Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Eléctrica IE0308 - Laboratorio Eléctrico I

II - 2010

Experimento 3: Amplificadores con transistores

OBJETIVO GENERAL

• Implementar amplificadores lineales con transistores de unión bipolar y de efecto de campo.

TRABAJO PREVIO I. Investigación bibliográfica

1. Busque las hojas de datos de los siguientes componentes y describa brevemente las principales características de cada uno:

• NTE123A y NTE159M • 2N3819 y 2N3820

2. Explique brevemente la operación de transistores BJT y FET. Haga énfasis en sus características

eléctricas más importantes y muestre sus zonas de operación.

3. Explique cómo obtener experimentalmente la ganancia de corriente β de un transistor BJT, así

como la corriente de saturación DSSI y la tensión de compuerta-fuente de apagado pV ( GSoffV ) de

un transistor JFET.

4. ¿Cuáles configuraciones existen para un amplificador lineal de tensión con un transistor BJT? ¿Cuáles para uno con un transistor FET? Mencione las características de cada configuración y compare las distintas configuraciones del mismo tipo de transistor, así como las equivalentes para los dos tipos de transistores.

5. ¿Qué es máxima excursión simétrica? ¿Cuál es la importancia de esta característica en un

amplificador lineal de tensión con transistores?

6. ¿Cuál es la función de los capacitores de acople y desacople en un amplificador lineal de tensión construido con transistores? ¿Cómo modifican la respuesta en frecuencia del circuito?

II. Diseño Para el diseño de los amplificadores, considere una resistencia de carga RL muy grande. Utilice una fuente DC de 15 V y una señal de entrada senoidal de 200 mVpp y 1 kHz.

Pista: puede iniciar por escoger una corriente de operación de colector ( cqI ) o de drenaje (DQI ) entre 5 mA

y 10 mA.

1. Diseñe una etapa de entrada con un amplificador de drenaje común que cumpla con las siguientes especificaciones:

• Ganancia de tensión mayor o igual a 0,7 ( 7,01 ≥VA ).

• Impedancia de entrada mayor o igual a 200 kΩ ( Ω≥ kZ i 2001 ).

• Impedancia de salida menor o igual a 2 kΩ ( Ω≤ kZ o 21 ).

• Frecuencia de corte en bajo menor o igual a 20 Hz ( Hzf cb 201 ≤ ).

Utilice un transistor 2N3819 (NTE312).

2. Diseñe una etapa de amplificación de tensión con un amplificador de emisor común que cumpla con

las siguientes especificaciones:

• Ganancia de tensión de 10 ( 102 ≈VA ).

• Impedancia de entrada mayor o igual a 10 veces Zo1 ( 12 10 oi ZZ ⋅≥ ).

• Frecuencia de corte en bajo menor o igual a 20 Hz ( Hzf cb 202 ≤ ).

• Máxima excursión simétrica.

Utilice un transistor 2N2222A (NTE123A). Además determine el valor de la impedancia de salida (Zo2) del circuito diseñado.

Recuerde incluir TODOS los cálculos necesarios para llegar a la solución. Realice las simulaciones que le permitan comprobar que los circuitos diseñados cumplen con las especificaciones indicadas.

3. Conecte los dos circuitos en cascada y verifique que para el circuito completo se cumple que

21 VVV AAA ⋅≈ . Obtenga la respuesta en frecuencia del circuito completo y encuentre su

frecuencia de corte en bajo.

TRABAJO EN EL LABORATORIO

1. Encuentre la ganancia de corriente β del transistor BJT, así como la corriente de saturación DSSI y

la tensión de compuerta-fuente de apagado pV del transistor JFET. Determine los efectos de las

variaciones de estos parámetros con respecto a los utilizados en el diseño.

2. Arme los circuitos diseñados y verifique que cumplen con las especificaciones indicadas. Tome capturas que muestren la ganancia y la frecuencia de corte requeridas.

3. Determine la máxima excursión y el punto de operación de cada circuito. Compare los puntos de

operación obtenidos con los diseñados.

4. Realice un barrido de frecuencias que permita analizar la respuesta en frecuencia de la etapa de ganancia. Tome 10 medidas por década, desde 1 Hz hasta 100 kHz (50 puntos en total) y construya la gráfica de ganancia contra frecuencia. Determine las frecuencias de corte y el ancho de banda del circuito.

5. Conecte los circuitos diseñados entre sí y verifique que las dos etapas juntas cumplen con la ganancia

de tensión y la frecuencia de corte en bajo esperadas.