2A 239 ó eq. GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO L2. Objetivos:

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1 GUIA DE TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO L2 Objetivos: 1. Efectuar mediciones estáticas y dinámicas sobre etapas amplificadoras. 2. Reconocer características de transistores bipolares de señal utilizados en etapas amplificadoras. 3. Medir las ganancias de corriente y tensión; impedancias de entrada y salida; excursión simétrica. 4. Verificar características de acoplamiento. 5. Interpretar el funcionamiento de etapas de salida y amplificadores de potencia. 6. Reconocer características funcionales de amplificadores operacionales integrados 7. Interpretar el funcionamiento de circuitos osciladores senoidales. Componentes: Se utilizarán hasta donde fuere posible, componentes usados provenientes de residuos y plaquetas de descarte, previa extracción, verificación de estado y medición. Instrumental y Equipo de Laboratorio: Multímetro Digital de alta impedancia de 4 1/2 Dígitos (Fluke 8080A o similar) Osciloscopio de 2 Canales, 60 Mhz. (Tektronix TDS 2024B, Tektronix 2213 ó similar) Generador de audiofrecuencia o generador de funciones arbitrarias (Tektronix AFG 3021 ó similar). Plaqueta de protoboard con alimentación regulada incorporada (Global Specialities ProtoBoard 203A o similar) Soldador tipo lápiz con punta cerámica de 40 W, cables y conectores para armado de circuitos prototipo, plaqueta con puentes aislantes para soldar, alambre estañado de 0.3 / 0.4 mm, estaño 60%. Hojas cuadriculadas o milimetradas para croquis de formas de onda, pendrives para guardar mediciones. Experimento 1 Circuitos de Emisor común Armar el circuito amplificador de emisor común de la figura con C1 = 10 µf, R1 = 18 KΩ, R2 = 150 KΩ, R L = 2,2 KΩ, C2 = 25 µf, R C = 6,8 KΩ, R E = 1 KΩ, controlando previamente el valor exacto de las mismas con el multímetro digital. 2A 239 ó eq. Ce Fig. 1 Amplificador de Emisor Común Antes de inyectar señal a la etapa, medir las tensiones de CC con el voltímetro digital, calcular las corrientes y ubicar los valores de reposo de colector y emisor. Inyectar señal senoidal de entre 0,5 y 2,5 KHZ a la entrada,

2 graduando su amplitud con el atenuador del generador o bien con un potenciómetro de preajuste (preset) y conectar el osciloscopio con el canal 1 en la entrada y el canal 2 en la salida. Medir la diferencia de fase entre las señales de entrada y salida. A qué se debe la diferencia? Probar distintos valores de la tensión de señal de entrada hasta ubicar el punto donde la etapa empieza a recortar, midiendo las tensiones de señal de entrada y salida en ese momento. Registrar los valores y reducir luego la amplitud del generador de baja frecuencia hasta que en la salida haya menos de 3 V pico a pico. Medir allí los valores pico a pico de la señal de entrada y la salida, calculando la Ganancia de Tensión Av y expresar su valor en db. Si el generador de señal lo permite, realizar la medición de Av en por lo menos 5 frecuencias entre 20 Hz y 20 Khz, cuidando que la señal de salida se mantenga en amplitudes por debajo del nivel de recorte (por ejemplo en 20, 100, 500, 2.000, y Hz). Graficar en una escala de db en la computadora. De acuerdo a la teoría de funcionamiento, cuál debería ser el valor aproximado de la ganancia de tensión Av? Cuál debería ser la máxima tensión de salida sin distorsión? Experimento 2 Calcular los valores de punto de reposo para las etapas 1 y 2 del circuito amplificador de acoplamiento directo de la figura 2, utilizando transistores discretos 2A 237 o similares. Armar el circuito con los siguientes valores: R1 = 220 Ω, Rc1 = 2,2 KΩ, Rc2 = 1,2 KΩ, Re2 = 1,8 KΩ, R2 = 560 Ω, Ci = Co = 10 uf, Ce = 100 uf, Vcc = 9 V. Vcc Rc 1 Rc 2 Co Vi R 1 Ci i b1 I b2 I c1 2A237 V be1 Vbe2 i 3 2A237 I e2 Re 2 R 2 Ce VL Medir el valor exacto de los componentes con el multímetro digital. Tomar las tensiones y calcular las corrientes efectivas resultantes de punto de reposo. Tabular ambos juegos de valores (teóricos y lecturas del instrumental) comparando los mismos en función de las tolerancias de los componentes y de las suposiciones de ganancia de corriente adoptadas para los transistores. Reemplazar uno por uno los transistores con otros del mismo tipo pero de distinto grupo de ganancia ganancia (Ej= 2A 237 A / 2A 237 B) y registrar la posible variación del punto Q de la etapa respectiva. Es adecuada la estabilidad frente a variaciones de hfe? Conectar el canal 1 del osciloscopio a la base de la etapa 1, y el canal 2 primeramente al colector de la etapa 1 y después al de la etapa 2. Determinar como en el experimento 2, los valores de ganancia de tensión total, preservando el nivel de salida por debajo del punto de recorte. Observar la fase la amplitud y la linealidad de las señales en los colectores de ambas etapas. Aumentar la señal de entrada hasta que comience el recorte y medir la máxima excursión de la tensión en el colector de la etapa 2. Calcular la ganancia del circuito equivalente para señal débil y comparar los valores medidos con los teóricos.

