106/02/2015

Laboratorio Electrónica y Laboratorio No. 2Polarización Fija

CRISTHIAN GUILLERMO ALTURO ALDANA 180059

Resumen— Usando diferentes combinaciones de configuración de los transistores BJT, aprovechando ciertas facultades como son el de la diferentes polarizaciones, que para este caso es esencialmente la polarización fija, es posible hacer una introducción en DC al análisis de los transistores BJT. Citando al autor del libro Boylestad para el análisis de DC. Uno de estos dispositivos es el que se desarrolla en este laboratorio, consiste en un análisis como indicador de la introducción de los transistores BJT y sus diferentes configuraciones y aplicaciones.

Abstract— by using different configuration of BJT transistors, taking advantage of certain powers as are the different polarizations, which in this case is essentially fixed polarization, it is possible to make an introduction in DC analysis of BJT transistors. Quoting the author of Boylestad for analysis of DC.

One of these devices is being developed in this laboratory, and is an analysis indicator introduction of BJT transistors and its various configurations and applications.

Key Word— BJT Transistors (transistor BJT), fixed polarization (polarización fija).

1. INTRODUCCION

Para el análisis del sistema en DC, en la práctica del laboratorio, aplicando el desarrollo por la ley de OHM (nodos) y por mallas, se puede llegar fácilmente a un sistemas de ecuaciones tanto de entrada como de salida del sistema, donde, para pueda ser un sistema que tenga única solución. Tomamos en cuenta los criterios ya estudiados anteriormente en las clases presenciales de manera que adquiera lo

solicitado. Teniendo en cuenta las características

básicas de un transistor BJT:

Ganancia de voltaje. Resistencia de entrada. Resistencia de salida. Ancho de Banda finito. Dependencia de la temperatura.

Sus imperfecciones se notan en un ambiente práctico por lo tanto se dan errores de desfase, también se debe tener en cuenta que en esta práctica se utilizará el transistor BJT como amplificador teniendo en cuenta la multiplicidad y su dependencia según el beta varié (cambio d temperatura o cambio de transistor).

2. MARCO TEORICO

Para que un amplificador en pequeña señal no presente distorsión se debe diseñar de tal manera que el transistor trabaje en la zona activa. Dicha zona de trabajo se caracteriza porque la juntura base-emisor tiene polarización directa y la juntura base colector en inverso.

Para aplicaciones digitales el transistor de trabajar en las zonas de corte y de saturación .En la zona de corte las dos junturas están polarizadas inversamente y en la zona de saturación en directo El punto de

trabajo se define como QDC=V CEQ /VCC.

3. OBJETIVOS

Conocer, diseñar e implementar los circuitos

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de polarización necesarios para el trabajo del transistor en las diferentes zonas de corte,

saturación y activa.

4. MATERIALES EMPLEADOS

Necesitaremos los siguientes materiales:

Protoboard Resistencias de ¼ de W Transistor NPN 2N2222 Multímetro Fuente de voltaje DC Cable de fuente voltaje DC Osciloscopio Sondas de osciloscopio

5. PROCEDIMIENTOS

Para diseñar, analizar y ponerle creatividad a la implementación de circuitos con óptimos resultados, pocos elementos y costos razonables, debemos:

En primer lugar se establece un sistema de ecuaciones, planteándolas por nodos y mallas visto previamente. Las funciones que se generan en este caso, serán:

Figura 1. Circuito equivalente a las mallas planteadas por el diseñador (simulador Proteus (8.1)).

Para la malla de entrada:V CC−IBRB−V BE−I ERE=0

Malla de salida:V CC−IC RC−V CE−I E RE=0

Donde la el transistor nos ofrece una relación para la zona activa entre la entrada y la salida previamente estudiada y comprobada q será:

IC=β IB⟺ IE=(β+1)IB

6. DATOS SUMINISTRADOS

A continuación se exponen los datos suministrados para el diseño de nuestro laboratorio.

V CC=10VRC=500ΩV BE=0.7V

para la zonaactivaQDC=0.5

para la zonade corteQDC=0.98

parala zonade saturacionQDC=0.05

7. CALCULOS

ZONA ACTIVA

β=272

Para nuestro punto de trabajo ya especificado anteriormente, el cual es la zona activa es de 0.5

QDC=V CEV CC

V CE=QDC∗V CC0.5∗10=5V=V CE

Analizando nuestro circuito, deducimos que:

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V CC−V RC−V CE−V E

Sabiendo que V E=0, tendremos que

V RC=V CC−V CE

V RC=10−5=5=V RC

Cociendo la ley Ohm, sabemos que V=I*R, donde en dicha resistencia d colector tendremos,

V RC=IC+RC⟺ IC=V RCRC

IC=5v

500Ω

IC=10mA

Tomando la ecuación planteada por el transistor, digo que:

IC=β IB⟺ IB=ICβ

IB=10mA272

IB=36.76µA

Retomando la ecuación planteada por la malla de entrada, digo que:

V CC−IBRB−V BE=0V CC−IBRB−V BE−I ERE=0

Despejando RB, tenemos

RB=V CC−V BE

IB

RB=10v−0.7v36.76µA

RB=253KΩ

Resumiendo tenemos que:

V CE=5V

IC=10mA

V RC=5v

IB=36.76µA

RB=253KΩ

ZONA CORTE

β=282

Para nuestro punto de trabajo ya especificado anteriormente, el cual es la zona corte es de 0.98

