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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

Alumnos: Jonathan Lugo Julio Melchor

Ciudad Guayana Diciembre de 2017

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

GUIAS DE LABORATORIO DE TRANSISTORES N° 1 OBJETIVOS:  Identificar el tipo de transistor bipolar y los terminales del mismo empleando las hojas de fabricante y un multímetro.  Analizar las características de corriente y voltaje en configuración emisor común  Analizar algunas aplicaciones del transistor bipolar como conmutador y como fuente de corriente.

MATERIALES E INSTRUMENTOS:  Transistores 2N3904, 2N3906 y TIP 42.  Diodos Zener 12 V 1W, diodos rectificadores 1N4107, diodos LED.  Resistencias de diferentes valores y potenciómetro 10 k.  Multímetro.  Maqueta (Protoboard).  Cables conductores apropiados para la maqueta.

PRE LABORATORIO: 1. Investigue como puede determinar con un multímetro si el transistor es NPN o PNP y cuáles son sus respectivos terminales. El transistor tiene tres terminales, se coloca sonda positiva del multímetro en la base del transistor y la negativa en cualquier terminal de los extremos, si da una medida es NPN y el que dé mayor lectura es el emisor, si se coloca la sonda negativa del multímetro en la base y la positiva a cualquier lado del transistor y te da una medida entonces será PNP, si da medida de las dos formas entonces el transistor está averiado. 2. Interprete las hojas del fabricante y ubique los siguientes valores para cada BJT: Valores máximos, características de CD y parámetros de operación

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2N3904 Valores Máximos: Parámetro VCB VCE VEB IC Potencia disipada a 25°C Temp de almacenamiento Máx. Temp de trabajo Características en DC:

Valor 60 40 6 200 625 -65 a 150 150

Unidad V V V mA mW °C °C

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2N3906 Valores Máximos: Parámetro VCB VCE VEB IC Potencia disipada a 25°C Rango de Temp de almacenamiento y de trabajo

Valor 40 40 5.0 200 625 -55 a 150

Unidad V V V mA mW °C

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I TIP 42 Valores Máximos: Parámetro VCB VCE VEB IC IB Potencia disipada a 25°C Temp de trabajo Temp de almacenamiento

Valor 40 40 5 6 2 65 150 -65 a 150

Unidad V V V A A W °C °C

Características en DC:

3. Realice un resumen de cómo puede la temperatura afectar a un BJT. Los transistores, al ser arreglos de diodos, son semiconductores dopados y susceptibles a los cambios de temperatura. Por ejemplo, si tenemos un circuito de emisor común aparentemente estable, con un punto de funcionamiento definido, se puede producir una gran inestabilidad con un aumento de temperatura. Esto sucede porque al aumentar la temperatura se incrementa la corriente del colector, aunque la corriente de base permanezca constante. Este incremento en IC produce que la caída de potencial en la resistencia RC sea mayor, luego la tensión VC va a ser menor. La consecuencia inmediata de este hecho es que el punto de funcionamiento se va a desplazar. Esto ocurriría en el mejor de los casos porque incluso puede llegar a producirse la destrucción del transistor. Asimismo, todos los

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I parámetros del transistor se ven afectados por la temperatura y es muy importante tener todas estas variaciones en cuenta durante el diseño.

4. Que es una fuente controlada de corriente y como puede diseñarse a partir de transistores bipolares. Son fuentes cuya corriente es proporcional a la corriente presente en alguna otra rama del circuito. Para construir una fuente de corriente controlada se debe colocar primeramente el transformador en el circuito impreso y luego conectarlo a los diodos en un arreglo paralelo. Seguidamente, realizamos conexiones paralelas al condensador, la resistencia, el diodo Zener y los transistores. Finalmente, realizamos una conexión a la otra resistencia y a los condensadores restantes y luego, colocamos las salidas que conectaremos con los contactos de los equipos que vamos a alimentar con energía.

