Amplificador Con Transistores
Páginas: 7 (1662 palabras)
Publicado: 7 de marzo de 2013
(
AMPLIFICADOR BJT
Sergio David Bacca
Resumen— En el presente informe se presenta el diseño de un amplificador con una etapa de emisor común. Además de esto, se observan distintas características del funcionamiento del amplificador variando algunas condiciones tales como la frecuencia y la temperatura.
Palabras Clave— BJT, etapa de emisor común, efecto early, manejo.
Introducción.En primera medida, se nos plantea un problema de diseño de un amplificador que amplifique 3 veces una señal de entrada y que utilice sólo una etapa con un BJT. Se ha elegido una etapa de emisor común ya que su ganancia es fácilmente controlable por la resistencia de colector. Las fórmulas aquí utilizadas se tomaron de [1] y de [2].
Los componentes son principalmente un transistor Q2n222,resistencias con una tolerancia máxima del 10% y con una potencia máxima de 250mW, condensadores electrolíticos de voltaje máximo negativo de 16V. Del transistor se resalta: disipación de potencia máxima 1.8W, temperatura máxima de operación 175°C, Vcesat=0.4V, Vbesat=1.3V, ganancia de corriente en DC (β) mínima 75 y máxima 300 [3].
Después de hacer el diseño, se va a comprobar su correctofuncionamiento y luego se va a variar la frecuencia y la temperatura, para observar los efectos sobre el mismo. Por último, se van a obtener las curvas características del transistor.
Marco Teórico
Para el diseño se tomó la configuración mostrada en la figura1:
[pic]
Figura1, diseño de amplificador emisor común
De aquí, cabe resaltar que R1 es la resistencia del generador de señales y que R5es un potenciómetro de 1kΩ. El potenciómetro sirve para ajustar la ganancia ya que algunos parámetros con los que se hizo el diseño pueden sufrir pequeños cambios que alteran la ganancia. La elección del potenciómetro se hizo con base en la fórmula de ganancia de la etapa que muestra una dependencia muy fuerte de la resistencia 5:
[pic]
Se va a despreciar el efecto early ya que R5 || R6 es menora 1kΩ y esto en paralelo con la resistencia de efecto early que es del orden de 100kΩ es prácticamente la resistencia pequeña. La corriente de base se va a despreciar ya que R2 y R3 son muy grandes.
Por último, veamos los efectos de la temperatura en la fórmula: re es dependiente del voltaje térmico (depende de la temperatura) y es muy pequeña (no va a ser mayor a 10Ω). La inclusión de R7 devalor 100Ω hace que las variaciones en re, a causa de la temperatura, no afecten tanto la ganancia ya que el término de debajo de la ecuación cambia tanto.
Primero se hace el análisis DC, se apaga la fuente AC y los condensadores se toman como circuitos abiertos. El voltaje de base es -7.79V al hacer el divisor de voltaje. El voltaje de emisor es -9.09V, teniendo en cuenta el Vbesat. Lacorriente de colector, la resistencia de entrada a la etapa de amplificación y re son, a temperatura ambiente:
[pic]
Rin se calculó con un β de 215 medido del transistor experimentalmente. Ahora se calcula el valor de R5 teniendo en cuenta la ganancia de la etapa de emisor común y la ganancia del divisor de voltaje a la entrada de la etapa:
[pic]
[pic]
De esta forma se varía elpotenciómetro hasta este valor y lo conectamos. El manejo de pequeña señal es de aproximadamente 160mV. Por último veamos las simulaciones en Orcad y el diagrama de Bode:
[pic]
Figura2, Simulación del amplificador
[pic]
Figura3,Valores DC del amplificador
[pic]
Figura4, Respuesta en frecuencia del amplificador
Los valores de Orcad son distintos para los voltajes DC por lo que el valor deR5 también lo es. R5 vale 720Ω , que de ser necesario en la práctica se puede cambiar con el potenciómetro. Observemos también los el diagrama de Bode que funciona tiene forma de filtro pasa altas hasta 1MHz con una frecuencia de corte de 30 Hz aproximadamente.
Datos y análisis de datos
Primero se miden los voltajes de polarización teniendo en cuenta que el valor experimental de R5es 525Ω...
