LABORATORIO N4

LABORATORIO N4

RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA

Marco Terico4.1.- IntroduccinEl anlisis de amplificadores hecho hasta ahora ha estado limitado en un rango de frecuencias, quenormalmente permite ignorar los efectos de los elementos capacitivos, considerando nicamente elementos resistivos y fuentes. En este tema se estudia los efectos en frecuencia introducidos por condensadores de gran valor, generalmente externos, que limitan la frecuencia baja de operacin del amplificador, y condensadores internos a los dispositivos activos que limitan su comportamiento en alta frecuencia.Generalmente, el anlisis en frecuencia de un amplificador se realiza sobre un rango muy variable de valoresde frecuencia. Para facilitar su caracterizacin se utiliza escalas logartmicas en trminos de decibelio. Inicialmente,el decibelio tuvo su origen para establecer una relacin entre potencia y niveles de audio en escala logartmica. As,un incremento de nivel de potencia, por ejemplo de 4 a 16 W, no corresponde con un nivel de audio multiplicado por un factor de 4 (16/4), sino de 2 puesto que (4)2 .

4.2.- Consideraciones generales sobre frecuenciaLa presencia de condensadores en un amplificador hace que la ganancia de ste dependa de la frecuencia.Los condensadores de acoplo y desacoplo limitan su respuesta a baja frecuencia, y los parmetros de pequea seal de los transistores que dependen de la frecuencia as como las capacidades parsitas asociadas a los dispositivos activos limitan su respuesta a alta frecuencia. Adems un incremento en el nmero de etapas amplificadoras conectadas en cascada tambin limitan a su vez la respuesta a bajas y altas frecuencias.

En la figura 3.1.a se muestra la ganancia de un amplificador en funcin de la frecuencia. Claramente se identifican tres zonas: frecuencia bajas, frecuencias medias y frecuencias altas. A frecuencias bajas, el efecto delos condensadores de acoplo y desacoplo es importante. A frecuencias medias, esos condensadores presentan unaimpedancia nula pudindose ser sustituidos por un cortocircuito. A frecuencias altas, las limitaciones en frecuencia de los dispositivos activos condicionan la frecuencia mxima de operacin del amplificador. Esas zonas estn definidas por dos parmetros: frecuencia de corte inferior o L y frecuencia de corte superior o H.Ambos parmetros se definen como la frecuencia a la cual la ganancia del amplificador decae en 1/ 2 o 0.707con respecto a la ganancia del amplificador a frecuencias medias. El ancho de banda del amplificador obandwidth (BW) se define como

En la figura 3.1.b se indica la respuesta en frecuencia de un amplificador sin condensadores de acoplo y desacoplo. En este caso el amplificador solo tiene frecuencia de corte superior al ser L=0 con capacidad de amplificar seales DC.ObjEtivo:

Estudiar el comportamiento en alta frecuencia de un amplificadores RC con BJT y acoplamiento RC. Comprobacin del efecto Millar.

MATERIAL Y EQUIPO:

Osciloscopio de doble canal de 60 MHz

Generador de Seales

Fuente de Alimentacin DC

Multimetro digital

1 Transistor 2N3904

6 resistencias (1/4W): 1K, 5.1K, 7.5K, 10K, 12K, 51K

4 Condensadores:22uF / 16V, 6.8uF / 16V, 10uF / 16V, 240pF/25V

Tablero de Conexin

Alambres de conexin

Alicate

PROCEDIMIENTO :1. Arme el circuito de la figura .

2. Llenar tabla 1Tabla 1

V BV EV BEV CEI C

1.632 V9.861 mV646.2 mV3.0280.977 mA

3. Conecte generador de seales y aplique a su circuito una seal de 1 kHz y 25 mV pp

4. Mida la ganancia de voltaje.

Av = Vo / Vi = 29

5. Obtenga la ganancia de corriente :

AI = IL / I1 = 39.2

6. Obtenga la respuesta en frecuencia del circuito .

Llenar la Tabla II sin el condensador Cr y manteniendo la entrada en 25mV

Pico para todo el rango de frecuencias.

Tabla 2F1002005001K5K100K500K1M2M3M4M5M30M

Av1.682.12.42.82.82.82.82.82.82.82.82.82.8

Ai89.495.21112.5119119119119119119119119119119

1. Conecte un condensador Cr = 240pF entre la base y el conector del transistor (ver Fig. 4-1).

2. Repita el paso 6 y llene la Tabla III.

Tabla 3F1002005001K5K50K100K1M2M3M4M5M10M

Av1.7642.0182.542.803.863.863.863.863.863.863.863.863.86

Ai181.3.192.47230.4245.3246.3246.3246.3246.3246.3246.3246.3246.3246.3

CUESTIONARIO:1. Calcule la ganancia teorica de voltaje a frecuencias medias sin e condensador Cr. Haga lo propio con la ganancia de corriente. Adopte el valor tipico de hfe del transistor 2N3904.

2. Calcule la frecuencia de corte superior fh del circuito sin el condensador Cr. Adopte Cbe = gm / T t Cbc = valor tipico.

C1 = CW + Cbe + Cm

Cm = (1-Av)Cf

3. Resuelva la pregunta anterior pero con el condensador Cr en el circuito.

Ci = CW + Cbe + Cmi

Ci = CW + Cbe + (1-Av)Cbe

4. Calcule la frecuencia de corte inferior L del circuito y las demas frecuencias de quiebre para ambos casos.

5. Compare los resultados teoricos con los experimentales.

Los resultados obtenidos son bastante similares entre los teoricos y los obtenidos prcticamente en laboratorio, todo esto debido a que los componentes no son exactamente los valores que nos pide el circuito diseado. Los resultados obtenidos son muy similares debido a que los componentes difieren muy poco en su magnitud.

Estos cambios de valores en los dispositivos puede deberse a que la procedencia de los distintos dispositivos es diferente, a la fabricacin de los mismos, etc

Esto se debe a que los componentes tienen diversas marcas. Y tambin respecto al ambiente de trabajo.

Otro factor de error puede deberse que en estas mediciones influya el ambiente de trabajo, pudiendo este crear zonas de estatica o campos magneticos los cuales pueden influir en el comportamiento y mediciones de nuestros circuitos.

6. Conclusiones y observaciones.

Cuando se incrementa la frecuencia de nuestra seal se puede ver u observar que la ganancia disminuye y se produce un desfase esto se debe a las capacidades parasitas y propios de los amplificadores usados.

Los capacitares de acoplo y desacoplo se consideran como corto circuito y aparecen las capacidades Cbc, Cbe, Cce que aparecen en altas frecuencias.

Entra a tallar el teorema de millar el cual se utiliza para simplificar resultados.

_1250965810.unknown

_1250966029.unknown

_1250966150.unknown

_1250966221.unknown

_1250966360.unknown

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