Experiencia N°1: Característica de salida del transistor en EMISOR-COMUN Monte el siguiente circuito:

Iniciando con ambas fuentes en cero voltios, trace las curvas experimentales de entrada y salida del transistor, para ello siga el siguiente procedimiento: 1. Con VCC en cero, ajuste VBB hasta que VAB sea 1 V (IB =10 uA) y mantenga esta lectura hasta completar la tabla.

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 2. Incremente VCC para que VCE sea lo indicado en la tabla y mida VCE y VBE

VCE (Volts)

0

VBE (Volts)

0.51

0.67

0.67

0.67

0

1.5

1.66

1.71

Ic (mA) =VCD /1 Kohm

1

5

10

15 0.66 1.76

Nota: No use el miliamperímetro, mida la tensión sobre la resistencia para determinar las corrientes de manera indirecta.

3. Regrese VCC a cero y reajuste VBB hasta que VAB sea 5 V (IE =50 uA) y mantenga esta lectura hasta completar la tabla. 4. Incremente VCC para que VCE sea lo indicado en la tabla y mida VCE y VEB

VCE (Volts)

0

1

5

10

15

VBE (Volts)

0.58

0.72

0.715

0.704

0.68

Ic (mA) =VCD /1 Kohm

0.178

8.88

9.39

9.98

10.678

5. Repita los pasos 3 y 4 para dos o tres tablas más.

Con VAB = 7 v VCE (Volts)

0

1

5

VBE (Volts)

0.59

0.731

0.72

0.70

0.71

Ic (mA) =VCD /1 Kohm

0.02

12.52

13.33

14.44

15.67

6. Grafique Ic en función de VCE para cada tabla de medidas.

10

15

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

Experiencia N° 2: Polarización del transistor en conmutación Monte el siguiente circuito

Con S1 pulsado y sin pulsar. Observe el estado del diodo LED. Mida IB e Ic Explique en qué condición el transistor esta en CORTE y en SATURACION. 

Con s1 sin Pulsar El diodo Led enciende y pulsado se apaga.



Ic con s1 sin pulsar = 108.58 mA

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 

Ic con s1 pulsado =0.01 mA

Entonces concluimos que: 

Está en estado de corte cuando no circula corriente por sus terminales. Por Ic pasa corriente muy pequeña y el voltaje colector y emisor tiende a Vcc.



Esta en saturación cuando la corriente Ic es máxima, el voltaje colector a emisor tiende a 0 y tanto la unión B-B, B-C se encuentran en directa.

Experiencia N° 3: Aplicación del transistor como conmutador Monte el siguiente circuito: Multivibrador BIESTABLE

Pulse S1 o S2 alternadamente y observe el estado de los diodos LED. Responda: 1. ¿Cuándo enciende el diodo D1?  

Con s1 está sin presionado enciende el diodo. Con S2 está sin presionar enciende el diodo.

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 2.   3.

Si D2 esta encendido ¿en qué estado están los transistores Q2 y Q1?. Con S1 On , Q1 esta en corto, Q2 en saturación. Con S2 on, Q1 esta en saturación, Q2 esta en corto. Fijando el estado D1 encendido mida: en cada transistor lo siguiente: VCE, VBE, IB1 e IB2



Con S1 On:



 Q1: Vce=7,69v, Vbe=0.68v, Ib= 79,60 uA  Q2: Vce=7.74v, Vbe=0.7v, Ib=78,18 uA Con s2 On:  Q1: Vce=8,28 v, Vbe=8.27v, Ib=60.60 nA  Q2: Vce=7,74v, Vbe=6.90, Ib= 92.39 uA

4. Complete con las palabras faltantes:

Al pulsar S1 IB1 es Cero y el transistor Q1 se obliga a Corte por lo tanto IB2 es Máxima porque VCE de Q1 es Vcc, lo que significa que Q2 pasa a Saturación ya que IC2 es Máxima y el VCE de Q2 se hace 7.74 v, en consecuencia IB1 es cero , por lo tanto el transistor Q1 queda en Saturación al dejar de pulsar S1.

