lab no1 - analisis de la polarizacion - v12010-ii

7/23/2019 Lab No1 - Analisis de La Polarizacion - V12010-II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍAS DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA

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Jefe de Prácticas:

Laboratorio de Electrónica Análoga 1 Ing. Juan Carlos Cuadros

Tema: ANÁLISIS DE LA POLARIZACIÓN DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES

Código: 0403231Semestre: VI

Grupo: A, B y C

Lab. Nº 01 FECHA: 02/NOV/2010

I

INFORME PREVIO

I.1.

Describa al transistor bipolar como semiconductor y describa su principio de funcionamiento.

I.2.

Describa las principales variables eléctricas del transistor bipolar y las principales relaciones entre estas.

I.3. ¿Qué es polarización?

I.4. ¿Qué es el punto de operación (punto Q) en CD?

I.5.

Defina y explique: La Recta de Carga Estática.

I.6.

Realice la simulación (empleando Multisim 7, 8 o 10) del punto V.1.1 del procedimiento y obtenga el β simulado

para los transistores 2N3904 y 2N4401; luego con estos resultados realice la simulación de los circuitos de la Figuras

3, 4 y 5 para con los transistores 2N3904 y 2N4401 y consigne en una tabla de valores simulados, los resultados

solicitados en las Tablas 2, 4 y 6.

II

OBJETIVOS

II.1.

Ensayar diversas topologías de polarización de transistores.

II.2.

Comparar los resultados prácticos respecto de los teóricos calculados.

II.3.

Medir el de punto de reposo (punto Q) de diferentes topologías de polarización.

III

MARCO TEORICO

III.1.

Circuito de Polarización Estabilizada de Emisor.

La red de polarización de CD de la figura 1 contiene un resistor en el emisor para mejorar el nivel de estabilidad

sobre el de otras configuraciones de polarización, por ejemplo, la configuración de polarización fija. La adición de la

resistencia de emisor a la polarización de CD del BJT proporciona una mejor estabilidad; esto es, las corrientes y

voltajes de polarización de CD se mantienen más cerca de los puntos donde fueron fijados por el circuito aun

cuando cambien las condiciones externas como el voltaje de alimentación, la temperatura e incluso el beta del

transistor.

Figura 1 Circuito de polarización BJT con resistor de emisor.



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Tema: ANÁLISIS DE LA POLARIZACIÓN DE LOS TRANSISTORES BIPOLARESLAB Nº 1 EA1

JP: Ing Juan Carlos Cuadros

III.2. Circuito de Polarización de CD con Retroalimentación de Voltaje de Colector

Hay un número de configuraciones de polarización BJT que no coinciden con moldes básicos como por ejemplo el

circuito de polarización estabilizada de emisor. Una de ellas es la red de polarización de CD con realimentación de

colector (figura 2). De hecho, existen variaciones de diseño que requerirían mucho análisis. Aquí, sin embargo, el

propósito primordial es enfatizar aquellas características del dispositivo que permitan un análisis de CD de la

configuración y que establezcan un procedimiento general para encontrar la solución deseada. Para cada

configuración discutida el primer paso ha sido la derivación de una expresión para la corriente de base. Una vez que

se conoce la corriente de base, la comente de colector y los niveles de voltaje del circuito de salida se pueden

determinar ya directamente. Esto no implica que todas las soluciones tomarán este rumbo, pero sí sugiere una

posible ruta por seguir si llega a encontrarse una nueva configuración.

Figura 2 Circuito de polarización BJT con retroalimentación de voltaje de colector

IV

MATERIAL Y EQUIPO

IV.1.

Multímetro

IV.2.

Protoboard

IV.3. Transistor 2N3904 (1) o equivalente.

IV.4.

Transistor 2N4401 (1) o equivalente.

IV.5.

Resistencias de: 2.2 KOhm (2), 3 KOhm (1), 390 KOhm (1), 1 MOhm (1)

IV.6.

Fuente de tensión continua 0-20V






V

PROCEDIMIENTO

V.1.

Determinando β

V.1.1. Construya el circuito de la Figura 3 usando el transistor 2N3904. Anote los valores medidos de las resistencias.

