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• Rogelio Santiago León Japa

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ELECTRÓNICA ANALÓGICA Y DIGITAL INTEGRANTES:      

León Rogelio Murillo Leonardo Maldonado Fabián Ochoa Alex Salinas Diego Saavedra Jair

GRUPO: # 5 PROFESOR: ING PAUL ORTÍZ

CIRCUITOS CON TRANSISTORES BJT

2016- 2017

CIRCUITOS CON TRANSISTORES BJT 1. OBJETIVOS Objetivo General 

Estudiar el funcionamiento de los circuitos de amplificación con transistores BJT y comparar los resultados obtenidos en los cálculos con los de la simulación y las mediciones con el multímetro en el protoboard. Objetivos Específicos

   

Realizar los cálculos de los variables que intervienen en el circuito. Simular los circuitos en un software (Multicim). Armar los circuitos en un protoboard, en donde se demuestre el funcionamiento. Comprobar los valores en una tabla comparativa para ver su variación.

2. MARCO TEÓRICO El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal de salida en respuesta a otra señal de entrada, cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. Las dos funciones principales del transistor son:  Permite el paso o corta señales eléctricas a partir de una pequeña señal de mando.  Funciona como un elemento amplificador de señales. TIPOS DE TRANSISTORES Hay dos tipos de BJT, el primero tiene la base de tipo N y el emisor y colector de tipo de P; el segundo tiene la base de tipo P y el emisor y colector son de tipo N. A estos dos tipos de transistor se los conoce como PNP, NPN respectivamente.

Figura 1 Transistores NPN y PNP [2]

CONFIGURACIÓN DE EMISOR COMÚN Si ahora se cambia la ubicación de las terminales del transistor, conectando la terminar de emisor, se obtiene una nueva configuración llamada de emisor común, cuya entrada estará entre terminales base y emisor, mientras que la salida será del colector al común. Esta es la configuración que con mayor frecuencia se utiliza en circuitos amplificadores con BJT. La representación de una configuración de emisor común se puede visualizar en la figura Figura 2Representación de un emisor común. [3]

CURVA CARACTERÍSTICA DEL BJT Y SUS ZONAS DE OPERACIÓN Las curvas características de emisor común representan el comportamiento del BJT en el punto Q de operación.

Figura 3 Curva característica del BJT [1]

3. DESARROLLO Realizar el diseño de los siguientes circuitos con transistores y calcular todos los parámetros de la polarización. Los requerimientos que deben cumplir se presentan en cada esquema.

MATERIALES E INSTRUMENTOS o o o o o o o

Multímetro digital. Resistencias. Transistores BJT Fuente de voltaje CC. Cables o conectores. Software (Circuit Maker) Protoboard.

CIRCUITOS CONDICIONES DEL CIRCUITO: 𝑽𝑪𝑬 =

𝑉𝑐𝑐 2

𝑰𝑪 = 3𝑚𝐴

CALCULOS: Datos: 𝑽𝑪𝑪 = 5𝑉 𝑽𝑪𝑬 = 2,5𝑉 𝑰𝑬 = 3𝑚𝐴 𝑽𝑻𝑯 = 1,5𝑉 𝜷 = 100

𝑽𝑹𝑬 =

5 = 0,5𝑉 10

𝑽𝑹𝑪 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 − 𝑉𝑅𝐸 = 5𝑉 − 2,5𝑉 − 0,5𝑉 = 2𝑉 𝑹𝑬 =

𝑉𝑅𝐸 0,5𝑉 = = 167Ω 𝐼𝐶 3𝑚𝐴

𝑹𝑪 =

𝑉𝑅𝐶 2𝑉 = = 667Ω 𝐼𝐶 3𝑚𝐴

𝑰𝑩 =

𝐼𝐶 3𝑚𝐴 = = 30𝜇𝐴 𝛽 100

𝑹𝑬𝑸 =

𝑉𝑇𝐻 − 𝑉𝑅𝐸 − 0,7 1,5𝑉 − 0,5𝑉 − 0,7𝑉 = = 10𝐾Ω 𝐼𝐵 30𝜇𝐴

𝑹𝟏 =

𝑉𝐶𝐶 ∗ 𝑅𝐸𝑄 5𝑉 ∗ 10𝐾 = = 33𝐾Ω 𝑉𝑇𝐻 1,5𝑉

𝑹𝟐 =

𝑉𝑇𝐻 ∗ 𝑅1 1,5𝑉 ∗ 33𝐾Ω = = 14𝐾Ω 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝑇𝐻 5𝑉 − 1,5𝑉