AMPLIFICADOR BJT
Sergio David Bacca
Resumen— En el presente informe se presenta el diseño de un amplificador con una etapa de emisor común. Además de esto, se observan distintas características del funcionamiento del amplificador variando algunas condiciones tales como la frecuencia y la temperatura.
Palabras Clave— BJT, etapa de emisor común, efecto early, manejo.
Introducción.En primera medida, se nos plantea un problema de diseño de un amplificador que amplifique 3 veces una señal de entrada y que utilice sólo una etapa con un BJT. Se ha elegido una etapa de emisor común ya que su ganancia es fácilmente controlable por la resistencia de colector. Las fórmulas aquí utilizadas se tomaron de [1] y de [2].
Los componentes son principalmente un transistor Q2n222,resistencias con una tolerancia máxima del 10% y con una potencia máxima de 250mW, condensadores electrolíticos de voltaje máximo negativo de 16V. Del transistor se resalta: disipación de potencia máxima 1.8W, temperatura máxima de operación 175°C, Vcesat=0.4V, Vbesat=1.3V, ganancia de corriente en DC (β) mínima 75 y máxima 300 [3].
Después de hacer el diseño, se va a comprobar su correctofuncionamiento y luego se va a variar la frecuencia y la temperatura, para observar los efectos sobre el mismo. Por último, se van a obtener las curvas características del transistor.
Marco Teórico
Para el diseño se tomó la configuración mostrada en la figura1:
[pic]
Figura1, diseño de amplificador emisor común
De aquí, cabe resaltar que R1 es la resistencia del generador de señales y que R5es un potenciómetro de 1kΩ. El potenciómetro sirve para ajustar la ganancia ya que algunos parámetros con los que se hizo el diseño pueden sufrir pequeños cambios que alteran la ganancia. La elección del potenciómetro se hizo con base en la fórmula de ganancia de la etapa que muestra una dependencia muy fuerte de la resistencia 5:
[pic]
Se va a despreciar el efecto early ya que R5 || R6 es menora 1kΩ y esto en paralelo con la resistencia de efecto early que es del orden de 100kΩ es prácticamente la resistencia pequeña. La corriente de base se va a despreciar ya que R2 y R3 son muy grandes.
Por último, veamos los efectos de la temperatura en la fórmula: re es dependiente del voltaje térmico (depende de la temperatura) y es muy pequeña (no va a ser mayor a 10Ω). La inclusión de R7 devalor 100Ω hace que las variaciones en re, a causa de la temperatura, no afecten tanto la ganancia ya que el término de debajo de la ecuación cambia tanto.
Primero se hace el análisis DC, se apaga la fuente AC y los condensadores se toman como circuitos abiertos. El voltaje de base es -7.79V al hacer el divisor de voltaje. El voltaje de emisor es -9.09V, teniendo en cuenta el Vbesat. Lacorriente de colector, la resistencia de entrada a la etapa de amplificación y re son, a temperatura ambiente:
[pic]
Rin se calculó con un β de 215 medido del transistor experimentalmente. Ahora se calcula el valor de R5 teniendo en cuenta la ganancia de la etapa de emisor común y la ganancia del divisor de voltaje a la entrada de la etapa:
[pic]
[pic]
De esta forma se varía elpotenciómetro hasta este valor y lo conectamos. El manejo de pequeña señal es de aproximadamente 160mV. Por último veamos las simulaciones en Orcad y el diagrama de Bode:
[pic]
Figura2, Simulación del amplificador
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Figura3,Valores DC del amplificador
[pic]
Figura4, Respuesta en frecuencia del amplificador
Los valores de Orcad son distintos para los voltajes DC por lo que el valor deR5 también lo es. R5 vale 720Ω , que de ser necesario en la práctica se puede cambiar con el potenciómetro. Observemos también los el diagrama de Bode que funciona tiene forma de filtro pasa altas hasta 1MHz con una frecuencia de corte de 30 Hz aproximadamente.
Datos y análisis de datos
Primero se miden los voltajes de polarización teniendo en cuenta que el valor experimental de R5es 525Ω...
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