%2perimento de la!oratorio < Circuito de emisor común Bryan Joel >arela *-??@?????+ !ryan$varelamail.com !ryan$varelamail.com
%dar a!ricio Baraona *-????<--?+
RESUMEN Analizare Analizaremos mos un circuito circuito típico de un amplific amplificador ador de tensión tensión con un transistor BJT en emisor común polarizado en la zona activa. Con él se trata de amplificar una tensión cualquiera vi y aplicarla, una vez amplificada, a una cara que sim!olizamos por la resistencia "#. "esalta el monta$e monta$e de un circuito amplificador, amplificador, que en este caso, caso, lo constituye un transistor BJT en la confiuración emisor común. %l cual, convenientemente polarizado en la zona activa, es capaz de comportarse como un amplificador de tensión. &ara que una se'al sea amplificada tiene que ser una se'al de corriente alterna. (o tiene sentido amplificar una se'al de corriente cont ontinua nua, por por que que ésta sta no lle lleva nin ninun unaa infor nform mación. ión. %n un amplificador de transistores est)n involucradas los dos tipos de corrientes *alterna y continua+. #a alterna es la se'al a amplificar y la continua sirve para esta!lecer el punto de operación del amplificador %ste punto de operación permitir) que la se'al amplificada no sea distorsionada. %n el diarama se ve que la !ase del transistor est) conectada a dos resistencia *" y "-+. %stas dos resistencias forman un divisor de tensió tensiónn que permi permite te tener tener en la !ase !ase del del transi transisto storr una tensió tensiónn necesaria para esta!lecer la corriente de polarización de la !ase.
Figura 2.3
Glosario de términos importantes: 0 Amplificador Amplificador 1n amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de enería, manifica la amplitud de un fenómeno. Aunque el término se aplica principalmente al )m!ito de los amplificadores electrónicos, tam!ién e2isten otros tipos de amplificadores, como los mec)nicos, (%134T5C67 (%134T5C67, % 859"41#5C67 . -0 Amplificador electrónico %s un circuito electrónico que su función es incrementar la intensidad de corriente, la tensión o la potencia de la se'al que se le aplica a su entrada: o!teniéndose la 7%;A# A13%(TA9A A #A 7A#59A . <0 Transistor %l transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. rectificador. %l término =transistor= es la contracción en inlés de transfer resistor *=resistencia de transferencia=+.
iura -.-
/
-
Circ!ito e"!i#alente de corriente alterna
INTRODUCCIÓN 9e los < circuitos útiles de transistor utilizados para la amplificación de volta$e o corriente, el de %misor común es el que se utiliza mas. %n el circuito de emisor común, o emisor a tierra, se introduce la se'al al circuito de emisor común y se saca del circuito de colector emisor. 9e esa manera, el elemento emisor del transistor es común tanto en el circuito de entrada como en el de salida. %# presente informe nos mostrara una recopilación de información del e2perimento de la!oratorio Dcircuito de emisor comúnE dentro del cual encontraremos el desarrollo del mismo, así como datos, c)lculos ta!las y un an)lisis detallado de resultados. 6BJ%T5>67 . -. <.
Calcular y medir los volta$es de operación de cd que se encuentran en un circuito tipo emisor común. 9emostrar como funciona un amplificador típico de emisor común con o sin cara y medir su anancia de volta$e. 9eterminar el corrimiento de fase entre las se'ales de entrada y salida de un amplificador de audio típico de emisor común.
3A"C6 T%6"5C6 donde
Amplificador en Emisor Comn %l amplificador en %misor Común se caracteriza por amplificar la se'al, tanto en volta$e como en corriente, adem)s el volta$e de salida es invertido con respecto al de entrada. 7u impedancia de entrada y de salida son altas.
