PRÁCTICA DE ELECTRONICA 5,6,7,8

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I Coord. Ing. de Telecomunicaciones

UNEFA Núcleo Maracay

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PRÁCTICA Nº 5

POLARIZACIÓN Y ESTABILIZACIÓN DE ETAPAS AMPLIFICADORAS CON JFET

Objetivo: Estudiar las técnicas de polarización y estabilización de amplificadores con JFET,

observando en cada caso la variación de la ubicación del punto Q por efecto de la

temperatura y reemplazo de transistores.

Materiales:

Q1 = 2N5454, Q2 = 2N5457 (es posible sustituir cualquier JFET por el MPF102) Resistores

varios, Potenciómetros, capacitores de 10μf, cautín.

Pre-Laboratorio:

- Obtenga de la Hoja de Datos de los JFETs las curvas características de entrada y

de salida para cada transistor, así como también los valores Idss y Vp.

- Para los circuitos mostrados en las figuras 1 y 2, si Vdd = 15 V, obtenga el valor de

Rs para obtener la máxima excursión simétrica para Q1.

- Simule cada uno de los circuitos, ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel

de salida sin distorsión y grafique las señales de entrada y salida. Mida Vgs, Vds e

Id en DC, grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q

de operación.

- En los circuitos diseñados sustituya a Q1 por Q2 y repita el procedimiento

presentado en el apartado anterior.



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Procedimiento:

1. Polarización Fija

Monte el circuito de la figura 1

1. Ajuste la frecuencia de Vs a 1KHz y varíe la amplitud de la misma para obtener el

máximo nivel de Vsalida sin distorsión en el osciloscopio. Fotografíe las señales de

entrada y de salida. Bajo estas condiciones mida en DC los valores de Id, Vgs y Vds,

grafique la recta de carga del circuito y señale sobre ella el punto Q de operación.

2. Aplique calor al JFET durante dos minutos teniendo cuidado de no tocar su

cobertura y manteniendo los resistores alejados de la fuente de calor. Observe en la

pantalla del osciloscopio la señal de salida del amplificador. Fotografíela y

compárela con la obtenida en el paso 1. En el momento exacto de retirar el elemento

calórico, mida en DC los valores de Id, Vgs y Vds, compárelos con los obtenidos en

el paso 1 y señale sobre la recta de carga este nuevo punto Q.

3. Reemplace el transistor Q1 por Q2 y repita los pasos 1 y 2.



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2. Polarización por Divisor de Tensión:

- Para el circuito de la figura 2 repita los pasos 1, 2 y 3 de la primera experiencia.

Post-Laboratorio:

- Para cada circuito compare las señales de salida fotografiadas en práctica y los

puntos Q señalados en las rectas de carga para: Q1, Q1 con calor, Q2 y Q2 con

calor.

- Analice y concluya sobre el circuito más eficiente para polarizar un JFET, dada su

variabilidad en sus parámetros Idss y Vp. Justifique.

- Analice y concluya sobre el efecto del calor en los JFET, compárelos con los BJT.



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PRÁCTICA Nº 6

DISEÑO DE ETAPAS AMPLIFICADORAS A BAJA FRECUENCIA Y PEQUEÑA SEÑAL CON BJT

Objetivo: Diseñar amplificadores a baja frecuencia y pequeña señal con BJT, verificando las

características de funcionamiento de las distintas configuraciones de amplificadores.

Materiales: 2N3904 ó 2N2222, Resistores varios, Potenciómetros, capacitores de 10μf.

Pre-Laboratorio:

- Diseñe un circuito amplificador con BJT en configuración emisor común (E-C) de la

figura 1, para una ganancia de voltaje Av = Vo/Vb que indique su instructor.

- Diseñe un circuito amplificador con BJT en configuración seguidor de emisor (C-C)

de la figura 2, para una impedancia de entrada Ri = Vb/Ii que indique su instructor.

- Simule cada uno de los circuitos de las figuras 1 y 2. Mida: Vbe, Vce e Ic en DC y

grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q de

operación. Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin

distorsión y grafique las señales de entrada (Vb) y salida (Vo). Mida además: Av,

Ai, Ri y Ro.

