informe laboratorio electronica n°6
Post on 20-Feb-2018
226 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
1/20
INFORME DE LABORATORIO N6
CIRCUITOS CON TRANSISTORES BIPOLARES
Integrantes : Felipe Gacitua
Dennis Vidal
Docente : Luis Silva O.
Fecha de entrega : 21/10/2015
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
2/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
2
NDICE
Pg.
1 Resumen 3
2 Objetivos 4
3 Bases Tericas 5-7
4 Procedimiento experimental, anlisis y resultados 8-18
5
6
Conclusin
Lista de materiales
19
20
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
3/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
3
1. Resumen
Circuito de polarizacin en saturacin/corte
Se implementa un circuito en una protoboard con un transistor bipolar 2N2222, dondese midien los parmetros en estado de saturacin. Luego se conmuta agregndole unswitch, cambiando su estado de saturacin a corte donde se midi sus parmetros atal condicin.Finalmente para una seal de tipo TTL a la entrada del circuito se calcul el voltajecolector emisor.
Circuito de polarizacin en regin activa
Se implement el circuito de la figura N11 en la protoboard bajo la topologa de undivisor de tensin, donde se miden los parmetros para el clculo del punto Q (puntode trabajo) y se verific si tal punto se ubicaba en la zona media de operacin deltransistor.
Circuito amplificador en emisor comn
Utilizando el circuito de polarizacin de la actividad anterior, construimos unamplificador en emisor comn, con una seal de sinusoidal en la entrada, con unafrecuencia de 5 Khz. Variamos la amplitud de la seal de entrada hasta encontrarobservar la mxima amplitud de la seal de salida sin distorsin.
Circuito amplificador en emisor comn modificado
Utilizando el circuito anterior, con la diferencia de que se modifica colocando unaresistencia (by pass) para crear una realimentacin negativa. Calculamos el valorterico del punto de trabajo para poder comprarlo con el valor obtenido en ellaboratorio.
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
4/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
4
2. Objetivos
Disear y ensayar circuitos de polarizacin para operar en conmutacin y en zona activa. Disear y ensayar circuitos amplificadores en rgimen de seales pequeas, medir sus
parmetros de operacin en frecuencias medias.
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
5/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
5
3. Bases Tericas
Transistor Bipolar
El transistor de unin bipolar es un dispositivo electrnicode estado slidoconsistente en
dos uniones PNmuy cercanas entre s, que permite controlar el paso de la corrientea travs de
sus terminales.
Estos transistores es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y
emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor.
Figura N1:Ejemplo de transistor BJT
Tipos de configuracin de un transistor BJT
Figura N2:Configuracin PNP Figura N3:Configuracin NPN
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
6/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
6
Zonas de Trabajo de un Transistor Bipolar
Zona de Saturacin
Corresponde a un punto Q con una ICelevada (depende de la RC) y un voltaje VCE muy pequeo no
menor a un valor denominado de saturacin VCEsat. Los valores tpicos de VCEsatson del orden de
0,3 [V].
Cuando el transistor est saturado, se puede comparar a un interruptor cerrado entre colector y
emisor.
Zona de Corte
Corresponde a un punto Q con una ICprcticamente nula y un voltaje VCEelevado. Si hacemos nula
la IB, la IC=ICEO, es decir tendr un valor muy pequeo, y por lo tanto la cantidad de tensin en RC
ser mnima con lo que VCE=VCC.
El transistor en corte se puede comparar con un interruptor abierto entre colector y emisor. La
potencia que disipa el transistor tanto en corte como en saturacin es mnima, ya que uno de
los coeficientes en ambos casos es prcticamente nulo.
Zona Activa
Es una amplia regin de trabajo comprendida entre la zona de corte y la de saturacin, con unos
valores intermedios tanto de ICcomo de VCE.
La potencia disipada ahora es mayor, ya que ambos trminos (ICy VCE) tienen un valor intermedio.
Figura N4:Grafico de zonas de trabajo del transistor bipolar
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
7/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
7
Transistor 2N222
El 2N2222, tambin identificado como PN2222, es un transistorbipolar NPNde baja potencia de
uso general.
