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U.N.M.S.M FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y ELECTRICA APELLIDOS Y NOMBRES

CODIGO

AYLLON BASURTO PAMELA POLIN HOLGADO GUIDO AVILA REVILLA CARLOS GUERE LAVADO YEAN

15190163 15190124 15190101 15190124

CURSO

TEMA

CIRCUITOS ELECTRONICOS II

CONFIGURACION DARLINGTON

INFORME

FECHAS REALIZACION

FINAL

NOTA

ENTREGA

NUMERO 22 DE OCTUBRE 22 DE OCTUBRE 01

MODULO

PROFESOR

N°4

ING. CORDOVA RUIZ RUSSEL

EXPERIENCIA N°4 I.

RESUMEN

Transistor Darlington En electrónica, el transistor Darlington o AMP es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington) en un único dispositivo. La configuración (originalmente realizada con dos transistores separados) fue inventada por el ingeniero de los Laboratorios Bell, Sidney Darlington quien solicitó la patente el 9 de mayo de 1952La idea de poner dos o tres transistores sobre un chip fue patentada por él, pero no la idea de poner un número arbitrario de transistores que originaría la idea moderna de circuito integrado.

Comportamiento Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V. La beta de un transistor o par darlington se halla multiplicando las de los transistores individuales. la intensidad del colector se halla multiplicando la intensidad de la base por la beta total.

Si β1 y β2son suficientemente grandes, se da que:

Un inconveniente es la duplicación aproximada de la base-emisor de tensión. Ya que hay dos uniones entre la base y emisor de los transistores Darlington, el voltaje base-emisor equivalente es la suma de ambas tensiones base-emisor:

Para la tecnología basada en silicio, en la que cada VBEi es de aproximadamente 0,65 V cuando el dispositivo está funcionando en la región activa o saturada, la tensión base-emisor necesaria de la pareja es de 1,4 V. Otro inconveniente del par Darlington es el aumento de su tensión de saturación. El transistor de salida no puede saturarse (es decir, su unión base-colector debe permanecer polarizada en inversa), ya que su tensión colector-emisor es ahora igual a la suma de su propia tensión base-emisor y la tensión colector-emisor del primer transistor, ambas positivas en condiciones de funcionamiento normal. (En ecuaciones, , así siempre.) Por lo tanto, la tensión de saturación de un transistor Darlington es un VBE (alrededor de 0,65 V en silicio) más alto que la tensión de saturación de un solo transistor, que es normalmente 0,1 - 0,2 V en el silicio. Para corrientes de colector iguales, este inconveniente se traduce en un aumento de la potencia disipada por el transistor Darlington comparado con un único transistor. Otro problema es la reducción de la velocidad de conmutación, ya que el primer transistor no puede inhibir activamente la corriente de base de la segunda, haciendo al dispositivo lento para apagarse. Para paliar esto, el segundo transistor suele tener una resistencia de cientos de ohmios conectada entre su base y emisor. Esta resistencia permite una vía de descarga de baja impedancia para la carga acumulada en la unión base-emisor, permitiendo un rápido apagado.

II.

PALABRAS CLAVE   

III.

Configuración Darlington Ganacia de corriente Darlington Ganacia de tencion Darlington

ABSTRACT

This configuration serves to make the device capable of providing a large current gain and, because it can be integrated, requires less space than two normal transistors in the same configuration. Darlington's total gain is the product of the gain of individual transistors. A typical device has a current gain of 1000 or greater. It also has a higher phase shift at high frequencies than a single transistor, hence it can easily become unstable. The base-emitter voltage is also higher, the sum of both baseemitter voltages, and for silicon transistors is greater than 1.2V. The beta of a transistor or pair darlington is found by multiplying those of the individual transistors. the intensity of the collector is found by multiplying the intensity of the base by the total beta.

If β1 and β2 are sufficiently large, it follows that: A drawback is the approximate doubling of the voltage-emitter base. Since there are two junctions between the base and the emitter of the Darlington transistors, the equivalent base-emitter voltage is the sum of both base-emitter voltages: For silicon based technology, where each VBEi is about 0.65 V when the device is operating in the active or saturated region, the required base-emitter voltage of the pair is 1.4 V. Another drawback of the Darlington pair is the increase in their saturation voltage. The output transistor can not be saturated (that is, its base-collector junction must remain polarized in reverse), since its collector-emitter voltage is now equal to the sum of its own base-emitter voltage and the collector-emitter voltage of first transistor, both positive under normal operating conditions. (In equations, so, always.) Therefore, the saturation voltage of a Darlington transistor is a VBE (about 0.65 V in silicon) higher than the saturation voltage of a single transistor, which is normally 0 , 1 - 0.2 V on the silicon. For equal collector currents, this drawback results in an increase in the power dissipated by the Darlington transistor compared to a single transistor. Another problem is the reduction of the switching speed, since the first transistor can not actively inhibit the base current of the second, causing the device to slow to shut down. To alleviate this, the second transistor usually has a resistance of hundreds of ohms connected between its base and emitter. This resistance allows a low-impedance discharge path for the load accumulated in the baseemitter junction, allowing rapid shutdown.

