ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
CIRCUITOS ELECTRÓNICOS PREPARATORIO
INFORME
Circuitos Electrónicos
Práctica #: _ 2 Tema: Amplificador con Impedancia de Entrada. Realizado por: Alumno (s): Allison Álava
Grupo:
Bryan Calderón Daniel Villavicencio (Espacio Reservado) Fecha de entrega: 17 / 5 / 9 Año mes
día
f. ______________________ Recibido por:
Sanción:
________________________________________________ Semestre:
2017-A
GR5
TEMA: Amplificador con Impedancia de Entrada
OBJETIVO:
Diseñar e implementar un amplificador con impedancia de entrada utilizando un TBJ.
PREPARATORIO: 1. Consultar: Defini ción y car acterísticas de impedancia de entr ada e impedanci a de salida de un ampli fi cador en Emi sor Común. Impedancia de entrada: en un amplificador se requie re de una impedancia de entrada alta ya que esto permite que la corriente que del generador de funciones resulte ser muy pequeña. De este modo se consume menos cantidad de corriente, lo cual es necesario en los amplificadores comunes puesto que estos tienen la capacidad de entregar corrientes de salida bajas. Con el objetivo de que ninguna de las etapas adicionales cambie su punto de operación, se debe diseñar el amplificador de modo que se tenga la máxima impedancia de entrada y se pueda tener un buen acoplamiento entre etapas y asegurar el poco consumo de corriente.
Impedancia de salida: usualmente está definida como Rc//RL para los amplificadores de voltaje. Aunque aún resulta ser una impedancia bastante alta, sigue siendo menor que la de entrada. Para un amplificador en emisor común, al estar basado en par diferencial, todo tiene relación estrecha con la impedancia de entrada, por lo que si la impedancia de entrada es alta, la de salida resulta ser baja. Esto ayuda a generar una gran estabilidad en el circuito y además, facilita su diseño.
Deduci r anal íti camente la expr esión de impedancia de entrada y sali da de un ampli fi cador E mi sor Común con r esistencia dividi da en emisor .
Sea el siguiente, el circuito del amplificador en emisor común con resistencia dividida en emisor:
Figura 1. Amplificador en Emisor Común con Resistencia Dividida en Emisor
Al realizar el analisis en AC, se obtiene un circuito equivalente, asi:
Figura 2. Equivalente AC del Amplificador en Emisor Común De donde:
( ∥ ∥ 1 ) = = ∥ ∥ 1 =
∥ = = ∥
=
2. En el sigui ente circui to determinar AV en f un ción de Rs y Zi n, señ alar que sucede si: Z in es mucho menor que Rs, igual a Rs y mucho mayor que Rs (Rs es la resistencia i ntern a de la f uente).
Figura3. Amplificador en Emisor común con resistencia interna del generador
De la figura anterior, se tiene el siguiente circuito equivalente:
Figura 4. Equivalente del Amplificador en Emisor común con resistencia inter na del generador De donde:
= ∥ ∥ 1 = | | = | | = . | | = . Si:
≪ entonces: | | =
Si:
. .
= entonces: | | =
Si:
2.
≫ entonces: | | =
3. Princi pales consideraciones a tener en cuenta para el di señ o de un ampl ifi cador en Emi sor Común con condición de impedancia de entr ada (r ecor te de señ al, estabi lidad té rmi ca, superposi ción de señ al es, etc).
Debe cumplir con la condición que:
= + ∗ . Por lo tanto se deberá
escoger valores de resistencia Rc y Rl acordes para que cumplan con lo establecido anteriormente. De hecho, será el punto de partida para el diseño.
Para que no existan recortes se debe asegurar que = este valor es el voltaje mínimo que debe existir entre colector y emisor para que no exista distorsión. Para garantizar que el transistor no llegue a la región de corte se debe considerar: = ′ ∗
Debido a la naturaleza del transistor, si el punto Q se desplaza a la región de saturación, se distorsionan los niveles de voltaje. Si el TBJ se calienta, puede destruirse. Para que esto no ocurra es necesario analizar la temperatura esperada tomando en cuenta la corriente en el colector, el valor de beta y el voltaje de base emisor. Cuando se calcula el voltaje de emisor se debe sumar 1 voltio, este voltio representa la variación de la temperatura, la cual afectara a la r esistencia dinámica. ≥ 1 +
4. Señ alar cuáles son las principal es diferenci as entr e diseñ ar un ampl ificador en Emisor Común con condición de impedancia de entrada y sin condición de impedancia de entrada.
En primer punto, la primera diferencia y quizá la más marcada de estos es escoger el valor de RC. Cuando no se tiene el dato de impedancia de entrada, existen tres posibles valores a escoger y es cuando Rc es mayor, menor o igual a RL. En contraste, cuando se tiene el valor de impedancia de entrada, para escoger el valor de RC es necesario que se cumpla la siguiente condición:
= + ∗.
