PRACTICA1
AMPLIFICADOR DE POLARIZACIÓN
MEDIANTE
REALIMENTACIÓN POR COLECTOR
Ésta práctica
conoceremos las los amplificadores monoetapa con
transistores bipolares por polarización fija y por retroalimentación de
colector, conoceremos la estabilidad que las dos configuraciones así como la
operación y su ganancia de voltaje.
Introducción Teórica
Amplificador
a transistor emisor común
Para que una señal sea amplificada tiene que ser una
señal de corriente alterna. No tiene sentido amplificar una señal de corriente
continua, por que ésta no lleva ninguna información.
En un amplificador de transistores están involucradas los dos tipos de
corrientes (alterna y continua). La alterna es la señal a amplificar y la
continua sirve para establecer el punto de operación del amplificador. Este
punto de operación permitirá que la señal amplificada no sea distorsionada.
Este punto de operación
permitirá que la señal amplificada no sea distorsionada.
En el diagrama se ve que la base del transistor está conectada a dos
resistencias (R1 y R2). Estas dos resistencias forman un divisor de tensión que
permite tener en la base del transistor una tensión necesaria para establecer
la corriente de polarización de la base.
El punto de operación en corriente continua está sobre una línea de carga
dibujada en la familia de curvas del transistor. Esta línea esta determinada
por fórmulas que se muestran. Hay dos casos extremos, cuando el transistor está
en saturación (Ic máx.)Y cuando está en corte (Ic = 0). Ver la figura arriba a la derecha.
Si se modifica R1 y/o R2 el punto de operación se modificará para arriba o para
abajo en la curva pudiendo haber distorsión.
Si la señal de entrada (Vin) es muy grande, se recortarán los picos positivos y
negativos de la señal en entrada (Vout)
El condensador de bloqueo C1:
Este condensador (capacitor) se utiliza para bloquear la corriente continua que
pudiera venir de Vin. Este condensador actúa como un
circuito abierto para la corriente continua y un corto circuito para la
corriente alterna (la que se desea amplificar) Esto condensadores no se
comportan así en la realidad, pero se acercan bastante, pudiendo tomarse así.
Capasitor de derivación (Ce):
La
resistencia Re es una resistencia que aumenta la estabilidad de el
amplificador, pero que tiene el gran inconveniente que es muy sensible a las
variaciones de temperatura (causará cambios en la corriente de base, lo que
causará variaciones en la corriente de emisor (recordar Ic
= β Ib)). Esto causará una disminución en la
ganancia de corriente alterna, lo que no se desea. Para resolver el problema se
pone en paralelo con Re un condensador que funcionará como un corto circuito
para la corriente alterna y un circuito abierto para corriente continua:
- La tensión de salida
estará dada por la siguiente fórmula:
Vout = Ic x Rc = β x Ib x Rc = hfe x Ib x Rc - La ganancia de tensión
es = - Vout / Vin
= - Rc / Zin
(el signo menos indica que Vout esta 180° fuera de fase con al entrada Vin) - La ganancia de
corriente es = (Vout x Zin)
/ (Vin x Rc) =
ganancia de voltaje x Zin / Rc
- La ganancia de
potencia es = Ganancia de voltaje x Ganancia de corriente
donde Zin es la resistencia
equivalente en paralelo de R1, R2 y hie, que
normalmente no es un valor alto (contrario a lo deseado)
Nota:
β = hfe son parámetros propios de cada transistor
hie = impedancia de entrada
del transistor dada por el fabricante
El estudio de los
amplificadores se inicia a partir de la relación de transferencia del
transistor, es decir, la curva que da I C en función de I B .
La polarización dada al
transistor, en este caso debe ser aquella que sitúe el punto de trabajo (o de
reposo sin señal), en el centro del tramo recto de la característica de
colector de tal manera que la amplitud de la señal aplicada a la entrada, no
llegue a superar esta zona rectilínea para que a la salida se disponga de una
señal amplificada y exactamente igual a la de entrada, esto es, sin distorsión.
La señal alterna dibujada,
que puede ser cualquier tipo de señal variable recibida a la entrada, se
superpone sobre la polarización fija dada a la base que da lugar al punto de
trabajo. Esta señal es amplificada por el transistor dando a la salida una
señal mucho mayor y el hecho de evitar que ésta quede distorsionada significa
que el tipo de trabajo sea el de clase A.
El rendimiento de este tipo
de trabajo proporciona un valor por debajo del 50 % entendiendo como tal el
cociente entre la potencia suministrada por el amplificador y la potencia
aportada por la fuente de alimentación.
Emisor Común
La configuración de transistor que se encuentra más a
menudo aparece en la figura de abajo para los transistores pnp
y npn. Se le denomina configuración de emisor común
debido a que el emisor es común o hace referencia a las terminales tanto de
entrada como de salida (en este caso, es común tanto a la terminal de base como
a la de colector). Una vez más, se necesitan dos conjuntos de características
para describir por completo el comportamiento de la configuración de emisor
común: uno para el circuito de entrada o base-emisor y otro para el circuito de
salida o colector-emisor.
En la región activa de un amplificador de base común
la unión del colector-base se encuentra polarizada inversamente, mientras que
la unión base-emisor se encuentra polarizada directamente.
Para propósitos de amplificación lineal (la menor
distorsión), el corte para la configuración de emisor común se definirá
mediante IC = ICEO.
