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electronica de potencia

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AMPLIFICADOR BJT

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REPORTE DE PRCTICA No. 7

EL BJT COMO INTERRUPTOR Y AMPLIFICADOR DE VOLTAJE

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARACENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERAS

[REPORTE DE PRCTICA No. 7]

[EL BJT COMO INTERRUPTOR Y COMO APLIFICADOR DE VOLTAJE DE SEALES PEQUEAS EN EMISOR COMN]

ALUMNOS:JORGE ANTONIO GAXIOLA TIRADO.GUSTAVO HERNANDEZ MEJA.JOS DE JESS FLORES SANCHEZ.

PROFESOR: GUSTAVO ADOLFO VEGA GMEZ.

MATERIA: LABORATORIO DE ELECTRNICA I.

CARRERA: LICENCIATURA EN INGENIERA BIOMDICA.

GUADALAJARA, JALISCO. 25 DE NOVIEMBRE DEL 2009

OBJETIVO GENERALComprobar el funcionamiento del BJT como interruptor y como amplificador de seales pequeas en emisor comn. Realizando los clculos y experimentos necesarios para confirmar los resultados tericos, simulados y prcticos se aproximan tanto para C.D, como para C.A.

MARCO TERICO

Por definicin, el transistor de unin es un dispositivo semiconductor que contiene tres porciones vecinas dopadas alternativamente, en el cual la regin media es muy estrecha en comparacin con la longitud de fusin de portadores minoritarios correspondiente a esa zona.

Como se muestra en la figura, el contacto de la regin central estrecha hacia el mundo exterior se conoce como base. Los contactos en las porciones externas reciben los nombres de emisor y colector. Las designaciones de emisor y colector nacen de las funciones que cumplen estas zonas en el funcionamiento del dispositivo. An cuando en la figura pueden lucir como dos zonas intercambiables, en los dispositivos prcticos actuales, la zona emisora generalmente est mucho ms dopada que la colectora y no se pueden intercambiar los terminales sin modificar las caractersticas del dispositivo.

EC+--B/ B+-/ C/ E-VBCVEBVEC+VCB+

En la figura anterior se ilustra el smbolo circuital utilizado para el transistor de unin pnp, al mismo tiempo que se definen simultneamente las polaridades de voltaje y corriente pertinentes. Aunque en la figura aparecen los signos + y - para definir las polaridades de los voltajes, en realidad son redundantes porque el doble subndice en el smbolo de voltaje ndice igualmente dichas polaridades. El primer subndice especifica la referencia de polaridad supuesta como +. Por ejemplo, VEB supone que E tiene el signo + y B el signo -. Ntese que como que como consecuencia de las leyes de Kirchhoff, solamente hay dos voltaje y dos corrientes independientes. Si se conocen dos voltajes o corrientes, tambin se conoce la tercera.

EC+--B/ B+-/ C/ E-VBCVEBVEC+VCB+EC-++B/ B-+/ C/ E+VCBVEBVCE-VBC-

Transistor npnTransistor pnp

REGIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL BJT

El transistor bipolar tiene cuatro regiones o zonas de funcionamiento o polarizacin en cc. Las regiones de funcionamiento se determinan de acuerdo con las polaridades de los voltajes en las uniones colector-base y base-emisor. La zona ms comn de funcionamiento del transistor bipolar es la zona activa, que se define como aquella que tiene la unin E-B polarizada en directo y la unin C-B polarizada en inverso. Para el p+np esto significa que la E-B tiene una polaridad de + a - y que la C-B tiene una polaridad de - a + Casi todos los amplificadores de seal lineales tienen sus transistores bipolares polarizados en la regin activa, porque es en esa regin donde tienen mayor ganancia de seal y menor distorsin.

La zona de saturacin se define como aquella en la que tanto la unin E-B como la unin C-B estn polarizadas en directa. Para el pnp, esto significa que los voltajes VEB y VCB son positivos. En los circuitos lgicos y cuando el transistor acta como conmutador, esto implica la regin de funcionamiento en la que |VCE| es pequea e |IC| es elevada; es decir, el dispositivo acta como un conmutador cerrado, o sea en conduccin. Un conmutador cerrado tiene poco o ningn voltaje entre sus bornes aun cuando fluya una corriente elevada. En un circuito lgico, denominamos a esto un nivel lgico cero o bajo.

Definimos la zona o regin de corte como aquella en la que ambas uniones estn polarizadas en inversa. Para el transistor pnp esto hace necesario un voltaje negativo de VEB y de VCB. Esto representa generalmente el estado abierto, o sea en corte, para el transistor como conmutador, o el nivel lgico uno o alto en circuitos digitales. Cuando est en corte el transistor es similar a un circuito abierto en que |IC| es casi cero y |VCE| es elevado.

La cuarta regin de funcionamiento es la zona o regin inversa, denominada tambin regin activa inversa. Para el funcionamiento en activa inversa, la unin E-B est polarizada en inversa y la unin C-B lo est en directa. El uso ms comn de esta zona de funcionamiento es en circuitos de lgica digital, como la lgica TTL (transistor-transistor-logic), en los que la ganancia de seal no es un objetivo.

