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Amplificador en cascada Pillhuaman Morales Paul- Facultad de Ingeniería electrónica (UNMSM) Resumen: Al realizar esta experiencia encontraremos las ganancias de dicho circuito en forma teórica, simulada y experimental. Lo cual ayudará tanto a las personas que realizaron dicha experiencia como a los lectores en aprender cómo y porqué usar la configuración en cascada. Es de esperar que los resultados obtenidos experimentalmente trabajen con un margen de error mínimo, el cual se puede considerar aceptable y tomar dichos datos como correctos. Finalmente, los conceptos y métodos aprendidos en este capítulo deben ser tan satisfactorios que el entendimiento sobre las ganancias e impedancias de un amplificador en cascada debe ser claro y conciso. I.

INTRODUCCION

Un amplificador en cascada es un amplificador construido a partir de una serie de amplificadores, donde cada amplificador envía su salida a la entrada del amplificador al lado de una cadena. La conexión en cascada proporciona una multiplicación de la ganancia en cada una de las etapas para tener una mayor ganancia en total.

La ganancia global, en un amplificador en cascada, es igual al producto de las ganancias individuales (Esto es válido para la ganancia de voltaje y también para la ganancia de corriente). Se puede conectar cualquier número de amplificadores de esta forma, sin embargo, es común encontrar amplificadores en cascada compuesto de dos o tres etapas de amplificadores básicos. II.

MATERIALES Y METODOS

A. Equipos, materiales y herramientas utilizados. 1) Resistores : 2.2 Kῼ, 6.8 Kῼ, 1 Kῼ ,470 ῼ 2) Transistor : BJT – 2N222A (2) 3) Condensadores: 10uF (3) , 100uF (2) . 4) Protoboard 5) Jumpers , conectores cocodrilo – cocodrilo , cocodrilo – banano , puntas de prueba o cables coaxiales . 6) Generador de señales, necesitaremos un generador de señales, cuya atenuación nos permita llegar como mínimo a los 5mV de amplitud que nos pide el experimento. 7) Fuente DC 8) Voltímetro , miliamperímetro y osciloscopio

B. Esquemas Se construye el circuito amplificador en cascada de la siguiente forma: Primero ubicamos con el datasheet del transistor la ubicación del colector emisor y base, como se muestra en la siguiente imagen:

Luego, armamos el circuito lo más ordenado posible ya que tendremos que realizar mediciones en varios componentes conectamos cuidadosamente los resistores y condensadores al transistor correctamente, tal como nos muestra en la guía.

Además, debemos tener cuidado al momento de colocar los positivos y negativos (tierra) de la fuente DC al protoboard igualmente al momento de colocar la entrada de la señal alterna al circuito , el circuito finalmente quedara así :

Como el generador en el que realice mi experimento posea una amplitud mínima, incluso con atenuación, de 30 mV, era necesario hacer un divisor de tensión a la entrada de la fuente de señal alterna con el fin de alcanzar los 5 mV que nos pedía en la guía , el divisor de tensión quedo así :

C. PROCEDIMIENTO Con el circuito ya armado correctamente según la guia , primero encendemos las fuente DC , en un voltaje de 9 V según la guia , con esta el ambos transistores se polarizan y para verificar en que zona de operación se encuentran medimos el Vce(Voltaje colector emisor de cada uno ) y si es posible tambien la corriente de colecto (Icq1 y Icq2) .

En este proceso encontramos un problema nuestro generador no llegaba a 5mV de amplitud , incluso con atenuacion , es por eso que fue necesario hacer un divisor de tension en la entrada del generador a nuestro circuito amplificador , con el fin de obtener los 5mV de amplitud requerida . Utilizamos un potenciometro de 1K y un resistor de 150 ῼ, para realizar el divisor de tensión, el circuito nos quedara así:

Donde Vcc = 9 V Previamente a esto en el analisis previo . nosotros ya habiamos encontrado en punto de operación en la cual los transistores se encontraban en la zona activa , entonces lo que necesitariamos hacer es comparar lo medido con lo teorico . Luego encendemos el generador de señales y lo calibramos con el osciloscopio según los valores de amplitud y frecuencia que nos piden la guia .

A continuacion , medimos con el osciloscopio la señal de entrada y la señal de salida , luego la señal de salida de la segunda etapa con la señal de la salida en la primera etapa . y capturamos la grafica en la pantalla del osciloscopio .

III.

