Practica1 Polarizacion Del BJT Informe Practica 1

Electrónica II

UNIVERSIDAD DE CARABOBO FACULTAD DE INGENIERIA LABORATORIO DE ELECTRONICA II

Informe de la practica Nº1 Polarización del Transistor BJT

Integrantes: Daza Henry

C. I.: 21098368 Sec: Rodríguez Andres C. I.: 20181206 Sec: 76 Tovar Máximo C. I.: 20083743 Sec: 76

Fecha 26/12/2012 1

Prof. Mari Luz Simanca

Electrónica II

TRABAJO PRÁCTICO N° 1. Polarización del Transistor BJT CUESTIONARIO 1. Justificar por qué un cambio de  provoca un desplazamiento del punto de trabajo. Esto se debe que bajo cualquier polarización en la que se encuentre un transistor , se cumple la relación IC = βIB ;donde IB es una constante, lo cual implica que al variar β También varia IC y por consiguiente también lo hará VCE.Como estas 3 variables (IB,IC,VCE) conforman el punto de operación sobre la recta de carga, al cambiar dos de ellos este punto de trabajo (Q) también lo hará.

2. Determine la zona de operación del transistor fijando el rango de variación de las variables de salida. ¿Qué variable y con qué valor determina la saturación del transistor? La saturación de transistor se determina con la variable VBC (voltaje base-colector), lo cual este debe estar en unión directa donde VBC ≥ 0,7V y la corriente del colector debe ser mayor que cero (IC>0), igual que la corriente de base (IB>0), y el voltaje colector emisor debe ser VCE<0,2V.bajo estas condiciones el transistor esta trabajando en la región de saturación.

¿ y el corte del transistor ? En la región de corte ambas corrientes de base y colecto) son nulas, por lo tanto las variables que definen esta región de operación son: VBE (voltaje base-emisor) que debe estar polarizado en inverso (VBE<0,7V) y VBC debe estar en inverso (VBC<0,7V). bajo estas condiciones el transistor operara en región corte.

3. ¿Por qué las condiciones de corte y saturación determinan la recta de carga para un circuito concreto?.

Porque estas regiones son las que se encuentran mas cerca de los ejes coordenados (cuyos ejes son corriente colector vs voltaje emisor-colector).con la 2


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condición de corte tomamos IC=0 y obtenemos el eje de las abscisas, y tomando la condición de saturación (VCE=0), se obtiene el eje de lar ordenadas.

4. ¿Por qué es inestable la polarización fija?

Porque la corriente de colector tiende a provocar un aumento en la temperatura de la unión del colector, lo cual revierte en un aumento de la corriente inversa de saturación, donde provoca que IC crezca. Este proceso ininterrumpido puede volverse acumulativo , lo cual puede derivar en que el punto de operación salga de la región de trabajo deseado, o en el q se dañe el transistor debido a que no hay algún elemento en el circuito que permita mantener constante el valor de la corriente de colector (IC).

5. Exponer en forma resumida el comportamiento del circuito, de polarización fija y de autopolarización, ante un posible incremento de .

Ante un incremento de β en el circuito de polarización fija, como IB, se mantiene constante e IC aumenta; esto es debido a que no hay algún elemento circuital bajo esta pólarizacion que nos permita mantener la corriente del colector estable.

En cambio; al aumentar β en un circuito de autopolarizacion debido a su diseño se coloca una resistencia en el emisor , esto implica que hay un potencial en esa resistencia (RE), la cual a su vez, disminuiría la corriente de base (IB), y por consiguiente se mantiene estable el circuito mediante a los parámetros que lo forman, se complementan.

PROBLEMAS Problema N.1: En el siguiente circuito considere los siguientes datos: R a = 47 kΩ; Rb = 33 kΩ; Re = 1,5 kΩ; VCC = 20 V; hFE = 150; V BE = 0,7 V 3


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a) Estime VSal considerando despreciable la corriente de base (IB ). VSal = 7,55 V b) Calcule V Sal sin despreciar la corriente de base (I B ). VSal = 6,955 V c) Determine h FEmín necesario que asegure un error menor del 1% en el cálculo de V Sal.. hFEmín= 148,4979

Problema N. 2: Para el siguiente circuito:

a) Polarice el transistor para I C = 5 mA, VCE = 4 V, considerando que: hFE = 150

R1 =

3,2KΩ

R2=

579KΩ

b) Determine el punto de funcionamiento estático para los siguientes valores del h

hFEMín = 100

hFEMáx = 300

FE:

Estado de Q

IC =3,33mA

IC =10mA

Activo directo

VCE=9,34V

VCE= -12V

Saturación

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 1 Objetivos: - Estudio de la polarización. - Estudio de la estabilidad de la polarización. 4


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- Rectas de carga estática y dinámica.

