INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y

ELECTRICAINGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA

PRACTICA NO.3 POLARIZACION CON TRANSISTORES BIPOLARES

MATERIA:

ELECTRONICA LINEAL

GRUPO: 6CM3 Equipo No. 1

PROFESORES:

Ing. Gabriel Vega Reyes

Dr. Jorge A. Maciel Suarez

NOMBRE:

CONCILCO MILAN JESUS 2010300126 GUZMAN PEREZ MOISES 2010300282 TRUJILLO HUAZO OSMAR 2010301261

FECHA DE INICIO: 15 de OctubreTERMINO DE LA PRÁCTICA: 31 de OctubreFECHA DE ENTREGA: 14 de Noviembre

PRACTICA NO.3 POLARIZACION EN TRANSISTORES BIPOLARES

OBJETIVOS

El estudiante calculara los circuitos: básico de polarización, polarización por divisor de voltaje y por retroalimentación, dadas las especificaciones del punto de operación(voltaje colector-emisor, corriente de colector), y las variaciones máximas permitidas para este,

El estudiante construirá el circuito que ha calculado y medirá los voltajes y corrientes necesarios para determinar el punto de operación y su estabilidad con respecto a variaciones de temperatura y por sustitución de elementos,

El estudiante hará ajustes experimentales al circuito, en caso de ser necesario

FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

1. CIRCUITO BASICO DE POLARIZACION. Este circuito es llamado así ya que el modo en el cual se conecto el transistor, y conforme al arreglo que se le dio al colector y la base fue uno directo ya que no hubo ninguna variación en la conexión de este mismo, y al igual que la base se conecto a la tierra directa.

2. CIRCUITO DE POLARIZACION POR DIVISOR DE VOLTAJE

En este circuito, como su nombre lo dice, se efectuara un divisor de voltaje y por lo tanto sus resistencias se encuentran en serie con otras, para este fue en base a la base del transistor.

3. CIRCUITO DE POLARIZACION POR RETROALIMENTACION

Lo principal de este circuito se nota en la resistencia que se encuentra entre el emisor y la base, ya que esta servirá como retroalimentación, como su nombre lo indica, y además con la configuración que tiene y el transistor PNP nos dará ciertas características y variaciones en los resultados diferentes de lo que se pensaban.

DISEÑO Y ANALISIS

Para los cálculos del primer circuito se obtuvo lo siguiente :

Cálculos

Para poder obtener nuestro valor de la resistencia Rc se utilizó el método de diseño rápido y esto es por medio de las ecuaciones de kirchoff de voltaje por lo que las ecuaciones nos quedan de la siguiente manera

Malla de salida:

V cc−V Rc−V CE=0

Ahora sustituimos el valor de V Rc=I c∗Rc entonces la ecuación nos

queda de la siguiente manera:

V cc−I c∗Rc−V CE=0

De esta ec., despejamos a Rc

Rc=V cc−V CE

I c

Sustituyendo los valores correspondientes:

Rc=9−4.55mA

= 4.55mA

=900Ω

Ahora para poder encontrar el valor de nuestra resistencia RB utilizamos la malla de entrada y

obtenemos lo siguiente:

V cc−V RB−V BE=0

Sustituyendo que V RB=IB∗RB

Obtenemos: V cc−I B∗RB−V CE=0

Despejando a RBse tiene:

RB=V cc−V BE

IB

Pero como no tenemos a IBentonces ocupamos la relación de

β=I cIB

∴ IB=I cβ

Donde β=350 este valor fue obtenido a nuestra hoja de especificaciones entonces nuestro

valor de IB=14.28μA ya obtenido este valor sustituimos en la ecuación para obtener nuestro

valor de resistencia quedándonos de la siguiente manera:

RB=9−0.714.28μA

=581.2KΩ

Valores Experimentales para el circuito básico de polarización

Para el segundo circuito se obtuvo lo siguiente:

Para poder obtener nuestros respectivos cálculos para este circuito se tuvo que utilizar el método de división de efectos por lo que los cálculos nos quedan de la siguiente manera:

Para este circuito utilizamos nuestro punto de operación con una

I cQ=10mA y un V CEQ=5V y un Vcc de 10 V

Entonces hacemos una consideración, que la practica nos señala, que nuestra variación máxima de la corriente de colector tiene que ser menor que el 20%, por lo que a esta variación nosotros la consideramos de un 20 %.

12

∆ I cI c

=−∆V BE

I cRE

Con un ∆V BE=V BEM−V BEm

12

∆ I cI c

= ∆ ββM Bm

[1+ RBRE]

Con un ∆ β=βM−Bm

TEMPERATURA VCE(V) VB(V) %∆VCE IC(mA) %∆IC

25 ºC 5.89 0.64 6.30% 4 5.82%50 ºC 4.97 0.552 6

Entonces ya obteniendo estas ecuaciones nos vamos a nuestro manual y buscamos nuestros valores de β nuestros voltajes ynuestras corrientesen dicho manual para seguir adelante con

nuestros respectivos cálculos considerando una I c=10mA, entonces los valores encontrados

fueron los siguientes:

Entonces ya obtenidos estos valores pasamos a sustituir estos valores y obtener nuestros valores de resistencias.