IV.

KEYBOARDS

Saturation voltage, switching speed, low-impedance, base-emitter junction, silicon, collector-emitter voltage .

V.    VI.

OBJETIVOS Analizar la influencia de los dos transistores en el circuito. determinar las ganancias de corriente y tensión. Determinar los puntos de operación

EQUIPOS  Materiales  1 ORC  1 Multímetro

     

VII.

1 Generador de Señales 1 Fuente DC 2 Transistores: 2N2222 Resistores Condensadores simulador proteus

PROCEMIENTOS

1.

Implemente el siguiente circuito (figura 2.1)

2.

Mida los puntos de reposo:

Para hallar los puntos de reposo se trabaja en corriente continua, los capacitores se comportan como circuito abierto, entonces tenemos el circuito de la figura:

Experimentalmente se obtuvo en el laboratorio: 𝑉𝑎 = 5.932 𝑉 𝑉𝑏 = 6.632 𝑉 𝑉𝑐 = 4.606𝑉 𝑉𝑐𝑐 = 8𝑉

3. Aplicar una señal de entrada de 1Khz hasta obtener en la salida el máximo sin distorsión la señal máxima con la cual se trabajó en el laboratorio sin obtener distorsión alguna fue: 𝑉𝑝𝑝 = 1.6𝑣 𝐹 = 1,3𝑘𝐻𝑧

4. Los valores hallados en el laboratorio experimentalmente son: 𝑉𝑜 = 327.1𝑚𝑣 𝑉𝑔 = 347.7𝑚𝑣 𝐼𝑜 = 23.7𝑢𝐴 𝐼𝑓 = 2.1𝑢𝐴 Por lo tanto: Ganancia de Voltaje:

AV 

V0 Vg

AV  0.94 Ganancia de Corriente:

AI 

I0 If

AI  11.28

5.

Medir la impedancia de entrada:

Z i  Vg / I f

Con los datos obtenidos anteriormente hallaremos la impedancia de entrada experimentalmente, esta manera de hallarla es indirecta porque podríamos obtener esta impedancia usando el método de máxima transferencia de potencia como en el paso siguiente.

Zi 

Vg If

Z i  165.5k

6. Con un potenciómetro de 10 k mida la impedancia de salida mediante el método de máxima transferencia de potencia. Colocando el potenciómetro al final del circuito mediremos la impedancia de salida, para ello utilizamos dos multímetros para observar la igualdad de voltajes tanto en el potenciómetro como en el circuito total, garantizando la igualdad de impedancias. 7.8Ω 7.

Mida el ancho de Banda encontrado al punto de corte inferior y superior.

Para medir el ancho de banda necesitamos encontrar la frecuencia de corte inferior y superior. Se puede trabajar con la ganancia de voltaje en función de la frecuencia o también con el voltaje de salida en función de la frecuencia, en este caso trabajaremos con el segundo caso. Por teoría se sabe que las Frecuencias de corte Superior e Inferior, se dan cuando el voltaje es el 70 % del voltaje de salida. Se sabe que:

V0  327.1mV Entonces las frecuencias de corte superior e inferior se darán cuando al variar la frecuencia, en la salida midamos un valor de: V  70%V0 V  228.97 mV

La frecuencia de corte inferior la obtendremos cuando la frecuencia se encuentre por debajo de 1Khz, es decir trabajaremos con frecuencias pequeñas. 𝑓 𝐿 (𝐹𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑖𝑛𝑓𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟) = 2.6𝐻𝑧 De la misma manera hallaremos la frecuencia de corte superior, la cual debe estar por encima de 1 Khz., se trabaja con frecuencias altas. 𝑓 𝐻 (𝐹𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟) = 3𝑀𝐻𝑧 Luego, para obtener el ancho de banda pedido simplemente hallaremos la diferencia entre la frecuencia de corte superior y la inferior: 𝐵𝑊 =𝑓𝐻 − 𝑓𝐿 𝐵 𝑊 = 2.9999974 𝑀 𝐻𝑧

VIII.