Preparación Previa: 1. Polarización Fija. Determine la polarización del transistor de la Figura 1. Datos: Ra= 470 kΩ, Rc= 1 kΩ, VCC=12V, hFE =180, Cg = 22µF

2.

IC =

4,3276mA

VCE=

7,6723V

Verifique los resultados anteriores, utilizando el programa “Orcad-Spice”.

Coloque aquí la gráfica de la corriente I C (VER

EN ANEXOS

5

)


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Coloque aquí la gráfica del voltaje V CE (VER

3.

EN ANEXOS)

Autopolarización. Determine la polarización del transistor de la Figura 2.

Datos: Ra= 22 kΩ, Rb = 18KΩ, Rc= 470Ω, Re = 1 kΩ, VCC=12V, hFE =180, Cg=22µF, Cs=100µF

4.

IC =

5,5631mA

VCE=

3,7912V

Verifique los resultados anteriores, utilizando el programa “Orcad-Spice”.

Coloque aquí la gráfica de la corriente I C (VER

ANEXOS)

6


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Coloque aquí la gráfica del voltaje V CE (VER ANEXOS)

5.

Obtenga el valor de la posible variación para la corriente del colector del circuito de la figura 2, ∆IC, utilizando la siguiente ecuación y verificando los parámetros con las características dadas por el fabricante ( Considere el transistor 2N3904, ver anexo A)

 I

C

I C

 R  1   R

B

E

    I     I  1 2

C 0

C

 1 V    R I

BE

E

Nota: revisar el anexo B

C

0,0853A

∆IC =

Actividades: Para el circuito de la Figura 1: 1. Verifique experimentalmente la polarización del transistor. IC =

5,81mA

VCE=

6,02V

Justifique cualquier diferencia con los cálculos teóricos. En los cálculos teóricos la corriente del colector dio mas pequeña, en tanto el voltaje del colector-emisor dio mayor. Esto se debe a que el transistor usado en el protoboard , posee un β mas grande que en el de los cálculos teóricos. Aprox. El transistor que se uso en el montaje es de β=250.

Incremente el valor de V cc en una pequeña cantidad. ¿Qué relación existe entre este incremento y el nuevo valor de I c? 7


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Al incrementar el valor de Vcc, la corriente IC aumenta ya que se requiere una mayor cantidad de amperios para polarizar al transistor (para que opere en activo directo), y con eso aumenta la corriente de colector máxima que puede soportar el transistor.

2.

Cambie el transistor por otro y repita el punto anterior. IC =

5,38mA

6,54v

VCE=

Explique si se observa o no algún cambio en el punto de operación. Cambia el punto de operación porque, al cambiar VCE e IC, se están cambiando los parámetros del punto de operación (IB, IC, VCE). Al aumentar VCE el punto de operación se dezplaza mas hacia la región de activo directo.

3.

Recta de carga y punto de funcionamiento estático. Inyecte una señal sinusoidal de 10kHz a la entrada. Con el osciloscopio en modo X-Y, conecte en el canal X una señal proporcional a -V CE y en el canal Y una señal proporcional a I C. IC

VCE

¿Qué observa?: se observa un punto en la pantalla del osciloscopio, lo cual ese es el punto d operación del transistor. Si se le inyecta la señal A.C directamente al osciloscopio de observa una recta que pasa por ese punto , lo cual esa es la recta de carga del transistor.

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Si desconecta momentáneamente el generador de señal, ¿Qué es lo que ve en el osciloscopio?,

Si se mantiene la señal D.C, la recta de carga desaparece y solo queda un punto en la pantalla, eso comprueba la invariabilidad de la componente D.C que esta actuando en el transistor.

¿Concuerdan los datos experimentales con lo que usted esperaba?

Concuerda ya que el objetivo es que el transistor trabaje u opere en la región de activo directo, donde es la región donde el transistor opera con mayor linealidad, donde cualquier cambio en la señal de entrada, produzca un cambio proporcional en la salida del mismo. Nótese que los valores de corriente del colector y voltaje colector-emisor están

muy por debajo de sus valores máximos permitidos, esto facilita el

funcionamiento del mismo, y no se produce una distorsión de la región de operación.

Para el circuito de la Figura 2: 4.

Verifique experimentalmente la polarización del transistor de la figura 2. IC =

5,1mA

VCE=

4,26V

Justifique cualquier diferencia con los cálculos teóricos.

