• Author / Uploaded
• Michelle Luna Alama

• Categories
• Transistor
• Electrónica
• Electricidad
• Electromagnetismo
• Ingenieria Eléctrica

Citation preview

Respuesta en baja frecuencia de un amplificador de una sola etapa MICHELLE LUNA ALAMA

[email protected]

Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica - UNMSM Resumen--Los objetivos de esta experiencia fueron determinar las características de operación de un amplificador de una sola etapa y respuesta en baja frecuencia, así como sus propiedades en alterna y continua. Utilizamos multímetro y osciloscopio para hallar los voltajes, corrientes y ganancias de los transistores. Se apreció que los resultados teóricos y simulados son distintos ya que en la computadora se puede apreciar con mayor precisión los valores que queremos, mientras que el teórico es una aproximación de los valores y en el medido se presenta factores como el efecto de carga o pequeñas variaciones debido a los elementos no ideales En conclusión, funcionan muy bien, pero hay que respetar su rango de trabajo. Veremos conceptos como frecuencia de corte superior e inferior, además de los conceptos de función de transferencia y diagrama de bode.

En esta experiencia analizaremos nuestro amplificador cuando la señal de entrada se encuentra en el orden de las bajas frecuencia, por lo que los condensadores ya no actuaran de la misma manera al depender su reactancia de de la frecuencia. En el análisis encontraremos las frecuencias de corte superior, en este punto es donde la ganancia de voltaje (Av.) es igual a

0.707 Avmax II ) MATERIALES Y MÉTODOS A. Equipos, materiales y herramientas utilizadas

-1 transistor 2N2222 -Resistencias: 56K,12K, 10K,1.5K, 0.68k,1k -Condensadores (16V): 2(22uF), 100uF -1 multímetro Digital -1 generador de señal -1 Fuente DC -1 ORC B. Esquemas El circuito a implementar en esta experiencia de laboratorio es el siguiente:

Imagen de una de las gráficas de bode

I ) INTRODUCCION Los amplificadores con transistor BJT presentan variaciones al momento de su análisis o uso en baja, media y alta frecuencia. Como ya hemos visto en las anteriores experiencias, en frecuencias medias ignoramos el efecto de los condensadores que son considerados como corto circuito.

5.

6.

7. -Sobre el transistor: Hay que tener en cuenta la disposición de las patas de este dispositivo, es decir, la posición de la base, el emisor y el colector. En las siguientes imágenes lo mostraremos:

salida para hallar su ganancia. Los datos se adicionarán a la tabla 3.1. Ahora, considerando como punto de inicio a la frecuencia más baja de la tabla 3.2, variaremos la frecuencia a las distintas indicadas en la tabla mencionada. Se determinará la ganancia en cada caso y se anotará en la tabla 3.2. Note que el punto de corte inferior se produce a una frecuencia en que la ganancia (Av) alcanza el 0.707 de su máximo valor. Cambiando C1 por uno de 0.1uF y C2 por uno de 0.47uF, realizaremos el mismo procedimiento descrito en el paso 5. Los datos obtenidos serán adicionados a la tabla 3.2. Finalmente desacoplaremos ambas resistencias de emisor con el condensador de 22Uf y repetiremos los pasos 5 y 6. Con los datos obtenidos se llenará la tabla 3.3.

III) RESULTADOS

-Sobre el condensador: El circuito nos solicita el uso de condensadores electrolíticos, los cuales presentan una determinada polarización que se debe respetar. A la pata más corta le corresponde el negativo y a la más larga el positivo. Con esas dos acotaciones procedimos a implementar el circuito en el laboratorio:

Procedimiento 1. 2.

3. 4.

Implementamos el circuito mostrado en el apartado de esquemas. Primero polarizaremos el transistor considerando los elementos del análisis DC. Tomamos las medidas del punto de trabajo y rellenamos la tabla 3.1. Luego, para el análisis AC, agregamos los componentes restantes y procederemos a medir la entrada y la

Valor calculado Valor simulado Valor medido

Vce(v) 8.1

Icq(mA) 1.71

Av 4.2

7.71

1.99

4

7.4

2.01

5

TABLA 4.1 TABLA 4.2

Mostraremos una imagen del osciloscopio usado para una determinada frecuencia especifica que será en 200 HZ, y de la cual obtendremos la ganancia:

5 kHz

Av 7 kHz

f

3kHz 4 kHz

Co=4.7uF Cf=0.01

3.8

4.25 4.4

4.62 4.6

4.81 4.81

Fo

3 kHz

4 kHz

7 kHz

20 kHz

Co=0.47u F Cf=0.1uF

2.23

2.23 2.23 2.23 2.23 2.2

5 kHz

10 kHz

10 kHz

Ganancia(dB) vs frecuencia 0.8 Siendo la señal amarilla la entrada y la señal azul la de salida. Para una frecuencia de 200 HZ la ganancia es:

0.6 0.4 0.2 0 -0.2 0 100 200 300 400 500 600 700 800

Av =560 mV /360 mV =1.56 Graficando la relación Ganancia vs frecuencia:

5) Desacople ambas resistencias de emisión con el condensador de 22 uF.