3 Experimento 3 Amplificadores de Potencia Componentes: Se utilizarán hasta donde fuere posible, componentes provenientes de residuos y plaquetas de descarte, previa extracción, verificación de estado y medición. En este experimento se utilizarán plaquetas de descarte de circuitos amplificadores del tipo Pushpull en clase AB con transformador, que respondan aproximadamente al esquema de la figura (la polarización de base puede incluir un divisor de tensión con resistores comunes, termistor ó diodo de estabilización como se indica). Relevar el circuito completo del amplificador (etapas excitadora y de salida a partir del control de volumen), controlando los componentes y conectando como carga un altavoz de 8 Ω. Si la plaqueta de descarte tuviera etapas previas, desconectar la alimentación de las mismas. El valor de la tensión de alimentación a aplicar no deberá superar la especificada para los transistores y los capacitores electrolíticos. Experimento 4 Amplificadores de Potencia En este experimento se utilizarán plaquetas de descarte de circuitos amplificadores con etapas de salida de simetría complementaria del tipo SingleEnded sin transformador, que respondan aproximadamente al esquema de la figura. Relevar el circuito completo a partir de la entrada ó control de volumen), controlando componentes y conectando como carga un altavoz de 8 Ω. El valor de la tensión de alimentación a aplicar no deberá superar la especificada para los transistores y los capacitores electrolíticos.

4 Experimento 5 Amplificadores de Potencia En este experimento se utilizará un Kit amplificador para armar en protoboard ó en plaqueta de circuito impreso con soldaduras, con etapa de salida SingleEnded en circuito integrado (TDA 2002/2003/2004 ó similares), que respondan aproximadamente al esquema de la figura. Armar el amplificador, conectar la tensión de alimentación Vcc (Valores permitidos: entre 8 y 26 V) según la plaqueta del Kit que se disponga. Operaciones comunes a los experimentos 3, 4 y 5: Inyectar señal senoidal de entre 0,5 y 2,5 Khz a la entrada, graduando su amplitud con el atenuador del generador y conectar el osciloscopio con el canal 1 en la entrada y el canal 2 en la salida. Medir la ganancia. Registrar los valores. Probar distintos valores de la tensión de señal de entrada hasta ubicar el punto donde el amplificador empieza a recortar, midiendo las tensiones de señal de entrada y salida en ese momento. Registrar los valores y reducir luego la amplitud del generador de funciones hasta que en la salida haya menos de 3 V pico a pico. Medir allí los valores pico a pico de la señal de entrada y la salida, calculando la ganancia de tensión Av y expresando su valor en db. Realizar la medición de Av en al menos 5 frecuencias entre 20 Hz y 20 Khz, cuidando que la señal de salida se mantenga en amplitudes por debajo del nivel de recorte (por ejemplo en 20, 100, 500, 2.000, y Hz). Graficar en una escala de db en la computadora. Registrar la máxima tensión de salida sin distorsión. Reemplazar el altoparlante por una carga fantasma constituida por un resistor de 8 Ω 10 W. Aplicar ahora una señal senoidal de 400 Hz a la entrada ubicando su nivel en el punto inmediatamente anterior al comienzo del recorte en los transistores de salida. Medir la tensión de pico de salida en la carga y calcular la tensión eficaz. Determinar la potencia de salida eficaz (RMS). E xperimento 6 Generación de Ondas Circuitos osciladores C omponentes: 1 Circuito Integrado tipo LM 741 (National Semiconductor) ó similar 1 Diodo tipo 1N 914 o similar Potenciómetros o preset: 1 de 470 KΩ, 1 de 10 KΩ (lineales) Capacitores de Poliester o Poliester metalizado: 2 de 1 nf 2 de 3,3 nf 2 de 10 nf 2 de 47 nf Capacitores cerámicos: 1 de 47 pf Resistores de 1/4 W: 1 de 270Ω, 1 de 1 KΩ,1 de 2,2 KΩ, 1 de 5,6KΩ, 3 de 8,2 KΩ, 1 de 10 KΩ, 1 de 12 KΩ, 1 de 15 KΩ. Varios: Baterías herméticas de 12 V. 10 A/h o más