Figura 3

V.1.2.

Mida los voltajes VB y VRC

V.1.3.

Usando los resultados anteriores y con los valores medidos de las resistencias, calcular los valores de la

corriente de base IB y la corriente de colector IC empleando las siguientes ecuaciones:

(calculado con los valores medidos)

B

BCC

B

R

V V I


C

RC

C

R

V I

Anote los resultados en la Tabla 2

V.1.4.

Usando los resultados del paso anterior, calcular el valor de β y consignar este cálculo en la Tabla 2. Este valor

de β para el transistor 2N3904 será el empleado en el resto de la experiencia.


B I

Ic

RB(medido)=

RC(medido)=

RE(medido)=

VB(medido)=

VRC(medido)=






V.2.

Polarización por Emisor (Polarización con Realimentación de Emisor)

V.2.1.

Empleando el β determinado en el procedimiento anterior, calcular teóricamente los valores de I B e IC para el

circuito de la Figura 3, usando los valores medidos de las resistencias. Anotar los cálculos en la Tabla 1. Dibujar

la recta de carga para el circuito de la Figura 3.

Haga aquí su análisis teórico. Dibuje aquí la recta de carga.

V.2.2. Mida los voltajes VB, VC, VE, VBE y anote los resultados en la Tabla 2

Valores Calculados (Análisis Teórico)Transistor VB (volts) VC (volts) VE (volts) VBE (volts) VCE (volts) IB (uA) IC (mA)

2N3904

2N4401

Tabla 1

Valores Medidos Calculados con los valores medidos

Transistor VB (volts) VC (volts) VE (volts) VBE (volts) VCE (volts) IB (uA) IC (mA) β

2N3904

2N4401

Tabla 2

V.2.3.

Compare los valores calculados teóricamente con los valores calculados empleando los valores medidos (paso

V.1.3.) y también con los valores medidos (Tabla 2). Discuta cualquier resultado que difiera alrededor del 10%.

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V.2.4.

Reemplace el transistor 2N3904 del circuito de la Figura 3 por el transistor 2N4401 y mida los voltajes

resultantes para VB y VRC. Luego calcule las corrientes IB e IC empleando los valores de las resistencias medidos

en el paso V.1.1. y las ecuaciones del paso V.1.3. Finalmente calcule el valor de β para este transistor. Este

será el valor de β del transistor 2N4401 usado en el resto de la experiencia. Anotar todos los valores en la

Tabla 2.

V.2.5.

Empleando el β determinado en el paso anterior, realice un análisis teórico del circuito de la Figura 3 y anote

todos los valores solicitados en la Tabla 1. Dibuje la recta de carga para el circuito de la Figura 3 con el

transistor 2N4401.


V.2.6.

Energice el circuito de la Figura 3 y mida todos los valores solicitados en la Tabla 2.

V.2.7.

Con los valores calculados, los valores calculados en base a los valores medidos de las resistencias y los valores

medidos, realice una comparación de todos ellos. Discuta cualquier resultado que tenga una diferencia mayor

al 10%.

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__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

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__________________________________________________________________________________________

VB(medido)=

VRC(medido)=






V.3.

Polarización por Realimentación de Colector y RE = 0Ω (Polarización con Realimentación de Colector)

V.3.1.

Implemente el circuito de la Figura 4, empleando el transistor 2N3904. Anote los valores medidos para las

resistencias.

Figura 4

V.3.2.

Usando el β determinado en el paso V.1.4. calcular teóricamente los valores de I B, IC, VB, VC y VCE. Anotar estos

valores en la Tabla 3. Dibuje la recta de carga del circuito de la Figura 4.


V.3.3. Energizar el circuito de la Figura 4 y medir: VB, VC y VCE y anotar estos valores en la Tabla 4. Calcular las

corrientes IB e IC usando los valores de resistencias medidos en el paso V.3.1. y la ecuaciónC RC C

RV I / .

Insertar estos valores en la Tabla 4.

Compare los valores calculados teóricamente, con los valores calculados en base a las resistencias medidas y

también con los valores medidos experimentalmente para el transistor 2N3904. Discuta cualquier diferencia

mayor al 5%.

