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DISEÑO DE AMPLIFICADORES MONO ETAPA (EMISOR COMÚN, BASE COMÚN, COLECTOR COMÚN)

Objetivos: Diseñar, implementar y comprobar el funcionamiento de los amplificadores en configuración de Emisor Común, Base Común, Colector Común utilizando un TBJ.

Materiales y Elementos: Resistencias Juegos de cables Multímetro digital Capacitores Osciloscopio Fuente de DC Generador de Señales Transistores TBJ Procedimiento: 1. 2. 3. 4.

Escuchar las instrucciones del tutor para el correcto desarrollo de la práctica. Armar los circuitos diseñados en el preparatorio Visualizar la salida de la señal versus la entrada de la señal en el osciloscopio para los tres diseños. Después de corroborar que la señal de salida no tiene recortes y tiene una ganancia aceptable respecto de la teoría, se procede a tomar valores de voltajes y corrientes DC.

Diagramas Circuitales:

1. Configuración Emisor Común:

Diagrama Circuital de la configuración Emisor Común

2. Configuración Colector Común:

Diagrama Circuital de la configuración Colector Común

3. Configuración Base Común:

Diagrama Circuital de la configuración Base Común

Tabulación de Mediciones y Errores: 1. DC:

Datos Teóricos Medida Emisor Colector Base Común Común Común 1.67 mA 2.25 mA 2.5 mA IE 1.67 mA 2.25 mA 2.5 mA IC 32.7 uA 44.1 uA 49 uA IB 6V 9V 4V VC 1.5 V 4.5 1.5 V VE 2.2 V 5.2 2.2 V VB

Datos Experimentales Emisor Colector Base Común Común Común 1,86 mA 2,23 mA 3,08 mA 1,85 mA 2,2 mA 3 mA 32,1 uA 43,3 uA 52 uA 5,87 V 8,81 V 3,93 V 1,66 V 4,46 V 1,9 V 2,3 V 5,09 V 2,6 V

Emisor Común 10,78 % 11,38 % 1,83 % 2,17 % 10,67 % 4,55 %

Errores Colector Común 0,89 % 2,22 % 1,81 % 2,11 % 0,89 % 2,12 %

Base Común 23,2 % 20 % 6,12 % 1,75 % 26,76 % 18,18 %

Emisor Común 10,4 % 2,58 % 7,06 %

Errores Colector Común 4% 3% 1%

Base Común 16,8% 17,33% 0,6 %

2. AC:

Datos Teóricos Medida Emisor Colector Base Común Común Común 250 mV 2V 250 mV Vinpp 4,25 V 2V 3,75 V Vopp 17 1 15 Av

Datos Experimentales Emisor Colector Base Común Común Común 276 mV 2,08 V 208 mV 4,36 V 2,.06 V 3,1 V 15,8 0,99 14,9

Análisis de Datos:

En los tres circuitos armados en el laboratorio se pudo apreciar claramente lo que la teoría de los dispositivos electrónicos plantea con el uso de los TBJ al ser usados para amplificar señales. Se tuvo errores aceptables en los valores de ganancia de voltaje, esto pudo deberse a la normalización de las resistencias, algunas pérdidas mínimas por calor, al desconocimiento del “Beta” propio del transistor usado, puesto que en el diseño se usa un “Beta” medio; y además que la fuente varia su voltaje dependiendo de la impedancia de entrada con la que cuente circuito.

Cuestionario: 1. Presentar el diagrama esquemático del circuito implementado en el laboratorio, con los respectivos cambios de haber existido. Explicar el motivo que condujo a realizarlos. Los diagramas de los circuitos se encentran en la sección de diagramas circuitales. 2. En un cuadro presentar las mediciones AC y DC realizadas en la práctica, junto con los valores teóricos calculados en el trabajo preparatorio. (En caso de haber realizado modificaciones al circuito diseñado, es necesario realizar el recálculo de los valores correspondientes, o en su defecto simular el circuito implementado, para obtener los nuevos valores teóricos). El cuadro con las mediciones AC y DC se encuentra en la sección de tabulación de mediciones y errores.

