UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICERECTORADO ACADÉMICO

DECANATO DE INGENIERIA ESCUELA DE ELÉCTRICA

SEDE CABUDARE

Shearly Achji Adjam Ricardo Ros

Lab. Electrónica I Saia “A”

INTRODUCCIÓN

El análisis de los circuitos básicos es el estudio de interconexiones de

dispositivos pasivos y fuentes. Los dispositivos que actúan en un circuito, pueden

ser lineales como los resistores, capacitores e inductores o no lineales.

Hasta ahora, entre los dispositivos no lineales hemos estudiado el diodo, el

cual como ya se pudo observar es un dispositivo semiconductor de dos terminales

formados por material tipo p en uno de sus extremos y material tipo n en el otro.

Este dispositivo solo permite la circulación de corriente en un sentido.

Otro componente bastante conocido en el mundo de la electrónica es el

transistor bipolar BJT, el cual es un dispositivo no lineal de tres terminales y puede

ser de 2 tipos: npn o pnp.

Estos dispositivos electrónicos son empleados en una gran variedad de

aplicaciones prácticas entre las que podemos mencionar amplificación, oscilación,

conmutación, conversión de frecuencias entre otras.

En esta práctica se estudiaran las características físicas y operativas de un

transistor BJT, se analizará el funcionamiento del transistor en sus regiones de

corte, saturación y polarización y se aplicaran los criterios de diseño empleando

estos componentes.

ACTIVIDADES DE LABORATORIO.

PARTE I. ANALISIS DE CIRCUITOS CON TRANSISTOR.

1. Busque en el manual ECG el transistor 2N2222.

Transistor Bipolar NPN de baja potencia cuyas características principales son las

siguientes:

Corriente máxima: 800mA

Voltaje máximo: 40V

hfe: valores típicos alrededor de 150

2. Monte el siguiente circuito e incorpore como entrada una señal cuadrada

con periodo de 2 segundos.

Q12N2222

D1LED-RED

R1

1k

R1(1)

Vcc

3. Calcule la frecuencia.

f= 1T

=12=0.5Hz

4. Explique.

El circuito mostrado en la figura anterior, funciona como un switch que

enciende y apaga el diodo Led cada 2 segundos. Esto se debe a que la entrada es

una onda cuadrada que durante el semi-ciclo positivo permite que exista

circulación de corriente de base y de colector a través del transistor, produciendo

que durante este semi-ciclo el Led se encienda. Por el contrario, durante el semi-

ciclo negativo, la corriente de base y colector serán cero, haciendo de esta manera

que el Led se apague.

PARTE II. AMPLIFICADOR DE VOLTAJES CON TRANSISTOR.

1. Monte un circuito amplificador emisor común con Vcc = 12V, Rc = 1KΩ,

Re = 470Ω, Beta = 100. Grafique. Para el cálculo de los condensadores

utilice:

Vi = 0.1V / 1KHz

Vbe = 0.7V

RL = 1KΩ

ZCS = ZCR = 1Ω

CS = CR = 159.15μF

Q12N2222

Vcc

R214.65k

R16.9k

CS1

15.91uF

RC1k

RE470

RL1k

CS2

15.91uF

CR15.91uF

Vin

Rca = RC || RL = 1k || 1k = 500Ω

Rcd = Rc + Re = 1k + 470 = 1470Ω

IC = Vcc / (Rca + Rcd) = 12 / (500 + 1470) = 6.09mA

VCE = IC * Rca = 6.09m * 500 = 3.05V

VCC’ = 2 * VCC = 6.1V

RB = 0.1 * β * RE = 0.1 * 100 * 470 = 4.7KΩ

VBB = VBE + IC * (1.1 * RE) = 0.7 + 6.09m * (1.1 * 470) = 3.85V

R1 = RB / (1 – VBB / VCC) = 4.7K / (1 – 3.85 / 12) = 6.9KΩ

R2 = VCC *0 RB / VBB = 12 * 4.7K / 3.85 = 14.65KΩ

Mida

VCE = 4.97V

IC = 5.99mA

Q:

Grafica del punto Q:

Grafica de tensión de entrada y de salida:

PARTE III. DISEÑO DE CIRCUITOS CON TRANSISTORES.