B>0VCB=0 B>0 B=0 CVEC B=0CorteActivaActiva inversaCorteSaturacinSaturacinPNPVCBVEBCorteSaturacinActiva directaActiva inversa

B>0VBC=0 B>0 B=0 CVCE B=0CorteActivaActiva inversaCorteSaturacinSaturacinNPNVBCVBECorteSaturacinActiva directaActiva inversa

CONFIGURACIONES DEL BJT

En aplicaciones de circuito, el transistor funciona tpicamente con un terminal comn entre la entrada y la salida, ya sea en cc o en seal con una masa comn. Debido a que el transistor tiene solamente tres terminales, hay tres tipos posibles de amplificador. Se designan como en base comn, emisor comn y colector comn; estos nombres indican el terminal que es comn a los circuitos tanto de entrada como de salida.

Entrada+CiciEE+VEBP+NPVCBSalidaBase comn

Colector comnEmisor comnBSalidaVEB++iBCPNP+EntradaicVECBSalidaVCB+iB+EPNPEntradaiEVEC

Emisor comn

Esta es la configuracin de transistor que se encuentra ms frecuentemente para los transistores npn y pnp.

IB

ppnIEICBCEVCCVBBIB

nnpIEICBCEVCCVBBPNPNPN

IBICIECEBIBICIECEB

Se le denomina configuracin de emisor comn debido a que el emisor es comn o relaciona las terminales tanto de entrada como de salida (para este caso, ser comn tanto la terminal base como a la de colector). Tambin en esta configuracin se necesitan dos conjuntos de caractersticas para describir completamente el comportamiento de la configuracin de emisor-comn: uno para el circuito de entrada o de base-emisor y otro para el circuito de salida o de colector-emisor.

Las corrientes de emisor, colector y base se muestran en su direccin convencional real para la corriente. Incluso aunque cambi la configuracin del transistor, las relaciones de corriente que se desarrollaron antes para la configuracin de base comn continan siendo aplicables. Es decir:

IE= IC+IB e IC= IE

Para la configuracin de emisor comn, las caractersticas de salida representan una grfica de la corriente de salida (IC) en funcin del voltaje de salida (VCE) para un rango de valores de corriente de entrada (IB). Las caractersticas de entrada representan una grfica de la corriente de entrada (IB) en funcin del voltaje de entrada (VBE) para un rango de valores de voltaje de salida (VCE).

1234567805101520VCEsatICEO ICBO(Regin de corte)(Regin de saturacin)IB=0A10A20A30A40A50A60A70A90A(Regin activa)VCE (V)IC (mA)

La regin activa para la configuracin de emisor comn es la parte del cuadrante superior derecho que tiene la mayor linealidad, es decir, la regin en la que las curvas de IB son casi rectas e igualmente espaciadas.

En la regin activa de un amplificador de emisor comn, la unin base-emisor se encuentra en polarizacin directa, mientras que la unin colector-base se encuentra en polarizacin inversa. Esta regin de emisor comn puede emplearse para amplificacin de voltaje, corriente o potencia.

La regin de corte para la configuracin de emisor comn, no se encuentra tan bien definida como para la configuracin de base comn.

Para propsitos de amplificacin lineal (de menor distorsin), el corte de la configuracin de emisor comn se definir mediante IC= ICEO.

En otras palabras, la regin por debajo de IB=0 A debe evitarse si se busca una seal de salida sin distorsin.

RELACIN ENTRE GANANCIA DE CORRIENTEGanancia de corriente del BJT en emisor comn 50 600

Ganancia de corriente del BJT en base comn 1

Ganancia de corriente del BJT en colector comn

OBSERVACIONES

En la regin de saturacin (VCE VCEsat) se utiliza el BJT como interruptor cerrado.

En la regin de corte VCC = VCE se utiliza el BJT como interruptor abierto.

En la regin activa o lineal ( IC/IB = ) se utiliza el BJT como amplificador lineal.

BJT EN EMISOR COMN COMO AMPLIFICADOR DE SEAL PEQUEA LINEAL0Vpk-pk=500mV

0Vpk-pk=10mV

Amplificador LinealVpk-pkV mVSeales pequeasRL

~Reactancia Capacitiva

XC= 1 = XC | CD wc

RC~R1R2RErsvsCERLCCCB- + VCCICQXC= 1 . wcXC

RC~RBBIBRErsvsVBBCBIC= ICQ + iC+ibiB+ VCC

iC = iB

Esta polarizacin es ms estable porque no depende de la para estabilizarlo, (estabilizar IC); Si vara mucho, la IC no se altera tanto.

Si la base se hace corto circuito

RCR1R2RE- + VCC

RCRBBIBREVBBIC= ICQ + iC+iB+ VCC+++VCERCR1R2RE+

Todo anlisis comienza en la malla B-E

De la malla C-E

ICQVCEQIB VCC .RC + REVCC

PROCEDIMIENTO DE OBTENCIN DEL MODELO DE SEAL PEQUEA DE UN AMPLIFICADOR EN EMISOR COMN 1. Represente al BJT como un modelo elctrico que satisfaga ic= hfe*ib.

RENT= ZENT= RBB || rbeModelo del BJT en emisor comn para seales pequeasrSvSRBBrbeRCRLhfe*ibiCbecibiLCapacitores en corto (2)+ZSAL= RC

2. Realice corto circuito en los capacitores y cada una d