Para obtener nuestro valor de ∆V BE:

∆V BE=V BEM−V BEm

∆V BE=760mV−580mV=180mV

Considerando que la temperatura es de 25ºC entonces:

∆V BE=(−2mV )( 25 ºCºC )=−0.05V→−50mV

Entonces consideramos nuestro peor caso obtenemos:

∆V BE=760mV−(580mV−50mV )

∆V BE=230mV

Para obtener nuestro valor de ∆ β :

∆ β=βM−Bm

∆ β=285−145=140

Considerando la temperatura de 25ºC

∆ β=βN25º C80º C

=(222 )( 25º C80º C )=69.375Considerando el peor caso se obtiene:

∆ β= (285+69.375 )−145

∆ β=209.375

V BEm=580mV h fem=¿ βm=145 ¿ IBm=70 μAV BEN=670mV h feN=¿ βN=222¿

IBN=45 μAV BEM=760mV h feM=¿βM=285 ¿ IBM=35 μA

∆ I cI c

= 2mA10mA

=0.2

Obteniendo estos valores procedemos a sustituir los valores correspondientes:

12

∆ I cI c

=−∆V BE

I cRE

12(0.2)= −230mV

(10mA )(RE)

Entonces despejando el a nuestra RE

RE=230mV

(10mA )(0.2∗0.5)=230Ω

Para calcular a nuestra RB la despejamos de la siguiente ecuación:

12

∆ I cI c

= ∆ ββM Bm

[1+ RBRE]

12∗0.2= 209.375

(254.375 ) (145 ) [1+ RB

230 ]0.1= 67

16443 [1+ RB

230 ]

0.1=[ 6716443

+67 RB

230∗16443 ]Despejamos a RB obtenmos lo siguiente

RB=5.414 kΩ

Posteriormente con las ecuaciones de kirchoff obtendremos el valor de Rc

Rc=V cc−V CE

I c−RE

Rc=10−510mA

−230

RC=270Ω

Para poder calcular a R1 y R2 tenemos que:

R1=V cc

V BB

∗RB

R2=V cc

V cc−V BB

∗RB

Como no tenemos a V BBobtiene de la siguiente manera:

V BB=I c [RE+RB

β+1 ]+V D

V BB=10mA [230+ 5.414k Ω223 ]+0.7V BB=2.54V

Ya obtenido el valor de V BB sustitumos en R1 y R2 para obtener nuestros valores

R1=102.54

∗5.414k Ω

R1=21.31kΩ

R2=V cc

V cc−V BB

∗RB

R2=10

10−2.54∗5.414 k Ω

R2=7.25 kΩ

Valores experimentales para el circuito de polarización por divisor de voltaje

TEMPERATURA VC(V) VE(V) VCE(v) %∆VCE IC(mA) %∆IC

25 ºC 8.09 1.85 5 25% 10 10.71%50 ºC 6.89 2.05 4 11.2

Valores experimentales para el circuito de polarización por divisor de voltaje con RC variada

Para el tercer circuito se obtuvo lo siguiente:

Para este tercer circuito se relalizaron los siguientes cálculos para la obtención de los valores necesarios, comenzando con:

Corriente de colector IC=10mAVoltaje de colector-emisor de 8.2V

Fuente V CC=10V .

En este circuito se hicieron los cálculos con un transistor BC548A (un transistor PNP).

Para una temperatura ambiente se tomaron los siguientes datos, un voltaje colector-emisor de 8.2V, entonces se propusieron los voltajes de colector de 8.76V y voltaje de emisor de 0.56V,

ocupados para calcular las resistencias RC y RE.

RC=V C

IC=8,76V9mA

=973 .333Ω

RE=V E

IC=0.56V9mA

=62.2222Ω

Teniendo estos se buscaron los valores comerciales más cercanos a estos los cuales fueron 1kΩ y 68Ω respectivamente.

Ahora para calcular R2 y R3 se toma como un voltaje de colector

en referencia de 8.76V obteniendo así lo siguiente:

RB=10 RE=(10 ) (62.22222Ω )=262.22Ω

Como V C '=V CE+V E=8.2V +0.56V=8.76V y V BB=V E+V BE=0.56V +620mV=1.18V

R2=V C ' RB

V BB

=(8.76V )(262.22Ω)

1.18V=1.9466K Ω

TEMPERATURA VE(V) VC(V) VCE(v) %∆VCE IC(mA) %∆IC

25 ºC 1.627 7.05 5 7.06% 10 6.71%50 ºC 1.932 6.01 4.67 10.72

R3=V C ' RB

V C '+V BB

=(8.76V )(262.22Ω)8.76V +1.18V

=231.093Ω

Ya con estos datos calculados se volvió a checar los valores comerciales que mas se acercaban a nuestro cálculos y se obtuvo que R2 de 2.2KΩ y R3 de 220Ω

Valores experimentales para el circuito de polarización por retroalimentación

Valores experimentales para el circuito de polarización por retroalimentación con RC

variada

DESARROLLO EXPERIMENTAL

1. Primero se realizo el análisis de los circuitos de polarización para el básico por divisor de voltaje y para retroalimentación, dichos circuitos son mostrados en la sig imagen.

