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• Cristhian Rivera Calderon

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U.N.M.S.M FACULTAD DE ING. ELECTRÓNICA, ELÉCTRICA Y DE TELECOMUNICACIONES

APELLIDOS Y NOMBRES:

MATRICULA:

Maldonado barragán ítalo zé carlos

17190176

CURSO:

TEMA:

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 2

AMPLIFICADOR REALIMENTADO EN CASCADA

INFORME:

FECHAS:

NOTA:

PREVIO

REALIZACIÓN:

ENTREGA:

NUMERO:

MARTES 11 DE JUNIO DEL 2019

MARTES 25 DE junio DEL 2019

7

MODULO:

PROFESOR:

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ING. CÓRDOVA RUIZ RUSSEL

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS **FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA** CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS 2 EXPERIMENTO N° 07.

AMPLIFICADOR REALIMENTADO EN CASCADA I. 

II.

OBJETIVOS: Estudiar la aplicación de los amplificadores realimentados en cascada

MARCO TEÓRICO: 1. Mencione en que consiste la realimentación y cuáles son sus ventajas y desventajas La realimentación consiste en combinar una muestra de la señal de salida del amplificador con la señal de entrada, de modo tal que se modifican las características generales del sistema. Ventajas  La principal ventaja del desarrollo usando amplificadores con realimentación en corriente es la altísima velocidad que proporcionan. En consecuencia, se ha comprobado que aumentar la velocidad tiene como ventaja una mejora del sonido. Así mismo, la velocidad influye en la rapidez en la que se podrán corregir los fallos que ellos mismos producen.  Estabiliza la ganancia del amplificador contra cambios en los parámetros de los dispositivos.  Permite modificar las impedancias de entrada y salida del circuito.  Reduce la distorsión de la forma de la señal que produce.  Produce un incremento en el ancho de banda de los circuitos. Desventajas  Reduce la ganancia del circuito.  Resulta necesario añadir etapas de amplificación adicionales.  Aumento en el coste del circuito.  Se producen oscilaciones si no se realiza un diseño correcto.

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2. Hallar los puntos de operación del siguiente circuito. V2 12V R2 47kΩ

R1

C1

10kΩ

1µF

V1 120Vrms 1kHz 0°

R8 2.2kΩ

C2

R7 51kΩ

1µF Q1 2N2222A

R5 330Ω C3 1µF Q2 2N2222A C4

R3 12kΩ

R4 22kΩ R9 1kΩ

R6 100Ω

1µF

Calculando el punto de operación para el primer transistor: V2 12V

R2 47kΩ

R8 2.2kΩ

Q1 2N2222A

R3 12kΩ

R9 1kΩ

Aplicamos thevenin en la base: 12𝑣 ∗ 12𝑘Ω 𝑉𝑇𝐻 = = 2.44𝑉 47𝑘Ω + 12𝑘Ω 47𝑘Ω ∗ 12𝑘Ω 𝑅𝑇𝐻 = = 9.56𝑘Ω 47𝑘Ω + 12𝑘Ω Posteriormente analizamos la malla de entrada: (β=78) 𝑉𝑇𝐻 − 𝐼𝐵 ∗ 𝑅𝑇𝐻 − 0.7𝑣 − (𝛽 + 1) ∗ 𝐼𝐵 ∗ 1𝑘 =0 𝐼𝐵 = 19.87𝑢𝐴 𝐼𝐶 = 1.55𝑚𝐴 𝐼𝐸 = 1.57𝑚𝐴 En la malla de salida tenemos: 12𝑣 − 2.2𝑘 ∗ 𝐼𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 − 1𝑘 ∗ 𝐼𝐸 = 0 𝑉𝐶𝐸 = 7.02𝑣

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Calculando el punto de operación para el segundo transistor: V2 12V

R7 51kΩ

R5 330Ω

Aplicamos thevenin en la base: 12𝑣 ∗ 22𝑘Ω 𝑉𝑇𝐻 = = 3.62𝑉 22𝑘Ω + 51𝑘Ω 51𝑘Ω ∗ 22𝑘Ω 𝑅𝑇𝐻 = = 15.37𝑘Ω 51𝑘Ω + 22𝑘Ω Posteriormente analizamos la malla de entrada: (β=83) 𝑉𝑇𝐻 − 𝐼𝐵 ∗ 𝑅𝑇𝐻 − 0.7𝑣 − (𝛽 + 1) ∗ 𝐼𝐵 ∗ 100 = 0

