Practica 2* I. INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 Practica 2* * Amplificador BJT en modo de autopolarizacion. 1 st Ronald Bailey Diplomado en matematicas Laboratorio de electronica 2 Facultad de ingenieria de la Universidad de San Carlos Guatemala, Guatemala ronaldbailey.se@gmail.com I. INTRODUCCIÓN Este documento muestra los experimentos realizados para la comprensión de la operación del circuito de amplificación utilizando un transistor BJT con el cual se lleva a cavo la obtención de la señal de un micrófono. II. OBJETIVOS A. Comprender el funcionamiento de los amplificadores de señal con transistores BJT. Fig. 1. Micrófono. Construir un circuito para amplificación de señales polarizando transistores en región activa por medio del conocimiento teórico de su funcionamiento. Construir un circuito para amplificación de señales polarizando transistores en región activa por medio del conocimiento teórico de su funcionamiento. III. MARCO TEÓRICO Los amplificadores operacionales son un arreglo de transistores los cuales se conectan de la forma mas adecuada para funcionar como un amplificador diferencial el cual esta armado de forma que se colocan dos transistores del mismo tipo y con una entrada de voltaje común la cual produce una salida de voltaje en las terminales del arreglo. 1) Micrófono Es un dispositivo capaz de convertir la variación de ondas de presión (mecánicas) en voltajes o corrientes. Fig. 2. Micrófono diagrama de bloques. El circuito equivalente es el de la siguiente figura. Como se puede observar consiste en la en el micrófono ya antes mencionado, preamplificador por un transistor FET tipo P, que al polarizarlo con una resistencia a positivo es capaz de producir voltajes de amplitud razonablemente fácil de amplificar. Con la característica típica de pequeña ganancia y gran razón de rechazo al ruido. El capacitor que se ve antes de la salida es para desvincular la señal variante en el tiempo del voltaje constante producido por la fuente al aportar la polarización al transistor. Micrófono Electret: El electret realiza su magia con un par de membranas delgadas electrostáticamente cargadas. Cuando las ondas de sonido fuerzan una más cerca de la otra, un pequeño transistor en el micrófono amplifica las fluctuaciones en el potencial eléctrico. Podemos amplificarlos aún más en nuestros circuitos y usarlos para muchos propósitos. Identify applicable funding agency here. If none, delete this. Fig. 3. Micrófono diagrama interno.

2 2) Configuracion de emisor comun. los cambios de beta por variaciones de temperatura. A. Unidades V : Voltios en corriente DC. v: Voltios en corriente AC. A: Amperios en corriente DC. R: Resistencia en Ω. f: Frecuencia Hz. B. Abreviaciones Fig. 4. BJT en polarizacion balanceada (autopolarizacion). 3) Criterios de estabilidad. Criterios para el diseño del circuito, para la estabilidad en el punto Q de la región activa para un transistor en configuración de emisor común por medio del método de auto polarización. Las condiciones de polarización las fijaremos de la siguiente manera. ecuacion 1. Al hacer esto, se está ubicando el punto Q en la mitad de la recta de carga, lo cual nos permite obtener máxima excursión simétrica en la salida ecuacion 2. Esta condición se desarrolla para colocar una resistencia en el emisor la cual hace más estable la polarización logrando que no dependa del valor de hfe ecuacion 3. I o : corriente de salida [A]. I i : Corriente de entrada [A]. V o : Voltaje de salida [V]. V i : Voltaje de entrada [V]. V cc : Voltaje de la fuente [V]. V offset : Voltaje de la fuente [V]. Av: Ganancia de voltaje [V]. Ai: Ganancia de corriente [A]. C. Ecuaciones Ecuaciones de estabilidad V CE = V CC 2 V E = V CC 10 I 2 = 10 I C β Ecuacion para las resistencias (1) (2) (3) Con esta última ecuación se fijará una corriente de base pequeña para acercarse al modelo ideal en donde la corriente de base es pequeña comparada con la corriente que se drena por la R2. 4) Cálculo de Resistencias. Para calcular los valores de las resistencias de polarización se hara uso de algunos criterios de diseño, tales como los criterios de estabilidad. RE. Para elegir RE se necesita tener un voltaje pequeño para evitar la saturación del transistor en la región más baja de potencial, no se puede hacer que RE = 0 ya que la configuración de emisor común presenta la estabilidad por medio de utilizar la RE, ya que al existir esta, la polarización se hace menos susceptible a R E = Ecuacion de Ganancia h fe V cc 10(1 + h fe )I C (4) R C = 2V cc 5I C (5) R 1 = h fe(11v cc 10V BE ) 110I C (6) R 2 = h fe(v CC + 10V BE ) 100I C (7) A V = V o V i (8)

