Practica 2**Amplificador BJT en modo de autopolarizacion.

1st Ronald BaileyDiplomado en matematicasLaboratorio de electronica 2

Facultad de ingenieria de la Universidad de San CarlosGuatemala, Guatemala

ronaldbailey.se@gmail.com

I. INTRODUCCION

Este documento muestra los experimentos realizados parala comprension de la operacion del circuito de amplificacionutilizando un transistor BJT con el cual se lleva a cavo laobtencion de la senal de un microfono.

II. OBJETIVOS

A. Comprender el funcionamiento de los amplificadores desenal con transistores BJT.

• Construir un circuito para amplificacion de senalespolarizando transistores en region activa por medio delconocimiento teorico de su funcionamiento.

• Construir un circuito para amplificacion de senales po-larizando transistores en region activa por medio delconocimiento teorico de su funcionamiento.

III. MARCO TEORICO

Los amplificadores operacionales son un arreglo detransistores los cuales se conectan de la forma mas adecuadapara funcionar como un amplificador diferencial el cual estaarmado de forma que se colocan dos transistores del mismotipo y con una entrada de voltaje comun la cual produce unasalida de voltaje en las terminales del arreglo.

1) MicrofonoEs un dispositivo capaz de convertir la variacion deondas de presion (mecanicas) en voltajes o corrientes.

Microfono Electret:El electret realiza su magia con un par de membranasdelgadas electrostaticamente cargadas. Cuando las ondasde sonido fuerzan una mas cerca de la otra, un pequenotransistor en el microfono amplifica las fluctuaciones enel potencial electrico. Podemos amplificarlos aun masen nuestros circuitos y usarlos para muchos propositos.

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Fig. 1. Microfono.

Fig. 2. Microfono diagrama de bloques .

El circuito equivalente es el de la siguiente figura.Como se puede observar consiste en la en el microfonoya antes mencionado, preamplificador por un transistorFET tipo P, que al polarizarlo con una resistenciaa positivo es capaz de producir voltajes de amplitudrazonablemente facil de amplificar.Con la caracterıstica tıpica de pequena ganancia y granrazon de rechazo al ruido.El capacitor que se ve antes de la salida es para desvin-cular la senal variante en el tiempo del voltaje constanteproducido por la fuente al aportar la polarizacion altransistor.

Fig. 3. Microfono diagrama interno.

2) Configuracion de emisor comun.

Fig. 4. BJT en polarizacion balanceada (autopolarizacion).

3) Criterios de estabilidad.

Criterios para el diseno del circuito, para la estabilidaden el punto Q de la region activa para un transistor enconfiguracion de emisor comun por medio del metodode auto polarizacion.Las condiciones de polarizacion las fijaremos de lasiguiente manera. ecuacion 1.

Al hacer esto, se esta ubicando el punto Q en lamitad de la recta de carga, lo cual nos permite obtenermaxima excursion simetrica en la salida ecuacion 2.

Esta condicion se desarrolla para colocar una resistenciaen el emisor la cual hace mas estable la polarizacionlogrando que no dependa del valor de hfe ecuacion 3.

Con esta ultima ecuacion se fijara una corriente debase pequena para acercarse al modelo ideal en dondela corriente de base es pequena comparada con lacorriente que se drena por la R2.

4) Calculo de Resistencias.

Para calcular los valores de las resistencias depolarizacion se hara uso de algunos criterios de diseno,tales como los criterios de estabilidad.

RE. Para elegir RE se necesita tener un voltajepequeno para evitar la saturacion del transistor en laregion mas baja de potencial, no se puede hacer que RE= 0 ya que la configuracion de emisor comun presentala estabilidad por medio de utilizar la RE, ya que alexistir esta, la polarizacion se hace menos susceptible a

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

• Io: corriente de salida [A].• Ii: Corriente de entrada [A].• Vo: Voltaje de salida [V].• Vi: Voltaje de entrada [V].• Vcc: Voltaje de la fuente [V].• Voffset: Voltaje de la fuente [V].• Av: Ganancia de voltaje [V].• Ai: Ganancia de corriente [A].

C. Ecuaciones

• Ecuaciones de estabilidad

VCE =VCC

2(1)

VE =VCC

10(2)

I2 = 10ICβ

(3)

• Ecuacion para las resistencias

RE =hfeVcc

10(1 + hfe)IC(4)

RC =2Vcc5IC

(5)

R1 =hfe(11Vcc − 10VBE)

110IC(6)

R2 =hfe(VCC + 10VBE)

100IC(7)

• Ecuacion de Ganancia

AV =VoVi

(8)

IV. PROCEDIMIENTO

1) Circuito del microfonoa) Conecte el siguiente circuito:

Fig. 5. Circuito 1, microfono polarizado con una resistencia de 1k

Medir con el osciloscopio la senal de salida delmicrofono.

Fig. 6. Medicion de la senal del microfono

Para comprobar que el dispositivo funciona cor-rectamente probar producir un sonido constante;puede ser con una aplicacion en celular que generesonidos a frecuencias exactas, o simplemente sop-lando (se presentara ruido).

Fig. 7. Para realizare esta medicion que se observa en la fotografıa anteriorlas puntas del osciloscopio deben estar en modo AC.