Q2 2N2222A R4 22kΩ

R6 100Ω

𝐼𝐵 = 122.82𝑢𝐴 𝐼𝐶 = 10.2𝑚𝐴 𝐼𝐸 = 10.31𝑚𝐴 En la malla de salida tenemos: 12𝑣 − 330 ∗ 𝐼𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 − 100 ∗ 𝐼𝐸 = 0 𝑉𝐶𝐸 = 7.6𝑣

3. Encontrar la ganancia de voltaje de cada etapa, el total, la impedancia de entrada y salida. Para esta parte aplicaremos el análisis con parámetros H. Para el transistor 2: ℎ𝑓𝑒 = 83 ℎ𝑜𝑒 = 25𝑢𝐴/𝑉 𝛽 ∗ 26𝑚𝑣 ℎ𝑖𝑒 = 𝛽𝑟𝑒 = = 209.3Ω 𝐼𝐸

ℎ𝑟𝑒 = 0 Ganancia de corriente: −ℎ𝑓𝑒 −83 ∆𝐼2 = = = −82.32 1 + ℎ𝑜𝑒 ∗ 𝑅𝐿 1 + 25𝑢𝐴 ∗ 330Ω 𝑉 Impedancia de entrada: 𝑍𝑖2 = ℎ𝑖𝑒 + ℎ𝑟𝑒 ∗ ∆𝐼2 ∗ 𝑅𝐿 = 209.3Ω Ganancia de voltaje

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∆𝐼2 ∗ 𝑅𝐿 −82.32 ∗ 330Ω = = −129.79 𝑍𝑖2 209.3Ω Impedancia de salida: ℎ𝑟𝑒 ∗ ℎ𝑓𝑒 1 = ℎ0𝑒 − = 25𝑢𝐴/𝑉 𝑍𝑜2 ℎ𝑖𝑒 + 𝑅𝑔 ∆𝑉2 =

𝑍𝑜2 = 40𝑘Ω Para el transistor 1: ℎ𝑓𝑒 = 78 ℎ𝑜𝑒 = 25𝑢𝐴/𝑉 𝛽 ∗ 26𝑚𝑣 ℎ𝑖𝑒 = 𝛽𝑟𝑒 = + 𝛽 ∗ 1𝑘 = 79.29𝑘Ω 𝐼𝐸

ℎ𝑟𝑒 = 0 Ganancia de corriente: −ℎ𝑓𝑒 ∆𝐼1 = 1 + ℎ𝑜𝑒 ∗ 𝑅𝐿 −83 ∆𝐼1 = = −82.61 25𝑢𝐴 1+ ∗ (2.2𝑘||15.37𝑘||209.3) 𝑉 Impedancia de entrada: 𝑍𝑖1 = ℎ𝑖𝑒 + ℎ𝑟𝑒 ∗ ∆𝐼2 ∗ 𝑅𝐿 = 79.29𝑘Ω Ganancia de voltaje ∆𝐼2 ∗ 𝑅𝐿 −82.61 ∗ (2.2𝑘||15.37𝑘||209.3) ∆𝑉1 = = 𝑍𝑖2 79.29𝑘Ω ∆𝑉1 = −0.19 Impedancia de salida: ℎ𝑟𝑒 ∗ ℎ𝑓𝑒 1 = ℎ0𝑒 − = 25𝑢𝐴/𝑉 𝑍𝑜1 ℎ𝑖𝑒 + 𝑅𝑔 𝑍𝑜1 = 40𝑘Ω 𝑍𝑜 = 40𝑘||330 = 327.29Ω 𝑍𝑖 = 9.56𝑘||79.29𝑘 = 8.53𝑘Ω La ganancia de voltaje total es: ∆𝑉𝑇 = ∆𝑉2 ∗ ∆𝑉1 = 24.66

