UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE LA MIXTECAInstituto de Electrnica y MecatrnicaLaboratorio deCircuitos electrnicos IIGrupo: 60411 de marzo de 2015Prof. M.C. Esteban Osvaldo Guerrero Ramrez

Reporte de prcticaAmplificador emisor comn en cascada

Integrantes del equipo Avendao Gmez Oliver Meja Antonio Valeriano Snchez Lpez Bianca BianiMaterial y equipo 1 fuente de alimentacin de corriente directa variable. 1 Generador de seales. 1 Multmetro digital. 2 Transistores 2N3904. 11 Resistencias: 68 (2), 1 k (2), 2.2 k (2), 3.3 k (2), 3.6 k (2). 2 Potencimetros de 50 k. 3 Capacitores electrolticos de 1 F. 2 Capacitores electrolticos de 47 F.

ResumenEn esta prctica se presenta un amplificador (de seal) emisor comn en cascada. El cual nos genera una alta ganancia y nos demuestra que la ganancia total de voltaje es mayor que la ganancia de voltaje de cualquiera de las ambas etapas individuales.

Objetivo

Implementar el amplificador emisor comn en cascada utilizando el software Simulink de Matlab. Y posteriormente armarlo en el protoboard y corroborar los datos matemticos con los simulados y con los valores reales.Introduccin

Circuito y recta de carga

Para que una seal sea amplificada tiene que ser una seal de corriente alterna, ya que no tiene sentido amplificar una seal de corriente continua, porque sta no lleva ninguna informacin.

En un amplificador de transistores estn involucradas los dos tipos de corrientes (alterna y continua).

La seal alterna es la seal a amplificar y la continua sirve para establecer el punto de operacin del amplificador.Este punto de operacin permitir que la seal amplificada no sea distorsionada.

Configuracin Emisor Comn

La terminologa de Emisor-Comn se deriva del hecho de que el emisor es comn tanto a la entrada como a la salida de la configuracin. El emisor se conecta a las masas tanto de la seal de entrada como a la de salida.

Caractersticas Generales

Baja impedancia de entrada (ZIN), entre 700 y 1000. Un poco ms que la Base Comn.Alta impedancia de salida (ZOUT), entre (50k). Ms baja que la de Base Comn. Alta ganancia de corriente entre 20 y 300.Alta ganancia de voltaje.Es la configuracin ms usada, puesto que amplifica tanto corriente como voltaje.El ms usado para circuitos de baja frecuencia, debido a la alta impedancia de entrada.Usado en amplificadores de audio y de altas frecuencias de radio.Etapas en cascada

Si se ha entendido todo hasta este punto, no debe haber problema con las etapas de emisor comn en cascada. La idea aqu es utilizar la salida amplificada de una etapa asi como la entrada de otra etapa. En esta forma se puede construir un amplificador de multietapas con una ganancia muy grande de voltaje.La figura 1, muestra un amplificador de dos etapas CE en cascada. Una fuente de CA con una resistencia de fuentes Rs, amplifica la seal, la cual se acopla a la siguiente etapa de CE. Entonces la seal es amplificada otra vez, para obtener la salida final considerablemente mayor que la seal de la fuente.

Figura 1 Circuito armado en laboratorio y simulado en PSpice.

Desarrollo

Como primer paso de la prctica, utilizando los programas Matlab-Simulink y PSpice, simulamos el circuito amplificador en cascada como se muestra en las figuras 1 y 2.

Figura 2 Circuito Simulado en Matlab-Simulink.

A continuacin se realizaron los respectivos clculos matemticos para obtener los resultados tericos de la prctica, como son los voltajes de emisor, colector y base en cada etapa, ganancia de voltaje total, etc. Dichos clculos se muestran a continuacin.

Etapa 1

CD

CA

Segunda etapaPara la segunda etapa, los voltajes de base, colector y emisor son exactamente los mismos.

CA

Culminados los clculos matemticos, ahora tenemos que ver o encontrar la manera de que cada etapa del amplificador se polarice a la mitad de la recta de carga, para este paso usamos PSpice y el circuito de la figura 3.

Figura 3 Circuito para visualizar la recta de carga del transistor 2N3904.

A continuacin, realizando un barrido de voltaje se obtienen las curvas caractersticas del transistor y apoyndonos de un clculo matemtico, encontramos que el voltaje de polarizacin correcto para cada etapa, es decir VCEQ es 6V. Ver fig. 4.

Figura 4 Recta de carga del transistor 2N3904 en PSpice.

Una vez calculado VCEQ, se procedi a armar el circuito amplificador fsicamente en un protoboard y conectando nicamente la fuente de CD, modificamos los potencimetros hasta obtener el valor de 6V entre el colector y el emisor de cada etapa. La figura 5 muestra el circuito armado en protoboard.

Figu ra 5 Circuito armado.As mismo se realizaron las mediciones siguientes.