RESULTADOS

Sea el circuito original : Ahora activando tanto la fuente DC como la AC , obtenemso las siguientes medidas : Polarizacion primer transistor : Vce= 3.92 V (aproximada a zona activa)

Ya armado el circuito y con las fuente DC y AC prendidas , y ya con los transistores en funcionamiento observamos si estos se encuentran en la zona de operación activa o no , las medidas fueron:

Polarización segundo transistor: Vce=5.55 V ( Zona de saturacion )

En el analisis teorico para la polarizacion del circuito obtuvimos :

VCEQ1 (V) Valor teorico

4.27

Zona VCEQ2 de (V) trabajo

Zona de trabaj o

Activa

Activ a

4.27

Luego verificamos en el osciloscopio la señal de salida en la primera etapa del amplificador (1º transistor) y la señal de salida en la segunda etapa del amplificador ( 2º transistor) . .

Graficas obtenidas por simulación:

Donde la señal amarilla es la señal de la segunda etapa o etapa final (Avt) y la señal azul es la señal de salida de la primera etapa (Av1) Graficas obtenidas experimentalmente

Este grafico solo pude conseguirlo simulado, pero es deducible que es correcto ya que la señal de entrada será siempre senoidal y la señal de salida ya lo habíamos mostrado en la gráfica anterior. IV.

Igualmente la señal amarilla es la de etapa final y la señal azul es de la salida de la primera etapa. Luego mostramos la gráfica de la señal de salida del amplificador y la señal de entrada.

ANALISIS DE RESULTADOS

Pues bueno, primero analizamos la polarización de los transistores, vemos que el primer transistor se encuentra aproximadamente en la zona activa y el segundo transistor se encuentra en la zona de saturación y esto probablemente se deba al voltaje de entrada que da el generador. Incluso aun teniendo en cuenta que llegamos a obtener 5 mV en la entrada, gracias al divisor de tensión. Como vemos la señal de salida nos sale muy recortada y la señal de salida de la primera etapa también se muestra medio recortada y no es factible poder hallar la ganancia (Av=Vo/Vi) de ondas de forma diferente.

Respondiendo las preguntas del cuestionario

2) Dibuje algunos esquemas prácticos en donde se encuentra la configuración Darlington. Accionador por pulsos lógicos

3. Qué modificaciones realizaría al circuito experimentado? ¿Por qué?

Sensor de luz

Excitación de cargas a partir de TTL/CMOS

Colocaremos una resistencia de 1 K paralelo a la resistencia de colector y al circuito amplificador con el fin de reducir la ganancia y así disminuir el recorte en las señales de salida de la segunda y primera etapa, las medidas de Vce en el osciloscopio resulta así :

Luego obtenemos la siguiente grafica en el osciloscopio:

VI. Conclusiones Antes de realizar las conclusiones, debo observar que tanto el experimento no llege a obtener una señal de salida no recortada, incluso haciendo el divisor de voltaje a la entrada del amplificador, aunque creo que esto se deba a que nuestro experimento lo realizamos con dos transistores diferentes (uno era el 2N222A) , quizás esto haya afectado la señal de salida .

Donde la señal amarilla es la salida de la segunda etapa, la señal azul la salida de la primera etapa y la señal roja entrada. Observaciones :Vemos que la forma de onda la señal de salida dé la primera ya no se muestra recortada .y todo esto en una fuente de 5mV de amplitud y una frecuencia de 1KHz , además obtenemos los siguientes datos

Después de aclarado esto planteamos nuestras conclusiones: 



Señal amarilla: salida 2º etapa Señal azul: Salida 1ºetapa Señal roja: entrada. Amplitud señal roja: 5mV Amplitud señal azul 0.2 V Amplitud señal amarilla: aproximadamente 2 o 3V Entonces vemos que al colocar esa resistencia de 1k, la señal de salida de la primera etapa deja de recortarse, eso es una clara prueba de que reduce la ganancia amenos en la primera etapa.



El amplificador en cascada si produce una gran ganancia de voltaje en la salida. Hay un límite de voltajes de entrada al amplificador por el cual la señal de salida no se muestre recortada , en el experimento comprobamos de orden de los mV o menos y que la señal salga recortada se debe principalmente a que la señal de entrada hace que la polarización de los transistores cambie , en lo cual uno puede estar en la zona activa y otro en saturación Cuando hablamos de amplificación en pequeña señal es justamente eso, una señal con una amplitud y frecuencia pequeña (Menor a 200KHz) .



El disminuir la resistencia de colector en los transistores del amplificador hace que la ganancia de voltaje disminuya, y también es posible reducir la ganancia quitando los condensadores de desacoplo de las resistencia de emisor, aunque eso modificaría el análisis para encontrar la ganancia de voltaje teóricamente.

VII. BIBLIOGRAFIA https://es.scribd.com/document/123264 985/LABORATORIO-N2 http://www.incb.com.mx/index.php/arti culos/9-articulos-tecnicos-yproyectos/944-circuitos-con-darlingtonde-potencia-art172s https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor _Darlington Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, Autor; Boylestad