3. Obtener los porcentajes de error debidamente justificados. El cuadro con los Errores calculados se encuentra en la sección de tabulación de mediciones y errores. Estos errores se deben a las posibles variaciones del Beta característico de cada transistor. 4. Realizar los cálculos necesarios para determinar la ganancia de voltaje, compararla con el valor teórico calculado. Obtenga el porcentaje de error y justifique el mismo. Los valores de ganancia de voltaje se encuentran en la sección de tabulación de mediciones y errores. 5. Graficar en hojas de papel milimetrado a escala, las señales de voltaje de entrada, salida y en emisor observadas en el osciloscopio, explique las diferencias o semejanzas con las señales obtenidas en la simulación. Los gráficos se encuentran en el ANEXO 1 al final del informe. 6. Cuestionario. • Explique las ventajas y desventajas que presenta un amplificador en emisor común, base común, colector común. (Mínimo: 3 de c/u). Ventajas y desventajas del amplificador emisor común 1. Puede tener una característica de ganancia de voltaje significativa, aun cuando su impedancia de entrada pueda ser relativamente baja. 2. La configuración de polarización en emisor común con un resistor de emisor puenteado tiene una resistencia de entrada mayor que la configuración puenteada, pero tendrá una ganancia de voltaje mucho menor que la de la configuración puenteada. 3. El amplificador emisor común amplifica señal tanto en voltaje como en corriente, por tanto, permite mayor ganancia de potencia. Ventajas y desventajas del amplificador base común 1. La configuración en base común tiene una impedancia de entrada muy baja, aunque puede tener una ganancia de voltaje significativa. 2. La ganancia de corriente es apenas menor que 1. 3. La ganancia de voltaje con respecto al amplificador emisor común es por lo general más reducida. Ventajas y desventajas del amplificador colector común 1. La configuración en colector común siempre tendrá un voltaje de salida un poco menor que la señal de salida. Sin embargo, la impedancia de salida puede ser muy grande, lo que la hace muy útil en situaciones donde se requiere una primera etapa de alta entrada para “captar” tanto como sea posible de la señal aplicada. 2. Su impedancia de salida es extremadamente baja, lo que hace que sea una excelente fuente de señal para la segunda etapa del amplificador de varias etapas. 3. Con un montaje en colector común se logra una muy baja distorsión sobre la señal de salida. [1] • Menciones 3 aplicaciones de cada configuración.  Aplicaciones del amplificador emisor común: 1. Este amplificador se usa más para amplificación de tensión. Puede proporcionar una excursión grande en la tensión de salida, que se convierte en la entrada de la siguiente etapa del sistema en configuraciones en cascada. 2. Es el amplificador más usado para circuitos de baja frecuencia, debido a la alta impedancia de entrada. 3. Usado en amplificadores de audio y de altas frecuencias de radio.

 Aplicaciones del amplificador base común: 1. Este amplificador es menos sensible a la frecuencia que los otros tipos de amplificador, y se utiliza a menudo en circuitos integrados para proporcionar una salida con intervalo amplio de frecuencia. 2. Si la fuente excitadora del amplificador tiene baja impedancia y la carga demanda poca corriente, este amplificador se puede usar como amplificador de tensión. 3. El amplificador en base común se suele utilizar para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos.

 Aplicaciones del amplificador colector común: 1. La baja impedancia de salida hace a este circuito muy útil para excitar dispositivos de alta corriente. 2. Se puede utilizar como una especie de compuerta de potencia (buffer) entre un amplificador emisor común y una carga que demande corriente. 3. Este amplificador es de potencia y también una etapa de acoplamiento de impedancia. [2]

• Explique por qué en ciertos diseños de emisor común no es necesario el uso de dos resistencias de Emisor En ciertos diseños se puede prescindir de las dos resistencias de emisor porque el lugar en donde va a ser utilizado el TBJ carece de variaciones de temperatura, es decir, se encuentra siempre a una temperatura fija por lo que la expresión de la ganancia de voltaje será elevada al tener en el denominador únicamente la resistencia dinámica cuyo valor usualmente es pequeño. Hay que considerar que lo descrito anteriormente se da en el caso de que la resistencia de emisor esté puenteada por un capacitor de emisor. Es importante recordar que al existir una resistencia externa al transistor en el terminal del emisor, se disminuye el efecto de la temperatura, pero se reduce la ganancia del amplificador al tener en el denominador de la ecuación de la ganancia la resistencia dinámica del transistor y la resistencia de emisor externa al mismo. [3] • Como influye el valor de la resistencia RC. Qué sucede con Vcc, Ic y con la resistencia dinámica del transistor si se asume un valor de RC>>RL, RC=RL o RCRL En el caso de Vcc nos daría un valor de voltaje muy muy alto que no podríamos tener una fuernte para realizar ese diseño, además el valor de Ic también dos daría muy alto y esto influye en la resistencia dinámica que seria muy pequeña. Si RC=RL En este caso sucede la máxima transferencia de potencia, el Vcc nos suele dar un valor muy accesible al igual que Ic, este caso es el mas optimo para el diseño de los amplificadores. Si RC