Electrónica analógica

Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos. Electricidad. Recta de carga. Transistor Darlington. Corrientes. Amplificador en base común

  • Enviado por: Uriel M. Vargas Aguirre
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 10 páginas

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PRACTICA # 4

Realice la recta de carga del siguiente circuito:

  • obtenga el Vo si Vin es igual a 0.5

  • ahora divida el Vo entre el Vin y esa es la ganancia.

  • En este inciso vamos a emplear resistencias a nuestro criterio, nuestro Vin es de 0.5 V y el VCC va a ser igual a 10 V, pero como estos valores no los tenemos vamos a tener que emplear dos divisores de voltaje; uno para 0.5 V y el otro para los 10 V

    para sacar el valor de 0.5 V vamos a emplear el siguiente circuito:

    y el de 10 V nos quedaría de la siguiente manera:

    y el circuito que vamos a calcular seria el siguiente:

    cálculos:

    Vx = R2___ (Vcc) = 2.2 k___ (10V) = 1.80 V

    R1 + R2 10 k + 2.2 k

    1.8 + Vin = 1.8V + 0.5V = 2.3V

    Vx = 2.3V

    VE = VB - VBE = 2.3 - 0.7

    VE = 1.6V

    IE = VE = 1.6V = 1.6mA

    RE 1k

    VRC = IC * RC = .6mA * 2.7 k = 4.32V

    VC = VCC - VRC = 10V - 4.32V = 5.68V

    VCE = VC - VE = 5.68V - 1.6V = 4.08V

    IC MAX = VCC___ = 10V___ = 2.7mA

    RC + RE 3700 

    Graficada la recta de carga quedaría de la siguiente manera:

    En lo simulado nuestro criterio el transistor se encuentra en la zona de corte por que la corriente de base es muy pequeña, se puede considerar cero, aunque hay corriente de colector. En un trazador de curvas esta corriente por lo general es tan pequeña que no se ve.

    La corriente de corte de colector existe aunque no hay corriente en la base por que el diodo de colector como cualquier otro diodo tiene una corriente inversa de portadores minoritarios.

    Simulado nos quedaría de la siguiente manera:

    IB:

    VO:

    y finalmente medido nos quedaría de la siguiente forma:

    VC = 7.43V VE = 0.2V

    Conclusiones: El divisor de tensiones quiere decir que el circuito es insensible a las variaciones de la , lo que implica que a su vez el punto Q este fijo. La polarizacion por división de tensión es la de polarizacion que se prefiere en los circuitos transistorizados lineales.

    La clave de un buen diseño de un circuito es el divisor de tensión constante. Existe una regla para obtener un buen diseño, se obtiene el equivalente de thevenin del circuito y con dos fuentes es imposible poder obtener el equivalente de thevenin.

    TRANSISTOR DARLINGTON

    una conexión darlington consiste en dos transistores conectados en cascada como se muestra en la siguiente figura. la corriente de base del segundo transistor viene del emisor del primer transistor. Por tanto la ganancia de corriente entre la primera base y el segundo transistor es:

     = 12

    En otras palabras los dos transistores tienen una ganancia de corriente individuales. La ventaja principal de una conexión darligton es la alta impedancia de entrada que se percibe a la base del primer transistor. En el circuito de la misma figura, la impedancia es aproximadamente:

    Z ent(base ) = RE

    figura 1

    Los fabricantes de transistores pueden poner 2 transistores dentro de un solo encapsulado, como se ve en la siguiente figura. Este dispositivo con tres terminales, conocido como transistor darlington, actúa como si fuese un solo transistor con una  extremadamente alta. Por ejemplo el TP101 es un transistor darlington con una  mínima de 1000 y una  máxima de 20000. el análisis de un circuito en el que se emplee un transistor darlington es casi idéntico al proceso discutido anteriormente, excepto por una cosa: como hay dos transistores, hay dos caídas VBE, por ejemplo, si la tensión continua de base es de 5V, la tensión continua de emisor es:

    VE = 5V - 1.4V = 3.6V

    Ejemplo: en el circuito de la figura 1 RE = 100. Si 1 = 100 y 2 = 75, ¿cuál es la impedancia de entrada en la primera base?

