PRÁCTICA 5. "Amplificador monoetapa en base común con acoplamiento por capacitor".

INTRODUCCIÓN.

Los amplificadores de voltaje tienen diversas configuraciones, como lo es el de emisor común y el de base común. El amplificador en emisor común tiene la característica de amplificar a tal grado que a la salida se tiene una máxima amplificación, es decir, una ganancia mayor a la de cualquier amplificador que se polarice por divisor de voltaje.

El amplificador que se utilizó en esta práctica tiene la desventaja de tener en la salida una menor ganancia de voltaje que el que se ha usado en configuración emisor común. Esto se debe a que la misma configuración del amplificador hace que las corrientes y voltajes que se generan sobre la carga del amplificador sean menores a las generadas en un emisor común.

Además, si se coloca en paralelo con la resistencia R1 del divisor un capacitor grande, se elimina el efecto de Rb en la ganancia de voltaje, por lo que ésta aumenta un poco más en relación a la que se mediría con anterioridad.

DESARROLLO.

Se construye un amplificador monoetapa en base común con autopolarización que tiene las siguientes características: R_C = R_L = 2KW, R_E = 470 W, b = 165, V_CC = 18 V y una ganancia de voltaje A_V = 15.

R_CA = (R_C // R_L) + R_E = 1.47 KW

R_CD = R_C + R_E = 2.4 KW

Calculamos I_CQ para que el punto Q quede en el centro de la recta de carga de corriente alterna, por lo que se divide el voltaje V_CC entre la suma de las resistencias de corriente directa y alterna, por lo que:

I_CQ = 4.65 mA.

Después de la ecuación de ganancia de voltaje para la configuración base común, se despeja la resistencia de base con lo que la ecuación queda como:

R_B = 10.056 KW

El voltaje de base es:

Haciendo los cálculos correspondientes encontramos que:

R₁ = 12.17 KW

R₂ = 57.90 KW

Ahora el circuito tiene la siguiente forma:

Ahora aplicaremos señal en la entrada del amplificador con una frecuencia de 40 KHz a una amplitud de 0.3 V., el circuito queda como:

Las señales de entrada y salida son:

Con lo que la ganancia de voltaje es:

A_V = 4.4 V / 0.3 V = 14.66

Ahora ponemos en corto a la resistencia de base:

Con lo que la señal de salida aumenta y por lo tanto la ganancia:

A_V = 5 / 0.3 = 16.66

• NOTA.- Para este paso se bajó la frecuencia a 10 KHz ya que si se dejaba a 40 KHz, se distorsionaba la señal de salida.

CUESTIONARIO.

1. ¿Cómo es la ganancia de corriente en el circuito amplificador en configuración en base común?

La ganancia de corriente en el amplificador por base común es aproximadamente menor a 1.

2. ¿Cómo es la impedancia de entrada y la impedancia de salida en el amplificador BC?

La configuración  de base común se caracteriza por tener una relativa baja impedancia de entrada y una alta impedancia de salida

3. ¿Cómo son las señales de salida y de entrada en el amplificador BC?

Las señales de salida y de entrada en el amplificador BC se encuentran en fase

4. ¿Cuál es el circuito equivalente híbrido para el amplificador BC?

5. ¿Cuál es el circuito equivalente híbrido para el amplificador BC con capacitor en R_B?

6. ¿Qué sucede al poner un capacitor en paralelo a R₁ en un circuito amplificador BC?

Al poner un capacitor en paralelo con R₁ eliminamos el efecto que tiene sobre el amplificador, no solo quitamos el efecto de R₁ también eliminamos el efecto de R₂, con lo que al poner un capacitor en paralelo estamos eliminando a R_B, con lo que obtendremos una mayor ganancia de voltaje. Es algo similar a lo que sucede cuando colocamos un capacitor en paralelo a R_E en un circuito amplificador de EC.

7. Diseñe un amplificador en BC para MES utilizando un transistor NPN con β = 165, si se requiere una Av = 20, si R_L = R_C = 2kΩ, R_E = 0.4kΩ y se polariza con 24 volts.

