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UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO
RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZ
Revisado por: Adriana M Cárdenas G.
Supervisado por: Dr. Rogelio Palomera
UNIVERSIDAD DE PUERTO RICO
RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGUEZ
2
Introducción
Este manual de Laboratorio ha sido escrito para estudiantes del curso de Electrónica I,
enfatizando principalmente en el análisis de circuitos basados en diodos y transistores,
aplicaciones y diseño. Esta compuesto por 12 experimentos los cuales están distribuidos
en forma tal que el estudiante aproveche y refuerce eficazmente los experimentos
realizados previos. La secuencia de los 12 experimentos cubren los siguientes temas:









Diodos
Diodo Zener y Regulador de voltaje
Transistores Bipolares BJT
Amplificadores Básicos con BJT
Transistores FET
Amplificadores Básicos con FET
Fuentes de Corriente
Amplificadores Diferenciales y carga activa
Multivibrador Aestable y Monoestable
Los estudiantes al finalizar este curso deberan estar en capacidad de:
1. Conocer y entender el funcionamiento de los diodos y cuales son sus aplicaciones.
2. Conocer y entender el uso de transistores en circuitos amplificadores de
comportamiento lineal y saber como determinar experimentalmente los parámetros
del transistor y el amplificador .
3. Saber detectar y corregir errores en los circuitos montados y alambrados en el
laboratorio..
4. Poder corroborar experimentalmente lo que se mide en la practica con respecto a los
resultados teóricos.
5. Entender que los modelos son aproximaciones para una situación física, por lo cual
deben ser adaptados y modificados siempre que sea necesario, para que los resultados
sean muchos más específicos y reales.
3
Programación del curso
Semana
Actividad
01
02
-Experimento 01
03
Experimento 02
04
05
06
07
08
09
10
12
13
14
15
Experimento 03
Experimento 04
Experimento 05
Experimento 06
Examen Parcial
Experimento 07
Experimento 08
Experimento 9
Experimento 10
Experimento 11
Proyecto Final
Titulo de experimento
Presentación del Curso
Diodos I: Curvas Características, Circuito Limitador, Sujetador y
Doblador
Diodos II: Rectificadores de Media Onda, Onda Completa y con filtro
activo
Diodos III: Diodo Zener y regulador de Voltaje
Transistores Bipolares BJT
Ejercicio Combinado con Zener, AO y BJT en interface con LED
Amplificadores Básicos con BJT
Transistores FET
Amplificadores Básicos con FET
Fuentes de Corriente
Amplificadores Diferenciales y carga Activa
Multivibrador Aestable y Monoestable
Equipos para cada experimento
Experimento/Equipos
Osciloscopio
1
X
2
X
3
X
4
5
X
6
X
7
8
X
9
10
11
X
Fuente de Voltaje Dual
Generador de funciones
Multímetro Digital
Board
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4
Dispositivos requeridos
Dispositivos
Semiconductores
Valores (cantidad)
Lab 1. Diodos: 1N4004 (3)
Lab 2. Diodos: 1N4004 (3)
Lab 3. Diodo Zener de 5V (1N4733) o equivalente
Lab 4. Transistor Q2N3904 (2).
Lab 5. Diodo Zener de 5V (1), Amplificador Operacional LM324 (1), Diodo
LED (1), Transistor 2N3904 (1).
Lab 6. Transistor Q2N3904 (1).
Lab 7. Transistor 2N5458 canal n JFET (1)
Lab 8. Diodo Zener de 5V, Amplificador Operacional LM324 , MPF 102
Lab 9. MPF102 (1).
Lab 10. LM3046 (2)
Lab 11. Transistor Q2N3904 NPN (4)
Circuitos Integrados
SNE555(2).
Resistencias
Lab 1. 330 (1), 10KK 1M (1),
Lab 2. 2.2K (1),
Lab 3. 220 (1), 1KK, Potenciometro de 1K
Lab 4. 100, 1Kk (1),k33k (1),
560k
Lab 5. 1K (1), 1.5K (1), 470 (1), Potenciómetro: 10K (1),
Fotoresistencia (1).
Lab 6. 100 (1), 330 (1), 390 (1) 1.0k (2), 2.7k (1), 4.7k (1),10k
(2), 33k (1), 82k(1),47k (1)
Lab 7. 10010k
Lab 8. 1K (2), 10K (2), 3.3K (1), 100K (1), 1M (1).
Lab 9. 2k(1), 470(1), 1k
Lab 10. 1kk (2), 10k (2)
Lab 11. 1K (3), 7.5K,(2), 33K (1), 100 (1).
Capacitores
Lab 1. 47F (1)
Lab 2. 100F (1)
Lab 6. 1.0F (3), 10F (1), 15F (2), 47F (1).
Lab 8. 0.1F(1), 1F(1), 10F(1).
Lab 11. 0.1uF (1), 47uF (1), 0.01uF(1)
Dispositivos diversos
Transformador 110VAC/25VAC
5
Contenido
Introducción
Programa del curso
Equipamiento por cada experimento
Dispositivo Requeridos
Experimento 1:
Diodos I: Curvas Características, Circuito Limitador, Circuitos Sujetador y Circuito
Doblador
Experimento 2:
Diodos II: Rectificadores de Media Onda, Onda Completa y Rectificadores con Filtro
Activo
Experimento 3:
Diodos III: Diodo Zener y Regulador de Voltaje
Experimento 4:
Transistores Bipolares BJT
Experimento 5:
Ejercicio Combinado con Zener, AO y BJT en interface con LED
Experimento 6:
Amplificadores Básicos con BJT
Experimento 7:
Transistores FET
Experimento 8:
Amplificadores Básicos con FET
Experimento 9:
Fuentes de Corriente
Experimento 10: Amplificadores Diferenciales y Carga Activa
Experimento 11: Multivibrador Aestable y Monoestable
6
EXPERIMENTO 01
DIODOS I : Características del diodo, Curva
Característica del diodo, Circuito Limitador,
Circuito Sujetador, Circuito Doblador.
Objetivos
1.
2.
3.
Examinar las características del diodo de silicio.
Conocer el comportamiento del diodo en directo o en inverso cuando se aplica un voltaje determinado.
Conocer las aplicaciones del diodo tales en el circuito limitador y el circuito sujetador de una señal.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Generador de Funciones
Multímetro Digital
Bread-Board o Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 330 (1), 10KK 1M (1).
Diodos: 1N4004 (3)
Capacitor 47F (1)
Fundamento Teórico
Características del Diodo
Cuando un material tipo P y un material tipo N se fabrican sobre el mismo cristal, el diodo está formado
por una junta PN, la cual tiene características eléctricas propias. Cuando se forma dicha junta, se difunden
electrones y huecos a través de la misma, creando la barrera de potencial. Esta barrera evita el flujo de
corriente a través de la junta cuando no hay un voltaje externo aplicado. Al aplicarse un voltaje externo se
incrementa o decrementa la barrera de potencial, dependiendo de cómo se conecte el diodo. Este efecto
permite que el diodo conduzca en una sola dirección.
Si al aplicar un voltaje externo, la terminal del material tipo P tiene un potencial positivo con respecto al
terminal del tipo N, se dice que el diodo está conduciendo en directo; en caso contrario se dice que el diodo
conduce en inverso. En directo, el diodo conduce corriente fácilmente, pero en inverso el diodo se
convertirá en un conductor pobre.
El símbolo esquemático para un diodo se muestra en la figura 1-1(a); este esquema indica la dirección
convencional del flujo de corriente cuando está en directo. En el componente físico la figura 1-1(b), la línea
sobre el diodo indica el lado en que se encuentra el cátodo del diodo. El ánodo corresponde al material de
tipo P, mientras que el cátodo corresponde al material de tipo N.
7
Cátodo
Anodo
(a) Símbolo (+Anodo; -Cátodo)
(b) Componente Físico
Figura 1-1.
Las características eléctricas del diodo pueden apreciarse en la curva corriente vs. voltaje de la figura 1-2,
la cual muestra la curva característica del diodo. La corriente es prácticamente cero mientras el diodo se
encuentra en inverso, y también para una región en directo hasta que no se alcanza un valor de voltaje
cercano a lo que se conoce como voltaje de umbral, a partir del cual la corriente empieza a crecer
rápidamente.
Fig. 1-2
Curva del diodo
Como la curva del diodo no es lineal, para facilitar los cálculos y evaluación de circuitos se utilizan
modelos más sencillos, seccionalmente lineales. Los principales modelos de gran señal, o modelos DC son
los tres que se mencionan a continuación:
1.
Diodo Ideal: Es considerado como un switch abierto o cerrado dependiendo de la forma de conducción
del diodo. Si el diodo conduce en directo se comporta como un switch cerrado y si el diodo conduce en
inverso se comporta como un switch abierto.
2.
Diodo con caída: En este caso el diodo conduce en directo únicamente si el voltaje alcanza un voltaje
de umbral. Mientras está conduciendo, el voltaje en el diodo es constante, e igual a este voltaje de
umbral. Para el diodo de silicio, este voltaje se encuentra entre 0.6V y 0.7V; para el diodo de
germanio es de 0.2V a 0.3V. Así, cuando conduce el diodo, su modelo equivalente es una batería
(positivo del lado del ánodo), y cuando no conduce es un switch abierto.
8
3.
Diodo con resistencia ac: Cuando el voltaje del diodo en directo alcanza un voltaje especifico,
empieza a conducir. Conforme aumenta la corriente, aumenta el voltaje en forma directamente
proporcional a la corriente. Cuando conduce, el modelo equivalente es una batería (positivo del lado
del ánodo) en serie con una resistencia.
El modelo ideal se utiliza para establecer una aproximación de funcionamiento de circuito, y es útil cuando
los voltajes y corrientes del circuito son suficientemente grandes para despreciar la caída de voltaje en el
diodo. El modelo de voltaje de umbral permite una aproximación más apropiada de los valores, y es el
modelo mas usado en cálculos en que se quiere mayor precisión. El modelo con resistencia es útil cuando
se quieren tomar en cuenta las pequeñas variaciones de voltaje o corriente. La inversa de la pendiente es la
resistencia ac de diodo. Para hallar la resistencia ac es necesario dividir una pequeña variación en el
voltaje sobre una pequeña variación en corriente, alrededor del punto en que se trabaja cuando las
variaciones son cero, es decir, el punto de operación. El diodo es un dispositivo no lineal, por esta razón la
resistencia no es constante pero dependerá de la localización del punto medido sobre la curva característica.
Circuito Limitador
Un circuito limitador (ó circuito recortador), recorta una parte de la señal de entrada. Dependiendo de la
orientación del diodo se limita la región positiva o negativa de la señal.
Un ejemplo de circuito limitador se puede observar en la figura 1-3. Este circuito básico se compone de un
diodo, un elemento resistivo, una carga y una fuente independiente que fija el limite de recorte de la señal.
La resistencia de carga RL es mucho mayor que R1, para minimizar el efecto de esta última resistencia
cuando el diodo no conduce.
Para comprender el funcionamiento del circuito limitador, considere la región positiva de la señal de
entrada y el caso especial de una resistencia RL infinita. Cuando el voltaje V s es menor que voltaje VBias +
Vdiodo, el diodo no conduce y se comporta como un circuito abierto, haciendo que el voltaje Vout= V s.
Cuando el voltaje Vs es mayor que VBias + Vdiodo, el diodo conduce y la señal en la salida es Vout=V Bias +
Vdiodo recortando la señal de entrada. Cuando la resistencia RL es finita, Vout=Vs*RL/(RL+R1) cuando el
diodo no conduce; por eso, se necesita tomar R1<<RL, en cuyo caso la aproximación mencionada es
suficientemente válida.
Figura 1-3 Un circuito limitador básico
Circuito Sujetador
El circuito sujetador desplaza la señal de entrada a un nivel DC diferente al original. El circuito básico se
compone de un capacitor, un diodo y un elemento resistivo, aunque puede incluirr una fuente independiente
9
para introducir un corrimiento adicional. Las dos configuraciones básicas, el circuito sujetador positivo y el
circuito sujetador negativo, se observan en la figura 1-4(a) y (b).
Para comprender el funcionamiento del sujetador, consideramos primero el caso positivo sin carga, es
decir, RL infinita; para simplificar, supongamos un diodo ideal. El diodo conduce solamente cuando Vs es
negativo, cargando al condensador con la polaridad indicada. Cuando el condensador se carga al valor pico
negativo de Vs, no puede cargarse más. Sin embargo, el díodo impide la descarga ya que presenta una
resistencia casi infinita a la descarga. De esta manera, el voltaje de salida es Vout  Vs  VC , lo que
significa que el voltaje de salida será igual en forma al voltaje de entrada, pero desplazado por una
constante que es el voltaje del condensador (decimos que se “sujeta” a un nivel DC diferente, o que hay un
“offset”).
Si se agrega una resistencia de carga R tal que la constante de tiempo RC sea comparable o mayor que el
periodo de Vs, entonces la descarga del condensador a través de R cuando el diodo no conduce no será
apreciable. Observe sin embargo que cuando el tiempo RC es comparable con el periodo de la señal de
entrada, el capacitor se cargará después de muchos ciclos de entrada. En la resistencia de carga se observa
la suma del nivel DC del capacitor y la señal de entrada.
(a) Circuito Sujetador Positivo
(b) Circuito Sujetador Negativo
Figura 1-4: Circuito Sujetador
Circuito Doblador
El circuito doblador duplica el voltaje rectificado máximo de un transformador o línea de energía de
corriente alterna. La figura 1-5 muestra un circuito doblador, donde la fuente es de voltaje alterno, es decir,
sinusoidal. En un doblador de voltaje de onda completa se usan ambos semiciclos (positivo y negativo) de
la entrada de ca para suministrar potencia o mantener el voltaje de salida. Durante el primer semiciclo, un
diodo conduce y carga un capacitor. Durante el segundo semiciclo, hay un segundo diodo que conduce ,
para cargar un segundo capacitor . El voltaje de salida se toma a través de los dos capacitores cargados en
serie. De esa manera, el voltaje de salida es aproximadamente el doble del voltaje de entrada máximo o el
doble de la carga de cualquiera de los capacitores tomados en forma aislada.
Figura 1-5 Circuito doblador
10
Pre Laboratorio
1.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas


Características del diodo
Aplicaciones del diodo
2.
3.
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del diodo 1N4004 .
Simule el siguiente circuito e interprete su resultado.
Procedimiento
PARTE 1: Identificación del diodo
1.
Verificar el valor de las resistencias con el ohmímetro y escriba el resultado en la tabla 1-1 de la hoja
de respuestas .
2.
Coloque el terminal positivo del ohmímetro en el ánodo del diodo y el terminal negativo en el cátodo
del diodo. Mida la resistencia y escriba el resultado en la tabla 1-1 de la hoja de respuestas.
3.
Repita el mismo procedimiento cambiando las puntas de posición.
Figura. 1-6 Identificación del diodo
PARTE 2 : Conducción del diodo en forma directa
11
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Antes de empezar verifique que la fuente se encuentre apagada.
Construya el circuito mostrado en la figura 1-7.
Coloque la fuente en cero voltios y enciéndala.
Incremente lentamente Vs hasta obtener 0.45V sobre el diodo.
Mida el voltaje en la resistencia R1 y escriba su medición en la tabla 1-2 de su hoja de respuestas.
Mida la corriente que pasa a través de la resistencia y escriba su medición en la tabla 1-2 de su hoja de
respuestas.
Calcule por ley de Ohm la corriente y escriba su resultado en la tabla 1-2 de su hoja de respuestas .
Repita el paso 5, 6 y 7 para cada uno de los voltajes de la tabla 1-2.
Figura 1-7 Diodo en conducción directa
PARTE 3 : Conducción del diodo en forma Inversa
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Repita los pasos 1 y 3 del paso anterior.
Construya el circuito de la figura 1-8
Incremente Vs hasta obtener 0.45V sobre el diodo.
Mida el voltaje en la resistencia y escriba su resultado en la tabla 1-3 de la hoja de respuestas .
Mida la corriente que pasa a través de la resistencia R2 y escriba su resultado en la tabla 1-3.
Calcule por ley de Ohm la corriente y escriba su resultado en la tabla 1-3.
Repita 4, 5 y 6 para cada uno de los voltajes de la tabla 1-3.
Figura 1-8 Diodo en conducción inversa
PARTE 4 : Curva Característica del diodo
12
1.
En la gráfica 1-1 de la hoja de respuestas, dibuje la curva característica del diodo en conducción directa
y en conducción inversa, tomando como referencia los datos de las tablas 2 y 3.
PARTE 5: Circuito Limitador, Sujetador y Doblador
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Conecte el circuito mostrado en la figura 1-9.
Conecte la señal del generador a 6.0Vpp, a una frecuencia de 1.0KHz.
Observe la señal de entrada y salida en el osciloscopio.
Varíe el voltaje VBIAS y escriba sus resultados
Coloque el diodo en forma inversa, varíe el voltaje VBIAS y escriba sus resultados.
Reemplace la fuente positiva por una fuente negativa, varíe el voltaje y escriba sus resultados.
Figura 1-9
7.
Construya el circuito de la figura 1-10. Con el osciloscopio verifique el voltaje de salida y varíe el
voltaje de entrada. Grafique la señal de salida.
Figura 1-10
Recomendaciones.
13
Para los pasos 4 y 5 de la parte 2 y 3 serán mucho más precisos únicamente si el multímetro tiene una
impedancia de entrada alta. Puede verificar esto, midiendo la fuente de voltaje a través de una resistencia
de 1Mega en serie. Si el multímetro muestra el valor correcto de la fuente, esto quiere decir que el
multímetro tiene una impedancia de entrada alta.
Referencias
[1] Robert Boylestad , Electronic, Circuit Theory , 1994
14
EXPERIMENTO 01
DIODOS I
Nombre del Estudiante :__________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 1-1:
Componente
Valor
Resistencias
R1
330
R2
1.0M
D1 resistencia directa
D1 resistencia inversa
Valor Medido
Tabla 1-2:
Vs
VF
VR1
(Medido)
IF
(Medido)
IF
(Calculado)
VR1
(Medido)
IF
(Medido)
IF
(Calculado)
0.45V
0.50V
0.55V
0.60V
0.65V
0.70V
0.75V
Tabla 1-3:
Vs
VF
0.45V
0.50V
0.55V
Gráfica 1-1: Curva del diodo en Directo e Inverso
Describa los resultados obtenidos en la parte 5.
Gráfica 1-2: Señal de salida de un circuito Sujetador
16
Cuestionario
1.
¿Qué factores afectan la precisión de las medidas en este experimento? (Considerándo ambas
situaciones, en directo y en inverso).
2.
Calcule la resistencia ac del diodo para tres puntos sobre la curva en directo a 0.5V, 0.6V y 0.7V por
división de un pequeño cambio de voltaje sobre un pequeño cambio en corriente.
Rac (0.5V) =_________________ Rac (0.6V) =________________ Rac (0.7) =_______________
3.
Tomando los datos de la tabla 1-2, calcular la disipación de potencia en el diodo.
4.
Explique cómo podría utilizar el ohmímetro para identificar el cátodo de un diodo que no esté
señalado por la línea. ¿Por qué es importante conocer la polaridad de las puntas del ohmímetro?
5.
Para el circuito de la figura 1-9, ¿Qué cambio esperaría a la salida si el diodo está en inverso?
17
6. Explique la diferencia entre un circuito limitador y un circuito sujetador.
Conclusiones
18
EXPERIMENTO 02
DIODOS II: Circuitos rectificadores de media
onda, de onda completa y rectificadores con
filtro capacitivo.
Objetivos
1.
2.
3.
Construir un rectificador de media onda, un rectificador de onda completa con transformador de tap
central y un rectificador onda completa con puente rectificador.
Comparar cada uno de los voltajes de entrada y salida .
Conectar un filtro capacitor a cada circuito. Medir el voltaje de rizo y la frecuencia ripple.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 2.2K (1)
Transformador con Tap central de 12.6V(1)
Diodos: 1N4004 (4)
Capacitor 100F (1)
Fundamento Teórico
Los circuitos rectificadores se utilizan para cambiar un voltaje AC en un voltaje DC. En la literatura
comercial, se le llama diodo rectificador a un diodo cuyas características reales son apropiadas para su uso
en circuitos rectificadores. Asimismo, se le llama puente rectificador a una combinación de cuatro diodos
en puente, como se verá más adelante, y comercialmente está disponible en un paquete.
Como se explicó en el experimento 1, los diodos conducen la corriente en una sola dirección. Cuando el
voltaje AC es aplicado a un diodo, el diodo conduce en directo para medio ciclo y en inverso para el otro
medio ciclo. Un circuito básico se muestra en la figura 2-1, y corresponde a un rectificador de media onda.
La salida de la onda es un pulso de una onda DC o media onda rectificada como se ilustra en la figura 2-1.
Esta onda puede ser filtrada para convertirse en una señal constante DC. También, esta onda contiene una
componente DC que puede utilizarse para todos los efectos en que se necesite un valor DC sin necesidad de
ser constante, o regulado. Este valor puede medirse mediante un voltímetro DC.
19
Figura. 2-1 Circuito básico rectificador de media onda
Los rectificadores son muy utilizados en fuentes de poder, ya que proveen el voltaje DC necesario para que
los dispositivos activos trabajen adecuadamente. Los tres rectificadores básicos son :
Rectificador de media onda
Rectificador de onda completa con transformador de tap central
Rectificador de onda completa con Puente Rectificador
La figura 2-2 muestra los circuitos básicos rectificadores de onda completa. La onda de salida en los
circuitos básicos no es constante, por lo que se usan filtros para modificar la onda y hacerla lo más
constante posible. Entre los filtros usados, el más común es el llamado filtro capacitivo, el cual consiste en
un capacitor en paralelo con la carga, como se muestra en la figura 2-3 para cada uno de los circuitos
básicos. Este capacitor es lo suficientemente grande, y generalmente electrolítico, para que la constante de
tiempo sea grande y la descarga en el capacitor sea lenta.
Figura 2-2 Rectificadores de Onda Completa Básicos
20
Figura 2-3. Rectificadores de Onda Completa con Filtro Capacitivo
Las ondas producidas por los rectificadores con filtro tienen pequeñas variaciones, y se conocen como
ondas de rizo (ripple). El voltaje de rizo, Vripple es el voltaje pico a pico de esta onda.
Las fórmulas utilizadas para los cálculos aproximados en los circuitos rectificadores son las siguientes. En
estas fórmulas, Vdiodo se aproxima por un valor entre 0.7 V y 0.8 V normalmente, aunque valores menores
y mayores son posibles, dependiendo del valor de corriente que se maneje, y f es la frecuencia en el
secundario del transformador.
1 - Circuito rectificador de media onda:
Voltaje pico-pico en salida: VMaxSec  Vdiodo
V
 V diodo
Voltaje DC: V DC  MaxSec

