LABORATORIO: ELECTRONICA II EXPERIMENTO Nº 2
AMPLIFICADOR EN CASCADA Objetivo: Determinar las características de Operación del amplificador en cascada (Multietapas). Procedimiento: 1. Implemen Implementar tar el siguient siguiente e circuit circuito. o.
2. Realizar Realizar el análisi análisis s del circuito circuito experi experiment mental al en DC y AC. •
Evaluar la ganancia de: Av1, Av2.
•
Determinar Zi, Zo.
Teóricamente: Análisis en DC: En análisis en DC, los condensadores se comportan como circuitos abiertos.
Por divisor de tensión: VB=20 V*22 K / (150 K + 22 K)
VB=2.56 V
VBE=VB-VE VE=VB-VBE VE=2.56 V – 0.7 V
VE=1.86 V
IE=VE / RE IE=1.86 V / 1.2 K
IE=1.55 mA
……………………Como IE es
aproximadamente igual a IC:
IC=1.55 mA Vcc=VC + IC*RC VC=Vcc – IC*RC VC=20 V – (1.55 mA*4.7 K)
VC=12.72 V
VC=VCE + VE VCE=12.72 V – 1.86 V
VCE=10.86 V
Análisis en AC: En el análisis en AC los condensadores se comportan como circuitos cerrados.
Vo
Vi
Donde: 150 K // 22 K…………….......... 19.2 K RC………………………………………4.7 K RL (Resistencia de Carga)…… 1 K
Usando el modelo Híbrido:
ib2
ib1 Vi
Vo h
hfe1
h
hfe2
Impedancia de Impedancia de
Usamos un β=100 para los dos transistores.
hie1 = β*re hie1 = 100(26 mV / IE)………………………………. hie1 = 100(26 mV / 1.55 mA)
IE=1.55 mA
hie1 = 1.68 K Como β es 100 para los dos transistores, entonces:
hie1 = hie2 = 1.68 K hfe1 = hfe2 = hfe = β Zi = 19.2 K // hie Zi = 19.2 K // 1.68 K
Zi = 1.55 K
El valor de Zo siempre va a ser el valor de la Resistencia de colector (RC), en caso hubiera o no resistencia de carga (RC) (RC) se sigue considerando Zo = RC; RC; para nuestro caso: RC = 4.7 K
Zo = 4.7 K Evaluar Av1 Y Av2:
Vi Av1 1 = Vo1 / Vi1 ib1
Vo1 Vi 2
Vo2 Vo 2
ib2
Vi Vo1 = -hfe*ib1*4.7 K h
Vo hfe1
h
Vi1 =
hfe2
4.7 K // 19.2 K // hie2 =
4.7 K // 1 K = 0.83
1.16 K
K
Av1 = Vo1 / Vi 1 Vo1 = -hfe * ib1 * 1.16 K Vo1 = -100 * ib1 * 1.16 K…………voltaje de salida del transistor 1 Vi 1 = ib1*hie1 Vi 1 = ib1 * 1.68 K…………………… voltaje de entrada del transistor 1 Av1 = (-100*ib1 (-100* ib1*1.16 *1.16 K) / (ib1 ( ib1*1.68 *1.68 K)
Av1 = -69.05 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Av2 = Vo2 / Vi 2 Vo2 = -hfe * ib2 * 0.83 K Vo2 = -100 * ib2 * 0.83 K Vi 2 = -hfe*ib2 -hfe*ib2*hie2 *hie2 Vi 2 = ib2 ib2*1.68 *1.68 K Av2 = (-100 * ib2 * 0.83 K) / (ib2 ( ib2 * 1.68 K)
Av2 Av 2 = -49 49..41 Experimentalmente: Los datos experimentales serán hallados más adelante, ya que las preguntas que siguen a continuación están referidas referidas a la parte experimental.
3. Aplique Aplique una una señal señal Vi Vi Senoidal Senoidal en la entrada entrada de manera manera que no se produzca distorsión en la salida f=1Khz.
Tenemos que aplicar una señal en la entrada, de manera tal que la señal de salida no sea distorsionada. Probamos primero con una señal de 2 mV.
Observamos que la señal sale distorsionada. Probamos con 0.8 mV
La señal de salida sigue saliendo distorsionada. Por lo tanto atenemos que probar con otra señal de entrada; probamos con una señal de 0.1 mV. mV.
Al parecer esta señal es la adecuada; entonces trabajaremos con 0.1 mV. mV.
4. Anote Anote los datos datos experimen experimentales tales de la la polarizaci polarización ón correspondiente correspondiente a los transistores.
Tabla 1
VCE(Vol.) VB(Vol.) VBE(Vol.) IE(mA)
TR1 11.26 2.387 0.659 1.475
TR2 11.259 2.387 0.658 1.475
Como nos piden polarización correspondiente a los transistores, trabajaremos en DC.
