Preparatorio 1

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO.

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017

DEPARTAMENTO :

ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA:

TELECOMUNICACIONES / SISTEMAS DE CONTROL

ASIGNATURA:

ELECTRÓNICA 1

PERíODO LECTIVO: NRC: ELE2

AGOSTO2017 – FEBRERO 2018 3300

NIVEL:

4

DOCENTE: MÓNICA ENDARA PRÁCTICA N°: 1 LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA PRÁCTICA TEMA DE LA PRÁCTICA: DISEÑO DE UN PRE- AMPLIFICADOR INTRODUCCIÓN: Se realizará un pre-amplificador de audio con los conocimientos obtenidos en la asignatura de Electrónica l, utilizando un BJT 2N3904.

OBJETIVOS:

o Verificar el funcionamiento del amplificador Emisor Común o Obtener en el osciloscopio una ganancia de voltaje en la forma de onda de salida del circuito o Obtener una señal limpia sin ningún recorte o distorsión MATERIALES: REACTIVOS: Dejar en blanco / No aplica

INSUMOS: Dejar en blanco / No aplica

EQUIPOS:  Multímetro  Osciloscopio  Puntas de Osciloscopio  Cables de conexión  Protoboard  Dispositivos electrónicos varios MUESTRA: Dejar en blanco / No aplica INSTRUCCIONES: Realizar el diseño de un pre- amplificador que trabaje de una manera óptima y en su emisión de audio se evite en su mayoría el ruido que pueda producirse.

ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: (En diseño no aplica) RESULTADOS OBTENIDOS: CONCLUSIONES: Dejar en blanco / No aplica RECOMENDACIONES: Dejar en blanco / No aplica

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FIRMAS

F: …………………………………………….

F: ……………………………………………….

F: ……………………………………………………

Nombre: ING. VÍCTOR PROAÑO COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO

Nombre: ING. VÍCTOR PROAÑO COORDINADOR/JEFE DE LABORATORIO

Nombre: MÓNICA ENDARA DOCENTE

1. MAPAS Y MENTEFACTOS

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2. DISEÑO DEL TRANSISTOR Datos: P=500 mW

Vin=500 mV R L=8 Ω F=20 Hz

Z ¿ =2.2 k Ω Para la impedancia de entrada es recomendable tomar valores de 1 k Ω o 2.2 k Ω P=

V2 ⇒ V out =√ P∗R R

V out = √500 mW∗8 Ω V out =2 V Al obtener el voltaje de entrada como dato y calcular el voltaje de salida encontraremos el valor de la ganancia y la corriente de salida A v=

V out 2V ⇒ A v= =4 V¿ 0.5 V

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I=

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V out 2V ⇒ I= =250 mA R 8Ω

Al obtener los datos de salida comenzaremos realizando los cálculos de la segunda etapa del amplificador, para esta etapa se utilizará un transistor BJT TIP31 ya que es este transistor es recomendable para la amplificación de audio.

El β del transistor encontramos en el datasheet:

β=30 Condiciones de diseño:

1)

¿−¿ ≤ I E (R E∨¿ R L ) V¿

2)

op−¿ ≤ I E ( R E ∨¿ RL ) V¿

3)

V CE ≥ 6 V

4)

V CE ≥ V Op+ V sat

Zin=RTH ∨¿ ZinT Asumimos que

RTH ≫ ZinT

RTH ≫(hfe+1)(ℜ+ ℜ) ℜ≪( ℜ∨¿ RL) Zin ≫(hfe+ 1)(ℜ∨¿ RL) ¿ hfe∨¿ =|β|

2.2 kΩ ≫31( ℜ∨¿ 8 Ω)

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2.2 kΩ ≫31

(

ℜ∗8 Ω ℜ+ 8Ω

)

2200 ( 128 ) ℜ≫ −1 ) ( 2200 128 −8

ℜ≫−8,749 minimo valor A partir de aquí se usa los transistores en configuración Darlington hfe=hfe1∗hfe2 hfe=30∗30

hfe=900 Con este hfe total del transistor Darlington empezamos el cálculo de RE R E∨|R L ) ≥ 2.2 k Ω re+ ¿ ( hfe+1 )∗¿ 8 ℜ 2.2 k Ω ≥ 901 8+ ℜ 7208 ℜ ≥17600+2200 ℜ 5008 ℜ ≥17600 ℜ≥ 3,51 Escogemos un valor comercial para la resistencia: ℜ=18Ω

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GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. V ¿ =V out inp−¿ ≤ I E (R E ∨¿ R L ) V¿

inp−¿

inp−¿

2V

RE+ RL ≤I R E∗RL E V¿ RE+ RL R ≤V E R E∗RL E V¿

18Ω+8 Ω 18 Ω ≤V E 18 Ω∗8Ω

V E ≥ 4,05 V Multiplicamos el resultado por la tolerancia V E =4,05∗1,2=4,9[V ] I E=

4,9V =324,3 mA 18 Ω

V CE ≥ V Op+ V sat V CE ≥ 2V + 4 V Vsat = 4 [V] para que se pueda cumplir la condición V CE ≥ 6 V V CE =6 V∗1,2 para convertir ladesigualdad en igualdad V CE =7,2V V CC =V CE +V E

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GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. V CC =7,2V + 4,9 V CC =12,1V IB = max

IE 324,3 mA = =0,35 m A hfe1∗hfe 2+ 1 901

I 2 ≫ I BMAX I 2 =10∗0,35 mA =3,5 mA I 1 =I 2 + I B =3,5 mA+ 0,35 mA=3,85 mA Calculo de V B V B =V BE +V E V B =0.7 V +4,9 V V B =5,6 V