Sirve tanto para aplicaciones de amplificacin como de conmutacin. Puede amplificar pequeas
corrientes a tensiones pequeas o medias; por lo tanto, slo puede tratar potencias bajas (no
mayores de medio Watts). Puede trabajar a frecuencias medianamente altas.
Figura N5:Transistor BJT 2N222
Parmetros de operacin (Transistor BJT 2N2222)
-
Polaridad: NPN
-
Disipacin de potencia mxima de colector (Pc): 0.5 [W]
- Mxima tensin colector-base (VCE): 60 [V]
- Tensin mxima de colector-emisor (VCE): 30 [V]
-
Mxima tensin emisor-base (VEB): 5 [V]
-
Corriente mxima de colector (ICmx): 0.8 [A]
-
Mxima temperatura (Tj): 175C
-
Frecuencia de transicin (ft): 250 [MHz]
-
Velocidad de transferencia de corriente directa (hFE): 100 min
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
8/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
8
4. Procedimiento experimental, anlisis y resultados
a)
Circuito de polarizacin en saturacin/corte
Se implementar un circuito de polarizacin en saturacin, para ello se necesitarn los siguientes
componentes:
-
Transistor BJT 2N222
-
Resistencia de 10 [k]
-
Resistencia de 1 [k]
En una placa de ensayo se conectaran los componentes de la siguiente manera:
-
La resistencia de 1 [k] se conectar al terminal colector del transistor y a esta se le
aplicar una seal Vcc = 12 [V].
-
La resistencia de 10 [k] se conectara alterminal base del transistor y al mismo nodo
en el que est conectado al resistencia de 1 [k].
-
El terminal emisor de 2N22 se conecta a tierra.
Nuestro circuito queda conectado como se muestra en la figura N6:
Figura N6: Circuito de polarizacin en saturacin
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
9/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
9
Luego se conmut agregndole un switch, cambiando su estado de saturacin a corte donde
nuevamente se midi sus parmetros.
Figuras N7 y N8: Circuitos de polarizacin en saturacin/corte
Para el ensayo del circuito de polarizacin en saturacin/corte se obtuvieron los siguientes
resultados:
Tabla N1: Valores circuito de polarizacin en saturacin
Voltajes [V] Valor terico Valor practico
Voltaje Colector Emisor 0[V] 0.060[V]
Voltaje Resistencia 1 [k] 12.0[V] 11.89[V]
Voltaje Resistencia 10 [k] 11.3[V] 11.23[V]
Tabla N2: Valores circuito de polarizacin en corte
Volates [V] Valor teorico Valor practicoVoltaje Colector Emisor 12[V] 11.95[V]
Voltaje Resistencia 1 [k] 0 [V] 0[V]
Voltaje Resistencia 10 [k] 12[V] 11.94[V]
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
10/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
10
Finalmente se le aplic una seal cuadrada tipo TTL a la entrada del circuito, donde se procedi a
calcular el voltaje colector emisor.
Figura N9: Circuito de polarizacin en saturacin con seal TTL
Se muestra la imagen de la seal TTL 5[V] de entrada (arriba) y la seal amplificada (abajo)
Figura N10: Visualizacin de las seales TTL
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
11/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
11
b)
Circuito de polarizacin en regin activa
Se implementar un circuito de polarizacin en regin activa, para ello se necesitarn lossiguientes componentes:
-
Transistor BJT 2N222
-
Resistencias de 1.5 [k], 1 [k],27 [k] y 57 [k]
En una placa de ensayo se conectaran los componentes de la siguiente manera:
-
La resistencia de 1.5 [k] se conectar al terminal colector del transistor y a esta se le
aplicar una seal Vcc = 12 [V].
-
La resistencia de 57 [k] se conectara al terminal base del transistor junto con el de
27 [k], y al mismo nodo en el que est conectado al resistencia de 1.5 [k].-
Al terminal emisor se le conecta una resistencia de 1 [k], de 2N22 se conecta a tierra.