Figura 1 Figura 2



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Procedimiento:

1. Amplificador con BJT en configuración Emisor Común (E-C)

- Monte el circuito de la figura 1 diseñado en el pre-laboratorio y mida los parámetros

DC de polarización del transistor, (Vbe, Vce e Ic). De acuerdo con esta medición,

indique en qué región de operación (activa, corte o saturación) se encuentra

trabajando este transistor y por qué.

- Si su transistor se encuentra en las regiones de corte o saturación, ajuste los valores

del circuito hasta llevarlo a la región activa. Ej. Vbe ≈ 0,6 V, Vce ≈ Vcc/2 e Ic ≠ 0.

- Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin distorsión. Mida

en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vb y obtenga la ganancia de voltaje del

amplificador. Fotografíe Vo y Vb en conjunto.

- Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vb. Analice y concluya.

- Mida los parámetros: Resistencia de entrada Ri, Ganancia de corriente Ai, y

Resistencia de salida Ro (ver observaciones).

2. Amplificador con BJT en configuración Seguidor de Emisor (C-C)


DC de polarización del transistor, (Vbe, Vce e Ic). De acuerdo con esta medición,

indique en qué región de operación (activa, corte o saturación) se encuentra

trabajando este transistor.

- Si su transistor se encuentra en las regiones de corte o saturación, ajuste los valores

del circuito hasta llevarlo a la región activa.


en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vb y obtenga la ganancia de voltaje del

amplificador. Fotografíe Vo y Vb en conjunto.

- Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vb. Analice y concluya.


Resistencia de salida Ro (ver observaciones).



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Post-Laboratorio:

- Compare los valores obtenidos mediante cálculos y simulaciones con los obtenidos

en la práctica.

- Compare los parámetros Av, Ai, Ri, Ro y fase de ambas configuraciones y concluya.

OBSERVACIONES

Las mediciones se hacen en AC, a una frecuencia tal que la ganancia permanezca

constante alrededor de la frecuencia de medición, o dicho de otra forma, a frecuencias

medias (f 1KHz).

MÉTODOS PARA LA MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE UN CIRCUITO

AMPLIFICADOR

Ganancia de tensión Av=Vo/Vb.

Es importante tener claro los lugares donde hay que medir las tensiones para poder obtener

la ganancia deseada. Si se desea obtener la ganancia Vo/Vs, es necesario medir Vs del

generador de señales en circuito abierto, de tal forma que se pueda medir solamente Vs, sin

la carga del circuito

Resistencia de entrada, Ri=Vb/is

Un posible método para hallar Ri es a través de la medición con carga y sin carga de Vb:

a)Mida Vs. Para lograr esto, haga una medición en vacío de Vs (tensión de la fuente de

señales sin carga).

b)Mida Vb con carga

c)De la ecuación Vb= Vs * Ri/(Ri + Rs), despeje Ri.

Rs es la resistencia del generador (50 Ω)

Ganancia de corriente Ai=io/ib

No es normal medir la corriente con un amperímetro en circuitos de naturaleza resistiva, pues

es mucho más sencillo medir la tensión y luego dividirla entre el valor de la resistencia.

a)Obtenga io como io=Vo/Rc



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b)Obtenga hie a través de la expresión: Ri= Rb * hie/(Rb + hie) , Rb= R1* R2 /( R1 +

R2)

c)Obtenga ib como ib=Vb/hie y luego haga el cociente io/ib=Ai

Resistencia de salida Ro, resistencia de Thevenin entre colector

y tierra

A pesar que el procedimiento teórico para medir la resistencia de

salida es aplicar una fuente de tensión Vk entre colector y tierra,

con la entrada cortocircuitada y luego hacer el cálculo del cociente

entre Vk e ik, donde ik es la corriente que circula por la fuente Vk, resulta ser poco práctico.

Si el amplificador se puede representar como el circuito de la figura, a través de la medición

de la tensión de colector Vc, con carga y sin carga, se puede determinar Ro siguiendo el

procedimiento:

a)Mida Vo en AC a través de la tensión de colector en vacío (Sin RL)

b)Cargue el circuito con una resistencia conocida RL entre colector y tierra (colocándole el

capacitor Cc) y mida de nuevo la tensión de colector Vc en AC

c)Despeje Ro, de la ecuación: Vc= Vo* RL/ (Ro + RL)



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PRÁCTICA Nº 7

DISEÑO DE ETAPAS AMPLIFICADORAS A BAJA FRECUENCIA Y PEQUEÑA SEÑAL CON JFET

Objetivo: Diseñar amplificadores a baja frecuencia y pequeña señal con JFET, verificando

las características de funcionamiento de las distintas configuraciones de amplificadores.

