UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICERECTORADO ACADÉMICO

DECANATO DE INGENIERIA ESCUELA DE ELÉCTRICA

SEDE CABUDARE

Shearly Achji Adjam Ricardo Ros

Lab. Electrónica I Saia “A”

INTRODUCCIÓN

En la práctica anterior, se centró el estudio en el comportamiento de los

amplificadores de unión Bipolar BJT, se observo que es posible tratar el transistor

como un dispositivo lineal si se restringe su operación a una región particular de

las curvas características al tiempo que se estudio su comportamiento tanto en las

regiones de corte y saturación. De igual manera, se hicieron análisis y diseños

empleando las distintas configuraciones que se pueden realizar con estos

dispositivos en una etapa.

En esta práctica se continuará el estudio de los transistores bipolares BJT

en aplicaciones multietapa. Se hará especial énfasis en parámetros como la

ganancia de tensión y corriente, la resistencia equivalente de entrada y la

resistencia equivalente de salida en cada etapa como parámetros de gran

importancia tanto en el análisis como en el diseño de los circuitos, permitiendo

hacer el cálculo de los elementos que intervienen en el circuito y obtener las

relaciones entrada-salida en los mismos.

ACTIVIDADES DE LABORATORIO.

PARTE I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS AMPLIFICADORES MULTIETAPAS.

1. Busque en el manual ECG el transistor 2N2222. Tome nota de sus

especificaciones.

Transistor Bipolar NPN de baja potencia cuyas características principales son las

siguientes:

Corriente máxima: 800mA

Voltaje máximo: 40V

hfe: valores típicos alrededor de 150

2. Monte el circuito, aplique como señal de entrada una onda senoidal de 0.1V

de amplitud y 1KHz de frecuencia.

C1

10uF

C2

0.01uF

C310uF

R122k

R282k

RC1820

RE1220

R38.2k

R422k

RC21k

RE2470

Q12N2222

Q22N2222

VCC12V

Vo2

Vo1

3. Observe y mida con el osciloscopio las señales de Vi y Vo1, con estos

valores calcule la ganancia de voltaje A1 en la etapa 1.

Señales Vi (amarilla) y Vo1 (azul):

A1 = Vo1 / Vi = -360mV / 100mV = -3.6

4. Repita el paso 3 para calcular la ganancia de voltaje A2 en la etapa 2.

Señales Vo1 (azul) y Vo2 (roja):

A2 = Vo2 / Vo1 = -2.83V / 360mV = -7.86

5. Observe y mida con el osciloscopio las señales de Vi y Vo2. Calcule la

ganancia total del amplificador multietapa.

At = Vo2 / Vi = -2.83V / -100mV = 28.3

6. ¿Qué función cumplen los condensadores en el circuito?

Los condensadores de 10μF a la entrada y 0.01μF funcionan como

condensadores de acople, esto quiere decir que solo dejan pasar las componentes

AC de la señal de salida a la siguiente etapa filtrando las componentes DC. El

condensador de 10μF en paralelo a la resistencia de 470Ω funciona como

condensador de paso haciendo que esta resistencia solo tenga influencia en el

estudio DC de la segunda etapa al tiempo que actúa como un cortocircuito al

momento de hacer el estudio AC.

PARTE II. DISEÑO DE AMPLIFICADOR MULTIETAPAS.

1. Diseñe un Amplificador Multietapas con los siguientes datos:

Av = 10, CC = 1, EC = -10, RL = 200Ω, β1 = 100, β2 = 150, Vin = 0.5*sen(ωt), VCC

= 15V.

Para hacer el diseño del amplificador multietapas, comenzaremos

trabajando desde la carga, pasando por la segunda etapa (Emisor Común) y

finalmente por la primera etapa (Colector Común).