TEMPERATURA VE(V) VC(V) VCE(v) %∆VCE IC(mA) %∆IC

25 ºC 0.56 8.76 8.2 3.30% 10 11.48%50 ºC 0.49 8.97 8.48 8.97

TEMPERATURA VE(V) VC(V) VCE(v) %∆VCE IC(mA) %∆IC

25 ºC 0.474 8.71 8.24 2.42% 10 40.53%50 ºC 0.39 8.87 8.44 7.11

2. Al realizar los cálculos se tomo en cuenta los sig datos proporcionadas por la practica, para el primer circuito:

Ic =5mA Vcc= 9V Vce=4.5V

Por lo que nuestros valores de nuestra resistencia fueron para un Rc =900Ω, una Rb=581.2KΩ, después de calcular esto podemos concluir que los resultados que obtendremos serán diferentes a los calculados por que los resistencias que se usan son de valor comercial, los valores comerciales utilizados en el primer circuito fueron los sig: para Rc=1KΩ, Rb=62KΩ.

3. Se armo el circuito de acuerdo al diagrama y a los cálculos y se procedió a hacer la mediciones necesarias para llenar la tabla que nos pide la práctica, para medir el Vce conectamos en paralelo el voltímetro a Rc, para un Vb se conecta en paralelo el voltímetro a Rb, el %∆Vce se obtiene de la hoja de especificaciones, para Ic se conecta en serie el amperímetro a Rc.

4. Para la segunda tabla obtenemos el Vc, Ve, Vce e Ic a temperatura ambiente (aproximadamente 25®C) y también para una temperatura mayor (aproximadamente 50®), para saber el aproximado a esta temperatura se observo que el voltaje de Vce baja 2mV por cada grado centígrado, por lo que se puede deducir que nuestro voltaje disminuye 50mV

5. Para la tabla 3 se utilizo el segundo circuito tomando en cuentas los sig valores ICQ =10mA VCEQ =5V VCC =10V

Tomando en consideración un ∆ ICIC

=20%

De los cálculos anteriores obtenemos los valores de las resistencias sig:

RE=230 RB =5.41KΩ RC=270Ω VB=2.54 V R1=21.3KΩ R2=7.25KΩ

6. Se volvió a realizar el paso 3 y 4 con las características indicadas en el paso 5.

7. Posteriormente se cambio Rc por una resistencia mayor en un 20%, y después de realizaron las mismas mediciones, realizadas anteriormente, observamos una pequeña variación, en donde, los voltajes variaban muy poco en comparación a los resultados anteriores del mismo circuito.

8. Para el caso de polarización por retroalimentación se armo el circuito que se observaba en la práctica y se prosiguió a efectuar las mediciones necesarias para esto, para el voltaje de emisor, por el arreglo, nos vario mucho de acuerdo a los circuitos anteriores, para el voltaje del colector sucedió lo mismo solo que esta variación en vez de decrecer con respecto a los anteriores circuitos tuvo un pequeño aumento muy considerable, al igual que el voltaje colector-emisor se genero una variación, la cual se esperaba que sucediera eso.

9. Con la siguiente tabla se tuvo que cambiar la resistencia de RC por una mayor aprox. 20% mas y haciendo este arreglo se efectuaron los mismos cálculos viendo pequeñas variaciones entre la tabla anterior y esta, y como se tuvo que esperar las variaciones dadas en esta tabla fueron las correctas a las especificadas y a las que se calcularon.

CONCLUSIONES

CONCILCO MILLAN JESUS

En esta práctica se aprendió cada uno de los métodos para poder resolver estos circuitos, y con lo visto en clase se reafirmo todo esto, para estos métodos el mejor que se pudo utilizar fue el de división de efectos.

También en la realización de las mediciones se tuvo que tener sumo cuidado al calcular el transistor a 50º ya que si no se tenía la rapidez o se tenían conectados en el momento en que se llega al voltaje deseado, las mediciones que obtendríamos serian erróneas o algo variadas de las reales.

TRUJILLO HUAZO OSMAR

GUZMAN PEREZ MOISES

BIBLIOGRAFIA

Dispositivos ElectrónicosFloyd, ThomasPearson EducaItion

Fundamentos de Electrónica AnalógicaCamps Valls, GustavoUniversitát de Valencia

Teoría de Circuitos y Dispositivos ElectrónicosBoylestad; NashelskyPearson Education