Materiales: MPF102 ó 2N5454, Resistores varios, Potenciómetros, capacitores de 10μf.

Pre-Laboratorio:

- Diseñe un circuito amplificador con JFET en configuración fuente común de la figura

1, para una ganancia Av= 2, RL=1k, VDD=20V

- Diseñe un circuito amplificador con JFET en configuración seguidor de fuente de la

figura 2, para una impedancia de entrada que indique su instructor.

- Simule cada uno de los circuitos de las figuras 1 y 2. Mida: Vgs, Vds e Id en DC y

grafique la recta de carga de cada circuito y señale sobre ella el punto Q de

operación. Ajuste el valor de Vs hasta obtener el máximo nivel de salida sin

distorsión y grafique las señales de entrada (Vg) y salida (Vo). Mida además: Av,

Ai, Ri y Ro.



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Procedimiento:

1. Amplificador con JFET en configuración Fuente Común.


DC de polarización del transistor, (Vgs, Vds e Id).


en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vg y obtenga la ganancia de voltaje del

amplificador. Fotografíe Vo y Vg en conjunto.

- Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vg. Analice y concluya.


Resistencia de salida Ro.

2. Amplificador con JFET en configuración Seguidor de Fuente.


DC de polarización del transistor, (Vgs, Vds e Id).


en el osciloscopio los valores pico de Vo y Vg y obtenga la ganancia de voltaje del

amplificador Av, Resistencia de entrada Ri, Ganancia de corriente Ai, y Resistencia

de salida Ro. Fotografíe Vo y Vg en conjunto.

- Mida el desfasaje entre las señales Vo y Vg. Analice y concluya.

Figura 1 Figura 2



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Post-Laboratorio:

- Compare los valores obtenidos mediante cálculos y simulaciones con los obtenidos

en la práctica.

- Compare los parámetros Av, Ai, Ri, Ro y fase de ambas configuraciones y concluya.

- gm=gmo.(ID/Idss); gmo=2.Idss / Vp



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PRÁCTICA Nº 8

ESTUDIO DE ETAPAS AMPLIFICADORAS EN CONFIGURACIÓN CASCODE CON BJT Y CON JFET

Objetivo: Verificar experimentalmente las características de etapas amplificadoras en etapas

cascode con BJT y con JFET.

Materiales

- 2 transistores BJT 2N2222.

- 2 transistores JFET MPF102.

- Potenciómetros varios, resistores varios, capacitores varios.

Pre-Laboratorio:

- Para el circuito de la figura 1, determine el valor de R para que los BJT posean una

corriente de colector igual a 10 ma.

- Para el circuito de la figura 2, determine el valor de R para que los JFET posean una

corriente de drenado igual a 6 ma.

- Realice las simulaciones de los dos circuitos, colocando en Vs la amplitud máxima

que no genere distorsión a la salida y obtenga cada uno de los valores solicitados en

el procedimiento de la práctica.

Procedimiento: Monte cada uno de los circuitos mostrados en las figuras 1 y 2 y en el laboratorio obtenga:

- El punto Q de cada transistor (en DC).

- La ganancia de tensión: Vout/Va, Va/Vin, Vout/Vin (en AC).

- La ganancia de corriente: Iout/Ic, Ic/Iin, Iout/Iin (en AC).

- Grafique las señales de entrada y de salida



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Post Laboratorio

- Compare todos los valores obtenidos mediante cálculos y simulaciones del pre-

laboratorio con los obtenidos en la práctica. Analice y concluya.

- Compare las ganancias de tensión y corriente de cada cascode y obtenga una

aplicación de esta configuración.

- De acuerdo a los resultados obtenidos, ¿esta configuración sirve como amplificador

de potencia, tensión o corriente? Justifique su respuesta.

Figura1 Figura 2

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