Polarización Universal: Puente de Beta

Electrónica. Estabilidad. Diseño. Ecuaciones

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UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA

ELECTRONICA I

CALASE DE POLARIZACION UNIVERSAL

POLARIZACION UNIVERSAL O PUENTE DE BASE O INDEPENDIENTE DE BETA

La palabra PUENTE DE BETA, quiere decir que el voltaje de base este fijo, que es el mismo punto de configuración.

Ahora el INDEPENDIENTE DE BETA, quiere decir que las variaciones posibles no sufran por la temperatura, entonces esta configuración es la más estable de todas.

El circuito de polarización universal ofrece una estabilidad tanto para los cambios por la corriente de fuga como por la ganancia de corriente de Beta.

Los cuatro valores de los resistores que mostramos deben obtenersen para el punto de operación especificado.

El circuito para ingeniería para la selección de un valor de voltaje emisor se utiliza de la misma forma que las consideraciones previas de diseño. Porque guían a una solución directa para todos los valores de los resistores.

Polarización Universal: Puente de Beta

CARACTERISTICAS DE ESTABILIDAD

En este tipo de polarización si se presentara un aumento de temperatura en el dispositivo (Transistor BJT), la conductividad aumentaría, por consiguiente la corriente de Base y la corriente de Colector aumentaría.

Por ley de Ohm al aumentar la corriente de Colector aumenta el voltaje en la resistencia de Colector, esto trae como consecuencia una disminución en el voltaje de Colector, en el punto de trabajo.

Si cuando se aumenta la corriente de colector, se mantiene un voltaje de base constante, el voltaje en la resistencia de emisor aumentara lo cual causa una disminución en el voltaje base emisor, al presentarse esta disminución de voltaje la corriente de Base y la corriente de Colector disminuirán.

CRITERIOS DE DISEÑO

  • VCQ = Vcc/2

  • VU = 100% de Vcc

  • Vcc = VCeo/4 Cuando esta en corto

  • Ic saturación = 1% de Ic máximo

  • VCe = 4*Vcc / 10

  • VRe = Vcc / 10

  • I1 >> Ib

  • I1 = 10 veces Ib => I1=10*Ib

ECUACIONES

Ecuación de Entrada:

I1 = Vcc / (R1+R)

10*IbQ

Vb = Vcc*R2 / (R1+R2)

Vbe+VRe

Vcc = VRc+Vrb+Vbe

Vrc = Ic*Rc

Vrb = Ib*Rb

VcQ = VRb+Vbe

Vcc = ß*Ib*Rc+Ib*Rb+Vbc

Ib = Vcc-Vbe / (ß*Rc+Rb)

Ecuación de Salida:

Vcc = VRc+Vce+Vre

VcQ = Vce+Vre

Vcc = Vrc+Vce

Vce = VcQ

VRc = Ic*Rc

=> Vcc = Ic*Rc+Vce

Ic = Vcc - Vce / Rc Cuando esta en corte (Ic = 0), y cuando esta en saturación (Vce = 0).

En Corte Vce = Vcc

En Saturación Isat = Vcc / Rc

DESARROLLO DE ECUACIONES

De criterio == Rc = 4Re

Ecuaciones de Entrada:

I1 = 10*IbQ = Vcc / R1 + R2

R1 = (Vcc / 10*IbQ) - R2

VbQ = Vcc*R2 / (R1 + R2) = VbeQ + VRe

Reemplazamos la ecuación R1 en la ecuación VbQ

Vcc*R2 / (Vcc / 10*IbQ) - R2 + R2 = VbeQ + VRe

R2 = VbeQ + VRe / 10*IbQ VRe > VbeQ

R2 = VRe / 10*IbQ VRe = ICQ*Re

VRe = ß*IbQ*Re

R2 = ß*IbQ*Re / 10*IbQ

R2 = ß*Re / 10

Ecuaciones de Salida:

Vcc = VRc + VcQ

Vcc = IcQ*Rc + (Vcc / 2)

Dividimos la expresión en ß

(IcQ = Vcc /2*Rc) / ß = IbQ

IbQ = Vcc / 2*ß*Rc

R1 = (ß*Rc / 5) - R2

EJEMPLO 1

Verifique el funcionamiento de un transistor BJT (2N2222), con los criterios de diseño.

Vcc = 20 V

ß = 200 Typ = HFE

Ic maxima = 0.8 A

VceQ = 40 V

Criterios

VcQ = Vcc / 2

VcQ = 5V

Vcc = VceQ / 4

Vcc = 40 / 4

Vcc = 10V

Ic saturación = 1% * 0.8 A

Ic saturación = 8 mA

VRc = 4*Vcc / 10

VRc = 4

VRe = Vcc / 10

VRe = 1

Ecuaciones

Ecuaciones de entrada:

I1 = Vcc / (R1+R2)

I1 = 10*IbQ

Vb = Vcc*R2 / (R1+R2)

Vb = Vbe+Vre

Ecuaciones de salida:

Vcc = VRc+Vce+Vre

VRc = Ic*Rc

Rc = Vcc - Vce - Ve / Ic

VRe = Ie*Re

VRe = Vcc / 10

Vce = 4*Vcc / 10

Vcc = Ic*Rc+Ie*Re+4*Vcc / 10

VcQ = Vce+VRe

VcQ = (4*Vcc / 10)+(Vcc / 10)

VcQ = Vcc / 2

Desarrollo de ecuaciones

Rc = 4*Re

Vcc = VRb+5

10-5 = VRc

VRc = 5

Entrada

I1 = 10*IbQ

I1 = Vcc / (R1+R2)

R1 = (Vcc / 10*IbQ)-R2

VbQ = Vcc*R2 / (R1 + R2)

VbQ = VbeQ+VRe

Vcc*R2 / (Vcc / 10*IbQ)- R2+R2 = VbeQ+VRe aqui se anulan las resistencias

=> R2 = VbeQ+VRe / 10*IbQ ; VRe > VreQ

R2 = VRe / 10*IbQ ; VRe = IcQ*Re

IcQ = IeQ

VRe = ß*IbQ*Re

R2 = ß*IbQ*Re / 10*IbQ

R2 = ß*Re / 10

Salida

Vcc = VRc+VcQ

Vcc = IcQ*Rc + Vcc / 2

IcQ = ß*IbQ

IcQ / ß = IbQ

IcQ = Vcc / 2*Rc

IcQ / ß = Vcc / 2Rc / ß

IbQ = Vcc / ß*2Rc

=> R1 = (Vcc / (10*Vcc / ß*2Rc))-R2

R1 = (ß*2Vcc*Rc / (10*Vcc/5))-R2

R1 = (ß*Rc / 5)-R2

VRc = Ic*Rc

Comprobación

Rc = 4*Re

625 = 4*Re

Re = 156.25 Ohmios

Re = 125 Ohmios

IcQ = IeQ = 8 mA

Rc = Vcc-Vce-Ve / Ic

Rc = 10-4-1 / Ic

Rc = 5 / 8 mA

Rc = 625 Ohmios

R2 = ß*Re / 10

R2 = 200*156.25 / 10

R2 = 3125 ohmios

IcQ = 5 / 625

IcQ = 8 mA

IbQ = Vcc / ß*2Rc

IbQ = 10 / (200*2*625)

IbQ = 0.04 mA

R1 = (ß*Rc / 5)-R2

R1 = (200*625 / 5)-3125

R1 = 21.875 K Ohmios

Vb = Vbe+Ve

Vb = 0.7 V+1

Vb = 1.7 V

VcQ = 5V

Polarización Universal: Puente de Beta