Nuestro circuito queda conectado como se muestra en la figura N11:
Figura N11: Circuito de polarizacin en regin activa
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
12/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
12
Para encontrar los valores tericos del transistor en la regin activa, es necesario hacer un circuito
equivalente del circuito anterior, para ello se debe encontrar un voltaje y una resistencia
equivalente, la cual quedara como en la figura:
Figura N12: Circuito equivalente
Para determinar los valores de dicho circuito, procedemos a realizar los siguientes clculos:
=
+ =
57 [] 27 []
57 [] + 27 []= 18.3 []
=
+ =
27 []
57 [] + 27 [] 12[] = 3.87 []
( + 1) = 1 [] (100+ 1) = 101 []
Figura N13: Circuito equivalente con valores calculados
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
13/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
13
Despus de obtener los valores correspondientes al circuito equivalente, se calcula la corriente IBQ
y a su vez ICQ:
=
+ ( + 1)=
3.87 [] 0.7 []
101 [] + 18.3 []= 26.5 []
= = 26.5 [] 100 = 2.65 []
Al obtener el valor de ICQ, se puede obtener el valor de VCEQ:
= ( + ) = 12 [] 2.65 [] (1.5 [] + 1[]) = 5.37 []
Los valores obtenidos en la prctica se presentan mediante los siguientes clculos y en su tabla
correspondiente:
Valor prctico de VCargaCC: 4.4 [V]
Valor prctico de ICQ:
=
=
4.4 []
1.5 []= 2.93 []
Valor prctico de VCEQ: 4.78 [V]
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
14/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
14
Tabla N3: Valores tericos y prcticos de parmetros de Q
Parmetros de Q Valores tericos Valores prcticos
VCEQ 5.37 [V] 4.78 [V]ICQ 2.65 [mA] 2.93 [mA]
Figura N14: Grfico de punto Q en la recta de carga
*A partir de los valores de tabla se puede ver que el valor practico de VCEQ= 4.78 [V]
result ser ms desviado hacia saturacin en la zona de operacin del transistor.
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
15/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
15
c)
Ensayo de un Amplificador en Emisor Comn
Se implementar un circuito amplificador en emisor comn, para ello se necesitarn los siguientescomponentes:
-
Transistor BJT 2N222
-
Resistencias de 1.5 [k], 1 [k],27 [k] y 57 [k]
-
Capacitores de 10 [F], 10 [F] y 47 [F]
En una placa de ensayo se conectaran los componentes de la siguiente manera:
-
Al terminal colector del transistor se conectar una resistencia de 1.5 [k] junto con
un capacitor de 10 [F], y a est resistencia se le aplicar una seal Vcc = 12 [V].
-
La resistencia de 57 [k] se conectara al terminal base del transistor junto con una de27 [k] (sta conectada a tierra), y al mismo nodo en el que est conectado al
resistencia de 1.5 [k].
-
A la misma terminal base, se conectar un capacitor de 10 [F], a la cual se le aplica
una seal senoidal de 10 [mV].
-
Al terminal emisor se le conecta una resistencia de 1 [k], y en paralelo a sta, un
capacitor de 47 [F], ambos conectados a tierra.
Nuestro circuito queda conectado como se muestra en la figura N15:
Figura N15: Amplificador en emisor comn
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
16/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
16
Se muestra la imagen de la seal de entrada aplicada en el amplificador (arriba) y la seal
amplificada (abajo).
Figura N16: Seal de entrada Sinusoidal, 10[mV/div], Seal de salida, 2[V/div]
Figura N17: Figura de Lissajous del circuito en relacin de fase entre seal de entra y
salida
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
17/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
17
d)
Ensayo de un Amplificador en Emisor Comn Modificado
Se implementar un circuito amplificador en emisor comn modificado, para ello se necesitarnlos siguientes componentes:
-
Transistor BJT 2N222
-
Resistencias de 1.5 [k], 1 [k],27 [k], 57 [k] y 100 []
-
Capacitores de 10 [F], 10 [F] y 47 [F]
En una placa de ensayo se conectaran los componentes de la siguiente manera:
-
Al terminal colector del transistor se conectar una resistencia de 1.5 [k] junto con
un capacitor de 10 [F], y a est resistencia se le aplicar una seal Vcc = 12 [V].
-
La resistencia de 57 [k] se conectara al terminal base del transistor junto con una de27 [k] (sta conectada a tierra), y al mismo nodo en el que est conectado al
resistencia de 1.5 [k].
-
A la misma terminal base, se conectar un capacitor de 10 [F], a la cual se le aplica
una seal senoidal de 320 [mV].
-
Al terminal emisor se le conecta una resistencia de 1 [k], y en paralelo a sta, un
capacitor de 47 [F], ambos conectados a tierra.