Monte el siguiente circuito: Multivibrador MONOESTABLE

Pulse S1 y observe el estado del diodo LED.

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 1. ¿Cuándo enciende el diodo D1? Cuando S1 esta pulsado. 2. Si D1 esta encendido ¿en qué estado están los transistores Q2, Q1 y Q3? Q2 y Q3 están en saturación. Q1 en corte. 3. Si D1 está apagado ¿en qué estado están los transistores Q2, Q1 y Q3? Q2 y Q3 están en corte y Q1 está en saturación. 4. Fijando el estado D1 encendido mida: en cada transistor lo siguiente: VCE, VBE, IB en IC de cada transistor. Vce Vbe Q2 8,24V 0,66V Icq2 0,23mA Ibq2 0,02mA Vce Q3 Icq3 Ibq3

1,55V 2,19mA 8,34µA

Vce Q1 Icq1 Ibq1

Vbe 0,80V

Vbe 9,15V cero 0A

0V

5. Complete con las palabras faltantes: Corte Cero Al pulsar S1 IB1 es ___________y el transistor Q1 se obliga a ______________ por lo Amplifica Vcc tanto IB2 se _____________ porque VCE de Q1 es _____________, y el condensador C1 Carga se ______________. Cuando la carga de C1 es suficiente para que IB2 sea Saturación Máxima ______________ para que Q2 se mantenga en ___________, Q2 vuelve a IB2 Polarizar ______________ y se restablece la corriente _____, por lo tanto Q1 regresa a Corte

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I ¿Cuál es la función del transistor Q3?. El transistor Q3 funciona como un interruptor para el LED, ya que cuando éste está en corte el LED no enciende y cuando entra en saturación si lo enciende. Experiencia N° 4: Aplicación del transistor como fuente de corriente y seguidor de voltaje. Monte el siguiente circuito:

1. Fije a RL=100 Ohm y varíe R2 midiendo a VAC, Observe el comportamiento.  Cuando R2 baja el voltaje de Vac sube 2. Fije a RL=100 Ohm y varíe V1 midiendo a VAC. Observe el comportamiento.  bajando el voltaje de Vac , decrece el voltaje de la fuente 3.

Fije V1 en 25V y con RL= 100 Ohm ajuste VAC a 12 V para luego completar la siguiente tabla:

Teniendo V1 en 20v RL VAC

100 12V

50 8,75V

25 4,84V

4. ¿Está usted de acuerdo con llamar a el circuito “Regulador Serie”? explique.

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I Sí, ya que el diodo Zener funciona como un fijador de voltaje mientras el transistor se encuentra en serie con la carga. 5. ¿Quién regula la tensión el diodo Zener o el transistor Q1? Mientras que el Zener fija el valor, el transistor es quien regula el voltaje.

POST LABORATORIO Para la Experiencia N° 1 1. A partir de las graficas obtenidas ¿podría inferirse que el transistor es una fuente controlada de corriente?. Explique Se podría decir que el transistor es una fuente que controla una corriente de salida (IC) en función de una corriente de entrada (IB) , Ya que la corriente del colector se mantiene constante. 2. Calcule α para VCB=1, para 5 y para 10 Volts, grafique α en función de VCB

Para VCB = 1 V, IE = 1 mA:

α=

𝐼𝑐 𝐼𝑒

=

1.03𝑚𝐴 1𝑚𝐴

= 1.03

Para VCB = 5 V, IE = 1 mA:

α=

𝐼𝑐 𝐼𝑒

=

1.04𝑚𝐴 1𝑚𝐴

= 1.04

Para VCB = 10 V, IE = 1 mA: 𝐼𝑐 1.04𝑚𝐴 α = 𝐼𝑒 = 1𝑚𝐴 = 1.04

Para la Experiencia N° 2 Llene la siguiente tabla con las palabras “máximo”, “mínimo”, y “cero” Transistor en saturación

Transistor en corte

VCE

Cero

Máximo

VBE

Máximo

Cero

IC

Máxima

Cero

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I IB

Máxima

Cero

Para la Experiencia N° 3 1.- Determine una fórmula que permita calcular el tiempo de retardo del multivibrador Monoestable como el estudiado en el laboratorio.