    Solución:

    Como 1 = 100 y 2 = 75, la ganancia total de corriente esta dada por:

     = (100) (75) = 7500

    la impedancia de entrada de la primera base es:

    Zent(base) = (7500) (100) = 750 k

    EL PAR DARLINGTON

    En la figura 21 se ilustra el par Darlington. Dicho par es una configu­ración compuesta de dos transistores en cascada. Esta combinación de transistores posee algunas características deseables que la hacen más útil que un solo transistor en ciertas aplicaciones. Por ejemplo, el circuito tiene alta impedancia de entrada, baja impedancia de salida y alta ganancia de corriente. Una desventaja del par Darlington es que la corriente de fuga del primer transistor es amplificada por el segundo.

    Para resolver este inciso resolviéndolo matemáticamente nos quedaría de la siguiente forma:

    VE = VENT - 0.7V - 0.7V = 5 - 1.4 = 3.6V

    Simulado nos quedaría de la siguiente manera:

    y finalmente medido nos quedaría:

    VE = VB - VBE1 - VBE2

    VE = 5V - 0.63V -0.63V = 3.74V

    AMPLIFICADOR EN BASE COMÚN

    Esta es otra manera de amplificar un voltaje determinado. En esta ocasión para esta configuración vamos a emplear 2 fuentes de voltaje, una que va a ser de 15V y otra de -12V, para llegar a obtener determinados voltajes de salida como son el voltaje de emisor y voltaje colector. El circuito que vamos a emplear nos quedaría de la siguiente manera:

    Este circuito es un ejemplo de polarizacion de emisor con dos fuentes de alimentación.

    Algunos equipos electrónicos tienen una fuente de alimentación que produce tensiones positivas y negativas, por ejemplo nuestro circuito muestra dos fuentes de alimentación +15V y -12V, la fuente negativa polariza directamente al diodo emisor. Y la fuente positiva polariza inversamente el diodo del colector. Este circuito se deriva del circuito polarizacion de emisor. Por esta razón, nos referimos a el simplemente como de polarizacion de emisor con dos fuentes.

    Cuando este tipo de circuitos están diseñados correctamente para la corriente de base serian suficientemente pequeña como para ser ignorada. Esto equivale a decir que la tensión de la base es cero aproximadamente. La tensión en el diodo emisor es de 0.7V y por eso aparecen -0.7V en el emisor, hay una caída de mas a menos de 0.7V al ir de la base al emisor, si la tensión de base es de 0V, la tensión de emisor no puede ser +0.7V, tiene que ser -0.7V.

    La resistencia de emisor de nuevo desempeña el valor clave a la hora de establecer el emisor. Para hallar esta corriente se aplica la ley de ohm a la resistencia de emisor como sigue: la parte superior de la resistencia del emisor tiene una tensión de -0.7V y la parte inferior tiene una tensión de -12V. Por tanto, la tensión a la resistencia de emisor es igual a la diferencia entre estas dos tensiones para llegar a la respuesta correcta, se resta el valor mas negativo del valor mas positivo. En este caso, el valor mas negativo es -12V por lo que:

    Nota: la tensión del diodo emisor en nuestro transistor es de 0.63V, por la resistencia interna del diodo o resistencia dinámica, por lo cual en los cálculos nos da una ligera diferencia en comparación a medido y simulado

    Cálculos:

    VRE = -VBE - (-VEE) = -0.7V - (-12V) = 11.3V

    Una vez calculada la tensión en la resistencia de emisor, se calcula ala corriente de emisor con la ley de ohm.

    IE = VE = 11.3V = 0.513x10-3A

    RE 22 k

    esta corriente circula a través de la resistencia de 15 k produciendo una caída de tensión que se resta de +15V

    VC = VCC - (IC * RC) 15V - 7.7V = 7.3V

    La tensión colector emisor es la diferencia entre la tensión de colector y la tensión del emisor.

    VCE = VC - VE = 7.3V - (- 0.7V) = 8V

    Un Analisis Mas Exacto.

    Debido a que no existe una resistencia de base la tensión de base es ligeramente negativa supóngase que se puede tolerar una tensión de base de hasta -0.1V, eso quiere decir que la tensión de base podría varia de cero hasta -0.1V cuando la ganancia de corriente varíe con la temperatura, la corriente de colector o la sustitución del transistor.

    Por tanto en el peor de los casos la tensión de base puede ser de -0.1V y la tensión de emisor puede ser desde -0.6V hasta -0.8V.

    Y medido nos daría de la siguiente manera:

    VE = -0.7V

    VB = 0V

    VC = 7.1V

    La recta de carga es la siguiente:

    Cálculos para la IC de saturación:

    IC (SATURACION) = 15 - (-12) = 0.729 X 10-3 A

    37 K