3 IV. PROCEDIMIENTO 1) Circuito del micrófono a) Conecte el siguiente circuito: para que no muestre ningun tipo de ruido, no utilizar el dedo ya que este podria entran en contacto con la parte metalica del microfono y generar una señal no deseada. ii) Presentar la gráfica del paso anterior. iii) Amplitud máxima que se genera al producir un sonido frente al micrófono [V], Producir la mayor amplitud posible mientras se presiona el botón de pausa en el osciloscopio (puede hacerse soplando el microfono directamente). iv) Presentar gráfica del paso anterior. b) Colocar el capacitor y repetir los pasos anteriores. Fig. 5. Circuito 1, microfono polarizado con una resistencia de 1k Medir con el osciloscopio la señal de salida del micrófono. Fig. 8. Fig. 6. Medicion de la señal del microfono Para comprobar que el dispositivo funciona correctamente probar producir un sonido constante; puede ser con una aplicación en celular que genere sonidos a frecuencias exactas, o simplemente soplando (se presentara ruido). i) Voltaje constante que se presenta al no tener ningún tipo de señal en el micrófono [V], se puede cubrir el microfono con un trapo para que no muestre ningun tipo de ruido, no utilizar el dedo ya que este podria entran en contacto con la parte metalica del microfono y generar una señal no deseada. ii) Presentar la gráfica del paso anterior. iii) Amplitud máxima que se genera al producir un sonido frente al micrófono [V], Producir la mayor amplitud posible mientras se presiona el botón de pausa en el osciloscopio (puede hacerse soplando el microfono directamente). iv) Presentar gráfica del paso anterior. 2) Amplificador BJT. Fig. 7. Para realizare esta medición que se observa en la fotografía anterior las puntas del osciloscopio deben estar en modo AC. Para el desarrollo de esta parte las Puntas deben colocarse en modo DC. i) Voltaje constante que se presenta al no tener ningún tipo de señal en el micrófono [V], se puede cubrir el microfono con un trapo Fig. 9. Amplificador BJT (El circuito de la figura fue calculado en base a los datos obtenidos en la presentación).

4 a) Medir las todas las tensiones y corrientes en las resistencias y comparar los obtenido con los teoricos por medio de una tabla. b) Medir las tensiones VBE y VCE, respectivamente senaladas en la parte anterior y compararlos en una tabla con los datos teoricos. 3) Colocar el circuito del microfono propiamente polarizado a la entrada de senal del amplificador. Fig. 10. Circuito acoplado a) Medir la amplitud máxima de la entrada del amplificador y su salida, luego encontrar la ganancia y presentar las gráficas del osciloscopio de las mediciones. b) Desacoplar el circuito del microfono y colocar el generador con una onda senoidal pura asegurandose de darle un voltage de offset adecuado si es necesario, para la correcta operacion del transistor, con el fin de variar la frecuencia para observar el ancho de banda. B. Rubrica de calificacion TABLE I DISTRIBUCION DE CALIFICACION No. Inciso Punteo 1.a Presentar tabla comparativa entre los voltajes y resistencias teóricos y prácticos del circuito y fotografía del circuito armado. 1.i Voltaje constante que se presenta al no tener ningun tipo de señal en el microfono [V]. 1.ii Presentar la grafica del paso anterior. 1.iii Amplitud máxima que se genera al producir un sonido frente al micrófono [V], Producir la mayor amplitud posible mientras se presiona el botón de pausa en el osciloscopio (puede hacerse soplando el microfono directamente). 1.iv Presentar la grafica del paso anterior. 2 Amplificador BJT Presentar tabla comparativa entre el voltaje teorico y practico de la fuente. 2.a Medir las todas las tensiones y corrientes en las resistencias y comparar los obtenido con los teoricos por medio de una tabla, calcular el porcentaje (valor obtenido/ valor teorico x 100). 2.b Medir las tensiones VBE y VCE, respectivamente senaladas en la parte anterior y compararlos en una tabla con los datos teoricos y obtener su porcentaje de error. 3 Presentar fotografía del circuito armado. 3.a Medir la amplitud máxima de la entrada del amplificador y su salida, luego encontrar la ganancia y presentar las gráficas del osciloscopio de las mediciones. 3.b Desacoplar el circuito del microfono y colocar el generador con una onda senoidal pura asegurandose de darle un voltage de offset adecuado si es necesario, para la correcta operacion del transistor, con el fin de variar la frecuencia para observar el ancho de banda y presentar las frecuencias de corte baja y alta y el ancho de banda. INFORMACION La Practica se recibira de forma impresa, por favor ser ordenados en la forma de presentar la informacion. Adjuntar la rubrica de calificación ya que en funcion de esa hoja se colocara la nota. Las respuestas deben ir en el mismo orden de la rubrica de calificacion. A. Errores comunes Para realizar correctamente las mediciones el osciloscopio debe estar en modo DC y AC para la correcta observacion de la señales (si se usa uno). Al colocar el generador utilizar una amplitud de señal que no sea demasiado grande ya que esto saturara el transistor produciendo una onda cuadrada o una deformacion en la señal de salida.

5 REFERENCIAS microphone usezen/ele230/freq response- 2sp.pdf