1.33V

Teniendo en cuenta todas las especificaciones del circuito y basndonos en la simulacin, el siguiente paso es conectar la seal de corriente alterna a nuestro circuito, procurando no rebasar los 50 mV de amplitud. Y con una frecuencia de 10 KHz. ver figura 6.

Figura 6 seal de CA insertada en el circuito.

Con ayuda de las herramientas de medicin del osciloscopio, la siguiente tarea es registrar las medidas de voltajes en los diferentes puntos del circuito, esta tarea se divide en dos partes, ya que una consiste en medidas sin la resistencia de carga y la otra con la resistencia de cargar. Los datos obtenidos y resultados se pueden visualizar en las tablas 1 y 2 respectivamente.

Tabla 1 Mediciones sin RL.MEDICIONES SIN RESISTENCIA DE CARGA

(punto D) mximo Sin distorsin (punto A) (punto B)Primera etapa (punto C)Segunda etapa

10V25mV294mV11.76294mV11.76138.29400

Tabla 2 Mediciones con RL.MEDICIONES CON RESISTENCIA DE CARGA

(punto D) (punto A) (punto B)Primera etapa (punto C)Segunda etapa

2.22V38.2mV280mV7.53288mV7.5356.758.11

ANALISIS DE RESULTADOS.Realizando una comparacin exhaustiva entre los resultados tericos, simulados y prcticos podemos notar que nuestro circuito amplificador tiene una respuesta favorable, es decir la salida amplificada sin distorsin en un intervalo de los 5mV hasta los 25mV aproximadamente.

Figura 7 Seales de entrada y salida del circuito.

Figura 8 Captura de pantalla del osciloscopio.En las figuras 7 y 8 se puede apreciar la seal de salida (parte inferior) distorsionada, esto ocurre cuando la amplitud de entrada es igual o mayor a 25 mV, en este caso es de 50mV. En la simulacin, se predijo este resultado. La figura 9 muestra los resultados de la simulacin en Matlab-Simulink.

Figura 9 Seales de entrada y salida simuladas.En cambio, con una entrada menor que 25 mV, la salida amplificada no presenta distorsin alguna, como en el caso de las figuras 10 y 11. La seal de entrada tiene una amplitud de 10mV pp y la salida amplificada una amplitud de 1Vpp aproximadamente.

Figura 10 Seales de entrada y salida sin distorsin.

Figura 11 Captura Osciloscopio con Excel.Haciendo un anlisis por etapas del circuito amplificador, nos damos cuenta que en efecto los resultados tericos corresponden o se aproximan a los simulados y medidos.

Figura 12 Seal de entrada.Para dicho anlisis, decidimos aplicar 5mVp a la entrada del amplificador Fig.12. El siguiente paso fue visualizar la salida de la etapa uno, dicha seal se muestra en la figura 13.

Figura 13 Seal de salida primera etapa.Se puede apreciar que el voltaje p de la salida de la primera etapa es aproximadamente de 62mV, dividiendo este valor entre los 5mV de entrada se tiene una ganancia de primera etapa simulada y comparando con la ganancia de voltaje calculada de la primera etapa se tiene lo siguiente:

Con lo cual quedan justificados los resultados.Para la seal de salida de la segunda etapa el resultado es completamente el mismo, pero al ser la segunda etapa las ganancias de voltaje se multiplican y dan una ganancia total de aproximadamente 145.77, multiplicando este valor por el voltaje de entrada (5mV) da como resultado 728.88 mV que es aproximadamente el voltaje de salida pico que se observa en la figura 14.

Figura 14 voltaje de salida final simulada.

CONCLUSIONESEs muy satisfactorio observar y comprobar el funcionamiento de nuestro circuito amplificador basndonos en una serie de clculos tericos y de simulaciones. La forma en que los resultados tericos, simulados y prcticos encajan, nos dejan un muy buen sabor de boca, y lo ms importante, la comprensin del funcionamiento de dichos amplificadores en cascada.En el caso de las simulaciones, al principio estuvimos trabajando en PSpice, esto porque se nos facilita un poco mas este software y adems hemos venido trabajando con el, sin embargo decidimos tambin simular en Matlab-Simulink para ir conociendo y aprendiendo sobre este software, y al final nos result mejor, las simulaciones y visualizaciones de las seales es de cierta forma ms sencilla.Para armar no se encontraron dificultades, solo al momento de configurar el generador de seales, ya que su valor mnimo es de 50mV pp, pero el problema se resolvi usando un potencimetro para reducir el voltaje de entrada.

Figura 15 Atenuacion Vin.

Figura 16 Trabajando en laboratorio.

BIBLIOGRAFIA

[1]Electrnica, Teora de Circuitos y Dispositivos Electrnicos, Robert L. Boylestad, Pearson Education, Octava Edicion.

[2]Anlisis y Diseo de Circuitos Electrnicos, Donald A. Neamen, Primera Edicion, Mc.Graw-Hill.