Práctica 11. El JFET y la distorsión alineal

Transcripción

1 2011 MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo /02/2011 Práctica 11. El JFET y la distorsión alineal MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo 26/02/2011

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3 3 Objetivos: 1. Obtener experimentalmente la curva corriente de drenaje contra voltaje de drenaje. 2. Implementar un circuito de auto-polarización para el JFET. 3. Observar la distorsión no lineal provocada por el JFET. Lista de experimentos 1. Curva corriente de drenaje contra voltaje compuerta-fuente 2. Auto polarización del JFET 3. Operación de CA del JFET de auto polarización 4. Distorsión no lineal provocada por JFET

4 4 Material Osciloscopio Multímetro 1 generador de funciones Analizador de espectros Adaptadores BNC-Banana Adaptadores BNC-Caimán Cables Caimán-Caimán Cables Banana-Caimán Pinzas de punta Pinzas de corte Alambre del numero 20 Una protoboard Alambre número 20 Banco de capacitores completo Banco de resistencias completo JFET 2N5457 (Se trata de un JFET de canal N: no lo confunda con otros tipos de FET) Dos potenciómetros o trimpot de 10KΩ. (NO se recomienda el uso de preset)

5 5 Instrucciones para el cuestionario previo y el reporte Tanto para el cuestionario previo como para el reporte: Copie la carátula de la práctica presente anotando los nombres de los integrantes del equipo por apellido. o o Puede rehacer la carátula para tenerla en formato digital. Se resta un punto de la calificación si no anota su nombre por apellido. Anote el número de grupo de laboratorio. El cuestionario previo se evalúa aparte de la realización de la práctica. Anote en su reporte lo que se pide reportar en cada pregunta de los experimentos.ran Sus respuestas deben estar numeradas de acuerdo a la pregunta que intentan responder. No olvide expresar sus comentarios tal como se indica al final de la práctica. Cuestionario previo 1. Investigue y reporte la forma de la curva Corriente de drenaje contra voltaje compuerta-fuente [Malvino]. 2. Investigue y reporte la forma de la curva Corriente de drenaje contra voltaje drenaje-fuente[malvino]. 3. Investigue y reporte que es el voltaje de corte de compuerta a fuente ( VGS(off)) [Malvino]. 4. Investigue y reporte que es el voltaje de estrangulación (VP) [Malvino]. 5. Investigue y reporte la definición matemática de transconductancia del JFET (gm) [Malvino]. 6. Investigue y reporte cual es la ecuación que describe la curva corriente de drenaje contra voltaje compuerta fuente [Malvino]. 7. Investigue y reporte el diagrama de circuito de autopolarización del JFET [Malvino]. 8. Investigue que es la distorsión armónica [Malvino]. 9. Investigue y reporte cual es la ecuación que describe la curva de transferencia de un circuito o amplificador no lineal [Malvino]. 10. En la hoja de datos o datasheet del JFET 2N5457 investigue y reporte el gráfico de la curva de corriente de drenaje contra voltaje drenaje-fuente [Datasheet]. 11. De la curva corriente de drenaje contra voltaje drenaje-fuente, reporte el VGS(off) [Datasheet]. 12. De la curva corriente de drenaje contra voltaje drenaje-fuente, reporte la IDSS [Datasheet]. Nota: Si piensa en utilizar otro JFET de canal N, consiga su datasheet para que pueda contestar el cuestionariao previo

6 6 Experimento 1. Curva corriente de drenaje contra voltaje compuerta-fuente 1. El circuito de la figura 1 está diseñado obtener la curva corriente de drenaje contra voltaje compuerta-fuente. 2. Arme el circuito de la figura 1.a a. El voltaje de compuerta-fuente (VGS) es variable. 3. Llene la tabla de la figura 1.b. 4. Grafique los datos en la tabla 1.b. Reporte la gráfica: No olvide etiquetar los ejes de referencia. Figura 1. Circuito para obtener la curva Corriente de drenaje contra voltaje compuerta.

7 7 Experimento 2. Auto polarización del JFET 1. El circuito de la figura 2 (página siguiente) es JFET con auto polarización. 2. Siga los pasos anotados a continuación para lograr la auto-polarización del JFET según el diagrama de la figura 2. a. Anote el voltaje de compuerta-fuente de apagado (consulte la gráfica ID vs Vds del Apéndice B). V GS off =... b. El voltaje de polarización debe satisfacer la siguiente condición (Para la presente práctica el voltaje de polarización se fija en 9V. V DD 2 V GS off V DD =9[V ] c. RG se prefija en 10MΩ para reducir al mínimo la corriente de compuerta-drenaje. d. Anote el valor de la corriente de drenaje para un voltaje de compuerta-fuente V GS(off) (consulte la gráfica I d vs V ds del Apéndice A). I DSS =... e. Calcule la resistencia de fuente mediante la siguiente fórmula R S = V GS off I DSS f. Calcule el voltaje de la terminal fuente considerando que por el canal circulará la mitad de la corriente de saturación I DSS V s = 1 2 I DSS R S g. Calcule un voltaje de la terminal drenaje, el cual debería estar centrado entre V DD y V S. V D = 1 2 V DD V S h. Calcule la resistencia de drenaje. R D =2 V DD V D I DSS

8 8 3. Arme y polarice el circuito de la figura 2 empleando los componentes calculados. 4. Mida los voltajes en las terminales de compuerta, fuente y drenaje. 5. Si el voltaje de drenaje es diferente del valor esperado por más de un volt, reajuste la resistencia de drenaje RD para lograr el voltaje de drenaje deseado. 6. Reporte el diagrama del circuito final a. (1 pt) Reporte sus cálculos. b. (1 pt) Reporte el diagrama. c. (1 pt) Reporte los valores de las resistencias. d. (1 pt) Reporte el voltaje en la terminal de drenaje. e. (1 pt) Reporte el voltaje en la terminal de fuente. Figura 2. Circuito de auto polarización para el JFET.

9 9 Experimento 3. Amplificador inversor 1. Arme el circuito de la figura 3 utilizando las resistencias calculadas en el experimento 2. Las resistencias que se exhiben en la figura se calcularon para un modelo en particular y pueden no corresponder con el modelo que Ud. calculó en el experimento anterior. 2. (1 pt) Observe y reporte el oscilograma obtenido. 3. Concluya y reporte respecto del oscilograma: a. (1 pt) Es un amplificador inversor o no lo es? b. (1 pt) La ganancia es superior o inferior a la de un TBJ? Figura 3. Circuito amplificador con JFET. Las resistencias que se exhiben en la figura se calcularon para un modelo en particular y pueden no corresponder con el modelo que Ud. calculó en el experimento anterior.

10 10 Experimento 4. Distorsión no lineal provocada por JFET 1. Conecte el analizador de espectros a la salida del amplificador, tal como muestra la figura (1 pt) Observe y reporte el espectro. 3. (1 pt) Concluya respecto de las espigas presentes en el espectro. Reporte sus conclusiones. Figura 4. Análisis espectral de la salida para detectar la distorsión armónica provocada por la no linealidad del JFET. Conclusiones Reporte sus comentarios respecto de la realización de la práctica (comentarios por alumno).

11 11 Apéndice A. El JFET 2N5457

12 12 Apéndice B. Curva Corriente de drenaje contra voltaje drenaje-fuente

13 13 Bibliografía [Malvino] Malvino; Albert, Principios de Electrónica, McGraw Hill, 7a edición