Calculo de

RB 2 =

RB 2

y

RB 1

V B 5,6 V = =1,6 k Ω I 2 3,5 mA

Utilizamos una resistencia comercial: RB 2 =1,5 k Ω

RB 1 =

Vcc−V B I1

RB 1 =

12,1 V −5,6 V 3,85 mA

RB 1 =1,68[kΩ] Utilizamos una resistencia comercial:

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RB 1 =1,5 k Ω

Con estos valores calculamos el Zin real, que será el RL de la primera etapa: Zin=RTH =R B 1∨¿ RB 2 Zin=1,5 kΩ∨¿ 1,5 kΩ

Zin=750 Ω

Cálculo de los Capacitores X CBMAX ≪ Z ¿ 1 2 π f MIN C B

CB≫

CB≫

≪ Z¿

1 2 π∗f MIN∗Z ¿ 1 2 π∗20 Hz∗750 Ω

C B ≫ 10,61 μF C B=100 μF X CEMAX ≪ R L 1 2 π f MIN C E CE ≫

≪ RL

1 2 π∗f MIN∗R L

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CE ≫

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1 2 π∗20 Hz∗8Ω

C E ≫ 994,71 μF C E=10 mF Diseño de la primera etapa configuración emisor común Datos: Vin=300 mV

Vout =2V R L=750 Ω Para la primera etapa utilizaremos un transistor BJT 2N3904 en configuración emisor común para tener una ganancia de voltaje y corriente: I Cmax =200 mA β=300

V CEmax =40 V Pmax =625 mW f min=20 Hz f max=20 kHz

Ganancia de Voltaje:

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AV =

Vo 2V = =6,7 Vin 300 mV

PARA QUE NO EXISTA RECORTE CONDICIONES Rc 1) Rc=RL

=> Rc=750 Ω

2) Rc<<RL

=> Rc=7,5 KΩ

3) Rc>>RL

=> Rc=75 Ω

2) Rc=7,5 KΩ 7500∗750 750+7500 ¿ 7500∗1.41 V RC = ¿ ≫15.51 V

V RC ≫15.51∗1.2=18.61 V ANALIZAMOS CON: Rc=750Ω Vc=3.384 V

Ic=4.5 mA Rc=750Ω

V E ≥ 300 mV ESCOGEMOS VE =2V 2 R E= =444.44 Ω 0.0045

R E 1=

R C≪ R L −ℜ AV

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R E 1=

750≪750 25 mV − 0.0047 4.5 mA

R E 1=74.009 Ω=¿ 68 ó 82Ω R E 1=82 Ω R E=R E 1 + R E 2 R E 2=R E−R E 1 R E 2=444.444−82 R E 2=362.411=¿ 330 ó 390Ω R E 2=390 Ω V InP ≥ I E∗R E 1 V InP ≥ 4.5 mA∗82=0.369 V 0.3 ≥ 0.369 NO HAY CAMBIOS QUE REALIZAR BASE: I1 ≈ I2 I EB 2 ≫ I BMAX

I B=

IC βmin

I Bmax= I B=

parta que Vb dependa de Vcc

4.5 mA =45 uA 100

IC βmin

I RB 2 ≫ I B I RB 2=450uA RB 2 =

VB I RB 2

RB 2 =

V E +V BE 2+0.7 = =6 KΩ I RB 2 450uA

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GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. RB 2 =5.6 KΩ Vcc: 1.

V CE ≥ 6 V

2.

V CE ≥ V INP +V OP +V SAT

V CE ≥ 0.3+1.41+V SAT SI Vsat ≥ 4.29 V CE ≥ 0.3+1.41+4.29 V CE ≥ 6 V V CE =1.2∗6=7.2 V V CC =V RB +V CE +V E V CC =3.384+7.2❑ +2 V CC =12.548V

RB 1 =

V CC −V B I 2+ I B

RB 1 =

12.55−2.7❑ =19.89 Ω 450+ 45 uA

RB 1 =18Ω 1 ≪ Z¿ 2 πf C B

∫¿ Z ¿ =RTH ≪Z ¿ RTH =R B 1 ≪R B 2 RTH =18 Kll 5.6 KΩ RTH =4.27 KΩ

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∫ ¿=( β+ 1 ) ( ℜ+ RE 1) Z¿

∫ ¿=79.08 KΩ Z¿

∫ ¿≪ RTH Z ¿=Z ¿ Z ¿ =79.08≪4.27

Z ¿ =4.05 KΩ CB≫

1 2 π∗60∗4.05

C B ≫ 0.65 uF C B ≫ 10 uF X CE ≪ R E 1+ℜ ≪ 82+ CE ≫

26 =87.77 4.5

1 =30 uF 2 π∗60∗87.77

C E=470 uF

Diagrama de Voltajes:

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Simulación:

Ganancia de Voltaje y Corriente:

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Podemos apreciar que existe ganancia de voltaje en la primera etapa, pero en la segunda etapa ya no existe ganancia de voltaje ya que la configuración utilizada en este caso solo nos entrega ganancia de corriente.

Primera etapa Vo 2.55 V AV = = =4.25 Vin 600 mV Segunda etapa AV =

Vo 2.36 V = =1 Vin 2.55 V 3. CONCLUSIONES  

Se logró comprobar la función amplificadora del amplificador emisor común, el cual a la salida nos da una ganancia de entrada y salida.

Se obtuvo una señal con picos iguales tal y como se esperaba, obteniendo la ganancia propuesta

4. BIBLIOGRAFÍA    

http://www.unicrom.com/Tut_emisor_com.asp http://www.electronicafacil.net/tutoriales/TRANSISTOR-AMPLIFICADOREMISOR-COMUN.php http://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-transistor.php http://www.ingenioelectronico.com.ar/carrera/Segundo/analisis_senales/apuntes/DIST ORCION.htm