𝑰𝑪𝒎𝒂𝒙 =

𝑉𝐶𝐶 5 = = 6𝑚𝐴 𝑅𝐶 + 𝑅𝐸 667Ω + 167Ω

Figura 4 Punto de operación del circuito1.

VALORES COMPARATIVOS DATOS OBTENIDOS CALCULOS SIMULACION PRACTICA Vcc VCE VD IB

5v 2,5v 3.3V 30µA

5v 4,32v 3.049V 30.25 µA

4.9v 4.34v 3.21V 31.01 µA

IC

3mA

3.09mA

3.04 mA

IE

3mA

3.12mA

3.21 mA

Figura 5 Tabla de comparación de los datos obtenidos con los cálculos, la simulación y los del protoboard.

SIMULACION DEL CIRCUITO EN MULTICIM

Figura 6: Simulación del circuito 1.

CONDICIONES DEL CIRCUITO: 𝑽𝑪𝑬 =

𝑉𝑐𝑐 2

𝑰𝑬𝟐 = 4.5𝑚𝐴

CALCULOS:

Datos: 𝑽𝑪𝑪 = 5𝑉 𝑽𝑪𝑬 = 2,5𝑉 𝑰𝑬 = 4,5𝑚𝐴 𝑽𝑻𝑯 = 4

𝑽𝑹𝑬 =

𝑉𝐶𝐶 5𝑉 = = 1𝑉 20 20

𝑽𝑹𝑪 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 − 𝑉𝑅𝐸 = 5𝑉 − 2,5𝑉 − 1𝑉 = 1,5𝑉

𝑹𝑬 =

𝑉𝑅𝐸 1𝑉 = = 222,2Ω 𝐼𝐶 4,5𝑚𝐴

𝑹𝑪 =

𝑉𝑅𝐶 1,5𝑉 = = 333,3Ω 𝐼𝐶 4,5𝑚𝐴

𝑰𝑩 = 1𝐴

𝑹𝑬𝑸 =

𝑉𝑇𝐻 − 𝑉𝑅𝐸 − 1,8 4𝑉 − 1𝑉 − 1,8𝑉 = = 1,2Ω 𝐼𝐵 1𝐴

𝑹𝟏 =

𝑉𝐶𝐶 − 𝑅𝐸𝑄 5𝑉 ∗ 1,2Ω = = 1,5Ω 𝑉𝑇𝐻 4𝑉

𝑹𝟐 =

𝑉𝑇𝐻 − 𝑅1 4𝑉 ∗ 1,5Ω = = 6Ω 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝑇𝐻 5𝑉 − 4𝑉

𝑰𝑪𝒎𝒂𝒙 =

𝑉𝐶𝐶 5 = = 9𝑚𝐴 𝑅𝐶 + 𝑅𝐸 333Ω + 222Ω

Figura 7 : Punto de operación del circuito2.

VALORES COMPARATIVOS DATOS OBTENIDOS CALCULOS SIMULACION PRACTICA Vcc VCE IB1 IC Imax

5v 2,5v 0,45µA 4,5mA 9mA

5v 2,48v 458,2nA 4,52mA 9mA

4.89v 2.16v 0.470µA 4.8mA 8.89 mA

Figura 8 :Tabla de comparación de los datos obtenidos con los cálculos, la simulación y los del protoboard.

SIMULACION DEL CIRCUITO EN MULTICIM

Figura 9 Simulación del circuito 2.