VCE:
Para TR1: VC=13.03 V VE =1.770 V
Para TR2: VC = 13.03 V VE = 1.771 V
Por lo tanto el voltaje de colector emisor será:
Para TR1: VCE = VC – VE VCE = 13.03 V – 1.770 V
VCE = 11.26 V Para TR2: VCE = VC – VE VCE = 13.03 V – 1.771 V
VCE = 11.259 V VB:
Para TR1:
VB = 2.387 V
Para TR2:
VB = 2.387 V
VBE:
Para TR1: VB=2.387 V VE =1.728 V
Para TR2: VB = 2.387 V VE = 1.729 V
Por lo tanto el voltaje de base emisor será:
Para TR1: VBE = VB – VE VBE = 2.387 V – 1.728 V
VBE = 0.659 V
Para TR2: VBE = VB – VE VBE = 2.387 V – 1.729 V
VBE = 0.658 V
IE:
Para TR1:
IE = 1.475 mA
Para TR2:
IE = 1.475 mA
*) Observamos que los datos experimentales son aproximadamente iguales a los obtenidos teóricamente. teóricamente.
5. Registre Registre en la tabla tabla 2 los datos datos obtenido obtenidos s con señal: señal:
Vin 1.41 mV
Vin:
Vo1 -13.13 mV
Vo2 414.57 mV
Ai1
Ai2
94.48 145.9 5.99
Av1
Av2
Avt
-94 -94.57 .57
-32 -32.67 .67
3089.6
Al aplicarle una señal de 0.1 mV, obtenemos una señal máxima de:
Señal máxima = 140.7732 uV Vin = 140.7732 ≈ 1.41 mV
Vin = 1.41 mV
Vo1 y Vo2:
Vo1 corresponde al voltaje de salida, ubicado antes de la línea roja, roja, y Vo2 corresponde al voltaje de salida del transistor que se ubica después de la línea roja. roja.
Ahora nosotros sabemos que la salida de voltaje para un transistor con configuración emisor-común, es siempre negativa, es por eso que observamos observamos en el grafico anterior que el voltaje de salida para TR1 toma el valor de -13.1286 mV, y es correcto el signo negativo, ya que la señal sale en forma desfasada.
Ahora la señal de salida para TR2 debería ser también negativa, pero observemos que su señal de entrada (Vi2), va a tomar el valor de la señal de salida de TR1, TR1, o sea el valor de Vo1: Vo 1 = Vi 2
Vo 1 =-13.1286 mV
Vi 2 =-13.1286 mV
Dijimos anteriormente, anteriormente, que para un transistor con configuración emisor-común, la señal de salida sale en forma desfasada, entonces si tenemos una señal de entrada negativa (-13.1286 mV), mV), su correspondiente señal de salida saldrá desfasada en forma positiva y obviamente amplificada, para nuestro caso será: 414.5676 mV.
En conclusión:
Vo 1 =-13.1286 mV Vo 2 = 414.5676 mV
Ai 1: 1:
Ai 1= io / ii Ai 1 = 2.173 uA / 0.023 uA
Ai 1 = 94.48
Ai 2: 2:
Ai 2= io / ii Ai 2 = 316.7 uA / 2.173 uA
Ai 2 = 145.99
Av1:
Av1 = Vo / Vi Av1 = -13.24 mV / 0.14 mV
Av1 = -94.57
Av2:
Av2 = Vo / Vi Av2 = 432.55 mV / -13.24 mV
Av2 = -32.67
Avt = Av1*Av2 Avt = (-94.57)*(-32.67)
Avt = 3089.6
6. Medir: •
Zin
•
Zo
Los valores de Zin y Zo, fueron hallados en la parte (2)(Teoricamente) Zi = 19.2 K // hie Zi = 19.2 K // 1.68 K
Zi = 1.55 K El valor de Zo siempre va a ser el valor de la Resistencia de colector (RC), en caso hubiera o no resistencia de carga (RC) se sigue considerando Zo = RC; para nuestro caso: RC = 4.7 K
Zo = 4.7 K Podemos obtener los valores experimentales de las impedancias con las siguientes mediciones:
Para Zi: Zi=99.64 uV / 0.023 uA Zi=4332.17 Ω
Zi=4.33 K
Para Zo: Zo=312.4 mV / 312.7 uA Zo=4332.17 Ω
Zo=0.999 K ≈ 1K
7. Observaci Observaciones ones y Concl Conclusio usiones. nes.
I.
Tenemos enemos que tener tener en en cuenta cuenta la la teorí teoría a de tran transis sistor tores es,, para para poder entender que comportamiento comportamiento tienen dentro del circuito.
II.
Obser Observam vamos os que la gananc ganancia ia de de volt voltaje aje total total(A (Avt) vt) toma toma una una valor grande(3089.6), grande(3089.6), por lo tanto podemos concluir que este tipo de amplificador(en Cascada) es usado para aplicaciones en la cual necesitamos una salida realmente grande.