Segunda etapa:

Sea la ganancia de tensión de un Emisor Común la siguiente:

AV2 = - gm * (RC2 || RL)

AV2 = - IC2 * (RC2 || RL) / 26mV

AV2 = - (VCC * (RC2 || RL)) / 26mV * ((RC2 || RL) + RC2 + RE2)

Asumiendo un valor de RE2 = 400Ω:

((RC2 || 200) + RC2 + 400) / (RC2 || 200) = - 15 / (26mV*(-10))

((RC2 || 200) + RC2 + 400) / (RC2 || 200) = 57.69

Despejando RC2 y resolviendo la ecuación cuadrática, tendremos que:

RC2 = 10.78KΩ

Calculemos Rca2 y Rcd2:

Rca2 = (RC2 || RL) = 10.78K || 200 = 196.36Ω

Rcd2 = RC2 + RE2 = 10.78K + 400 = 11.18KΩ

IC2 = VCC / (Rca2 + Rcd2) = 15 / (196.36 + 11.18K) = 1.32mA

RB2 = 0.1 * β2 * RE2 = 0.1 * 150 * 400 = 6KΩ

VBB2 = VBE + IC2 * (RB2 / β2 + RE2) = 0.7 + 1.32m * (6K / 150 + 400)

VBB2 = 1.28V

Calculando R12 y R22:

R12 = RB2 / (1 – VBB2 / VCC) = 6K / (1 – 1.28 / 15) = 6.56KΩ

R22 = RB2 * VCC / VBB2 = 6K * 15 / 1.28 = 70.31KΩ

Rin2 = RB2 * re2 / ((RB2 / β2) + re2)

re2 = 26mV / IC2 = 26m / 1.32m = 19.7Ω

Rin2 = 6K * 19.7 / ((6K / 150) + 19.7) = 1.98KΩ

Primera etapa:

La carga para la primera etapa es igual a la resistencia de entrada de la

segunda etapa (RL1 = Rin2).

Suponiendo RE1 = 400Ω, calculemos Rca1 y Rcd1:

Rca1 = (RE1 || RL1) = 400 || 1.98K = 332.77Ω

Rcd1 = RE1 = 400 = 400Ω

IC1 = VCC / (Rca1 + Rcd1) = 15 / (332.77 + 400) = 20.47mA

RB1 = 0.1 * β1 * RE1 = 0.1 * 100 * 400 = 4KΩ

VBB1 = VBE + IC1 * (RB1 / β1 + RE1) = 0.7 + 20.47m * (4K / 100 + 400)

VBB2 = 9.7V

Calculando R11 y R21:

R11 = RB1 / (1 – VBB1 / VCC) = 4K / (1 – 9.7 / 15) = 11.32KΩ

R21 = RB1 * VCC / VBB1 = 4K * 15 / 9.7 = 6.19KΩ

C1

100uF

C2

100uF

C3100uF

R1111.32k

R216.19k

RE1400

R126.56k

R2270.31k

RC210.78k

RE2400

Q12N2222

Q22N2222

VCC15V

A

B

C

D

RL200

C4

100uF

CONCLUSIONES

En esta práctica se pudo estudiar el comportamiento de los circuitos

amplificadores multietapas con transistores BJT empleando los principios tanto de

análisis como diseño para estudiarlos.

En la primera actividad, se estudió el comportamiento de un circuito

multietapas en configuración Emisor Común con resistor en el emisor para la

primera etapa y Emisor Común sin resistor en el emisor para la segunda. Se pudo

observar en el osciloscopio del programa Proteus el comportamiento de la señal

de entrada y las señales de salida de cada etapa las cuales sirvieron para calcular

la ganancia de tensión por etapa y total del sistema. Con esta información, se

pudo constatar como la ganancia total de un circuito multietapas es el resultado

del producto de la ganancia en cada etapa y se observó que la señal de salida en

un circuito Emisor Común es una versión amplificada e invertida de su señal de

entrada.

Finalmente, en la segunda actividad se emplearon las ecuaciones de diseño

para obtener un circuito multietapas que suministrara una ganancia total de -10 a

un circuito con una resistencia de carga de 200Ω y con configuración Colector

Común en la primera etapa y Emisor Común en la segunda etapa. Se emplearon

los parámetros de ganancia de voltaje y resistencia de entrada como ecuaciones

de gran relevancia para hacer los cálculos. De igual manera, se pudo ver como la

ganancia de un circuito en configuración Colector Común, tiene una ganancia de

tensión de aproximadamente 1.