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__________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________

RB(medido)=

RC(medido)=






V.3.4.

En el circuito de la Figura 4, reemplace el transistor 2N3904 con el transistor 2N4401. Con el β determinado

para este transistor, calcule los valores para IB, IC, VB, VC y VCE. Anote estos valores en la Tabla 3 y dibuje la

recta de carga para el circuito de la Figura 4 con el transistor 2N4401.


Valores Calculados (Análisis Teórico)Transistor VB (volts) VC (volts) VCE (volts) IB (uA) IC (mA)

2N3904

2N4401

Tabla 3


Transistor VB (volts) VC (volts) VCE (volts) IB (uA) IC (mA)

2N3904

2N4401

Tabla 4

V.3.5.

Energizar el circuito de la Figura 4 con el transistor 2N4401 y medir: VB, VC y VCE. Anotar todas las medidas en

la Tabla 4. Calcular las corrientes IB e IC usando los valores de resistencias medidos en el paso V.3.1. y la

ecuaciónC RC C

RV I / . Insertar estos valores en la Tabla 4.


también con los valores medidos experimentalmente para el transistor 2N4401.

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V.4.

Polarización por Realimentación de Colector y RE (Polarización con Realimentación de Colector y Emisor)

V.4.1.

Implemente el circuito de la Figura 5, usando el transistor 2N3904. Anote los valores experimentales medidospara las resistencias.

Figura 5

V.4.2.

Usando el β determinado en el paso V.1.4. calcular teóricamente los valores de I B, IC, IE, VB, VC y VCE. Anotar

estos valores en la Tabla 5. Dibuje la recta de carga para el circuito de la Figura 5.


Valores Calculados (Análisis Teórico)

Transistor VB (volts) VC (volts) VE (volts) VCE (volts) IB (uA) IC (mA) IE (mA)

2N39042N4401

Tabla 5

RB(medido)=

RC(medido)=

RE(medido)=






V.4.3.

Energizar el circuito de la Figura 5 y medir: V B, VC, VE y VCE y anotar estos valores en la Tabla 6. Adicionalmente,

calcular las corrientes IB, IC e IE usando los valores de resistencias medidos en el paso V.4.1.Insertar estos

valores en la Tabla 6.


Transistor VB (volts) VC (volts) VE (volts) VCE (volts) IB (uA) IC (mA) IE (mA)

2N3904

2N4401

Tabla 6



mayor al 5%.

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V.4.4. En el circuito de la Figura 5, reemplace el transistor 2N3904 con el transistor 2N4401. Con el β determinado

para este transistor, calcule los valores para IB, I

C, I

E, V

B, V

C y V

CE. Anote estos valores en la Tabla 5 y dibuje la

recta de carga para el circuito de la Figura 5 con el transistor 2N4401







V.4.5.

Energizar el circuito de la Figura 5 con el transistor 2N4401 y medir: VB, VC, VE y VCE y anotar estos valores en la

Tabla 6. Adicionalmente, calcular las corrientes IB, IC e IE usando los valores de resistencias medidos en el paso

V.4.1.Insertar estos valores en la Tabla 6.



mayor al 5%.

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VI CUESTIONARIO FINAL

VI.1.

¿Cuáles son los límites superior e inferior en una recta de carga en CD en función de VCE e IC?

VI.2.

¿Cuál es el efecto de β en los cálculos de la corriente de saturación para cada configuración?

VI.3. Justificar por qué un cambio de provoca un desplazamiento del punto de trabajo.

VI.4.

¿Por qué las condiciones de corte y saturación determinan la recta de carga para un circuito concreto?

VI.5.

¿Son inestables las polarizaciones analizadas?

VI.6. Explique como un incremento de CD reduce la corriente en la base en un circuito con realimentación de colector.

VI.7.

Exponer en forma resumida el comportamiento de los circuitos ante un posible incremento de .

VII

CONCLUSIONES, OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

VII.1.

Emita al menos cinco conclusiones en torno al trabajo de polarización de transistores BJT.

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