5 Montar el circuito de generador Puente de Wien de la figura, utilizando un amplificador operacional del tipo LM 741 o similar. Utilizar una alimentación dual de 9 9 V ó V (baterías o fuente dual de bajo zumbido). Inicialmente colocar en el circuito del puente los capacitores de poliester de 47 nf y ajustar el preset de 10 KΩ para arranque de la oscilación con una ganancia levemente mayor de 3. El de 500 (470) KΩ permite ajustar la amplitud de salida y el diodo D1 la estabiliza automáticamente. Observar la forma de onda con el barrido demorado y usando la doble base de tiempo del osciloscopio (modo de Intensificación). Reajustar el preset para mejor linealidad. Medir la amplitud y la frecuencia de la onda senoidal de salida, sin carga conectada al oscilador. Reemplazar uno de los resistores del puente de 8,2 KΩ por otro de 10 KΩ, y después por otro de 12 KΩ. Arranca el oscilador? Medir y registrar. Reemplazar los capacitores del puente de 47 nf por otros (preferentemente de poliester metalizado) de: 1) 1 nf; 2) 3,3 nf 3) 10 nf. Repetir las mediciones de amplitud y frecuencia y registrar los valores obtenidos. Especificar si fue necesario reajustar el preset de 470 KΩ durante los cambios de frecuencia. Volver a los valores originales de C = 47 nf y colocar una resistencia de carga R L =5,6 KΩ. Registrar los cambios producidos de amplitud y frecuencia. Reajustar el preset de 470 KΩ en caso necesario y tomar nota. Reemplazar la R de 5,6 KΩ por otra de 1 KΩ y registrar los valores. Reemplazar luego por otra de 270 Ω, ídem, observando los cambios producidos y registrar. Bibliografía de Referencia Beams, D. M.: Electronic Circuits Analysis II Laboratory Oscillators. Department of Electrical Engineering, University of Texas USA Cathey, J. Electronic Devices and Circuits 2nd. Ed. Schaumm s Outline McGraw Hill, USA Hambley, Allan R., "Electronica", 2a. Ed., Prentice Hall, 2000, pp Holbrook, James: "Transformadas de Laplace para Ingenieros en Electrónica". Ed. Limusa, Mexico Horenstein, Mark N. "MicroelectrónicaCircuitos y Dispositivos", 2a. Ed. PrenticeHall, 1997 Schilling, D. & Belove, C. "Circuitos Electrónicos: Discretos e Integrados". 3a. Ed. Marcombo, España Gronner, A. D. "Análisis de Circuitos Transistorizados Cap. 7 Ed Fondo Educativo Interamericano USA, 1974 Reyes Sánchez, M. A. Diseño de Circuitos con Transistores 2ª. Ed. Limusa, México Savant, C.; Roden, M. & Carpenter, G. "Diseño ElectrónicoCircuitos y Sistemas" 3a. Ed. PrenticeHall, 2000.