Instituto tecnológico de Tehuacán

Asignatura: diseño con transistores

Proyecto final

Ing. Juan José Ortiz flores

Alumno: Jorge Luis ortega Martínez

Objetivo

Desarrollar un amplificador de potencia utilizando transistores.

Objetivos específicos

1.- seleccionar dispositivos semiconductores de amplificación.

2.- investigas los beneficios de un sistema de amplificación a base de transistores de potencia.

3.- diseñar e implementar un sistema de amplificación a base de transistores de potencia.

Introducción

El sistema de amplificación es vital hoy en día, se usa considerablemente por las personas como por ejemplo la amplificación de audio por medio de un micrófono o por personas que tienen una mala adición, por esta razón podemos decir que en la actualidad es útil para nosotros.

Los transistores son dispositivos semiconductores que tienen una propiedad con la cual podemos nosotros poder amplificar señales pequeñas y así poder mostrar que los transistores son dispositivos que se usan en muchas aplicaciones hoy en la actualidad.

Investigación

Al desarrollar un sistema de amplificación se mejora la calidad de audio.

La tecnología de los transistores.

El transistor es un dispositivo que ha originado una evolución en el campo electrónico.

Polarizar un transistor es una condición previa a muchas aplicaciones lineales y no-lineales ya que establece las corrientes y tensiones en continua que van a circular por el dispositivo.

Corrientes en un transistor de unión o BJT

Un transistor bipolar de unión está formado por dos uniones PN en contraposición. Físicamente, el transistor está constituido por tres regiones semiconductoras -emisor, base y colector- siendo la región de base muy delgada (< 1μm). El modo normal de hacer operar a un transistor es en la zona directa. En esta zona, los sentidos de las corrientes y tensiones en los terminales del transistor se muestran en la figura 1.1.a para un transistor NPN y en la figura 1.1.b a un PNP. En ambos casos se verifica que:

Regiones de operación de un transistor

Modos de operación de un transistor

En general, los transistores bipolares de circuitos analógicos lineales están operando en la región activa directa. En esta región existe cuatro zonas de operación definidas por el estado de las uniones del transistor saturación, lineal, corte y ruptura; estas zonas se indican claramente en la figura 1.2 que representa las zonas de operación de un transistor.

Región activa lineal

En la región activa lineal, la unión emisor-base está directamente polarizada y la unión base-colector inversamente polarizada; el VBE está comprendida entre 0.4 V y 0.8 V (valor típico de 0.7 V) y el VBC > 100mV.

Región de corte

En la región de corte las uniones de emisor y colector están polarizadas en inversa; el VBE y el VBC tienen tensiones inferiores a 100mV.

Región de saturación

En la región de saturación las uniones de emisor y colector están polarizadas en directa; el VBE y el VBC tienen tensiones superiores 100mV.

Región de ruptura

Las tensiones máximas que pueden soportar las uniones PN inversamente polarizadas se denominan tensiones de ruptura. Cuando se alcanza estas tensiones existe peligro de ruptura del transistor debido a dos fenómenos: ruptura por avalancha y ruptura por perforación. El fabricante proporciona dos tensiones máximas (VCEO, VCES) que limitan de alguna manera las tensiones máximas de polarización en continua los transistores. El VCEO define la tensión máxima entre el colector y emisor, estando la base en circuito abierto, antes de que se produzca fenómenos de multiplicación de avalancha que incrementa exponencialmente la ICO a través de la unión de colector. El VCES define la tensión máxima del colector, estando la base en cortocircuito al emisor, antes de que la anchura de la región de transición alcance el emisor perforando la región de base.

Concepto de punto de trabajo y recta de carga estática

El transistor bipolar que opera en la región lineal tiene unas características eléctricas lineales que son utilizadas para amplificación. En estos circuitos, las señales de entrada son amplificadas a la salida y, por consiguiente, hay un aporte de energía realizado a través de fuentes de tensión externas denominadas fuentes de alimentación o fuentes de polarización. Las fuentes de alimentación cubren dos objetivos: proporcionar las corrientes y tensiones en continua necesarias para que el transistor opere en la región lineal y suministrar energía al transistor de la que parte de ella va a ser convertida en potencia (amplificación). Los valores de corrientes y tensiones en continua en los terminales de un transistor se denominan punto de trabajo y se suele expresar por la letra Q.

Ejemplo suponemos que el transistor se encuentra en la región directa lineal, entonces se puede relacionar las intensidades de base y colector a través de la hFE y asignar una tensión base-emisor típica de 0.7 V. El cálculo de las tensiones e intensidades del transistor proporciona su punto de trabajo Q.

Diseño y calculo

Amplificador clase AB con transistores de potencia modelo TIP-120

Etapa 1

T1 !NPN

R1

1.5k

R2

250

R3

8.4

R4

4.2

C1 1u

C2 1u

+U1 5

+ VG1

V+

VM

1

preamplificador

DATOS

VCC=12V

IC=950e−3A

B=1000

ANALISIS

VCC=VRC+VCE+VRE

VCC=VRC+VRE RC+RE=VCCIC

= 12

950 e−3=12.6Ω

VCC=IC (VRC+VRE) G=2 RC=8.4Ω

RE=4.2Ω

VRE=110

VCC=1210

=1.2V

RE=VRETC

= 1.2

475 e−3=2.5Ω

VA=VBE+VRC

VA=0.7+1.2v

VA=1.9v

VA=R2

R1+R2∗VCC

10*R2≤BRE

R2=B∗ℜ10

=1000∗2.5250Ω

=250Ω

R1+R2=R2∗VCCVA

R1=R2∗VCCVA

−R2

R1=250∗121.9

−250=1.5e3

Etapa 2 amplificador

T1 !NPN T2 !NPN

R1 1

.5k

R2 8

.2

R3 1

.2k

R4 1

1.5

R5 2

50

R6 4

.2

R7 2

40

R8 1

.14

C1 470n C2 470n

C3 470n

+ VG1

+U1 5

AMPLIFICOR

DATOS

VCC=12V

IC=950e−3A

B=1000

ANALISIS

VCC=VRC+VCE+VRE

VCC=VRC+VRE RC+RE=VCCIC

= 12

950 e−3=12.6Ω

VCC=IC (VRC+VRE) G=10 RC=11.5Ω

RE=1.14Ω

VRE=110

VCC=1210

=1.2V

RE=VRETC

= 1.2

475 e−3=2.5Ω

VA=VBE+VRC

VA=0.7+1.2v

VA=1.9v

VA=R2

R1+R2∗VCC

10*R2≤BRE

R2=B∗ℜ10

=1000∗2.5250Ω

=240Ω

R1+R2=R2∗VCCVA

R1=R2∗VCCVA

−R2

R1=250∗121.9

−250=1.2e3

Análisis y Cálculo de capacitores

Datos

F¿ 1T

F=20Hz

T=1F

T=50µs

Calculo de capacitores por medio del análisis de los circuitos mostrados anterior mente

RT= (R1II R2) II (RG+RE)

RT= (250−1+1.5K−1)

RT= 26Ω

RTA= RT*RG

RTA= (26*50)

RTA= 13.K

Б= RC

C= бRTA

Б=RC=RTA

Construcción de nuestro amplificador pasó a paso

Conclusión

Podemos decir que hoy en día los transistores son una tecnología muy utilizada, esta vez solo mostramos una de sus aplicaciones la cual se usó para realizar un amplificador clase AB como se puede observar en las imágenes no obstante sabes que estos dispositivos tienen muchas aplicaciones.