%l circuito equivalente de Corriente continua esF
R B
=
R,
II R-
7i Vs es una se'al peque'a entonces el J transistor opera en forma lineal. %n un R L RC II RL amplificador de transistores est)n involucradas los dos tipos de corrientes *alterna y continua+. #a alterna es la se'al a amplificar y la continua sirve para esta!lecer el punto de operación del amplificador =
%ste punto de operación permitir) que la se'al amplificada no sea distorsionada. %n el diarama se ve que la !ase del transistor est) conectada a dos resistencia *" y "-+. %stas dos resistencias forman un divisor de tensión que permite tener en la !ase del transistor una tensión necesaria para esta!lecer lacorriente de polarización de la !ase. %l punto de operación en corriente continua est) so!re una línea de cara di!u$ada en la familia de curvas de el transistor. %sta línea esta determinada por fórmulas que se muestran. 8ay dos casos e2tremos, cuando el transistor est) en saturación *5c ma2.+y cuando est) en corte *5c G ?+. >er la fiura arri!a a la dereca. 7i se modifica " yHo "- el punto de operación se modificar) para arri!a o para a!a$o en la curva pudiendo a!er distorsión 7i la se'al de entrada *>in+ es muy rande, se recortar)n los picos positivos y neativos de la se'al en entrada *>out+ %l condensador de !loqueo CF %ste condensador *capacitor+ se utiliza para !loquear la corriente continua que pudiera venir de >in. %ste condensador actúa como un circuito a!ierto para la corriente continua y un corto circuito para la corriente alterna *la que se desea amplificar+ %stos condensadores no se comportan tan perfectamente en la realidad, pero se acercan !astante, pudiendo suponerse como ideales. Condensador de derivación *Ce+F
<
#a resistencia "e es una resistencia que aumenta la esta!ilidad de el amplificador, pero que tiene el ran inconveniente que es muy sensi!le a las variaciones de temperatura *causar) cam!ios en la corriente de!ase, lo que causar) variaciones en la corriente de emisor *recordar 5c G K 5!++. %sto causar) una disminución en la anancia de corriente alterna, lo que no es desea!le. &ara resolver el pro!lema se pone en paralelo con "e un condensador que funcionar) como un corto circuito para la corriente alterna y un circuito a!ierto para corriente continua #a tensión de salida estar) dada por la siuiente fórmulaF >out G 5c 2 "c G K 2 5! 2 "c G fe 2 5! 2 "c L #a anancia de tensión es G L >out H >in G L "c H Min . *el sino menos indica que >out esta @?N fuera de fase con al entrada >in+
C+ Conecte el circuito como se muestra. (ote que el lado neativo del volta$e de la fuente de cd esta conectado a la terminal de tierra del enerador de A. Todavía no conecte el potenciómetro "Q
L #a anancia de corriente es G *>out 2 Min+ H *>in 2 "c+ G anancia de volta$e 2 Min H "c
+ 3ida el volta$e de cd entre el emisor de V y tierra
9+ a$uste el volta$e de la fuente de cd de colector >CC a ->cd. %l volta$e de e 5 de entrada de ca de!e ser cero. %+ mida el volta$e de cd entre el emisor de V y tierra >B G YYYYY.cd
>% G YY?.Z<YY>cd
L #a anancia de potencia es G Oanancia de volta$e 2 Oanancia de corriente donde Min es la resistencia equivalente en paralelo de ", "- y ie, que normalmente no es un valor alto *contrario a lo deseado+ (otaF L K G fe son par)metros propios de cada transistor L ie G impedancia de entrada del transistor dada por el fa!ricante
O+ 3ida el volta$e de cd entre el colector de V y tierra. >c G YYY.?-QYYY>cd 8+ indique si casi toda la corriente del emisor fluye a través del conector. si
MATERIA$ES % E&UI'O • • • • • • • • • • •
. %2plique su respuestaF A través de la resistencia "< de colector fluye una corriente de colector apro2imadamente iual a ?.PmAcd ya que 5 C G %"< H"< G PH?[ G ?.PmA *% "< G P> ya que esta es la diferencia entre el volta$e > CC de la fuente de colector y el volta$e de colector > C +, lo que indica que las corrientes del colector y el volta$e en el colector y emisor son apro2imadamente iuales.
6sciloscopio Oenerador de funciones uente de poder ->cd, -mA Transistor -(--PA "esistencia de Q?R, S "esistencia ?R, S "esistencias R, S &otenciómetro Q?R, U - Capacitores de ?3icrof, Q?v Computadora (i%lvis
O()eti#o *+ Demostrar c,mo f!nciona !n amplificador t-pico de emisor comn. / sin car0a. / medir s! 0anancia de #olta)e+ -.