2 - Circuito rectificador de media onda con filtro capacitivo:
El voltaje de rizo (ripple voltage) o voltaje pico-pico en salida, la corriente DC, y el voltaje DC se
obtienen por las ecuaciones:
V
V DC  VMaxSec  Vdiodo  rizo  VMaxSec  Vdiodo
2
V DC
I DC 
 fCV rizo
RL
3 - Circuito rectificador de onda completa con transformador de tap central:
Voltaje pico-pico en salida: VMaxSec  Vdiodo
V
 V diodo
Voltaje DC: V DC  2  MaxSec

21
4- Circuito rectificador de onda completa con transformador de tap central y filtro capacitivo:
El voltaje de rizo (ripple voltage) o voltaje pico-pico en salida, la corriente DC, y el voltaje DC se
obtienen por las ecuaciones:
V
V DC  VMaxSec  Vdiodo  rizo  VMaxSec  Vdiodo
2
V DC
I DC 
 2 fCV rizo
RL
Frecuencia de salida: 2f
5 - Circuito rectificador de onda completa con puente rectificador:
Voltaje pico-pico en salida: VMaxSec  2 Vdiodo
V
 2 Vdiodo
Voltaje DC: V DC  2  MaxSec

6 - Circuito rectificador de onda completa con puente rectificador y filtro capacitivo:
El voltaje de rizo (ripple voltage) o voltaje pico-pico en salida, la corriente DC, y el voltaje DC se
obtienen por las ecuaciones:
V
V DC  VMaxSec  2 Vdiodo  rizo  VMaxSec  2 Vdiodo
2
V DC
I DC 
 2 fCV rizo
RL
Frecuencia de salida: 2f
Los parámetros más importantes para escoger los diodos para estos circuitos rectificadores son la corriente
máxima directa IF, y el pico inverso de voltaje del diodo. La corriente máxima es la corriente DC o
corriente promedio que puede soportar el dido; el pico inverso de voltaje es el máximo voltaje con el cual
el diodo permanece cuando está en inverso. La suma de voltajes inversos que aparecen a través de un
diodo depende del tipo de circuito en el cual se utiliza.
Pre Laboratorio
1.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas


Características del diodo
Aplicaciones del diodo
2.
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del diodo 1N4004.
22
Procedimiento
1.
Conectar un rectificador de media onda como se muestra en la figura 2-4 (La línea de voltaje AC no
debe estar expuesta). El transformador debe estar conectado con su respectivo fusible como se muestra
en la figura 2-4. Note la polaridad del diodo. La línea indica el lado del cátodo (el lado negativo
cuando va a conducir en directo). Conecte el canal 1 del osciloscopio en el secundario del
transformador y el canal 2 a través de la resistencia de carga. En este experimento la sincronización
del osciloscopio será a través de la línea de voltaje AC. Observe el voltaje de entrada Vsec, voltaje de
salida Vout, la forma de onda y dibuje la señal en el esquema 2-1 de su hoja de respuestas.
Figura 2-4. Rectificador de Media Onda
2.
Mida el voltaje rms y el pico de voltaje. Recuerde que debe colocar el voltimetro para lectura de
voltaje y llene la tabla 2-1 de su hoja de respuestas.
3.
Conecte un capacitor de 100F en paralelo con la carga RL. Verifique la polaridad del capacitor, el
lado negativo va hacia la tierra. Mida el voltaje DC en la carga Vout y el voltaje pico a pico en la
salida, mida el voltaje de rizo. Coloque el osciloscopio en posición AC COUPLING, esto permite
amplificar el pequeño voltaje AC ripple sin modificar el nivel DC. La frecuencia de rizo es la
frecuencia en la cual la forma de onda es repetitiva. Mídala, tome los datos y llene la tabla 2-1 de su
hoja de respuestas.
4.
Desconecte y cambie el circuito por el rectificador de onda completa con transformador de tap central
como es mostrado en la figura 2-5. Note que la tierra para el circuito tiene un cambio. La tierra de
osciloscopio necesita ser conectada como es mostrada. Chequee el circuito cuidadosamente antes de
aplicar potencia. Calcular el voltaje pico esperado a la salida, entonces aplique dicho voltaje y observe
el Vsec, Vout, la forma de onda y grafique la señal en el esquema 2-2 de su hoja de respuestas.
Figura 2-5 Rectificador de onda completa con transformador de tap central
23
5.
Mida V sec(rms) y el voltaje pico de la señal Vout(pp) sin filtro capacitor. Tome los datos y complete la
tabla 2.2 de su hoja de respuestas.
6.
Ahora adicione un capacitor de 100F en paralelo con la carga . Mida Vout (D.C), el voltaje pico a
pico Vr(pp) y la frecuencia ripple como se obtuvo en el tercer paso. Tome los datos y complete la tabla
2-2 de su hoja de respuestas.
7.
Desconecte y cambie el circuito por un onda completa con puente rectificador como se muestra en la
figura 2-6. Note que el terminal del transformador secundario no esta conectado a tierra. La entrada de
voltaje del puente no se encuentra referenciada a tierra. El osciloscopio no se puede utilizar para ver
ambos voltajes al mismo tiempo. Chequee el circuito cuidadosamente antes de aplicar potencia.
Calcule el voltaje pico esperado a la salida, entonces aplique dicho voltaje y utilice un voltímetro para
medir Vrsec(rms). Utilice el osciloscopio para medir el Vout(pp) sin filtro capacitivo. Tome los datos y
complete la tabla 2-3 de su hoja de respuestas.
Figura 2-6: Onda completa con puente rectificador
8.
Conecte el capacitor de 100F en paralelo con la carga. Mida Vout (D.C), el voltaje pico a pico y la
frecuencia ripple como se obtuvo en el tercer y sexto paso. Tome los datos y complete la tabla 2-3 de
su hoja de respuestas.
9.
Simule un diodo abierto en el puente rectificador removiendo un diodo del circuito. ¿Qué pasa con el
voltaje de salida? ¿Qué pasa con el voltaje de rizo? ¿Y con la frecuencia ripple?.
Referencias
[1] Robert Boylestad, Electronic, Circuit Theory , 1994.
[2] David Buchla, Electronic Devices ,Fifth Edition, 1999.
24
EXPERIMENTO 02
DIODOS II: Circuitos rectificadores de media
onda, de onda completa y rectificadores con
filtro capacitivo.
Nombre del Estudiante :__________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Gráfica 2-1:
Vsec
Vout
Tabla 2-1: Rectificador de Media Onda
SIN FILTRO CAPACITOR
Voltaje de Secundario Vsec(rms)
Voltaje de Salida pico a pico Vout(pp)
Voltaje DC de salida VDC
Frecuencia de secundario Hz
Frecuencia de salida Hz
Valor Teórico
Medido
CON FILTRO CAPACITOR
Voltaje de Secundario Vsec(rms)
Voltaje de Salida pico a pico o
Voltaje de Rizo Vout(pp)
Voltaje DC de salida VDC
Frecuencia de secundario Hz
Frecuencia de salida Hz
Valor Teórico
Medido
Gráfica 2-2:
Vsec
26
Vout
Tabla 2-2: Rectificador de Onda Completa con Transformador de Tap
central
SIN FILTRO CAPACITOR
Voltaje de Secundario Vsec(rms)
Voltaje de Salida pico a pico Vout(pp)
Voltaje DC de salida VDC
Frecuencia de secundario Hz
Frecuencia de salida Hz
Valor Teórico
Medido
CON FILTRO CAPACITOR
Voltaje de Secundario Vsec(rms)
Voltaje de Salida pico a pico o
Voltaje de Rizo Vout(pp)
Voltaje DC de salida VDC
Frecuencia de secundario Hz
Frecuencia de salida Hz
Valor Teórico
Medido
Tabla 2-3: : Rectificador de Onda Completa con Puente Rectificador
SIN FILTRO CAPACITOR
Voltaje de Secundario Vsec(rms)
Voltaje de Salida pico a pico Vout(pp)
Voltaje DC de salida VDC
Frecuencia de secundario Hz
Frecuencia de salida Hz
Valor Teórico
Medido
27
CON FILTRO CAPACITOR
Voltaje de Secundario Vsec(rms)
Voltaje de Salida pico a pico o
Voltaje de Rizo Vout(pp)
Voltaje DC de salida VDC
Frecuencia de secundario Hz
Frecuencia de salida Hz
Valor Teórico
Medido
Describa los resultados obtenidos en la parte 9.
Cuestionario
1.
¿Qué ventaja tiene un rectificador de onda completa sobre un rectificador de media onda ?
2.
Compare el rectificador de onda completa con puente rectificador y el rectificador de onda completa
con transformador de tap central. ¿Cuál de los dos tiene el voltaje de salida más alto? ¿Cuál maneja
más corriente en los diodos?
3.
En el paso 4, la referencia de tierra se encuentra en el centro del transformador, y para observar el
voltaje a través del secundario se debe conectar el osciloscopio como se muestra en la figura 2-5 y
adicionar los dos canales. ¿Por qué es necesario utilizar ambos canales para observar el voltaje del
secundario?
28
4.
¿Cómo se puede determinar si un diodo esta abierto en un puente rectificador midiendo la frecuencia
de rizo?
5. a)¿Cuál es el máximo voltaje DC que se puede esperar para obtener de un transformador con 18 Vrms
secundario y utilizando un puente rectificador con un filtro capacitivo?
b)¿Cuál es el máximo voltaje DC que se espera para obtener del mismo transformador conectado en un
rectificador de onda completa con transformador de tap central con un filtro capacitivo?
Conclusiones
29
EXPERIMENTO 03
DIODO ZENER Y REGULADOR DE VOLTAJE
Objetivos
1.
2.
Graficar la curva característica del diodo Zener utilizando el osciloscopio.
Realizar pruebas con un circuito regulador usando diodo Zener y ver los efectos del mismo cambiando
el valor de la fuente y cambiando la carga.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 220 (1), 1KK.
Potenciometro de 1K
Transformador con embobinado primario 12.6 Va.c. (1)
Diodo Zener de 5V (1N4733) o equivalente (1)
Fundamento Teórico
Cuando es aplicado un voltaje inverso a un diodo Zener, la corriente inversa se incrementará
repetitivamente como es ilustrado en la curva característica de la figura 3-1. Este repentino incremento pasa
a ser un voltaje llamado voltaje Zener Vz. Un diodo Zener es un diodo especialmente diseñado para operar
en la región de corte.
Figura 3-1 Curva característica del diodo Zener
30
El símbolo esquemático para un diodo Zener es mostrado en la figura 3-2.
Figura 3-2 Símbolo del diodo Zener
El voltaje Zener es un voltaje preciso que varía de acuerdo al tipo de Zener, esto es típicamente un pequeño
voltaje pero pueden ser tantos como cientos de voltios. El diodo Zener es sensible a la temperatura, algunos
dispositivos han sido diseñados para compensar dicha sensibilidad. Los diodos Zener son usados en
aplicaciones que requieren de un voltaje constante y un voltaje regulado, en ciertos casos son utilizados
como un voltaje de referencia para confrontar con otras medidas. La característica del diodo Zener en la
región de corte es una línea vertical continua, pero en la práctica es una pequeña resistencia AC similar a la
resistencia AC de un diodo convencional en forma directa. Dicha resistencia se halla dividiendo un
pequeño cambio en el voltaje en un pequeño cambio en la corriente, medido en la región de corte. Esta
resistencia tiene un valor típico de 10 a

En este experimento se medirá las características del diodo Zener, para luego utilizar el diodo Zener en dos
circuitos reguladores. En el primer circuito Usted probará el efecto de variación de voltaje y el segundo
circuito probará el efecto de variación de carga.
Procedimiento
1.
Observar las curvas características del diodo Zener, realizando el circuito mostrado en la figura 3-3.
Coloque el osciloscopio en el modo X-Y y grafique la curva correspondiente en el esquema 3-1 de su
hoja de respuestas.
La resistencia de 1kcambia al eje Y del osciloscopio en una corriente ( 1 Amp por voltio) Marcar su
gráfica para corriente y voltaje.
Figura 3-3
31
2.
Una de las aplicaciones más comunes del diodo Zener son los reguladores. Este paso investigará como
al variar la fuente de voltaje se presenta el efecto de regulación con el diodo Zener. Conecte el circuito
de la figura 3-4.
Figura 3-4
3.
Coloque Vs en cada uno de los voltajes de la tabla 3-1 de la hoja de respuestas y mida el voltaje de
salida Vout en la carga.
4.
Con las medidas tomadas en el paso anterior complete la tabla 3-1 aplicando la ley de Ohm para hallar
la (IL) corriente de carga para cada uno de los valores de Vs. Hallar VR1, Usted la puede calcular
aplicando la ley de voltaje de Kirchhoff (KVL) a la salida. Esta es la diferencia entre la fuente y el
voltaje de salida.
Note que la corriente Is está a través de R1 y se puede calcular con la ley de Ohm. Halle la corriente
Zener aplicando la ley de corriente de Kirchhoff (KCL).