-
La nica modificacin aplicada al circuito, es una resistencia de 100[], entre el emisor
y la resistencia de 1 [k].
Nuestro circuito queda conectado como se muestra en la figura N18:
Figura N18: Amplificador en emisor comn modificado
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
18/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
18
Se muestra la imagen de la seal de entrada aplicada en el amplificador (arriba) y la seal
amplificada (abajo).
Figura N19:Seal de entrada Sinusoidal, 320[mV/div], Seal de salida, 4[V/div]
Figura N20: Figura de Lissajous del circuito en relacin de fase entre seal de entra y
salida
Tabla N4: Valores prcticos en amplificador en emisor comn modificado
Mtodo Tensin mx Vi Tensin mx Vo Ganancia Vo/Vi Frecuencia Desfase
Practico 320 [mV] 4[V] 12.5 5[Khz] Aprox 180
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
19/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
19
5. Conclusin
En el desarrollo del laboratorio, se pudo analizar el comportamiento de un transistor en cada
circuito empleado, el cual nos permiti comprender algunas funciones que cumple este
dispositivo.
En el ensayo nmero 1, correspondiente a circuito de polarizacin en saturacin (y corte) los
valores prcticos, fueron muy cercanos a los valores tericos. Dichos valores daban a conocer el
comportamiento de este tipo de circuito. Al estar el circuito en zona de saturacin o de corte, su
comportamiento es similar a la de un interruptor. Ya que al hacer tender dicho circuito a
saturacin, este actuaba como si el interruptor estuviera abierto, sin conexin, lo que su voltaje
tomaba un valor aproximado a 0 [V], simulando un corto circuito ideal, y si tenda el circuito a zona
de corte, este actuaba como si se cerrara. Dichos valores fueron los esperados, ya que son muy
cercanos a los valores ideales, mostrados en el conocimiento terico.
En el circuito nmero 2, en el que se analiz un circuito en polarizacin en la regin activa, en el
cual se peda determinar los parmetros del punto Q, en la recta de carga, los valores obtenidos
mediante la prctica estn en el rango de valores presentes en dicha regin de trabajo del
transistor. Dichos valores tendan a irse a zona de saturacin ms que a zona de corte. Tambin se
dedujo que si al modificar el circuito de cierta manera a travs de uno de los resistores, se poda
hacer tender el punto Q tanto a zona de saturacin como de corte.
Luego se estudi un circuito amplificador en la configuracin de emisor comn, el cual se leagregaron capacitores que ayudaban a modificar las tensiones, para as obtener una seal de
entrada amplificada a la salida de dicho circuito. Los valores fueron los esperados y se dio a saber
que se puede amplificar hasta cierto rango de voltajes.
Finalmente se analiz el mismo circuito en emisor comn, pero modificado de tal manera de que
la seal de salida pudiera aumentar en mayor nmero de ganancia, ante una seal de entrada
especifica.
Se aplic una seal de entrada de 320 [mV], cuyo valor de salida es de 4 [V]; esto se hizo para
mostrar el punto de partida en el que la seal amplificada por el circuito empezaba a deformarse
en sus extremos. En la parte superior apareca una seal saturada y en la parte inferior de la seal,esta mostraba un pick en corte. Lo que significa que en el circuito, al modificar los parmetros de
los componentes, se puede cambiar el rango de amplificacin, para as modificar la seal, aunque
esto trae consigo una disminucin en el rango de ganancia amplificada en la seal de salida del
circuito.
-
7/24/2019 informe laboratorio electronica n6
20/20
Ingeniera Civil en Automatizacin Laboratorio de Electrnica
Depto. Ingeniera Elctrica y Electrnica Informe N6 Circuitos con Transistores Bipolares
Universidad del Bio Bio
20
6. Lista de Materiales
Dispositivo e instrumentos
Transistor NPN 2N2222
Resistores (10 [], 1[k], 10 [k], 1.5 [k],
1 [k],27 [k], 57 [k])
3 Capacitores (2 de 10 [uF] y 1 de 47[uF])
Osciloscopio Anlogo/ Digital
Entrenador Digital
Potencimetro (10kOhm)
Protoboard
Alicate de punta
Alicate de corte
Alambres
top related