Electrónica básica
Páginas: 17 (4092 palabras)
Publicado: 22 de mayo de 2014
ELECTRONICA DE POTENCIA. REPORTE 1er Parcial.
Por: Danny Rodríguez Mederos
Tema 1. Componentes electrónicos en RF.
Debido a que nuestro proyecto consiste en emitir, recibir y procesar señales ultrasónicas con frecuencia de 500 KHz y 1 MHz, las cuales se consideran en la región de radio frecuencia (RF), es importante conocer el comportamiento de los dispositivos semiconductores aemplear. Además, como se va a diseñar un circuito generador de onda para excitar el sensor ultrasónico, necesariamente se empleará o bien transistores bipolares (BJT) o transistores de efecto de campo (MOSFET) por lo que se verá el comportamiento de ambos para el caso de RF.
Transistor bipolar (BJT)
Partimos del concepto que el BJT es un amplificador de corriente dado que una pequeña corriente debase controla una gran corriente de colector. Un parámetro importante relacionado a esto es la Ganancia de Corriente cuando opera en régimen de DC (DC o hFE) que se define como:
Y es válida mientras el transistor este operando en zona lineal.
La relación entre los voltajes de las uniones del transistor y las corrientes que circulan por ellas se obtiene a partir de la aplicación de lasleyes de Kirchhoff de voltaje y corriente, respectivamente y depende del circuito en particular donde esté conectado.
Para el caso de un amplificador Push – Pull Clase B, el punto de operación se fija de tal forma que el transistor este en corte mientras no hay señal de entrada y pasa a zona activa cuando hay señal. En este caso el transistor conduce 180º.
Figura 1. Punto de operación paraamplificador Push – Pull Clase B.
En cuanto a la polarización, no es tan importante el fenómeno de la distorsión de cruce ya que estamos trabajando a frecuencias donde no es notable el efecto y también el sensor filtra la señal. Además, como se señaló anteriormente, nos interesa que no haya corriente de colector cuando no hay señal.
De lo anteriormente expuesto se deduce que no nos interesamucho analizar el transistor en régimen de DC, lo que nos interesa es su comportamiento en AC. En el caso del comportamiento en AC se define la ac o hfe que viene dada por las magnitudes de las corrientes de colector y base de AC.
Otro aspecto importante a la hora de seleccionar el transistor es la disipación de potencia, la cual se debe mantener por debajo de la curva de potencia dada por elfabricante en el Datasheet. Este tipo de curva se da como aparece en la figura 2.
Figura 2. Curva de potencia del transistor.
En nuestro caso debemos tener en cuenta que nuestro transistor no estará conduciendo de forma continua, sino que lo hace de forma discontinua y con un ciclo útil (DC) menor al 50%, por lo que la disipación de potencia es menor para un valor de corriente de colectory voltaje de colector – emisor dados. En general las curvas de potencia son varias en dependencia del tiempo en que el transistor está conduciendo (1).
Circuito equivalente en alta frecuencia.
En la figura 3 se muestra el circuito equivalente para el transistor BJT en configuración emisor común, que es la que se emplea en el caso del amplificador Push – Pull. La de la fuente de corrientees ac, que para efectos prácticos se puede tomar igual que la DC.
Figura 3. Circuito equivalente para configuración emisor común.
En el circuito de la figura 3 se muestran los componentes que influyen cuando se trabaja a alta frecuencia, pero solo son los inherentes al dispositivo como tal. En la práctica, el transistor debe conectarse al resto de los elementos del circuito loque se realiza a través de cables o pistas de circuito impreso lo que agrega una cierta cantidad de inductancia a los terminales del dispositivo, quedando el circuito equivalente como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Circuito equivalente con inductancias de los conectores.
No obstante la complejidad del circuito equivalente para RF, se pueden hacer alguna consideraciones que...
Por: Danny Rodríguez Mederos
Tema 1. Componentes electrónicos en RF.
Debido a que nuestro proyecto consiste en emitir, recibir y procesar señales ultrasónicas con frecuencia de 500 KHz y 1 MHz, las cuales se consideran en la región de radio frecuencia (RF), es importante conocer el comportamiento de los dispositivos semiconductores aemplear. Además, como se va a diseñar un circuito generador de onda para excitar el sensor ultrasónico, necesariamente se empleará o bien transistores bipolares (BJT) o transistores de efecto de campo (MOSFET) por lo que se verá el comportamiento de ambos para el caso de RF.
Transistor bipolar (BJT)
Partimos del concepto que el BJT es un amplificador de corriente dado que una pequeña corriente debase controla una gran corriente de colector. Un parámetro importante relacionado a esto es la Ganancia de Corriente cuando opera en régimen de DC (DC o hFE) que se define como:
Y es válida mientras el transistor este operando en zona lineal.
La relación entre los voltajes de las uniones del transistor y las corrientes que circulan por ellas se obtiene a partir de la aplicación de lasleyes de Kirchhoff de voltaje y corriente, respectivamente y depende del circuito en particular donde esté conectado.
Para el caso de un amplificador Push – Pull Clase B, el punto de operación se fija de tal forma que el transistor este en corte mientras no hay señal de entrada y pasa a zona activa cuando hay señal. En este caso el transistor conduce 180º.
Figura 1. Punto de operación paraamplificador Push – Pull Clase B.
En cuanto a la polarización, no es tan importante el fenómeno de la distorsión de cruce ya que estamos trabajando a frecuencias donde no es notable el efecto y también el sensor filtra la señal. Además, como se señaló anteriormente, nos interesa que no haya corriente de colector cuando no hay señal.
De lo anteriormente expuesto se deduce que no nos interesamucho analizar el transistor en régimen de DC, lo que nos interesa es su comportamiento en AC. En el caso del comportamiento en AC se define la ac o hfe que viene dada por las magnitudes de las corrientes de colector y base de AC.
Otro aspecto importante a la hora de seleccionar el transistor es la disipación de potencia, la cual se debe mantener por debajo de la curva de potencia dada por elfabricante en el Datasheet. Este tipo de curva se da como aparece en la figura 2.
Figura 2. Curva de potencia del transistor.
En nuestro caso debemos tener en cuenta que nuestro transistor no estará conduciendo de forma continua, sino que lo hace de forma discontinua y con un ciclo útil (DC) menor al 50%, por lo que la disipación de potencia es menor para un valor de corriente de colectory voltaje de colector – emisor dados. En general las curvas de potencia son varias en dependencia del tiempo en que el transistor está conduciendo (1).
Circuito equivalente en alta frecuencia.
En la figura 3 se muestra el circuito equivalente para el transistor BJT en configuración emisor común, que es la que se emplea en el caso del amplificador Push – Pull. La de la fuente de corrientees ac, que para efectos prácticos se puede tomar igual que la DC.
Figura 3. Circuito equivalente para configuración emisor común.
En el circuito de la figura 3 se muestran los componentes que influyen cuando se trabaja a alta frecuencia, pero solo son los inherentes al dispositivo como tal. En la práctica, el transistor debe conectarse al resto de los elementos del circuito loque se realiza a través de cables o pistas de circuito impreso lo que agrega una cierta cantidad de inductancia a los terminales del dispositivo, quedando el circuito equivalente como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Circuito equivalente con inductancias de los conectores.
No obstante la complejidad del circuito equivalente para RF, se pueden hacer alguna consideraciones que...
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