𝑇= ln (3) ∗ 𝑅 ∗ 𝐶 2.- Explique que es un oscilador de relajación. Un oscilador de relajación es un oscilador no lineal, obtenido por el aumento continuo de algún tipo de restricción, y la posterior liberación repentina de la misma. Cuando la tensión se vuelve demasiado fuerte, se descarga, y parte de la energía se disipa, la tensión aumenta de nuevo y el ciclo se repite.

Para la experiencias N° 4 1.- Diseñe un regulador de tensión serie para que la salida sea 5 Volts positivo respecto a tierra y para una carga de 1 A máximo.

B1 25V

R1 35K

Q2 +88.8

2N3904

Volts

D1 1N5919B

D2 1N4007

2.- Investigue y diseñe un regulador de tensión paralelo para 5 Volts de salida y 1 A máximo a partir de una fuente no regulada de 25 V

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 18

B1

+88.8

25V D1

Volts

1N5919B

GUIAS DE LABORATORIO DE TRANSISTORES N° 2

OBJETIVOS: Estudio del transistor bipolar y su aplicación como amplificador.

MATERIALES E INSTRUMENTOS:  transistores 2N3904, 2N3906,  resistencias, potenciometro 10 kOm  multímetro,  maqueta (Protoboard)  cables conductores apropiados para la maqueta.

PRE LABORATORIO: 1. ¿Que es amplificación? Es el proceso por el que aumenta la corriente o voltaje de una señal 2. Que características debe tener la Impedancia de entrada y de salida de: a. Un amplificador de voltaje Una impedancia de entrada muy grande y una impedancia de salida muy pequeña. b. Un amplificador de corriente Una impedancia de entrada pequeña y una impedancia de salida grande.

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 3. ¿Qué entiende por amplificador clase A de pequeña señal? Son amplificadores que consumen corrientes continuas altas de su fuente de alimentación, independientemente de la existencia de señal en la entrada. Esta amplificación presenta el inconveniente de generar una fuerte y constante cantidad de calor, que ha de ser disipada. Esto provoca un rendimiento muy reducido, al perderse una parte importante de la energía que entra en él.  En las etapas clase Al punto de trabajo se fija en el centro de la recta de carga.  En AC amplifica los dos semiciclos por igual (conduce durante 360° completos).  Distorsiona muy poco la señal de entrada.  Siempre consume energía, incluso en ausencia de señal.  Eficiencia de 24%.  Las etapas de salida clase A son mono etapas. 4. ¿Explique el modelo h para un transistor bipolar en emisor común? El Modelo hibrido del transistor es un modelo de circuitos que combina impedancias (Z) y admitancias (Y) para describir al dispositivo, de ahí el nombre “Modelo hibrido o Modelo H”.

Experiencia N° 1: Amplificación en Base Común. Monte el siguiente circuito

Sin conectar los condensadores (No conecte el generador de señales y la resistencia de carga) Mida : Veb, Vcb, Ie, Ic, Vee y Vcc. y ubique el punto de operación del transistor sobre la recta de carga de la característica de salida en base común VBE 0,63 V

VCB 2,90 V

IE 1,78 mA

IC 1,81 mA

VEE -0,63 V

VCC 2,90 V

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Aplique una señal de entrada y una carga al amplificador como lo muestra la figura

Ic Icmax IcQ

IeQ

VcbQ

Vcbmax

Vcb

Luego conecte los condensadores (conecte el generador de señales y la resistencia de carga) Aplicando la máxima señal de entrada para que en la salida no se observe distorsión y mida simultáneamente la señal de entrada y de salida en voltios pico-pico respecto a tierra y determine la ganancia de voltaje en base común (módulo y fase).