'ROCEDIMIENTO .
A+ e2amine el circuito amplificador de emisor común de la fiura -L< este circuito es esencialmente el mismo que el de la fiura -L- e2cepto por que la resistencia r de emisor no se desacopla con un capacitor. %l capacitor C de acoplamiento permite que la se'al de entrada de la ca se aplique a la !ase de V, en tanto que el capacitor C- de acoplamiento permite que la se'al de salida se tome del colector de V. #a impedancia interna de la fuente de enería conecta a tierra muy !ien la parte superior de la resistencia "< del colector a las se'ales de ca. B+ %l volta$e de cd en la unión de " y "- tam!ien es el volta$e de !ase >B *no considere la peque'a corriente de !ase a través de " + usando la ecuación para la división de volta$esF >B G >CC W "-H*" X "-+ >B G .Q >cd
A+ fi$e el enerador A en la funsion de onda senoidal a una frecuencia de [8z. B+ A$uste la salida del enerador de A a una se'al de ??mv de pico a pico en la !ase de V. 1se el >63 a$ustado en la función de AC> en el rano de ?.Q> para medir la se'an de entrada en la !ase. "ecuerde medir la se'al de entrada en la escala de volta$e de pLp de >63. C+ a$uste los controles de su osciloscopio cali!rado para una defle2ión de -.?- >Hcm, tiempo de !arrido de?.Q msHcm y el disparo de sioncronizado normal, fuente interna, pendiente X y nivel auto. 9+ Conecte la punta de entrada del osciloscopio a la !ase de V y la punta común a tierra *la parte inferior de "+. (o utilice la pinta de prue!a de atenuador de ?2. %+ o!serve la forma de onda de la se'al de entrada despleada en la pantalla del osciloscopio. 3ida el volta$e de pico a pico. e5 G YYY@@m>YYY pico a pico
#a forma de onda mide apro2imadamente Qcm de pico a pico..
. A+ Cam!ie el disparo de su osciloscopio a fuente e2terna. B+ Conecte una punta desde la salida de su amplificador de emisor común a Jac[ del osciloscopio marcado %WT 7`(CH86". Aora cada traza de oscilosco ser) disparada solo por la se'al de salida que va al positivo de su amplificador de emisor común.
+ \ay cinco ciclos despleados en la pantalla del osciloscopio] 75, de!ido al a$uste del osciloscpio podemos perci!ir la formación de cinco cilos en ? cm del mismo. O+ conecte la punta de prue!a de entrada del osciloscopio a la salida de si amplificador de emisor común. Cam!ie el control de la entrada vertical para defleccion de ?.->Hcm para desplear la forma de onda de salida de si amplificador.
C+ A$uste >CC a ->cd. 5ndique si su osciloscopio despliea cinco formas de onda. 9+ pona la traza en tal posición que el principio del seundo ciclo de salida que va acia el positivo comience en la línea vertical izquierda de la pantalla.
8+ indique si la forma de la onda de salida es una reproducción amplificada veraz de la forma de onda de entrada. #a forma de salida como esper)!amos es una amplificación de la onda de entrada.
%+ conecte la punta de entrada del osciloscopio a la se'al de entrada en la !ase de V#. Cam!ie el control de entrada vertical para una defle2ión de ?.?->Hcm. 5ndique en la seunda línea vertical desde la izquierda de la pantalla.
5+ mida el volta$e de la salida de pico a pico. %5( G ?.?ZQ >
+ Ba$e todos los volta$es a cero.
%6 G ?.Z?-> pico a pico J+ calcule la anancia de volta$e de A > de su amplificador de emisor común utilizando la ecuaciónF A> G e6 He5
Cuestionario Todas las preuntas siuientes se aplican al circuito amplificador de emisor comin de la fiura -L<
LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL
Av G YYYP.?PYYY
.
Cuando se usa un transistor como amplificador de emisor común tieneF c+(i a+ ni !+
-.