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4. Menciona los tipos de realimentación existente Realimentación negativa La realimentación es negativa cuando el valor de la señal de salida es menor que sin la realimentación. Para ello, la señal de salida que se toma como muestra es aplicada opuesta en fase a la señal de entrada. La realimentación negativa disminuye la ganancia del amplificador y a pesar de ello, la inmensa mayoría de los amplificadores utilizan esta variante de realimentación debido a las muchas ventajas que se obtienen con la aplicación de este principio, tales como el aumento de la estabilidad y el ancho de banda, la disminución de las distorsiones de frecuencia y de no linealidad así como del ruido y el cambio en las resistencias de entrada y salida. Todo esto incrementa notablemente la calidad y versatilidad de los amplificadores. Los cambios provocados por el envejecimiento de los componentes y dispositivos, su reemplazo u otras causas, las variaciones de temperatura, etcétera, se reflejan en las alteraciones que puede sufrir la ganancia de un amplificador con relación a su valor original. Tales alteraciones son de hecho reducidas con la realimentación negativa, a tal extremo que su ganancia puede llegar a depender solamente de las características de la red de realimentación, cuando la ganancia de lazo es mucho mayor que la unidad. Realimentación positiva La realimentación es positiva cuando el valor de la señal de salida es mayor que sin la realimentación. Esto se logra cuando la señal de salida que se toma como muestra es aplicada en fase con la señal de entrada. El resultado de la realimentación positiva es contrario a la realimentación negativa, es decir se incrementa el ruido, la ganancia y la distorsión, disminuyendo el ancho de banda y la estabilidad, por lo cual este efecto no es aconsejable para los amplificadores, sin embargo, puede ser aprovechado con gran eficacia en los circuitos osciladores.

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III.

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

PROCEDIMIENTO 1. Verificar los transistores con el ohmímetro y llenar la tabla 7.1 Transistores Q1 Q2 Terminales Directa(Ω) Inversa(M Directa(Ω) Inversa(M Ω) Ω) Base-emisor 3.8M ∞ 3.8M ∞ Base3.852M ∞ 3.852M ∞ colector Colector∞ ∞ ∞ ∞ emisor 2. Simule el circuito y completa la tabla 7.2 3. Medir y anotar los puntos de operación en la tabla 7.2

Valor Teórico Valor simulado

transistor VCE(v) VE(V) Q1 7.02 1.57 Q2 7.6 1.03 Q1 6.8 1.62 Q2 7.2 1.12

Ic(mA) Ib(uA) β 1.55 19.87 78 10.2 122.82 83 1.61 19.1 84.82 11.1 118 94.07

4. Establezca una señal a la máxima amplitud posible que determine una salida sin distorsión, con una frecuencia de 1KHZ. 5. Variando la frecuencia del generador, llenar la tabla 7.4. encuentre las frecuencias de corte del amplificador y hallar su ancho de banda.

IV.

Frecuencia Vi(mVpp) Vo(mVpp) Voff(mVpp)

10 138 55 176

20 133 123 392

Frecuencia Vi(mVpp) Vo(mVpp) Voff(Vpp)

5k 127 187 2

10k 127 153 3.11

50 127 185 585 20k 127 105 4

100 126 200 634

200 127 205 658

500 127 206 688

1k 127 206 776

2k 127 206 1

50k 127 60.7 4.4

100k 127 47 4.5

500k 127 36 3.88

1M 127 26 2.86

2M 127 15 1.68

RESULTADOS

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V.

CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

CONCLUSIONES  Este tipo de realimentación estabiliza la ganancia del amplificador.  Al introducir la realimentación en el circuito se pudo visualizar como la gráfica de bode tuvo un cambio variando la frecuencia de corte y su ancho de banda.

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:     

BOYLESTAD – TEORÍA DE CIRCUITOS Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS. MANUAL DE CIRCUITOS Y RECTIFIADORES SCR DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA. JESÚS GAMIZ PEREZ Y JUAN BAUTISTA ROLDÁN ARANDA DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS. ARTUR LEMUEL ALBERT – ELECTRÓNICA Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS. https://www.ecured.cu/Realimentaci%C3%B3n_en_amplificadores 8