En los cálculos teóricos la corriente del colector dio mayor , en tanto el voltaje del colector-emisor dio menor. Esto se debe a que el transistor usado en el protoboard , posee un β mas diferente que en el de los cálculos teóricos.

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Incremente el valor de V cc en una pequeña cantidad. ¿Qué relación existe entre este incremento y el nuevo valor de I c?

Al incrementar el valor de Vcc, la corriente IC aumenta ya que se requiere una mayor cantidad de amperios para polarizar al transistor (para que opere en activo directo), y con eso aumenta la corriente de colector máxima que puede soportar el transistor.

5.

Cambie el transistor por otro y repita el punto anterior. IC =

3,45mA

6,7V

VCE=

Explique si se observa o no algún cambio en el punto de operación.

Cambia el punto de operación porque, al cambiar VCE e IC, se están cambiando los parámetros del punto de operación (IB, IC, VCE). Al aumentar VCE el punto de operación se dezplaza mas hacia la región de activo directo.

6.

Recta de carga y punto de funcionamiento estático. Inyecte una señal sinusoidal de 10kHz a la entrada. Con el osciloscopio en modo X-Y, conecte en el canal X una señal proporcional a -V CE y en el canal Y una señal proporcional a I C. IC

VCE

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¿Qué observa?: se observa un punto en la pantalla del osciloscopio, lo cual ese es el punto d operación del transistor. Si se le inyecta la señal A.C directamente al osciloscopio de observa una recta que pasa por ese punto , lo cual esa es la recta de carga del transistor.

Si desconecta momentáneamente el generador de señal, ¿Qué es lo que ve en el osciloscopio?, Si se mantiene la señal D.C, la recta de carga desaparece y solo queda un punto en la pantalla, eso comprueba la invariabilidad de la componente D.C que esta actuando en el transistor.

¿Concuerdan los datos experimentales con lo que usted esperaba?

Concuerda ya que el objetivo es que el transistor trabaje u opere en la región de activo directo, donde es la región donde el transistor opera con mayor linealidad, donde cualquier cambio en la señal de entrada, produzca un cambio proporcional en la salida del mismo. Nótese que los valores de corriente del colector y voltaje colector-emisor están

muy por debajo de sus valores máximos permitidos, esto facilita el

funcionamiento del mismo, y no se produce una distorsión de la región de operación.

7.

Compare los resultados obtenidos. ¿Encuentra alguna diferencia entre los dos circuitos analizados?

Ambos circuitos son diferentes, ya que el de polarización fija es alimentado por una sola fuente, en cambio en el circuito autopolarizado equivale a dos fuentes de alimentación (equivalente de thevenin visto desde la base del transistor). Al tener resistencia en el emisor el circuito autopolarizado, disminuye el voltaje colector-emisor , por la caída de tensión que dicha resistencia suministra, lo cual también disminuye la corriente de base, en cambio en el de polarización fija como no hay una resistencia en el emisor, y ambas 11


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resistencias son alimentadas por una misma fuente , la corriente del colector tiende a aumentar, por efecto de temperatura y parámetros circuitales, donde la corriente del colector permanece constante. En conclusión el circuito autopolarizado resulta ser mas estable que el circuito de autopolarizacion

En cuanto a la estabilidad del punto de operación compare ambos circuitos:

El punto de operación del circuito autopolarizado es mas estable que el de la polarización fija, porque como, el segundo siempre tiende a aumentar la corriente de colector, llega un momento en el que el valor d la corriente esta próximo a su valor máximo permitido, en esta circunstancia la región de operación tiene a distorsionarse, haciendo un mal funcionamiento del transistor, incluso hasta daños en el dispositivo, en cambio el autopolarizado, como tiene una caída de potencial controla el valor de la corriente de base que a su vez la corriente del colector si este opera en activo directo que es la región de operación, en la cual se trabaja mas con el dispositivo. Al mantener controlado los parámetros del circuito (IB, IC, VCE), se mantiene estable el punto de operación, evitando que se traslade hacia zonas que distorsionen la región de operación, y d una región a otra. Por lo tanto el circuito autopolarizado tiene un punto de operación mas estable que el de polarización fija.

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Firma del Estudiante

Firma del profesor Fecha: __/__/__ 12


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CORRIENTE COLECTOR VS TIEMPO POLARIZACION FIJA

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VOLTAJE COLECTOR-EMISOR POLARIZACION FIJA

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CORRIENTE COLECTOR VS TIEMPO AUTOPOLARIZADO

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Electrónica II

VOLTAJE COLECTOR-EMISOR AUTOPOLARIZADO

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