En este paso, se analizará el efecto de un regulador Zener trabajando con una fuente de voltaje fija y
con una resistencia de carga variable. Frecuentemente, la carga esta en un circuito activo (tal como un
circuito Lógico) en el cual la corriente cambia debido a las variaciones. Este comportamiento se
simulará con un potenciómetro de 1K

Realice el circuito mostrado en la figura 3-5. Coloque la fuente fija a +12V de salida y ajuste el
potenciómetro RL hasta su máxima resistencia.
Figura 3-5
6.
Con el potenciómetro de 1K (máxima resistencia) mida el voltaje de carga (Vout) y coloque su
resultado en la tabla 3-2 de la hoja de respuestas. Halle los otros parámetros utilizando la ley de Ohm
para IL. La ley de Kirchhoff para VR1 y la ley de Kirchhoff para Iz.
32
7.
Coloque el potenciómetro en cada uno de los valores de la tabla 3-2 y repita el paso 7.
8.
Con los datos tomados en la tabla 3-2 grafique el voltaje de salida como una función de la resistencia
de carga en el esquema 3-2 de su hoja de respuestas.
Referencias
[1] Robert Boylestad , Electronic, Circuit Theory , 1994 paginas 87-94
[2] Floyd Electronic Devices, Sections 3-1 and 3-2
33
EXPERIMENTO 03
DIODO ZENER Y REGULADOR DE VOLTAJE
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Gráfica 3-1:
Tabla 3-1:
Vs
2.0V
4.0V
6.0V
8.0V
10.0V
Vout(medido) IL(Calculado) VR1(Calculado) Is(Calculado)
IZ(Calculado)
Escriba la respuesta del punto 4:
Calcular VR1 e Iz
34
¿Qué le sucede a la corriente del Zener después de haber alcanzado el voltaje en la región de corte?
Tabla 3-2
RL
1.0 K
750
500
250
100
Vout(medido) IL(Calculado) VR1(Calculado) Is(Calculado)
IZ(Calculado)
Gráfica 3-2
Cuestionario
1.
Observe la curva característica de la gráfica 3-1
a.
¿Qué porción de la curva es aproximada para un circuito abierto?
b.
¿Que porción de la curva es aproximada a un corto circuito?
35
2.
De la tabla 3-1. Calcule la resistencia AC del diodo Zener, cuando la fuente de voltaje cambia de 8.0V
a 10.0V.
3.
La línea de regulación del diodo Zener es normalmente expresada como un porcentaje y esta dada por
la ecuación:
Línea de Regulación = Vout/Vin *100%
Calcule la línea de regulación expresada como un porcentaje para el circuito de la figura 3-5 utilizando
los datos de la tabla 3-1 de su hoja de respuestas ( note que el voltaje de entrada en la ecuación es
equivalente a Vs en la tabla).
4.
La regulación de la carga de un Zener, expresado como un porcentaje, esta dado por la ecuación:
Regulación de carga = VNL-VFL/VFL
Calcule la regulación de la carga para el circuito de la figura 3-5 (Asuma el Vout para la resistencia de
1 KVNL y Vout para la resistencia de 100VFL)
5.
Asuma que el potenciómetro de la figura 3-5, esta en su valor máximo (1.0K¿Qué efecto causaría
en el voltaje de salida en cada una de las siguientes fallas?
36
Falla
1. El diodo Zener esta abierto
2. Vs es +15V
3. El diodo Zener esta inverso
4. RL es 2.2K
5. RL esta abierto
Vout
Conclusiones
37
EXPERIMENTO 04
TRANSISTORES BIPOLARES BJT
Objetivos
1.
2.
3.
Visualizar las características de los transistores bipolares
Medir y graficar las curvas características de colector para un transistor BJT
Use las curvas características para determinar el DC del transistor a un punto dado.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 100, 1Kk (1),k33k (1), 560k
Transistor Q2N3904 (2).
Fundamento Teórico
El transistor consiste de dos uniones semiconductoras P-N, puede ser del tipo PNP o NPN, donde la
diferencia primordial estriba en la polaridad y dirección de los voltajes y corrientes. El transistor esta
dividido en tres partes : Colector , Emisor y Base. El colector recibe o colecta las cargas que envía o emite
el emisor. Mediante la corriente de la base se controla el paso de las cargas entre el emisor y el colector.
A medida que la corriente de base aumenta, aumentan las corrientes de emisor y colector, y el voltaje de
base emisor (VBE) llega a ser aproximadamente 0.8V. A su vez, el voltaje de colector a base (VCB) y el
voltaje de colector a emisor (VCE) disminuyen. Cuando la corriente de colector esta determinada por el
circuito externo, esto es, si IC < , el valor de VBE es aproximadamente de 0.2V y las uniones de colectorbase y emisor-base están polarizadas directamente. Este modo de operación se conoce como saturación.
Un transistor bipolar de silicona requiere aproximadamente de 0.7V a través de la junta base emisor para
obtener la corriente de base IB
Si la corriente de base se aproxima a cero, VBE es bajo y la unión de base a emisor no conduce
adecuadamente. El valor de VCE está cerca al de la fuente de polarización, VCB es bastante alto también y
las corrientes se aproximan a cero. Este modo de operación se conoce como corte.
Cuando el valor de la corriente de base es suficientemente alta para que la unión base emisor conduzca (no
saturado) el valor de VBE se aproxima al de un diodo, VCE adquiere un valor intermedio a los dos modos
anteriores y se cumplen las relaciones:
IC = IB
IE = IB + IC
38
Este modo de operación es el activo. VCB se mantiene positivo, así que la unión colector a base esta
invertida y la unión base a emisor esta directa;  es la ganancia de corriente de corto circuito estable. Estas
relaciones no se cumplen en los modos de corte y saturación.
El Factor de amplificación en corto circuito de base común es la relación entre un cambio pequeño en la
corriente de colector y un cambio pequeño en la corriente de emisor, se representa mediante el símbolo
En forma de ecuación la magnitud de  esta dada por :

I c
I E
VCB Cons tan te
Los valores tipicos de varian de 0.90 a 0.998 su valor siempre será menor que 1.
El transistor se polariza de acuerdo al modo de operación que se desee; en este caso será el modo activo.
Para esto hay que controlar los valores de la corriente de colector I C, el voltaje de colector a emisor VCE y la
corriente base IB. Estos tres valores definen el punto Q, o punto de operación.
Pre Laboratorio
1.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas



Modelo del transistor BJT
Curvas características del transistor BJT.
Aplicaciones del transistor BJT
2.
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del transistor 2N3904 .
Procedimiento
1.
Conecte la configuración Emisor Común como se observa en la figura 4-1. Verifique que la fuente este
en cero y luego enciéndala. El propósito de R1 es limitar y poder determinar la corriente de base.
Lentamente incremente el valor de VBB hasta que VR1 sea 1.65V. Esto fija una corriente de base de
50A, la cual se puede calcular aplicando la ley de Ohm a R 1.
Figura 4-1
39
2.
Sin modificar el valor obtenido de VBB, lentamente incremente VCC hasta que el voltaje entre colector y
emisor sea de 2.0V. Este voltaje es llamado VCE. Mida VR2 y escriba sus resultados en la columna de
IB=50A de la tabla 4-1 de su hoja de respuestas.
3.
Calcule la corriente de colector Ic, aplicando la ley de Ohm para R2,usando el VR2 y mida la resistencia
R2 para determinar la corriente. Note que la corriente en R 2 es la misma IC en el transistor. Escriba su
resultado en la tabla 4-1 de su hoja de respuestas.
4.
Coloque la fuente VCC en 0Vy ajuste VBB hasta que el voltaje VR1 sea 3.3V y en este momento la
corriente de base será 100A.
5.
Repita el paso 2, 3 y 4 con una corriente de base IB de 100A.
6.
Siguiendo este procedimiento llene la tabla de datos para VCE igual a 4.0, 6.0 y 8.0V. Para obtener la
corriente de 150A debe aumentar el valor VR1 a 4.95 V mediante VBB. Para obtener los valores de
VCE deseados recuerde que debe variar el valor de VCC.
7.
Utilizando los datos obtenidos en la tabla 4-1, grafique las tres curvas características de colector (I C vs
VCE) usando los valores de la IB , en el esquema 4-1 de la hoja de respuestas
8.
Use la curva característica del anterior paso y determine el valor de DC del transistor utilizando un
valor de VCE de 3.0V y 5.0V y una corriente de base de 50,100 y 150 A de la tabla 4-2 de la hoja de
respuestas.
9.
Construya el circuito mostrado en la figura 4-2, mida los voltajes VCE , en la resistencia RC y en la
resistencia RB. Obtenga con esos valores el punto de operación del transistor y el valor de DC.
Obtenga analíticamente el valor de la corriente de colector de saturación (cuando V CE es cero) y el
valor del voltaje de corte (cuando la corriente de colector es cero). Dibuje la línea de carga DC del
transistor usando los dos valores antes mencionados y añada en la gráfica el punto de operación
encontrado, en el esquema 4-2 de la hoja de respuestas.
Figura 4-2
40
10. Construya el circuito de la figura 4-3 y mida los voltajes VCE, en las resistencias RC, RE, R1 y R2 .
Repita el paso 9 y grafique en el esquema 4-3 de su hoja de respuestas.
Figura 4-3
Referencias
[1] Robert Boylestad , Electronic, Circuit Theory , 1994 paginas 87-94
[2] Floyd Electronic Devices, Sections 3-1 and 3-2
41
EXPERIMENTO 04
TRANSISTORES BIPOLARES BJT
Nombre del Estudiante :__________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 4-1
VCE (medido)
Corriente de
Base=50A
VR2
IC
(medido)
(Calculado)
Corriente de
Base=100A
VR2
IC
(medido)
(Calculado)
Corriente de
Base=150A
VR2
IC
(medido)
(Calculado)
2.0V
4.0V
6.0V
8.0V
Gráfica 4-1 (IC Vs VCE)
42
VCE
3.0V
5.0V
Ganancia de Corriente DC
IB=50A
IB=100A
IB=150A
Cálculos del punto 9 del procedimiento
Gráfica 4-2
43
Cálculos del punto 10 del procedimiento
Gráfica 4-3
Cuestionario
1.
Con los datos tomados en los experimentos responda las siguientes preguntas :
a.
El punto DC es constante en todos los puntos? Si o No Explique su respuesta
44
b.
Tiene algún efecto sobre la linealidad del transistor?
2.
¿Qué efecto puede tener un DC alto sobre las curvas características que se obtuvieron?
3.
¿Cuál es la máxima potencia disipada por el transistor según los datos tomados en el experimento?
4.
a. El  DC de un transistor bipolar es igual a la corriente de colector I C, sobre la corriente de emisor IE,
Utilizando esta definición y sabiendo que IE = IC + IB, demuestre que  DC puede ser escrito de la
siguiente manera:
 DC 
 DC
 DC  1
b. Calcule  DC cuando el transistor con VCE = 4.0V y la IB = 100A
45
5. ¿Qué valor de VCE se podría esperar si la base del transistor estuviera abierto?. Explique su respuesta
Conclusiones
46
EXPERIMENTO 05
Aplicación I: Ejercicio combinado
Zener, AO y BJT en interface con LED
con
Objetivos
Utilizar los dispositivos estudiados en el laboratorio para dar solución a problemas de diseño y
aplicaciones.
Equipos
Fuente de poder variable
Breadboard
Multímetro Digital
Dispositivos
Resistencias: 1K (1), 1.5K (1), 470 (1).
Potenciómetro: 10K (1)
Diodo Zener de 5V (1).
Amplificador Operacional LM324 (1).
Diodo LED (1).
Transistor 2N3904 (1).
Pre Laboratorio
El estudiante debe consultar los siguientes temas para el óptimo desarrollo de la práctica.
Diodo Zener.
Comparador de voltaje con amplificador operacional.
Transistor como interruptor.
Procedimiento
1.
Construya el circuito de la figura 5.1, colocando el cursor del potenciómetro en el extremo de la fuente
de 10 V. El objetivo de este circuito es verificar el uso del amplificador operacional como comparador
de voltaje. Para ello, construya el circuito de la figura 5-1, usando el osciloscopio para detectar el
comporatmiento de Vout.
Figura 5.1
El voltaje de salida que se observa en el osciloscopio es el de saturación bajo del amplificador
operacional, o comparador. Anote este valor en la tabla 5-1.
b) Mida el potencial de la entrada no invertidora y anótelo en la tabla 5-1
c) Disminuya lentamente el valor de Vin recorriendo el cursor hacia el lado de tierra. Cuando Vout
cambie de valor, anote el valor de Vin en la tabla 5-1, así como el nuevo valor de Vout.
d) Siga disminuyendo Vin. El valor de Vout no debe cambiar. Luego aumente lentamente el valor de
Vin moviendo nuevamente el cursor en sentido contrario. Anote el valor de Vin en el momento
que Vout cambie de nuevo.
a)
Para verificar los valores de Vin leídos en los momentos de cambio de Vout, repita los pasos c) y d).
Conteste las preguntas de la primera parte.
2.
Construya el circuito de la figura 5.2, utilizando el circuito utilizado en la figura 5.1. Lleve
alternativamente Vout a su valor alto y bajo, y mida en cada caso el voltaje en el LED y en la
resistencia de 470. Responda a las preguntas de la segunda parte.
10 V = +Vcc
1 k
1 k
Vin
Vout
10 k
470 
LED
1N4733
Figura 5. 2
3.
Se modifica el circuito de la figura 5.2 con el circuito de la figura 5.3. Coloque el potenciómetro en
posición que obligue a Vout a tomar un valor bajo, de acuerdo a lo que se hizo en la primera parte;
mida el voltaje VCE del transistor. Luego provoque un valor Vout alto, y mida nuevamente el voltaje
VCE del transistor. Mida en cada caso el voltaje en el LED y la resistencia de 470 . Responda a las
preguntas de la tercera parte.
48
10 V
10 V = +Vcc
1 k
1 k
470
LED
Vin
Vout
10 k
1.5 k
1N4733
Figura 5.3
4.
Para construir el circuito de la figura 5.4, utilice el circuito de la figura 5.1 simplemente cambiando las
conexiones para Vin a la fuente. Responda a las preguntas de la cuarta parte.
10 V = +Vcc
1 k
Vin
Vout
6 Vpp
1 kHz
1N4733
Figura 5.4
Referencias
[1] Robert Boylestad , Electronic, Circuit Theory , 1992
49
EXPERIMENTO 05
Aplicación I: Ejercicio combinado
Zener, AO y BJT en interface con LED
con
Hoja de reporte
Nombre:________________________ID:___________________________
Sección:________________________Instructor:_____________________
PRIMERA PARTE
TABLA 5-1
VOLTAJE ALTO Vout
VOLTAJE BAJO Vout
VOLTAJE POTENCIAL EN ENTRADA NO
INVERTIDORA
Valor de Vin en el instante en que el Vout cambia
de valor Alto a valor Bajo
Valor de Vin en el instante en que Vout cambia de
valor Bajo a valor Alto.
PREGUNTAS:
1.
Generalizando el resultado de la tabla, dibuje la función de transferencia Vout vs. (V+ - V -), donde
V+ es el potencial de la entrada no invertidora y V- el potencial de la entrada invertidora.
50
2.
¿ Qué relación debe existir entre V+ y V- para que Vout tenga un valor alto? ¿Qué relación para un
valor bajo?
3.
¿Por qué se puede decir que el amplificador opera como un comparador?
SEGUNDA PARTE
4. ¿Se encendió el LED cuando el voltaje Vout estaba en alto? ¿Y cuando estaba en bajo?
5.
Usando los valores medidos para los voltaje en la resistencia en todos los casos, calcular la corriente
que circula por la combinación de LED- 470  en serie cuando Vout es alto y cuando es bajo.
I para Vout Alto ___________
6.
I para Vout Bajo _____________
Si no se encendió el LED en ningún caso, ¿podría dar una explicación?
TERCERA PARTE.
La combinación de transistor y resistencia utilizada en el circuito de la figura 5.3 constituye un circuito de
interfaz.
7. Cuando Vout es bajo, VCE = ________. ¿En qué región se encuentra el transistor?
8. Cuando Vout es alto, VCE = ________. ¿En qué región se encuentra el transistor?
9.
¿Cuándo se enciende el LED? ¿Qué corriente circula por el LED cuando está encendido? I = _______
10. Comparando el circuito con el de la segunda parte, ¿Qué papel juega el transistor en el circuito de la
figura 5.3?
CUARTA PARTE
11. Grafique las ondas de Vin y Vout que se ven en el osciloscopio
12. ¿Qué detecta el circuito del comparador con respecto a Vin? En otras palabras, ¿qué significa que
Vout sea alto?
51
EXPERIMENTO 06
AMPLIFICADORES BÁSICOS CON BJT
Objetivos
1.
Calcular los parámetros AC y DC para los amplificadores de Emisor Común, Colector Común y
Base Común.
2.
Construir un amplificador Emisor Común, un Colector Común y un Base Común y medir los
parámetros DC, la resistencia de entrada AC y la ganancia de voltaje.
3.
Observar la relación entre la entrada y la salida de la señal.
4.
Analizar y probar los efectos de fallas en los amplificadores de base, colector y emisor común.
5.
Probar el efecto de diferentes tipos de cargas sobre parámetros AC.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 100 (1), 330 (1), 390 (1) 1.0k (2), 2.7k (1), 4.7k (1), 10k (2), 33k (1),
82k(1), 47k (1).
Capacitancias: 1.0F (3), 10F (1), 15F (2), 47F (1).
Transistor Q2N3904 NPN (1).
Fundamento Teórico
Para que un transistor amplifique una señal a.c, debe operar en activo, esto es, la junta base-emisor
debe estar polarizada en forma directa y la junta base-colector en forma inversa. En el circuito
amplificador se toman en consideración dos aspectos: el funcionamiento DC o de polarización y el
funcionamiento ac. Este experimento evalúa tres amplificadores básicos: Emisor Común, Colector
Común y Base Común. Los parámetros en funcionamiento a.c que se analizarán para estas
configuraciones son: Ganancia de voltaje, Ganancia de corriente, Impedancia de entrada e Impedancia
de salida. . Estos parámetros se obtendrán para señales pequeñas a frecuencias medias.
Para que el transistor funcione en activo, se establece un circuito para polarizarlo, es decir, establecer y
mantener las condiciones apropiadas de operación DC para que el transistor pueda usarse en la
amplificación. Existen muchas maneras de polarizar transistores. El método más simple es el llamado
polarización de base o polarización fija, mostrado en la figura 6-1. Debido a sus inconvenientes, un
circuito más popular es el mostrado en la figura 6-2. Este circuito soporta bien las variaciones en los
parámetros del transistor debido a procesos de fabricación y a cambios de temperatura
52
Figura 6-1
Figura 6-2
Para calcular el punto de operación del transistor en el circuito de la figura 6-2 podemos utilizar las
siguientes ecuaciones:
VBB 
R2
Vcc
R1  R2
R1 R2
R1  R2
(2)
VBB  VBE
RB   DC  1RE
(3)
RB  R1 R2 
IB 
(1)
I E   DC  1I B
(4)
I C   DC I B
(5)
VCE  VCC  I C RC  I E RE
(6)
Si se desconoce DC, se puede utilizar la aproximación:
IC 
VBB  VBE
RE
(Límite Superior)
53
I E  IC
VCE  VCC  I C RB  RE 
(Límite Inferior)
Esta aproximación es aceptable para DC suficientemente grande. El circuito de la figura 6.2 utiliza un
transistor npn con Vcc>0; para un transistor pnp es necesario cambiar el signo de la fuente Vcc.
El circuito amplificador completo contiene además capacitores de acoplamiento y desvío, más una
señal de entrada y una terminal de salida, eventualmente con una carga. El circuito amplificador de la
figura 6.3 es un ejemplo de ello, con la señal Vin y los capacitores C1, C2 y C3. Para calcular el punto
de operación del transistor, se abren los capacitores de acoplamiento y desvío y se apaga la señal a.c.
Para el análisis a.c, el circuito equivalente substituye los capacitores por cortos circuitos, y se apagan
las fuentes constantes. En el caso particular de Vcc, ésta terminal se cortocircuita a tierra.
Amplificador Emisor Común: En un amplificador emisor común, la señal de entrada se mide entre
base y emisor, en tanto que la señal de salida se mide entre el colector y emisor. El emisor del
transistor es común para ambas señales de entrada y salida del circuito y por tal motivo recibe el
nombre de emisor común. Un amplificador emisor común con resistencia de emisor R E se muestra en
la figura 6-3(a), con el circuito AC de la figura 6-3(b). En los cálculos de polarización para este
circuito. RE  RE 1  RE 2 Observe que en este circuito el voltaje Vin se aplica entre Base y Tierra.
a. Circuito Emisor Común
b. Circuito equivalente AC
Figura 6.3. Configuración Emisor Común
Para calcular aproximadamente los resultados de amplificación, se procede a realizar los siguientes
pasos:
1.
Calcular el punto de operación DC del transistor, encontrando I C, IE, VCE (VC y VE) Para ello,
apague la señal y considere los capacitores circuitos abiertos. Utilice las fórmulas (1) -(6)
2.
Calcule para el circuito ac las resistencias
54
re 
3.
26mV
r

 ac  1
IE
(7)
La ganancia de voltaje ac se calcula por las siguientes ecuaciones:
Av 
R || RL 
Vout
 RC || RL 