Cuando se utiliza una Zin es necesario recalcular el valor de Req después de obtener el valor de RC, esto debido a que al obtener este valor debe cambiar lo obtenido anteriormente pero cumpliendo la condición especificada.
5. Di señ ar un ampli ficador con TB J en conf igu r ación Emi sor Común que cumpl a con las sigui entes condicion es: Av=20; Zin˃2.2[Ω]; RL˃2.2[KΩ]
|| ≥ +
2.2 ∗ 2 ≥ 2.2 2.2 12 ≥ 440[] = 1.3[]
. ≥ || ∗ ∗ . = . ∗ 31.2 = 5.72
≥ 5.73
=
:
=
= 4.61 [] .
≈ = 4.61 [] =
= 6 []
26 [] 26[] = = 5.63 [] 4.61[]
|| = − = .[] − 5.63[] = 35.23[]
: = 36 [] ≪ : = 3.3[] =
26[] = 7.88[] 3.3[]
= ∗ = 9.45[] = 78.8[] = 12 = 1278.8 = 0.946[]
= .[]
= 13 = 1378.8 = 1.02[]
≥ 1 = 1 0.12 = 1.12 = 1.5[] ≥ = 3 0.15 2 = 5.15[] = 5.5[] = = 9.45 5.5 1.5 = 16.5[] = = = 1.5 0.7 = 2.2[] = − = 16.5 − 2.2 = 14.3[]
. = = .[] = 14.02[] → = 15[]
=
2.2[] = = 2.33[] → = 2.4 [] 0.946[]
= =
1.5[] = = 190.36[] 7.88[]
= 190.36 − 36 = 154.36[] → = 160[]
=
= 2.2[] 10 10 = = 723.43[] 2 ∗ ∗ 2 ∗ 1000 ∗ 2.2[]
→ = 820[]
=
10 10 = = 40.5[] 2 ∗ ∗ 2 ∗ 1000 ∗ 39.3
=
10 10 = = 1.33[ ] 2 ∗ ∗ 2 ∗ 1000 ∗ 2.2[]
→ = 47[] → = 2.2[]
6. Realizar la sim ul ación del ci rcui to diseñ ado en u n softwar e computaci onal , presentar l as formas de onda obtenidas en todos los termin ales del T BJ y una tabla con las medici ones de valor es en D C del ci rcui to.
Figura5. Simulación del diseño del Amplificador en Emisor Común Base:
Figura 6. Voltaje en Base
Emisor:
Figura 7. Voltaje en Emisor Colector:
Figura 8. Voltaje en Colector
Vop/Vinp:
Figura 9. Voltaje de Salida y Voltaje de Entrada
Emisor Voltaje [V] Corriente[mA]
Base
1.48 0 8.19 0.01 Tabla 1. Valores DC
Colector 6.29 0.29
7. Consul tar un mé todo in dir ecto para medir la impedanci a de entr ada de un circui to, describir el mé todo y pr esentar el esquema del circui to a emplear. La mayoría de los modernos polímetros proporcionan un medio para medir de forma rápida y precisa el valor de las resistencias. Sin embargo hay situaciones en las cuales el óhmetro no es capaz de medir la resistencia. Por ejemplo, un circuito donde hay fuentes activas. El óhmetro requiere que no haya fuentes acti vas para poder realizar las medidas. Si se desea realizar medidas de impedancia en cir cuitos donde aparecen elementos activos no es posible utilizar el óhmetro, ya que es necesario tener fuentes conectadas para que estos elementos funcionen. Además, si el circuito presenta efectos capacitivos e inductivos, el óhmetro no es capaz de reflejar en su medida la contribución de dichos efectos a la impedancia total, ya que éste solo es capaz de medir efectos resistivos puros. Podemos conocer el valor de una resistencia mediante el método indirecto. Este método realiza medidas de parámetros del circuito distintos de la resistencia desconocida y a partir de ellos obtiene el valor de la resistencia. En la figura podemos ver el esquema de un divisor de tensión.
Figura 10. Divisor de Tensión Queremos conocer el valor de la resistencia RS. No podemos medir directamente el valor de esta resistencia, sin embargo conocemos el valor de la resistencia R L y podemos medir fácilmente el valor de VL y de Vg. A partir de ellos podemos obtener fácilmente el valor de RS. A partir de la siguiente ecuación podemos obtener el valor de Rs:
BIBLIOGRAFÍA:
T. Sánchez, Dispositivos electrónicos, Quito, Ecuador: EPN 2006. A. Roldán. (s,f). Repaso medidas. [Online]. Disponible en: http://electronica.ugr.es/~amroldan/asignaturas/curso0405/ftc/pdf/repaso/medidas.pdf