CUESTIONARIO 1. Compare sus datos teóricos con los obtenidos en la experiencia.

𝑉𝑡ℎ = 15 (

12𝐾 ) = 9.23𝑣 12𝐾 + 7.5𝐾

𝑅𝑡ℎ = (

12𝐾 × 7.5𝐾 ) = 4.62𝐾Ω 12𝐾 + 7.5𝐾

Hallando el 𝐼𝐶1 y 𝐼𝐶2 : −𝑉𝑡ℎ + 𝐼𝐵1 (100𝑘 + 𝑅𝑡ℎ ) + 𝑉𝐵𝐸1 + 𝑉𝐵𝐸2 + 𝐼𝐸2 (1.5𝐾) = 0 −9.23 + 𝐼𝐵1 (100𝑘 + 4.62𝐾) + 0.7 + 0.7 + 𝐼𝐸2 (1.5𝐾) = 0 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠: 𝐼𝐵1 =

𝐼𝐶1 𝐼𝐸1 𝐼𝐵2 𝐼𝐶2 𝐼𝐸2 ≅ = = ≅ 𝛽1 𝛽1 𝛽1 𝛽1 𝛽2 𝛽1 𝛽2

𝑠𝑎𝑏𝑒𝑚𝑜𝑠: 𝐼𝐸 ≅ 𝐼𝐶 = 𝐼𝐵 𝛽

Reemplazando: 𝛽1 = 𝛽2 = 200 𝐼𝐸2 (

𝐷𝐴𝑇𝐴𝑆𝐻𝐸𝐸𝑇 𝛽: 100 − 300(𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 200)

104.62𝐾 + 1.5𝐾) = 7.83 ⟹ 𝐼𝐸2 = 5.21𝑚𝐴 ≅ 𝐼𝐶 , 𝐼𝐵2 = 26.05𝑢𝐴 𝛽1 𝛽2 𝐼𝐸1 = 26.05𝑢𝐴 ≅ 𝐼𝐶 , 𝐼𝐵1 = 0.13𝑢𝐴

Análisis en AC:

𝑟𝑒1 =

26𝑚 = 1𝐾Ω 26𝑢

𝑟𝑒2 =

26𝑚 = 5Ω 5.21𝑚

𝑖3 × 100𝐾 = 𝑖𝑏1 (𝑟𝑒1 𝛽1 ) + 𝑖𝑏2 (𝑟𝑒2 𝛽2 ) ⇒ 𝑖3 × 100𝐾 = 𝑖𝑏1 (𝑟𝑒1 𝛽1 ) + (𝑖𝑏1 + 𝛽1 𝑖𝑏1 )(𝑟𝑒2 𝛽2 ) 𝑖𝑏1 [𝑟𝑒1𝛽1 + 𝑟𝑒2 𝛽2 + 𝑟𝑒2 𝛽2 𝛽1 ] 𝑖3 × 100𝐾 = 𝑖𝑏1 [𝑟𝑒1 𝛽1 + 𝑟𝑒2 𝛽2 + 𝑟𝑒2 𝛽2 𝛽1 ] ⇒ 𝑖3 = 100𝐾 [𝑟𝑒1 𝛽1 + 𝑟𝑒2 𝛽2 + 𝑟𝑒2 𝛽2 𝛽1 ] 𝐼𝑖 = 𝑖3 + 𝑖𝑏1 = 𝑖𝑏1 ( + 1) , 𝑟𝑖 = 𝑟𝑒1 𝛽1 + 𝑟𝑒2 𝛽2 + 𝑟𝑒2 𝛽2 𝛽1 = 401𝐾Ω 100𝐾 Tensión de entrada: 𝑉𝑖 = 𝐼𝑖 × 1𝐾 + 𝑖3 × 100𝑘 + (𝑖3 + 𝑖𝑏2 + 𝛽2 𝑖𝑏2 ) × (12𝐾 ∥ 7.5𝑘 ∥ 1.5𝑘 ∥ 12𝑘) 𝑉𝑖 = 𝐼𝑖 × 1𝐾 + 𝑖3 × 100𝑘 + (𝑖3 + 𝑖𝑏2 (1 + 𝛽2 ))(1032.5) 𝑟𝑖 𝑖𝑏1 [𝑟𝑖 ] 𝑖𝑏1 [𝑟𝑖 ] 𝑉𝑖 = 𝑖𝑏1 ( + 1) 1𝐾 + 100𝑘 + ( + (𝑖𝑏1 + 𝛽1 𝑖𝑏1 )(1 + 𝛽2 )) (1032.5) 100𝐾 100𝐾 100𝐾 [𝑟𝑖 ] 𝑟𝑖 + 100𝐾 𝑉𝑖 = 𝑖𝑏1 ( ) + 𝑖𝑏1 [𝑟𝑖 ] + 𝑖𝑏1 ( + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5) 100 100𝐾 [𝑟𝑖 ] 𝑟𝑖 + 100𝐾 𝑉𝑖 = 𝑖𝑏1 [( ) + 𝑟𝑖 + ( + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5)] 100 100𝐾 Tensión de salida: 𝑉0 = (𝑖3 + 𝑖𝑏2 + 𝛽2 𝑖𝑏2 ) × (12𝐾 ∥ 7.5𝑘 ∥ 1.5𝑘 ∥ 12𝑘) 𝑉0 = (𝑖3 + 𝑖𝑏2 (1 + 𝛽2 ))(1032.5) 𝑖𝑏1 [𝑟𝑖 ] 𝑉0 = ( + (𝑖𝑏1 + 𝛽1 𝑖𝑏1 )(1 + 𝛽2 )) (1032.5) 100𝐾

