $
IcA ;B*;Bm2 FE*Lm2 FA*7m2
-C$A 7*7E% E*;;% 7*;B@7*L:F%Ic7 7BBm2 @7*Lm2 @E*:m2
-C$7 6B% 6B% L*L6L%
IcE 7BBm2 @Em2 @@*6m2
-C$E 6B% L*L7% @*@L7%
Tabla 6* -alores simulados" anal/ticos y teóricos
(ara Pallar el %alor de los capacitores de baja frecuencia#
( )
( ) F C
F C
µ
π
µ
π
7@B
6B
;B:BQ:R
6
A7B
6BB
;BE7*F:@Q:R
6
7
A
≅
=
≅
=
2Pora" para el capacitor de alta frecuencia#
( ) nF
k C FFB
QABR6BQ:R
6≅=
π
I-* CONC4U.ION$.
.e afian!aron los diferentes m)todos de an&lisis ydiseño para los amplificadores multietapa" obteniendoas/ los respecti%os c&lculos teóricomatem&ticos" lassimulaciones y el montaje f/sico*
.e usó el mismo β para cada transistor con un %alor
de 6AB en el procedimiento de diseño teórico puesto ueal emplear la configuración por di%isión de tensión sesupone ue el circuito est& compensado respecto a%ariaciones de temperatura y dicPo par&metro β Q noafecta tanto los resultados* .in embargo" al comparar los%alores DC obtenidos entre teor/a" simulación y f/sico seobser%an cambios considerables en algunas etapas*
.ólo se procedió a Pallar los capacitores rele%antes deldiseño 2coplamiento seguidoretapa de potencia" etapade potenciacarga y alta frecuenciaQ" puesto ue al añadir
la etapa de potencia los par&metros dados por la gu/adejaban de cumplirse' as/ ue por sugerencia del docente
se les otorgó un %alor de 6BBu< a los capacitores norele%antes*
4a correcta implementación de una etapa de potenciademanda contar con un tipo de transistor especial comolos TI( ;6 S ;:C porue tienen la capacidad de disipar mayor cantidad de potencia en forma de calorQ para nocausar daños en el circuito*
No es necesario usar dos fuentes de alimentación para todo el circuito" de esta forma se e%ita el consumoinnecesario de potencia*
$s altamente recomendable usar un disipador decalor para la etapa de potencia con el fin de e%itar dañosen el transistor y mantener estable su temperatura*
.e debe utili!ar una resistencia de salida R 4Q a A enla etapa de potencia puesto ue las resistencias con lasue se Pa trabajado normalmente est&n diseñadas pararesistir una potencia m&0ima de 6 y la etapa de
potencia consume 6*@*
$n el procedimiento de diseño del amplificador no setiene en cuenta el %oltaje alterno del generador de señal"
por lo ue el %alor ue se le da a dicPo %oltaje %ar/a
considerablemente entre la simulación y el montajee0perimental*
$l amplificador comien!a a presentar autocalentamiento a partir de la tercera etapa a causa del%alor de corriente consumida y potencia disipada" por loue al proceder a medir sus diferentes %oltajescaracter/sticos con el mult/metro' dicPo instrumentomantiene una %ariación constante en la magnitudmedida ue se debe al cambio intr/nseco en las
propiedades del material semiconductor*
R $
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2N$WO 2* IN
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P!in": ) #e $
DO3INIO D$ 42
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P!in": * #e $
2ne0o ;* Hanancia en el dominio de la frecuencia media y altaQ
2ne0o A* Impedancia de entrada medida a :BM1!
E
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P!in": + #e $
2ne0o 7* Impedancia de salida medida a :BM1!
@
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P!in": $ #e $
2ne0o E* -oltaje de salida del amplificador multietapa sin etapa de potencia donde se obser%a un -pp de 6: - con m&0imae0cursión sim)trica*
L