a) Grafica obtenida para el caso: Co= 4.7 uF, Cf = 0.01 uF

El circuito para este problema será:

Ganancia(dB) vs Frecuencia 0.8 0.6 Ganancia

0.4 0.2 0 -0.2

0 500100015002000

b) Grafica obtenida para el caso: Co= 0.47 uF, Cf = 0.1 uF

TABLA 4.3

20 kHz

50 kHz

50 kHz 2

Av

f Co=4.7uF Cf=0.01 Fo Co=0.47u F Cf=0.1uF

Av 3kHz 4 5 7 10 20 50 kHz kHz kHz kHz kHz kHz 5.68 5.76 5.79 5.79 5.79 5.79 5.7 3 kHz 3.75

f Co=4. 7uF Cf=0.0 1 Fo Co=0. 47uF Cf=0.1 uF

4 5 7 10 20 50 kHz kHz kHz kHz kHz kHz 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75

100Hz 0.73

200Hz 1.77

500Hz 2.67

700Hz 3.9

900Hz 4.58

1.5kHz 4.97

100Hz 1.7

200Hz 3.67

500Hz 3.69

700Hz 3.7

900Hz 3.75

1.5kHz 3.75

Ganancia(dB) vs Frecuencia 0.8 0.6 Ganancia

0.4

Ganancia(dB) vs Frecuencia

0.2

1

0

0.8

-0.2

0

500

1000 1500 2000

b)Grafica obtenida para el caso: Co= 0.47 GananciauF, Cf = 0.1 uF

0.6 0.4 0.2 0 0

20000

40000

60000

-0.2

a)Grafica obtenida para el caso: Co= 4.7 uF, Cf = 0.01 uF

IV) ANALISIS DE RESULTADOS Con respecto a la primera tabla, para el primer caso (Co=4.7 uF , Cf=0.01 uF) , podemos observar que la frecuencia de corte esta entre las frecuencias de 3KHZ y 4KHZ , ya que a partir de ella la ganancia se empieza a estabilizar entre 4.25 y 4.4 . Ahora para el segundo caso (Co=0.47 uF, 0.1 uF), podemos observar que la frecuencia de corte esta entre las frecuencia de 300 y 500 Hz ya que a partir de esta frecuencia la ganancia se empieza a estabilizar entre 2 y 2.22. Esta diferencia entre las frecuencias de corte es posible ya que en ambos casos estamos variando

los valores de los capacitores, por lo cual esto influye de la siguiente forma, como sabemos:

Fc=

1 2 π∗Req∗Ceq

Entonces si variamos el valor de una de las capacitancias que determina la frecuencia de corte (la mayor de la causada por los condensadores que forman el amplificador), también modificaremos el valor de la frecuencia de corte que me indica el punto donde el amplificador sale de la zona de baja frecuencia y entra a la zona de alta frecuencia (ganancia máxima y estable). Ahora en la segunda tabla, cuando desacoplamos todas las resistencias del emisor, vemos que: Caso 1 (Co=4.7 uF , Cf = 0.01 ) : 1500>Fcorte>900

Esto se desarrollara conclusiones .

Entonces de estos resultados podemos ver que, obviamente la ganancia es mucho mayor a lo que se dio en la primera tabla ya que se desacoplo el emisor eso implica más ganancia. Además que la frecuencia de corte es menor al circuito de la primera tabla para ambos casos. CUESTIONARIO: 1 .Compare sus cálculos teóricos cob los obtenidos en el experimento. Si es necesario mencione a que se deben las diferencias. Esto se vio en la parte del Análisis de resultados. 2Grafique en papel semilogaritmico la ganancia expresada en dB vs la frecuencia. La grafica se hizo mediante Excel . 4) ¿Qué conclusiones obtuvo del experimento ?

sección

de

La grafica se relaciona a lo que conocemos como graficas de Bode, en este experiencia lo que nos está indicando, es la zona donde nuestro amplificador esta operado: baja frecuencia y media frecuencia, además que también nos da una idea del valor de la frecuencia donde está sucediendo este cambio de baja a media frecuencia. Y podemos ver que en la zona de frecuencia media nuestro amplificador nos da la ganancia máxima del amplificador (Av) lo que normalmente encontrábamos ignorando el análisis con los condensadores. Además que esta grafica nos muestra que en la frecuencia de corte la ganancia de voltajes es igual a: 0.707*Av V) CONCLUSIONES 

200Hz>Fcorte >100Hz Con una ganancia de 3.75.

la

3) Explique la curva obtenida

Con una ganancia de 5.79 Caso 2 ( Co=0.47 uF , Cf = 0.1 uF ) :

en

 



Existe un rango de frecuencias para el cual la ganancia es muy poca y donde va creciendo casi exponencialmente. En la frecuencia de corte se obtiene una ganancia equivalente a: 0.707 * Av. El diagrama de bode nos permite relacional el logaritmo de la ganancia en un amplificador, con la frecuencia a la que se le aplica en la señal de entrada. A partir de la frecuencia de corte , la ganancia se empieza a estabilizar en su máximo valor , es decir se encuentra en la zona de frecuencia media . -

BIBLIOGRAFIA: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Autor : Boylestad Circuitos electrónicos : Schilling Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos : Millman y Halkias .