 C
re  RE 
re  RE 
Vin
(8)
RC RL
vout

r /   1  RE
vin
(9)
ó por:
AV 
4.
La resistencia ac equivalente vout por vin es:
Zin = R1 || R2 || (re+(+1)RE)
(10)
Note la inversión de fase en la ganancia, manifestada por el signo negativo en (8) y (9).
Amplificador Colector Común: El amplificador Colector Común tiene la señal de entrada aplicada a la
base y la salida de la señal se toma desde emisor. En la figura 6-4 se ilustra un amplificador colector
común usando un transistor NPN. La salida de voltaje ac es prácticamente igual a la señal de entrada.
Esto implica que la ganancia de voltaje sea aproximadamente 1, la ganancia de corriente por lo tanto
incrementa la señal de potencia en la carga. El amplificador Colector Común se caracteriza por una alta
resistencia de entrada y una baja resistencia de salida. El circuito se muestra en la figura 6-5.
Figura 6-4. Configuración Colector Común
55
Figura. 6.5 Circuito ac en colector común
Para el análisis DC del Colector Común, se utilizan las mismas formulas (1)-(6), con RC =0. Los pasos
para el análisis AC de un colector común son:
1.
Reemplazar todas las capacitancias con un corto y calcular la resistencia r  con la ecuación 7.
2.
La ganancia de voltaje se calcula utilizando la ecuación:
Av 
3.
RE || RL 
Vout

1
Vin r /   1  RE || RL 
La resistencia total de entrada por la señal ac se calcula con la ecuación.
Rin  r    1RL || RE 
4.
(12)
La resistencia de salida es excluyendo RL,
Rout  RE || re
5.
(11)
(13)
La ganancia de corriente es (+1)
Amplificador Base Común: La terminología relativa a base común se desprende del hecho de que la
base es común a los lados de la entrada y la salida de la configuración. Un circuito completo se
muestra en la figura 6.6, mientras que el equivalente a.c se muestra en la figura 6.7. El circuito de base
común tiene una ganancia de corriente aproximadamente igual a 1(=), una ganancia de voltaje
aproximadamente igual en valor absoluto a la del emisor común, pero con signo positivo, es decir , sin
inversión de fase, y baja resistencia de entrada y alta de salida, limitada prácticamente por RC.
Para calcular los resultados en pequeña señal, se usan las expresiones
Av 
Vout  RC || RL  RC || RL 


Vin
re
re
Rin  RE || re  re
AI 
iout

iin
(14)
(15)
(16)
56
Figura 6.6 Amplificador de base común
Figura 6.7 Circuito ac de base común
Procedimiento
1.
Construya el circuito de la figura 6-8. Calcule el punto de operación según las fórmulas (1)-(6), y luego
determínelo experimentalmente midiendo VCE e IC (preferiblemente midiendo VE y VC y calculando IC
por la ley de Ohm). Anote los resultados en la tabla 6-1 de su hoja de respuestas. Si tiene multímetro
que mida  del transistor, mídala. En caso contrario, use un valor de  para sus cálculos.
Figura 6-8. Amplificador Emisor Común

57
2.

3.
Calcule los parámetros AC para el transistor usando los resultados mostrados en la tabla 6-1, y calcule
las ganancias y los voltajes según las fórmulas. Anote los resultados de la tabla 6-2.
Conecte al circuito el generador y ajuste Vin, a 500mVpp y a 1KHz. Utilizando el osciloscopio ajuste el
voltaje y revise la frecuencia? Utilice el voltaje Vin y el voltaje Vout para determinar la ganancia de
voltaje Av. Complete la tabla 6-2.
4.
Utilizando el osciloscopio con sus dos canales, compare la forma de onda de la señal de entrada con la
señal de salida. Dibuje la relación en la gráfica 6-1 de su hoja de respuestas. ¿Cuál es la relación de
fase entre Vin y Vout?
5.
Remueva el capacitor C2 del circuito y mida la señal AC de emisor, base y colector del transistor. Mida
la ganancia de voltaje del amplificador. Anote el resultado en la tabla 6-2.
6.
Coloque denuevo el capacitor C2 y cambie la resistencia RL de 10k por una resistencia de 1k. Observe
la señal AC del la base, emisor y colector del transistor y mida la ganancia del amplificador.
7.
Coloque denuevo la resistencia RL de 10k y coloque la RE1 abierta. Mida los voltajes DC del emisor,
base y colector. ¿El transistor esta en corte o saturación? Explique.
8.
Coloque la resistencia RE1 y coloque R2 abierta. Mida los voltajes DC del emisor, base y colector. ¿El
transistor esta en corte o saturación? Explique.
9.
Construya el circuito el circuito de la figura 6-9. Determine el punto de operación VCE e IC.
Figura 6-9. Amplificador Colector Común
10. Determine AV, AI, RI y Ro. Complete la tabla 6-4
11. Utilizando el osciloscopio con sus dos canales, compare la forma de onda de la señal de entrada con la
señal de salida y bosqueje los resultados en la gráfica 6-2. ¿Cuál es la relación de fase entre Vin y Vout?
58
12. Construya el circuito el circuito de la figura 6-10. Determine el punto de operación teórica y
experimentalmente y complete la tabla 6-5.
13. Como la ganancia de voltaje de un amplificador de base común es grande, se ha agregado una
resistencia de 1Ken serie con la fuente. Es además necesario regular la amplitud del generador de
señales para evitar que se sature el amplificador y para conseguir la máxima salida del amplificador sin
distorsión apreciable. Regule el generador y determine, complete la tabla 6-6.
14. Utilizando el osciloscopio con sus dos canales, compare la forma de onda de la señal de entrada con la
señal de salida. Para el circuito de la figura 6-11 ¿Cuál es la relación de fase entre Vin y Vout?
Figura 6-10 Amplificador Base Común
Referencias
[1] Robert Boylestad, Electronic, Circuit Theory, 1994
[2] Floyd Electronic Devices, Fifth Edition
[3] Electronic Devices: Electron –Flow Version, Third Edition
59
EXPERIMENTO 06
AMPLIFICADORES BÁSICOS CON BJT
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 6-1 Emisor Común
Parámetros DC
VB
VE
IE
VC
VCE
Valores Calculados
Valores Medidos
Tabla 6-2 Emisor Común
Parámetros AC
Vin =Vb
Ve
r’e
AV
Vout= VC
Rin(tot)
Valores Calculados
300mVpp
Valores Medidos
60
Tabla 6-3: Colector Común
Parámetros DC
VB
VE
IE
VC
VCE
Valores Calculados
Valores Medidos
Tabla 6-4: Colector Común
Parámetros AC
Vin =Vb
Ve
r’e
AV
Vout= VC
Rin(tot)
Valores Calculados
300mVpp
Valores Medidos
Tabla 6-5: Base Común
Parámetros DC
VB
VE
IE
VC
VCE
Valores Calculados
Valores Medidos
Tabla 6-6: Base Común
Parámetros AC
Vin =Vb
Ve
r’e
AV
Vout= VC
Rin(tot)
Valores Calculados
300mVpp
Valores Medidos
61
Gráfica 6-1
Gráfica 6-2
Cuestionario
1.
En un emisor común ¿Cuál es la relación de fase entre V in y Vout?
62
2.
En el circuito de la figura 6-10 ¿Qué conclusión se puede obtener acerca del funcionamiento del
amplificador con C2 abierto? ¿Puede dar una justificación teórica?
3.
¿Cómo se afecta la ganancia modificando la resistencia de carga en el emisor común y por que?
Comparando su respuesta con el resultado experimental ¿hay concordancia con los resultados?
4.
Con RE1 y R2 abierto. ¿El transistor esta en corte o saturación? Justifique su respuesta.
5.
Según la gráfica 6-2¿Cómo se comportan las señales de entrada y salida del amplificador? ¿Tiene
Sentido? Justifique.
6.
En un circuito de base común ¿Cómo se comportan las fases de las señales de entrada y de salida?
7.
Asuma que el amplificador mostrado en la figura 6-7 tiene 1.8VDC en la base, 1.1VDC en el emisor y
1.1VDC en el colector. ¿Sería esto normal si el circuito es un amplificador ? Justifique la respuesta . Si
no es normal ¿Cuál podría ser la causa del problema?
63
Conclusiones
64
EXPERIMENTO 07
TRANSISTORES FET
Objetivos
1.
2.
3.
4.
Visualizar las características de los transistores de efecto de campo FET y comparar un
amplificador que use este transistor con su equivalente bipolar.
Medir y graficar las curvas características de drenador para un transistor FET.
Medir VGS(OFF) e IDSS para un JFET.
Construir una fuente de corriente JFET para mantener constante la iluminación en un LED.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 10010k
LED (1).
Transistor MPF102 canal n JFET (1).
Fundamento Teórico
El transistor BJT utiliza la corriente de base para controlar la corriente de colector. En tanto que el
transistor FET es un dispositivo controlado por voltaje que usa un campo electrostático para controlar la
corriente que fluye. El FET comienza con una capa dopada de silicio llamada canal. En uno de los
extremos del canal existe un terminal llamado fuente (Source) y en el otro extremo del canal un terminal
llamado drenaje (Drain). La corriente que fluye a través del canal es controlada por el voltaje aplicado a un
tercer terminal llamado puerta (Gate). Los FET están clasificados como dispositivo de puerta de juntura
(JFET) o dispositivo de puerta aislada (MOSFET). En el caso de los JFET la puerta es de un material
opuesto al del canal formando un diodo PN entre ellos dos. La aplicación de una polarización inversa en
esa juntura baja la conductividad del canal, reduciendo la corriente de fuente (Source) a drenaje (Drain). El
diodo de la puerta (Gate), nunca esta polarizado en forma directa y por lo tanto nunca fluye corriente a
través de él. Los JFET están diseñados en dos formas Canal N y Canal P. El canal N se distingue entre los
gráficos por una flecha entrando en el punto de conexión de la puerta (Gate) mientras que el canal P tiene
una flecha saliendo como se muestra en la figura 7-1.
a. Canal N JFET
b. Canal P JFET
Figura 7-1
65
La curva característica del drenaje (Drain) para un JFET muestra grandes diferencias respecto con el BJT.
En adición a que el JFET es un dispositivo controlado por voltaje, el JFET es normalmente activo. En otras
palabras un voltaje inverso debe ser aplicado a la junta PN puerta (Gate) a fuente (Source) para cerrar el
canal. Cuando la puerta (Gate) es corto-circuitada a la fuente (Source) se obtiene la máxima corriente de
drenaje (Drain) a fuente (Source). Cuando la puerta es corto-circuitada a la fuente se obtiene la máxima
corriente de Drain a la fuente disponible. Esta corriente es llamada IDSS para Drain y fuente cortocircuitada
(Drain –Source current with Gate Shorted) El JFET posee una región en su curva característica donde la
corriente de Drain es proporcional al voltaje de Drain fuente, dicha región es llamada la región Ohmmica.
Para dicha región se obtiene un parámetro denominado transconductancia, el cual es utilizado para obtener
la ganancia. La transconductancia puede ser encontrada dividiendo un pequeño cambio en la corriente de
salida por un pequeño cambio en el voltaje de entrada, para lo cual tenemos:
gm 
I D
VGS
Pre Laboratorio
1.