1. Se tiene como entrada una fotoresistencia. Si hay luz se debe encender

una lámpara que indique que el sistema esta operativo pero en modo de

descanso. Si oscurece el sistema debe apagar la lámpara. Establezca

usted los niveles de tensión necesarios para determinar claridad/oscuridad.

Simule el circuito.

BAT112V

1000.0 LDR1LDR

Q12N2222

R1

RC

D1LED-RED

Para este diseño, se empleara un diodo Led rojo y un fotoresistor con las

siguientes características:

Diodo led: voltaje de operación típico de 2V con 20mA de corriente

Fotoresistor: varia su resistencia respecto del nivel de luminosidad de la

siguiente manera:

1000 lux: 339Ω

400 lux: 745Ω

100 lux: 2.45KΩ

Se realizaran los cálculos de manera que el led este encendido con máximo

brillo a partir de un nivel de luminosidad de 1000 lux. Esto quiere decir que

VBE = 0.7V cuando RLDR = 339Ω

Por regla de diseño, sabemos que la corriente que circulara por la fotoresistencia

debe ser al menos 10 veces mayor que la corriente de la base para tener

estabilidad de polarización, de esta manera podremos aplicar LVK en el camino

que recorre VCC, RLDR y VCE para conseguir la corriente de la base:

VCC – 10 * IB * RLDR -0.7 = 0

IB = (12 – 0.7) / (10 * 339) = 3.33mA

De esta manera podremos calcular el valor de R1:

R1 = VBE / (9 * IB) = 0.7 / 0.03 = 23.33Ω

Calculamos ahora RC empleando como datos los valores típicos del led:

RC = (VCC – VLED) / ILED = (12 – 2) / 0.02 = 500Ω

A continuación se anexan simulaciones del circuito resultante con diferentes

valores de Lux en RLDR:

1000 Lux:

BAT112V

1000.0 LDR1LDR

Q12N2222

R123.33

RC500

Volts

+2.25

mA

+18.2

D1LED-RED

800 Lux:

BAT112V

800.0 LDR1LDR

Q12N2222

R123.33

RC500

Volts

+2.17

mA

+0.74

D1LED-RED

600 Lux:

BAT112V

600.0 LDR1LDR

Q12N2222

R123.33

RC500

Volts

+0.38

mA

+0.00

D1LED-RED

CONCLUSIONES

En esta práctica se pudo estudiar el comportamiento de circuitos con

transistores BJT trabajando en sus tres regiones de operación: corte, saturación y

región de polarización o lineal.

En la primera actividad, se empleó el transistor como un switch donde ante

una señal de entrada cuadrada se pudo ver los cambios de estados ON-OFF

mediante un diodo led conectado en el colector del BJT que encendía y apagaba

cada 2 segundos (periodo de la señal de entrada). De esta manera, se pudo

comprender que al aplicar una tensión base-emisor superior a 0.7 V el transistor

entra en operación y permite el flujo de corriente entre sus terminales.

En la segunda actividad, se trabajo con el transistor en su región de

polarización o lineal bajo configuración Emisor Común (configuración en la cual se

aplica la señal de entrada en la base y se toma la señal de salida en el colector).

Se pudieron aplicar ecuaciones tanto de análisis como de diseño para determinar

valores de resistencias, graficar el punto Q, calcular corriente de colector, tensión

base-emisor, ganancias de tensión y de corriente. Cabe destacar que los circuitos

donde se emplea este tipo de configuración realizan una amplificación e inversión

tanto en tensión como en corriente de su señal de salida respecto de la señal de

entrada.

Finalmente, en la tercera actividad se emplearon las ecuaciones de diseño

para obtener un circuito que encienda y apague una lámpara en presencia y

ausencia de luz respectivamente. Dado que las fotoresistencias varían su valor de

resistencia en función de la intensidad de luz a la cual están expuestas, se

hicieron los cálculos de manera que la lámpara encienda con máximo brillo en

presencia de una intensidad de luz de aproximadamente 1000 lux (iluminación

aproximada de un estudio de televisión). Esto se logro fijando valores de

resistencia y tensión en la base del BJT tal que en presencia de una intensidad de

1000 Lux, la tensión base emisor fuese 0.7V y esta disminuyera a medida que se

oscurece el lugar.