QDC=V CEV CC

V CE=QDC∗V CC0.98∗10=9.8V=V CE

Analizando nuestro circuito, deducimos que:

V CC−V RC−V CE−V E

Sabiendo que V E=0, tendremos que

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V RC=V CC−V CE

V RC=10−9.8=0.2v=V RC

Cociendo la ley Ohm, sabemos que V=I*R, donde en dicha resistencia d colector tendremos,

V RC=IC+RC⟺ IC=V RCRC

IC=0.2v

500Ω

IC=400µA

Tomando la ecuación planteada por el transistor, digo que:

IC=β IB⟺ IB=ICβ

IB=40µA282

IB=1.41µA

Retomando la ecuación planteada por la malla de entrada, digo que:

V CC−IBRB−V BE=0V CC−IBRB−V BE−I ERE=0

Despejando RB, tenemos

RB=V CC−V BE

IB

RB=10v−0.7v

1.41µARB=6.6MΩ

Resumiendo tenemos que:

V CE=9.8V

IC=400µA

V RC=0.2

IB=1.41µA

RB=6.6MΩ

ZONA SATURACION

β=280

Para nuestro punto de trabajo ya especificado anteriormente, el cual es la zona de saturación es de 0.05

QDC=V CEV CC

V CE=QDC∗V CC0.05∗10=0.5V=V CE

Analizando nuestro circuito, deducimos que:

V CC−V RC−V CE−V E

Sabiendo que V E=0, tendremos que

V RC=V CC−V CE

V RC=10−0.5=9.5=V RC

Cociendo la ley Ohm, sabemos que V=I*R, donde en dicha resistencia d colector tendremos,

V RC=IC+RC⟺ IC=V RCRC

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IC=9. 5v

500Ω

IC=19mA

Tomando la ecuación planteada por el transistor, digo que:

IC=β IB⟺ IB=ICβ

IB=19mA280

IB=67.85µA

Retomando la ecuación planteada por la malla de entrada, digo que:

V CC−IBRB−V BE=0V CC−IBRB−V BE−I ERE=0

Despejando RB, tenemos

RB=V CC−V BE

IB

RB=10v−0.7v67.85µA

RB=137KΩ

Resumiendo tenemos que:

V CE=0.5V

IC=19mA

V RC=9.5v

IB=67.85µA

RB=137KΩ

8. JUSTIFICACION DE MATERIALES

Necesitaremos una Protoboard que es una placa de pruebas, donde estamparemos nuestro diseño en este.

Imagen de una Protoboard suministrada en internet

Resistencias de ¼ de WEs un elemento resistivo de fácil reposición

en caso d deterioro y es asequible fácilmente.

Imagen suministrada por google

Transistor NPN 2N2222El 2N2222, también identificado como

PN2222, es un transistor bipolar NPN de baja potencia de uso general.

Transistor NPN 2N2222, imagen suministrada por google

Los demás instrumentos mencionados son para medir y comprobar el funcionamiento del laboratorio.

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9. GRAFICAS GENERADAS EN SIMULACION CON PROTEUS ISIS

CIRCUITO Y SIMULACION EN POLARIZACION FIJA

Circuito de la polarización fija, elaborado en Proteus ISIS

ZONA ACTIVA

Circuito y Simulación en Polarización Fija en Región Activa, elaborada en Proteus ISIS

ZONA DE CORTE

Circuito y Simulación en Polarización Fija en Región en Corte, elaborada en Proteus ISIS

SATURACION

Circuito y Simulación en Polarización Fija en la de Región de Saturación, elaborado en Proteus ISIS

10.PRACTICA REALIZADA EN EL LABORATORIO

Para esta práctica nos remontamos a lo visto en laboratorios y cursos pasados donde evidenciamos nuestra polarización y nos vamos a comprobar nuestro circuito en la zona de saturación, ya q esta es la de mayor dificultad e intermitencia a la hora de funcionar.

Señal de entrada (Osciloscopio facilitado por la universidad Militar Nueva Granada)

Señales de entrada y su respectiva salida con una amplificación de 10 veces su valor inicial.

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Frecuencia mínima para la cual está en la zona de saturación según lo establecido en los parámetros simulados.

Frecuencia maxima para la cual esta en la zona de saturacion según lo establecido en los parámetros simulados.

ZONA DE SATURACIONValor Simulado Valor Experimental

V CE=0.05V 0.01VV RB=9.2V 8.9VV RC=9.6V 9.54VV BE=0.7V 0.66VIC=19mA 18.932mAIB=67.85µA 65.53µA

Procedemos comprobar nuestras mallas para tener una certeza de nuestra practica realizada, para comprobar que todo esté bien.

Malla de entrada:V CC−V RB−V BE≅ 0

10V−8.90V−0.66V ≅ 00.04V ≅ 0

Malla de salida:V CC−V RC−V CE≅ 010V−9.54V 0.01V ≅ 0

0.45V ≅ 0Por lo anterior queda comprobado que nuestro circuito de polarización fija esta realizado con una certeza promedio estable para su óptimo funcionamiento

11. CONCLUSIONES

Se comprueba que es un amplificador de voltaje inversor.

Se comprueba que no es un amplificador de corriente.

Se establece un desfase debido a los capacitores establecidos.

Se logra proyectar las diferentes zonas de trabajos del transistor BJT y su óptimo funcionamiento.

12.REFERENCIAS

Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos BOYLESTAD

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r64957.PDF

http://ocw.ehu.es/ensenanzas-tecnicas/electronica-general/teoria/tema-5-teoria