[𝑟𝑖 ] 𝑉0 = 𝑖𝑏1 ( + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5) 100𝐾 Ganancia de tensión: 𝑉0 𝐴𝑉 = = 𝑉𝑖

[𝑟𝑖 ] 𝑖𝑏1 (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5)

[𝑟𝑖 ] 𝑟𝑖 + 100𝐾 (1032.5)] ) + 𝑟 + ( 𝑖 100 100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) [𝑟𝑖 ] (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5) 𝐴𝑉 = = 0.99 [𝑟𝑖 ] 𝑟𝑖 + 100𝐾 [( 100 ) + 𝑟𝑖 + (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5)] 𝑖𝑏1 [(

Corriente de entrada: [𝑟𝑒1 𝛽1 + 𝑟𝑒2 𝛽2 + 𝑟𝑒2 𝛽2 𝛽1 ] 𝐼𝑖 = 𝑖3 + 𝑖𝑏1 = 𝑖𝑏1 ( + 1) 100𝐾 Corriente de salida:

𝐼0 =

𝑉0 = 12𝐾

[𝑟𝑖 ] 𝑖𝑏1 (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5) 12𝐾

Ganancia de corriente:

𝐼0 = 𝐼𝑖

[𝑟𝑖 ] 𝑖𝑏1 (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5)

12𝐾 [𝑟𝑖 ] 𝑖𝑏1 (100𝐾 + 1) [𝑟𝑖 ] 1032.5 (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) ( 12𝐾 ) 𝐴𝑖 = = 693.92 [𝑟𝑖 ] (100𝐾 + 1) 𝐴𝑖 =

Impedancia de entrada: [𝑟𝑖 ] 𝑟𝑖 + 100𝐾 (1032.5)] ) + 𝑟 + ( 𝑖 100 100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) [𝑟𝑖 ] 𝑖𝑏1 (100𝐾 + 1) [𝑟𝑖 ] 𝑟 + 100𝐾 [( 𝑖 100 ) + 𝑟𝑖 + (100𝐾 + 1 + 𝛽1 + 𝛽2 + 𝛽1 𝛽2 ) (1032.5)] 𝑍𝑖 = = 8408020.525Ω [𝑟𝑖 ] (100𝐾 + 1) 𝑉𝑖 𝑖𝑏1 [( 𝑍𝑖 = = 𝐼𝑖

𝑍𝑖 = 8.4𝑀Ω Impedancia de salida: 𝑍0 = 12𝐾 ∥ 7.5𝐾 ∥ 1.5𝐾 = 1132Ω

2. dibuje algunos esquemas pacticos donde encuentre la configuración Darlington

3. ¿Qué modificaciones hará en el circuito? La única variación es colocando el potenciómetro al final del circuito mediremos la impedancia de salida, para ello utilizamos dos multímetros para observar la igualdad de voltajes tanto en el potenciómetro como en el circuito total, garantizando la igualdad de impedancias.

4. de acuerdo al experimento cuáles son sus observaciones    

IX.

La configuración Darlington no genera ganancia de tensión sino de corriente Tiene un amplio ancho de banda la ganancia de corriente que genere es alta para alimentar a mas cargas la configuración Darlington esta presente en integrados TTL

BIBLIOGRAFIA  http://electronica-teoriaypractica.com/transistor-darlington/  Boylestad, dispositivos electronicos  https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor_Darlington