Práctica #2 Amplificador Diferencial BJT y FET

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1 Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica Eléctrica Laboratorio de Electrónica Electrónica 2 Vacaciones diciembre 2016 Práctica #2 Amplificador Diferencial BJT y FET Introducción El Amplificador Diferencial es un circuito amplificador de dos señales, es extremadamente utilizada en circuitos integrados. La conexión se puede describir considerando el amplificador diferencial básico: El circuito cuenta con dos entradas y dos salidas distintas. Los emisores están conectados entre sí. La mayoría de los circuitos de amplificador utilizan dos fuentes de voltaje distintas, el circuito también puede operar con una sola fuente. Modos de Operación del Amplificador Diferencial Hay varias combinaciones posibles de señal de entrada: Si se aplica una señal de entrada a cualquiera de las dos entradas con la otra conectada a tierra, la operación se conoce como sencilla. En operación sencilla se aplica una sola señal de entrada. Sin embargo, debido a la conexión común de los emisores, la señal de entrada opera ambos transistores, y el resultado es una salida por ambos colectores. Si se aplican dos señales de entrada de polaridad opuesta, la operación se conoce como doble. En operación doble se aplican dos señales de entrada, la diferencia de las entradas produce salidas por ambos colectores debido a la diferencia de las señales aplicadas a ambas entradas. Si la misma señal de entrada se aplica a ambas entradas, la operación se conoce como

2 modo común. En operación en modo común, la señal de entrada común produce señales opuestas en cada colector; estas señales se anulan, de modo que la señal de salida resultante es cero. En la práctica, las señales opuestas no se anulan por completo y se obtiene una señal pequeña. Característica Principal del Amplificador Diferencial La característica principal del amplificador diferencial es la ganancia muy grande cuando se aplican señales opuestas a las entradas, en comparación con la muy pequeña ganancia obtenida con entradas comunes. La relación de esta diferencia de ganancia con la ganancia común se llama rechazo en modo común. Utilizando el teorema de superposición se consideran el análisis de DC y AC de forma independiente, lo que lleva a una simplificación en los cálculos a realizar. Polarización en DC Primero se considera la operación de polarización de DC del circuito. Con entradas de AC obtenidas de fuentes de voltaje, el voltaje de DC y en cada entrada es de 0 V (las fuentes de voltaje AC están en corto). Con cada voltaje de base a 0 V, el voltaje de polarización de DC del emisor en común es: V E = VB 07 = = 0.7V I E = V E ( V EE ) R E V EE 0.7 R E I C1 = I C2 = I E 2 V C1 = V C2 = V cc I C R C = V cc I E 2 R C Polarización en AC Se aplican señales de entrada distintas como V i1 y V i2 con salidas resultantes distintas como V o1 y V o2. Para realizar un análisis de AC. A cada transistor lo reemplaza su equivalente de AC.

3 Modelo en AC: Equivalente: Para calcular la ganancia de voltaje AC V o V i de terminal simple, se aplica señal a una entrada mientras la otra permanece a tierra. La corriente se puede calcular con la ley de voltajes de Kirchhoff, teniendo presente que ambos transistores tienen características semejantes: I b1 = I b2 = I b ; r i1 = r i2 = r i = βr e y β 1 = β 2 = β Suponiendo R E muy grande, la corriente que atraviesa R E tiende a cero y la ecuación resulta: V i1 I b r i I b r i = 0 I b = V i1 I C = βi b = β V i1 V o = I C R C = β V i1 R C = β V i1 2βr e R C A v = V o V i1 = R C 2r e

4 Ganancia de Voltaje, AC para Modo de operación Doble Queda como ejercicio demostrar que la ganancia en este modo queda: Objetivos A d = V o V d = β R C Utilizar modelos equivalentes de transistores BJT en DC y AC. Investigar el modelo equivalente para transistores JFET en DC y AC. Realizar análisis de circuitos con transistores. Utilizar las hojas de datos de los dispositivos para diseñar circuitos eficientes. Utilizar el amplificador diferencial con transistores BJT. Descripción La práctica consiste en: Diseñar y construir amplificador Diferencial con BJT (2N3904), polarización DC. Circuito 1 (Simple o sencillo) Circuito 2 (Modo Común) Dar seguimiento a los circuitos anteriores donde deberán realizar el análisis que se presenta en la Hoja de Calificación. Se deben definir los valores de resistencias y voltajes. Por lo tanto, deben medir en los circuitos BJT: IE, IC1, IC2, AV, Ad. Además, Zi y Zo. Al final de la hoja de calificación, a mano, deberá incluir el modelo equivalente para transistores JFET en DC y AC, bien detallado con las ecuaciones para encontrar todos los parámetros.

5 UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA MECANICA ELECTRICA LABORATORIO DE ELECTRONICA ELECTRONICA 2 VACACIONES DICIEMBRE 2016 GRUPO: HORARIO: DIA: Práctica 2: Hoja de Calificación Nombres Completos Carnet Para uso exclusivo del Auxiliar 1 Desarmó los circuitos frente al auxiliar Grafica mostrada en el osciloscopio Nombre de Auxiliar que recibe la práctica, firma y sello Asistencia tomada por el Auxiliar Modelo Equivalente en AC (Teórico) Parámetro BJT (Modelo r e ) Z i Z o A v Doble: A i Simple: Doble: Datos Experimentales Transistor BJT V in (mv): I E (DC) I C1 (DC) I C2 (DC) A v (AC) A d (AC) V out Simple: Modo Común: 1 Toda área sombreada es llenada por el auxiliar únicamente.

6 Datos Experimentales, señal conectada modo operación simple Ganancia de Voltaje A Frecuencia v BJT 100Hz 1kHz 10kHz 100kHz Conclusión: Qué sucede al variar la frecuencia? Gráfica observada en el osciloscopio, señal de entrada y salida, modo de operación simple o sencillo para BJT. Gráfica observada en el osciloscopio, señal de las salidas, para BJT en modo común.

7 Modelo Equivalente JFET, en DC y AC