Símbolos utilizados con la configuración de emisor
común: a) transistor npn; b) transistor pnp.
Desarrollo
- DISEÑO DE UN CIRCUITO
AMPLIFICADOR DE EMISOR COMÚN CON POLARIZACIÓN FIJA.
SIMULACIÓN
CON EL 2N2222
SEÑAL DE
ENTRADA
SEÑAL DE
SALIDA
2. Repetir los pasos 1 al 4
para un amplificador de polarización mediante retroalimentación de colector:
VOLTAJER Y CORIENTE DEL CIRCUITO ANTERIOR
SEÑAL DE
SALIDA CON CAPASITOR
SEÑAL DE
ENTRADA
Cuestionario
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1. ¿ Qué propiedad del transistor
afecta en el punto Q? |
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La ~ y la Corriente. |
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2. ¿En el circuito amplificador que resistencia influye en la
potencia total? |
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La RB. |
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3. Explique la funcionalidad de Re. |
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La Re no afecta mucho solo como un estabilizador. |
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4. ¿Por qué se le aplica solo voltaje de polarización? |
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Para obtener la recta de carga y el punto de operación en
reposo. |
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5. ¿Rediseñando como se estabiliza el circuito? |
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Con una resistencia y un capacitor en el emisor. |
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6. ¿Qué importancia tiene el elegir el transistor correcto
para el amplificador? |
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Las características del diseño del circuito varían y la le y VeE así como la ~. |
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7. ¿Cuál es el óptimo para esta practica? |
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2N2222 por su ~ y le |
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8. ¿Qué diferencia hubo entre polarización directa y
retroalimentación? |
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Por polarización fija la señal de salida es más estable que
por retroalimentación |
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9. ¿Qué transistor es el ideal para el circuito de de
retroalimentación, explique la ganancia y causa? |
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1 N2222 por su ~ y le, Rs es la
causa de controlar la señal amplificada |
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10. ¿Qué elemento controla el amplificador (la ganancia de
señal)? |
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Rs |
Conclusiones
Aguilar Alemán Francisco
Tonatiuh
Esta práctica me sirvió de introducción al
funcionamiento de los amplificadores con transistores, conociendo su
funcionamiento general. Y por otro lado me permitió conocer y diferenciar las características principales
de los dos modelos más simples y básicos de polarizar un amplificador por
colector común.
Pude observar las características particulares de los dos
circuitos. Además me enseño que existen algunas características que ambas
configuraciones comparten entre sí, como el hecho de que en ambas
configuraciones se puede estabilizar el punto Q, o el hecho de que en las dos
configuraciones se presenta el fenómeno de la distorsión cuando se alimenta la
entrada con señales muy grandes en voltaje. Por otro lado, en las diferencias,
encontramos que la configuración polarizada por retroalimentación presenta una
ganancia de voltaje más grande, lo que se puede traducir en que éste
amplificador es “mejor amplificador”, ya que, al compararlo con la otra
configuración, con el mismo voltaje de entrada, se puede obtener más tensión a
la salida.
Hernández
Quintero Luis
En esta práctica entendí que para que una señal sea
amplificada tiene que ser una señal de corriente alterna.
No tiene sentido amplificar una señal de corriente
continua, por que ésta no lleva ninguna información.
Si la señal de entrada (Vin)
es muy grande, se recortarán los picos positivos y negativos de la señal en
entrada (Vout).
Suarez Puente Oscar Alberto
En
los experimentos de esta práctica observe, que si no colocamos un acoplador en
el circuito amplificador (el cual es el capacitor, tanto en la entrada como en
la salida del circuito) en la señal de salida no podremos ver el efecto de
amplificación al momento de conectar al osciloscopio, pues no se tiene un
acoplamiento entre el generador, que produce la señal de entrada, y el circuito
amplificador. El colocar una resistencia e, el emisor nos proporciona mas
estabilidad en el circuito, asi, al momento de
cambiar el transistor por una beta diferente, el punto de operación Q no
cambiará demasiado su posición, para estabilizar el efecto que produce la
resistencia en el emisor es conveniente colocar un capacitor en paralelo a la
Re.
CONCLUSIONES
Luis Hernández Quintero
En esta práctica comprendí como el divisor de
voltaje consiste en una serie de resistencias entre la tierra y el alto
voltaje.
En donde la resistencia de emisor supone mantener
constante la tensión en bornes de la misma.
Cuando aumenta la temperatura quien primero lo hace
es la corriente de colector y, con ello, la corriente de emisor haciéndolo más
negativo, entonces aumentará la tensión en bornas de
R E y disminuirá la tensión entre la base y el emisor, con ella se
hace menor la corriente de base, ocasionando la disminución de la corriente de
colector.
Esto nos da un amplificador estable.
CONCLUSIONES
Luis Hernández Quintero
En esta practica
identifique que el amplificador seguidor
emisor, también llamado colector común, es muy útil pues tiene una impedancia
de entrada muy alta y una impedancia de salida baja.
El amplificador emisor seguidor (ES), o colector
común CC. Este tipo de configuración para el amplificador se utiliza para
obtener una ganancia de corriente y ganancia de potencia.
Esto es, conforme la señal de entrada aumenta de
valor, la señal de salida disminuye. El amplificador tiene una ganancia de
tensión ligeramente menor que uno.