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I En CH1 (señal amarilla) observamos la entrada y el CH2 (señal azul) observamos la salida. La salida está atrasada 90.7° con respecto a la salida.

La ganancia de voltaje es: 𝛼=

𝑉𝑜𝑢𝑡 0,403 𝑉 = = 0,335 𝑉𝑖𝑛 1,20 𝑉

Mida la impedancia de entrada del circuito, para ello inserte una resistencia de 100 ohm como lo muestra la figura y con el S1 abierto mida Vm, Vn en voltios pico-pico. La impedancia de entrada la obtiene por cálculo.

Mida la impedancia de salida del amplificador, para ello mida la señal de salida con S1 abierto, y luego cierre S1 y vuelva a medir la señal de salida variando el potenciómetro hasta que la señal sea la mitad del valor medido cuando S1 estaba abierto. La impedancia de salida será equivalente a la resistencia del potenciómetro.

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Señal de salida con S1 abierto.

Señal de salida con S1 cerrado. La resistencia del potenciómetro se reguló a 4,78 KΩ.

Experiencia 2: amplificación en Emisor Común. Monte el siguiente circuito

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

Sin conectar los condensadores (No conecte el generador de señales y la resistencia de carga), Mida : Veb, Vce, Ic, y Vcc. y ubique el punto de operación del transistor sobre la recta de carga de la característica de salida en emisor común. (+V=10 V, -V=0V)

Veb 0,65V

.

Vec 3,40V

Vcc 3,9V

Ic 5,88mA

Ic Icmax IcQ

IbQ

VceQ

Vce max

Vce

Ahora conecte los condensadores y aplique una señal de entrada (en mV) y una carga al amplificador como lo muestra la figura

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE” VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I Vppentrada

Vppsalida

44mV

1,11V

Aplicando la máxima señal de entrada (V10 en mV) para que en la salida se observe la máxima señal posible sin distorsión. Mida simultáneamente la señal de entrada y de salida en voltios picopico respecto a tierra. Ajuste el Potenciómetro R12 para que la señal a la salida sea lo mas sinusoidal posible y determine la ganancia de voltaje en base común (módulo y fase).

Amarillo: Señal de entrada Azul: Señal de Salida.

Usando la misma técnica aplicada para el amplificador Base Común mida la impedancia de entrada del circuito, para ello inserte una resistencia de 500 ohm .

Usando la misma técnica aplicada para el amplificador Base Común mida la impedancia de salida del amplificador. Vppsalida 2,40V Abierto

Vppsalida 1,20V Cerrado

POST LABORATORIO. 1. Explique cuál es ventaja de cada configuración y su aplicabilidad.

Para base común:

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PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

 

 Posee baja impedancia de entrada y alta impedancia de salida Posee alta ganancia de voltaje y baja ganancia de corriente (menor a 1). Es útil para adaptar fuentes de señal de baja impedancia de salida como, por ejemplo, micrófonos dinámicos.

Para emisor común:    

Es la configuración más usada ya que amplifica tanto corriente como voltaje. Es el más usado para circuitos de baja frecuencia debido a su alta impedancia de entrada. Tiene alta impedancia de salida. Usado en amplificadores de audio y de altas frecuencias de radio.

Para colector común:   

Ofrece una "alta impedancia" de entrada y una baja impedancia de salida. La corriente de entrada va a ser muy pequeña, mientras que la de salida puede llegar a ser muy grande. Tiene un comportamiento muy bueno frente a las variaciones de temperatura y es debido a que tiene conectada una resistencia.