8. Un amplificador en BC para MES utiliza un transistor NPN con β = 200, R_L = R_C = 1kΩ, R_E = 0.2kΩ, R₁ = 5 kΩ, R₂ = 33kΩ   y se polariza con 18 volts. Calcule Av, Ai, R_ENT, y V_{0(p – p).}

Si estuviera en el centro el punto seria 7.1187V por lo que se encuentra hacia corte

9. Con los datos del problema anterior calcule Ai, Av, y Rent pero colocando un capacitor paralelo a R₁.

10. ¿Qué condiciones se deben de cumplir para poder utilizar las formulas cortas de Ai, Av y R_ENT?

Para poder aplicar las formas cortas se tiene que cumplir que h_ib << R_E y que R_B << β R_E

CONCLUSIONES.

ACOSTA VALENCIA PABLO.

En base a las mediciones obtenidas y a los experimentos realizados, se puede concluir lo siguiente:

1.      En este procedimiento experimental, la capacitancia de los capacitores acopladores tiene que ser diferente a la que se venía manejando con la configuración en emisor común, ya que la señal de salida o está defasada o está distorsionada.

2.      En caso de querer seguir manejando los mismos valores de capacitor de acoplamiento, la frecuencia tiene que aumentar, con lo que se ve la importancia de los acopladores de entrada y salida con respecto a la frecuencia.

3.      Al eliminar la resistencia de base, la ganancia aumenta.

4.      La cantidad de ganancia de este tipo de amplificador es menor que la que se obtendría con un amplificador en emisor común.

5.      Un capacitor grande en paralelo con R1 de la resistencia de base, anula la resistencia de base cuando se trata de analizar a ésta en corriente alterna.

LOZANO LÓPEZ JORGE ANDRÉS.

Al término de esta práctica pude reconocer de una forma más conciente las verdaderas implicaciones de el método de análisis por las ecuaciones de parámetros híbridos, y es que, luego de  esta práctica entendí que es muy importante, además de saber diseñar bien los amplificadores por medio de la utilización de estas fórmulas, es también necesario tener una idea de la respuesta en frecuencia tanto de los amplificadores como de los capacitores utilizados para acoplar las impedancias tanto de entrada y de salida con dicho amplificador, puesto que es muy importante también tomar en cuenta este imprevisto; ya que de otra forma, aunque nuestro diseño esté correcto, podríamos tener resultados no esperados al momento de relizar las medidas pertinentes para comprobar su utilización (como en este caso, la ganancia de voltaje no estaba dentro del valor esperado debido a esta fluctuación de los parámetros debido a la frecuencia y los valores de los capacitores; otro punto importante es que también se deba de tener cierta noción de los valores de voltaje a los que permite ser utilizado dicho amplificador; porque, como se pudo ver, a valores muy grandes de entrada, el amplificador no daba la relación de amplificación requerida; sin embargo si éste era disminuído en un valor de milivots, la amplificación resultaba satisfactoria.

ORTÍZ MORALES DANIEL.

Por medio de esta practica pudimos observar que el circuito en amplificador base común tiene una ganancia de voltaje menor que la que nos proporciona un amplificador en emisor común, al igual que en el amplificador EC el amplificador BC obtiene una ganancia mayor  cuando colocamos un capacitor de un valor grande en paralelo a R1 con lo cual eliminamos el efecto que tiene  R₁ y R₂ (en otras palabras R_B). También pudimos observar que al igual que dice la teoría la ganancia de corriente en el circuito amplificador BC es menor que la unidad.

Hemos visto que el voltaje de salida se encuentra en fase con el voltaje de entrada, cuando encontramos la respuesta a frecuencia que presentan los capacitores de acoplamiento de impedancia, este efecto es muy importante en todos los amplificadores (la frecuencia al cual pudimos ver los voltajes en fase sin llegar a corte o a saturación fue 58.61Khz).

Podemos concluir que en términos generales el circuito amplificador en EC es mejor que el de BC y por eso es tan común su uso.

BIBLIOGRAFÍA.

* Principios de electrónica, Malvino

  6a. Edición, México 2001

  Editorial, Mc. Graw - Hill.