Para el desarrollo de esta parte las Puntas debencolocarse en modo DC.

i) Voltaje constante que se presenta al no tenerningun tipo de senal en el microfono [V],se puede cubrir el microfono con un trapo

para que no muestre ningun tipo de ruido, noutilizar el dedo ya que este podria entran encontacto con la parte metalica del microfono ygenerar una senal no deseada.

ii) Presentar la grafica del paso anterior.

iii) Amplitud maxima que se genera al producirun sonido frente al microfono [V], Producir lamayor amplitud posible mientras se presionael boton de pausa en el osciloscopio (puedehacerse soplando el microfono directamente).

iv) Presentar grafica del paso anterior.

b) Colocar el capacitor y repetir los pasos anteriores.

Fig. 8.

i) Voltaje constante que se presenta al no tenerningun tipo de senal en el microfono [V],se puede cubrir el microfono con un trapopara que no muestre ningun tipo de ruido, noutilizar el dedo ya que este podria entran encontacto con la parte metalica del microfono ygenerar una senal no deseada.

ii) Presentar la grafica del paso anterior.

iii) Amplitud maxima que se genera al producirun sonido frente al microfono [V], Producir lamayor amplitud posible mientras se presionael boton de pausa en el osciloscopio (puedehacerse soplando el microfono directamente).

iv) Presentar grafica del paso anterior.

2) Amplificador BJT.

Fig. 9. Amplificador BJT (El circuito de la figura fue calculado en base alos datos obtenidos en la presentacion).

a) Medir las todas las tensiones y corrientes enlas resistencias y comparar los obtenido con losteoricos por medio de una tabla.

b) Medir las tensiones VBE y VCE, respectivamentesenaladas en la parte anterior y compararlos en unatabla con los datos teoricos.

3) Colocar el circuito del microfono propiamente polar-izado a la entrada de senal del amplificador.

Fig. 10. Circuito acoplado

a) Medir la amplitud maxima de la entrada delamplificador y su salida, luego encontrar laganancia y presentar las graficas del osciloscopiode las mediciones.

b) Desacoplar el circuito del microfono y colocar elgenerador con una onda senoidal pura aseguran-dose de darle un voltage de offset adecuado si esnecesario, para la correcta operacion del transistor,con el fin de variar la frecuencia para observar elancho de banda.

A. Errores comunes

• Para realizar correctamente las mediciones elosciloscopio debe estar en modo DC y AC para lacorrecta observacion de la senales (si se usa uno).

• Al colocar el generador utilizar una amplitud de senal queno sea demasiado grande ya que esto saturara el transistorproduciendo una onda cuadrada o una deformacion en lasenal de salida.

B. Rubrica de calificacion

TABLE IDISTRIBUCION DE CALIFICACION

No. Inciso Punteo

1.a

Presentar tabla comparativa entrelos voltajes y resistencias teoricos ypracticos del circuito y fotografıadel circuito armado.

1.iVoltaje constante que se presenta al no tenerningun tipo de senal en el microfono [V].´

1.ii Presentar la grafica del paso anterior.

1.iii

Amplitud maxima que se generaal producir un sonido frente almicrofono [V], Producir la mayoramplitud posible mientras se presionael boton de pausa en el osciloscopio(puede hacerse soplando el microfonodirectamente).

1.iv Presentar la grafica del paso anterior.

2Amplificador BJTPresentar tabla comparativa entreel voltaje teorico y practico de la fuente.

2.a

Medir las todas las tensiones y corrientes enlas resistencias y comparar los obtenido conlos teoricos por medio de una tabla, calcularel porcentaje (valor obtenido/ valor teorico x 100).

2.bMedir las tensiones VBE y VCE, respectivamentesenaladas en la parte anterior y compararlos enuna tabla con los datos teoricos y obtener su porcentaje de error.

3 Presentar fotografıa del circuito armado.

3.aMedir la amplitud maxima de la entrada del amplificadory su salida, luego encontrar la ganancia y presentar lasgraficas del osciloscopio de las mediciones.

3.b

Desacoplar el circuito del microfono y colocar el generadorcon una onda senoidal pura asegurandose de darle un voltagede offset adecuado si es necesario, para la correcta operaciondel transistor, con el fin de variar la frecuencia para observarel ancho de banda y presentar las frecuencias de corte baja y altay el ancho de banda.

INFORMACION

• La Practica se recibira de forma impresa, por favor serordenados en la forma de presentar la informacion.

• Adjuntar la rubrica de calificacion ya que en funcion deesa hoja se colocara la nota.

• Las respuestas deben ir en el mismo orden de la rubricade calificacion.

REFERENCIAS

https://es.wikipedia.org/wiki/Micrhttps://en.wikipedia.org/wiki/Electret microphone

https://makezine.com/2014/05/12/electronics-fun-fundamentals-the-eclectic-electret-microphone/https://edbar01.wordpress.com/about/eventos-ondulatorios/amplitud-periodo-frecuencia-y-frecuencia-angular/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/filcap2.htmlhttp://www.ee.hacettepe.edu.tr/ usezen/ele230/freq response-2sp.pdfhttp://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/polarizacion-transistor.pdfhttps://www.sparkfun.com/datasheets/Components/BC546.pdfhttp://jorgemendozapua.blogspot.com/2007/10/polarizacin-del-bjtdivisor-de-voltaje.htmlhttp://mrelbernitutoriales.com/polarizacion-del-bjt/