CONDICIONES DEL CIRCUITO: 𝑽𝑪𝑬 = 1.5𝑣 𝑰𝑪 = 2𝑚𝐴

DATOS IMPUESTOS: 𝑹𝑪 = 330𝛺 𝜷 = 100

CALCULOS: Datos: 𝑉𝐶𝐶 = 5𝑉 𝑉𝐶𝐸 = 1,5𝑉 𝐼𝐸 = 2𝑚𝐴 𝛽 = 100

𝐼𝐶 ≈ 𝐼𝐸

𝑰𝑩 =

𝑉𝐶𝐶 −0,7 𝑅𝐵 +𝑅𝐸 (𝛽)

𝑰𝑩 =

𝐼𝐶 2𝑚𝐴 = = 20𝜇𝐴 𝛽 100

𝑽𝑬 =

𝑉𝐶𝐶 5 = = 0,5𝑉 10 10

𝑹𝑬 =

𝑉𝐸 0,5 𝑉 = = 250Ω 𝐼𝐶 2𝑚𝐴

5−0,7

20 𝜇𝐴 = 𝑅𝐵+250(100)

𝑹𝑩 =

5 − 0,7𝑉 − (250 ∗ 100) 20𝜇𝐴

𝑹𝑩 = 190𝐾Ω

𝑽𝑪 = 𝑉𝐶𝐶 − (𝑉𝐶𝐸 + 𝑉𝐸 ) = 5 − (1,5 + 0,5) = 3𝑉

𝑹𝑪 =

𝑉𝐶 3𝑉 = = 1,5𝐾Ω 𝐼𝐶 2𝑚𝐴

𝑰𝑪𝒎𝒂𝒙 =

𝑉𝐶𝐶 5 = = 2,86𝑚𝐴 𝑅𝐶 + 𝑅𝐸 1,5𝐾Ω + 250Ω

Figura 10 Punto de operación del circuito3.

VALORES COMPARATIVOS DATOS OBTENIDOS CALCULOS SIMULACION PRACTICA Vcc 5v 5v 4,89V VCE 1,5v 1,555v 1.46 V IE 3mA 2.92mA 2.83mA IC 3mA 2.92 mA 2.85mA Figura 11: Tabla de comparación de los datos obtenidos con los cálculos, la simulación y los del protoboard

SIMULACION DEL CIRCUITO EN MULTICIM

Figura 12 Simulación del circuito 3.

CONCLUSIONES 

El valor de la ganancia del transistor depende del valor del 𝜷 del transistor por lo que para diseñar el circuito y cumplir con las condiciones especificadas se debe tener en cuenta los valores de hfe (β) que existen en el mercado.



Para que los datos obtenidos en los cálculos sean lo más similares con los de la simulación y las mediciones en el protoboard, se deben usar elementos como resistencias, diodos y transistores con valores lo más cercanos a los obtenidos en el cálculo. En el caso

de las resistencias si no se obtiene valores comerciales se deben conectar en serie hasta obtener la resistencia deseada. 

Una parte importante que debemos tener en cuenta es la identificación en los transistores el colector, base y emisor para armar los circuitos y poder obtener los valores deseados.



La variación entre los valores calculados con respecto a los valores de la simulación son muy parecidos debido a que en la simulación se colocó los valores exactos de los cálculos, y a comparación de los valores obtenidos de forma práctica varían debido a que el beta de los transistores siempre están variando, que la fuente de voltaje no es exacta y que las resistencias tienen un grado de tolerancia en su valor en homnios lo que hace a que los valores varían con un grado un poco mayor a los de la simulación

Bibliografía [1] Transistores BJT. [Ing.Paúl Ortiz]. UPS, 2015. [2] D. J. R. Villaseñor. Gómez, Circuitos eléctricos y Aplicaciones digitales, Mexico: PEARSON, 2013. [3] J. Delgado, «Galeon,» [En línea]. Available: http://juliodelgado.galeon.com/. [4] A. F. González, «Funcionamiento de transistores,» 30 04 2014. [En línea]. Available: https://sillainteligente.wordpress.com/2014/04/30/funcionamiento-de-transistores/. [Último acceso: 20 11 2015].

LINK: VIDEO EXPLICATIVO DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS EN YOUTUBE https://www.youtube.com/watch?v=7j0Zuiy3UQ4&feature=youtu.be