#a se'al de entrada ca se aplica entreF !+ Base y colector o !ase y emisor
<.
#a se'al de salida de ca típicamenteF c+ %misor y Tierra
.
#a anancia de salida esF !+ %s mayor que la unidad
Q.
#a impedancia de salida esF d+ apro2imadamente iual al valor de la resistencia de colector
Z.
#a se'al de salida de caF c+ desfasada @? con la se'al de entrada
+ Ba$e el volta$e de la fuente del colector a cero. <. A+ Conecte "Q, el potenciómetro de Q?[^ a través de la salida de su@ amplificador de emisor común como se muestra en la fiura -L< B+ A$uste "_ para m)2ima resistencia y a > CC a ->dc. C+ A$uste "Q asta que el volta$e de la se'al de salida sea de un medio del valor medido en el procedimiento -*i+, rea$uste la salida del enerador de A, de ser necesario, para una se'al de entrada de ?? mv pico a pico en la pase de V 9+ "eduzca >CC a cero, y sin alterar el a$uste de "Q, desconéctela del circuito. %+ mida la resistencia de "Q, que es iual a la impedancia de salida de si circuito amplificador de emisor común. "Q G YYQ.PYY^ + 5ndique cual es la anacia de volta$e con una cara iual. %s un medio de lo calculado sin cara como esper)!amos. 6!$etivo C. 9eterminar el corrimiento de fase entre las se'ales de entrada y salida de un amplificador típico de emisor común.
A(A#5757 9% "%71#TA967 %l Amplificador 9e %misor Común se caracteriza por amplificar la se'al de entrada, tanto en volta$e como de corriente, adem)s el
Q
volta$e de salida est) desfasado @? rados y sus entradas de impedancia de entrada y de salida son muy altas. %l capacitor Ce se pone en paralelo con "e que funcionar) como u n corto circuito para la corriente alterna y un circuito a!ierto para corriente continua. C6(C#1756(%7 •
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&odemos concluír que en esta pr)ctica profundizamos el conocimiento de la amplificación, determinando el punto de operación y las impedancias de entrada y salida, con locual o!servamos evidentemente que no es posi!le o!tener una amplificación sin una adecuada polarización 9C. 7e puede decir que al tra!a$ar el transistor BJT en reión activa apro2imadamente como un dispositivo lineal permite separar el an)lisis en AC y 9C con lo cual la manipulación del circuito y de las ecuaciones se llean a resultados m)s favora!les para el dise'o. Concluimos tam!ién que en la confiuración emisor común se o!tienen elevadas anancias de tensión y corriente, aciéndolo el circuito ideal para amplificación de peque'as se'ales. 7e encuentra que cuando se realiza el dise'o del circuito es conveniente que el punto V esté situado en el centro de la recta de cara y que la anancia no sea e2cesivamente alta para dar esta!ilidad al circuito y evitar distorsiones respectivamente. 7e concluye que se pueden presentar errores en las mediciones de!ido a que los valores teóricos de los elementos pueden no coincidir con los reales *se ace necesario apro2imarlos a un valor superior o inferior+. "%%"%(C5A7
0 3otorola. -(---- 9ataseet, Transistor. 1"#F ttpFHHalltransistors.comHesHtransistor.pp]transistorGbb< -0 %l transistor Bipolar. 1"#F ttpFHH$arria[o.esHTemasYecH%caY?@a.tm <0 %l transistor !ipolar com amplificador. 1"# ttpFHHSSS.iuma.ulpc.esHro!ertoHasinaturasH%5HtransparenciasH %5Yno cionesY!asicasYtransistores.pdf 0 undamentos de electronica analóica 1"# ttpFHH!oo[s.oole.com.coH!oo[s] idGJ%cicCO@n@CpG&A@blpG &A@bdqGsimulacionXemisorXcomunXcomoXamplificadorsour ceG!l otsGVvJTty>$BvsiGO1<"5LB5`>SO(8yWL oTzyTv@lGesL PsaGWeiGfT1s6B3oWV@STPy5O`CvedG?C%5VZA %SBA vGonepaeqGsimulacion_-?emisor_-?comun_-?como _-?amplifi cadorfGfalse