2.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas
Modelo del transistor FET
Curvas características del transistor FET
Aplicaciones del transistor FET
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del transistor MPF102
Procedimiento
1.
Construya el circuito mostrado en la figura 7-2. Verifique que la fuente este apagada, conecte al
circuito y comience con VGG y VDD a cero voltios. Conecte un voltímetro entre el Drain y Source del
transistor. Mantenga VGG a cero voltios y lentamente incremente VDD hasta que VDS sea 1.0V ( VDS es
el voltaje entre el Drain y Source del transistor).
Figura 7-2
66
2.
Con VDS en 1.0V mida el voltaje a través de R2. Note que la corriente máxima en R2 es la corriente de
Drain, ingrese dicho dato en la tabla 7-1 de su hoja de respuestas.
3.
Sin modificar VGG, incremente lentamente VDD de manera que VDS sea 2.0V. Entonces tome los datos
necesarios para completar la tabla 7-1. Calcule ID aplicando la ley de Ohm y complete la tabla.
4.
Repita el paso anterior para cada uno de los valores mostrados en la tabla 7-1.
5.
Ajuste VGG a -0.5V. Aplique este voltaje entre la puerta y Source ya que casi no hay corriente en la
puerta dentro del JFET y casi no hay voltaje a través de R1. Ajuste VDD de manera que VDS sea 1.0V.
Mida VR2 y calcule ID. Complete la tabla 7-1.
6.
Sin modificar el valor de VGG ajuste VDD de manera que VDS alcance cada uno de los valores
relacionados en la tabla 7-1. Calcule la ID para cada uno de los valores.
7.
Siguiendo este procedimiento llene la tabla de datos para V GG igual a -1.0V y –1.5V y repita el paso
anterior.
8.
Utilizando los datos obtenidos en la tabla 7-1, grafique las tres curvas características de Drain (VDS vs
ID) usando los valores de la VG , en el esquema 7-1 de la hoja de respuestas
9.
Determine VGS(OFF) e IDSS para el circuito de la figura 7-2 Use VDD=12V.Lleve VGG hasta que
VR2=0 y entonces mida el VGS (OFF). Conecte R! Entre Gate y Source y mida la corriente IDSS en R2.
Tome los datos y escríbalos en la tabla 7-2 de su hoja de respuestas.
10. Construya el circuito mostrado en la figura 7-3, Observe el voltaje de Drain mientras va incrementando
el voltaje VDD de 0V a 15V. Note que el voltaje de Drain comienza donde la corriente es constante.
Compare el valor de la máxima corriente obtenida en el paso 3 con la lectura del amperímetro.
Explique.
Figura 7-3
67
Referencias
[1] Robert Boylestad , Electronic, Circuit Theory , 1994
[2] Floyd Electronic Devices
68
EXPERIMENTO 07
TRANSISTORES FET
Nombre del Estudiante :__________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 7-1
VDS
(medido)
Voltaje de Puerta =
0V
VR2
ID
(Medido)
(Calculado)
Voltaje de Puerta =
-0.5V
VR2
ID
(Medido)
(Calculado)
Voltaje de Puerta =
-1.0V
VR2
ID
(Medido)
(Calculado)
Voltaje de Puerta
= -1.5V
VR2
ID
(Medido)
(Calculado)
1.0V
2.0V
3.0V
4.0V
6.0V
8.0V
Gráfica 7-1 (ID Vs VDS)
69
Tabla 7-2
Parámetros medidos JFET
VGS(OFF) =
IDSS =
Cuestionario
1.
a.
Explique como encontrar IDSS a partir las curvas características de un JFET.
b.
¿Cuál fue la corriente máxima que maneja el LED en el paso 10?
2. a.
De acuerdo a los datos obtenidos en los experimentos, ¿Es posible afirmar que transconductancia
es constante en todos los puntos?
b. De los datos obtenidos, ¿Qué característica le indica a Usted que el JFET es un dispositivo no
lineal?
70
3.
¿Por qué un JFET puede ser operado únicamente con un voltaje negativo de puerta a Source?
4.
Compare la curva característica de un transistor Bipolar BJT con la curva característica de un transistor
de efecto de campo JFET.
Conclusiones
71
EXPERIMENTO 08
AMPLIFICADORES BASICOS CON FET
Objetivos
1.
2.
Medir Parámetros AC y DC, para amplificadores de Drain Común, Source Común y Gate Común
Realizar pruebas con un amplificador de Drain Común con corriente de Source.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 1K (2), 10K (2), 3.3K (1), 100K (1), 620K (1), 1M (1).
Transistor: MPF102 (1).
Capacitores : 0.1F(1), 1F(1), 10F(1).
Fundamento Teórico
Los transistores de efecto de campo están disponibles como JFET y MOSFET. Al igual que los transistores
bipolares BJT, los transistores de efecto de campo FET se dividen en tres tipos de configuraciones:
Drain Común
Source Común
GateComún
Una de las ventajas que tiene el transistor de efecto de campo FET sobre el transistor bipolar BJT es su alta
impedancia de entrada. En este experimento se realizarán pruebas de configuración CA de los
amplificadores FET, empezando con el amplificador Source Común, luego Drain Común y por ultimo Gate
Común .
Amplificador Source Común:
La configuración de este amplificador la podemos observar en la figura 8-1a en el que se incluye un resistor
de autopolarización RS para ajustar la polarización DC. El circuito equivalente AC se observa en la figura
9-1b donde se muestra la resistencia RS cortocircuitado mediante el capacitor CS sustituido por un corto
(impedancia AC del capacitor =0) y la resistencia RD conectada a +VDD se aterriza a AC, puesto que la
impedancia AC de la alimentación de voltaje se sustituye por medio de una impedancia AC de 0. El
dispositivo JFET se reemplaza mediante el modelo simple para el cual una señal de AC aplicada entre la
compuerta-Source Vgs da como resultado una corriente de Drain-Source (canal) de valor gmVgs.
72
a. Circuito
b. Circuito Equivalente AC
Figura 8-1 Amplificador Source Común
La ganancia de voltaje AC puede determinarse como:
Av 
Vo
  g m RD
Vi
La resistencia de entrada es:
Ri  RG
La resistencia de salida es:
Ro  RD
Amplificador Drain Común:
En la figura 8-2a podemos observar el modelo básico de un amplificador Drain Común. La ganancia de
voltaje de este amplificador es menor que la unidad sin inversión de polaridad, este circuito tiene una
elevada resistencia de entrada y una resistencia baja de salida. Si se toma la salida desde la terminal de la
fuente (como se observa en la figura 8-2b) no hay inversión de polaridad entre la salida y la entrada, y la
amplitud de voltaje se reduce a partir del valor de entrada.
a. Circuito
b. Circuito equivalente AC
Figura 8-2. Amplificador Drain Común
La ganancia de voltaje AC puede determinarse como:
73
AV 
g mVgs Rs
Vo
g m Rs


Vi 1  1  g m Rs V gs 1  g m Rs
Empleando rm =1/gm tenemos que la ganancia de voltaje esta dada por:
1 
  Rs
Vo
Rs
rm
AV 


Vi
rm  Rs

1
1  1   Rs
 rm 
Se observa que la ganancia de voltaje no se invierte y es menor que 1. La ganancia se acerca a la unidad
conforme RS se hace mayor en comparación con r m. La resistencia de entrada del amplificador es menor
que 1, acercándose a la unidad conforme RS se hace mayor en comparación con r m. La resistencia de
entrada del amplificador es:
Ri  RG
en tanto que la resistencia de salida es el resistor de polarización de Source, R S, en paralelo con la
resistencia AC del dispositivo, rm:
R0  Rs || rm
Amplificador Gate Común:
La configuración de este circuito se puede observar en la figura 8-3a con una entrada AC a la Source, y
salida AC en la terminal de Drain. Este amplificador tiene una baja resistencia de entrada, ganancia de
voltaje no invertida (similar en magnitud al de Drain Común), y resistencia de salida igual que la de Drain
Común.
El equivalente AC para el circuito de la figura 8-3a se observa en la figura 8-3b.
a. Circuito
b. Circuito equivalente AC
Figura 8-3 Configuración GateComún
74
La ganancia de voltaje se determina como:
Av 
Vo
R
 g m RD  D
Vi
rm
La resistencia de entrada es:
Ri  Rs
La resistencia de salida es:
Ro  RD
Pre Laboratorio
1.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas



Modelo del transistor JFET
Curvas características del transistor JFET.
Aplicaciones del transistor JFET
2.
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del transistor MF102
Procedimiento
1.
Construya el circuito de la figura 8-4. Coloque el generador a 500mVpp 1 KHz. Verifique la
amplitud y la frecuencia con su osciloscopio.
Figura 8-4 Circuito Amplificador Source Común
75
2.
Mida el voltaje DC en Drain, Source y Compuerta. Con los datos tomados del voltaje de Source y
su resistencia calcule ID y escriba los resultados en la tabla 8-1de su hoja de respuestas. Compare
el voltaje de entrada y salida observando las señales en el osciloscopio. Mida la ganancia de
voltaje y note su desfase (0º ó 180º) entre la entrada y la salida de la señal.
3.
Cambie la resistencia de la Source de 1k por una resistencia de 620. Note que hay un leve
incremento en la ganancia con una resistencia más pequeña. Explique ¿Por qué incrementa la
ganancia? (Considerando gm)
4.
Cambie la resistencia RL de 10kpor una resistencia de 100kxplique el cambio en la
ganancia
5.
Construya el circuito de la figura 8-5. El Drain es conectado directamente a 15V. Mida el voltaje
DC en el Drain, Source y Gate, calcule ID y observe el voltaje de entrada y salida con el
osciloscopio. Mida la ganancia de voltaje y note el desfase y escriba los datos obtenidos en la tabla
8-2 de su hoja de respuestas.
Figura 8-5 Circuito Amplificador Drain Común
Note que en el paso 6, la ganancia es menor a 1, debido a la transconductancia g m. El reciproco gm (1/gm) es
análogo a r'e de un transistor bipolar, pero con una alta impedancia de entrada. Para mejorar la ganancia el
divisor debe tener una resistencia bastante alta de tal manera que el voltaje en la salida sea
aproximadamente 1.
6.
Simular el circuito de la figura 9-6, calcular rm y Av, teniendo en cuenta que gm= 2.25mS y
escríbalos en la tabla 8-3 de su hoja de respuestas.
Figura 8-6 Circuito Configuración Gate Común
76
Referencias
[1] Robert Boylestad, Electronic, Circuit Theory, 1994
[2] Floyd Electronic Devices,
77
EXPERIMENTO 08
AMPLIFICADORES BASICOS CON FET
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 8-1
Datos Amplificador
Source Común
Voltaje Gate VG
Voltaje de Source
Voltaje Drain VD
Corriente Drain ID
Voltaje de entrada
Voltaje de salida
Ganancia de voltaje
Desfase
Valores DC
Valores AC
Valores DC
Valores AC
VS
Vin
Vout
AV
Tabla 8-2
Datos Amplificador
Drain Común
Voltaje Gate VG
Voltaje de Source
Voltaje Drain VD
Corriente Drain ID
Voltaje de entrada
Voltaje de salida
Ganancia de voltaje
Desfase
VS
Vin
Vout
AV
78
Tabla 8-3
Datos Amplificador Gate
Común
Valores Calculados
Ganancia de Voltaje
rm
Cuestionario
1.
Con respecto al amplificador Drain Común conteste las siguientes preguntas:
a.
¿Qué ventaja tiene el amplificador Drain Común con respecto al amplificador Emisor
Común?
b.
¿Qué desventaja tiene el amplificador Drain Común con respecto al amplificador Emisor
Común?
2.
Al comparar los circuitos Source Común y Drain Común, escriba las diferencias que existen entre ellos
y cuáles son las características que tienen en común.
3.
Con respecto al circuito de la figura 8-4 ¿Qué cambios ocurren en los parámetros DC y AC cuando C2
se encuentra abierto?
79
Conclusiones
80
EXPERIMENTO 9
FUENTES DE CORRIENTE
Objetivos
Conocer los diferentes tipos de espejos de corriente, los cuales son utilizados como una fuente de corriente
en circuitos integrados.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 2k(1), 470(1), 1k
Potenciómetro de 10k
Transistor Array 3046 (1)
Fundamento Teórico
El espejo de corriente es comúnmente utilizado para proveer corriente sobre un circuito integrado análogo
porque este utiliza pocos componentes y por esto requiere de una pequeña área. En el espejo de corriente
que se observa en la figura 9-1, todos los transistores son iguales, dichos transistores tienen el mismo valor
de el mismo tamaño y las corrientes de colector son iguales gracias a que VBE es igual en los
transistoresLa corriente de referencia Iref es determinada por las resistencias Rref y RA conectadas en serie
con el diodo del transistor QA.
Iref 
0  VEE  0.7 
, ignorando las corrientes de base.
Rref  R A
Figura 9-1
81
La relación entre I1 y Iref es obtenida con KVL en el lazo inferior.
 I EA RA  VBEA  VBEB  I1 RB  0
Usando el diodo exponencial   1 a relación de IE a VBE, y usando IEA  Iref, dado que:
I1 
I ref
VT
R
ln
 I ref A
RB
I1
RB
Donde VT es el voltaje termal (0.026V a temperatura ambiente). La ecuación anterior es utilizada para este
tipo de espejo de corriente llamado Fuente Wilson. Si Iref y I1 no son diferentes, el logaritmo tiende a cero
y puede ser despreciado, resultando:
I1
R
 A
I ref
RB
En este caso no es necesario que los transistores sean iguales en sus valores de o en sus escalas de
corrientes. En principio las resistencias RA Y RB pueden ser removidas, resultando que I1  Iref por
igualdad de transistores. Sin embargo el uso de las resistencias es preferible porque ellos proveen un
feedback negativo que estabiliza la corriente. La misma estructura de referencia provee la corriente I 2 a otra
etapa de un circuito con la adición de un transistor y un resistor (Q C). En la práctica una estructura de
referencia es usada para dos o tres etapas en un chip.
Otra variación sobre el espejo de corriente es la fuente de Wildar, la cual es usada cuando un corriente
BIAS es necesitada. Este se obtiene removiendo R A de la figura 9-1 la relación entre I1 y Iref estaría dada
por:
I1 
I ref
VT
ln
RB
I1
Si por ejemplo una corriente BIAS I1es igual a 20A es necesario que el VEE sea igual a -15V, la fuente de
Wilson pudiese requerir una resistencia Rref +RA de cerca de 1Mel cual ocupa gran parte del area del
chip. Por otra parte la fuente Widlar con Iref = 1mA provee 20A con Rref = 14.3k y RB= 5kLa
referencia de corriente de 1 mA puede ser usada en otros circuitos sobre el chip. La razón por la cual la
reducción en corriente es alcanzada con un pequeña resistencia, es que un pequeño voltaje en el emisor de
QB reduce VBE en una pequeña cantidad, la cual causa un gran decremento en I 1 por la relación exponencial
iB-VBE del transistor.
Para que un espejo de corriente se aproxime a una fuente de corriente ideal, la resistencia r cs, del colector
del transistor de salida debe ser tan grande como sea posible. El espejo de corriente simple sin resistencia
de emisor tiene una resistencia de salida r0. Dicha resistencia de colector estará en el orden de los
100kUna característica adicional de la fuente de Widlar es que la resistencia de salida de esta fuente se
incrementa considerablemente. La fuente de Widlar tiene una resistencia dada por:
82
I ref


 0 ln
I1

rcs  r0 1 
I ref

 0  ln

I1








Pre Laboratorio
1.


2.
El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas
Características Básicas de las fuentes de corriente
Tipos de fuentes de corriente
El estudiante debe revisar las especificaciones técnicas del transistor BJT 2N3904
Procedimiento
1.
Construya el circuito de la figura 9-2 con una resistencia RA = 2ky un potenciómetro conectado
como RB. Seleccione transistores BJT con  idéntico. Escoja un valor de Rref para obtener una Iref
 1mA.
Figura 9-2 Espejo de Wilson
83
2.
Mida Iref con un amperímetro y luego mida la corriente I !, para diferentes valores de RB, de modo que
se obtengan valores de I1 mayores y menores que Iref. Mida RB para cada valor de I1. R1 debe ser
suficientemente grande para obtener un voltaje fácilmente medible con el Multímetro, pero no debe ser
tan grande que fuerce a QB a saturación. Complete la tabla 9-1
3.
Construya el circuito 9-3 repita el procedimiento del paso anterior y complete la tabla 9-2
Figura 9-3 Espejo de Widlar
Referencias
[1] Robert Boylestad, Electronic, Circuit Theory, 1994
[2] Floyd Electronic Devices,
84
EXPERIMENTO 9
FUENTES DE CORRIENTE
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de Respuestas
Tabla 9-1
RB
I1
Iref
I1
Iref
Tabla 9-2
RB
Cuestionario
1.
¿Cuál es el rango de valores válidos de R1 para el funcionamiento de la fuente de corriente?
85
2.
¿Qué sucedería si RA o RB se hacen igual a 0?
3.
Compare los datos de I1 vs RA de los puntos 2 y 3 con los valores calculados. ¿Bajo qué rango de
I1 se puede utilizar la siguiente expresión sin error?
I1
R
 A
I ref
RB
.
Conclusiones
86
EXPERIMENTO 10
AMPLIFICADORES
CARGA ACTIVA
DIFERENCIALES
Y
Objetivos
1.
2.
Conocer las especificaciones de un amplificador diferencial
Medir el voltaje offset de salida, ganancia diferencial, ganancia de modo común y CMRR.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Resistencias: 1kk (2), 10k (2)
Transistor Q2N3904 NPN (4)
Fundamento Teórico
Un amplificador es un circuito electrónico que contiene dispositivos BJT y FET, por lo general
encapsulados en circuitos integrados que proporcionan ganancia de voltaje ó de corriente. También pueden
proporcionar ganancia de potencia o permitir la transformación de la impedancia.
Hay amplificadores de baja frecuencia, de audio, ultrasónicos, de radiofrecuencia (RF), de banda ancha , de
video y cada tipo opera en un intervalo de frecuencia prescrito.
En la figura 10.1 podemos observar el símbolo de un amplificador Diferencial
Figura 10-1 Símbolo de bloques
En la figura 10.2a se observa el diagrama en bloques el cual tiene dos entradas y dos salidas. Las entradas
se aplican esencialmente a cada una de las bases de los transistores separados. Los emisores del transistor
se conectan a un resistor de emisor común de manera que los dos terminales de salida Vo1 y Vo2 sean
87
afectados por ambas señales de entrada o por cualquiera de ellas. Las salidas se toman desde las terminales
de colector de cada transistor. En el diagrama de la figura 10-2b se puede observar dos voltajes de
alimentación, nótese que no se indica terminal de conexión a tierra dentro del circuito, aunque se entiende
que los puntos opuestos de las dos alimentaciones de voltaje, la positiva y la negativa, se encuentran
conectadas a tierra. El amplificador podría operar empleando una sola alimentación de voltaje.
a. Diagrama de Bloques
b. Diagrama de Circuito
Figura 10-2. Amplificador Diferencial Básico
Amplificador Diferencial con Carga Activa
El amplificador Diferencial con carga activa es observado en la figura 10-3, los transistores Q1 y Q2
forman un par diferencial polarizado por una fuente de corriente constante I. El circuito de carga consiste
de los transistores Q3 y Q4 conectados en una configuración espejo de corriente. La salida es tomada desde
el colector de Q2 a tierra.
Figura 10-3. Amplificador Diferencial con carga activa
88
Debido a que la carga es una fuente de corriente constante, la corriente de colector de ambos transistores
será la misma. La ecuación del voltaje de salida esta dada por:
v0  g m vd Ro
La resistencia de salida R0 es el equivalente paralelo de la resistencia de salida de Q2 y la resistencia de
salida de Q4.
R0  r02 ro 4
Considerando
r02  r04  r0 la ganancia de voltaje será:
Vo g m r0

Vd
2
Pre Laboratorio
1.El estudiante debe conocer los aspectos básicos de los siguientes temas


Características Básicas Amplificador Operacional
Investigue las expresiones para calcular ganancia de modo común, modo diferencial y CMRR, para un
amplificador diferencial.
Procedimiento
1.
Construya el circuito observado en la figura 10-4. Calcule la ganancia de voltaje para la entrada de
modo diferencial y modo de salida utilizando un valor razonable para el incremento de la
resistencia rcs.
Figura 10-4. Amplificador Diferencial
2.
Encuentre 2 transistores NPN que tengan las mismas características.
3.
Mida las corrientes y voltajes en el nodo de entrada, y compare las medidas con los valores
calculados. Completando la tabla 10-1.
4.
Aplique un voltaje a la entrada 1,mientras la entrada 2 va a tierra. En este caso el circuito puede
ser considerado como un amplificador emisor común de (Q1) acoplado con un amplificador base
común (Q2). Calcule la ganancia y escriba los resultados en la tabla 10-1.
89
5.
Aplicando la misma señal a las dos entradas. Calcule la ganancia de modo común y complete la
tabla 10-1.
6.
Calcule el CMRR del circuito.
7.
Simular el circuito de carga activa.
Referencias
Horenstein Mark N, Microelectronic Circuits and Devices, Second Edition. prentice Hall. 1996.
Sedra - Smith, Microelectronics Circuits, Fourth edition, Oxford press, 1998.
90
EXPERIMENTO 10
AMPLIFICADORES
CARGA ACTIVA
DIFERENCIALES
Y
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de reporte
Parámetros
Valor
Calculado
Valor
Medido
Ganancia Diferencial
Ganancia de Modo Común
CMRR
Cuestionario
1.
¿Qué diferencia hay entre la ganancia de modo diferencial y la ganancia de modo común? .
2.
Explique como se mide el CMRR.
91
3. ¿Cuál es la ventaja de un CMRR alto?
Conclusiones
92
EXPERIMENTO 11
MULTIVIBRADOR
AESTABLE
MONOESTABLE:
Generador
de
Cuadrada, Monoestable.
Y
Onda
Objetivos
1.
Conocer la operación de los circuitos temporizadores en sus dos configuraciones básicas (Astable
y Monoestable)
2.
Conocer la estructura interna del temporizador y de cómo se utilizan las diferentes entradas y
salidas.
Equipos
Osciloscopio
Fuente de Poder variable
Multímetro Digital
Bread-Board ó Protoboard
Dispositivos
Temporizador (CI): SE/NE -555 (2), ó equivalente
Resistencias: 1K (3), 7.5K,(2), 33K (1), 100 (1)
Capacitores: 0.1uF (1), 47uF (1), 0.01uF(1)
Fundamento Teórico
El circuito integrado 555 esta formado por la combinación de comparadores lineales y un flip-flop digital.
El circuito completo suele encontrarse dentro de un encapsulado en doble línea de ocho terminales. Una
conexión en serie de tres resistores fija las entradas del nivel de referencia para los dos comparadores en
2VCC/3 y VCC/3, y la salida de estos comparadores ajusta o reajustan la unidad del Flip-Flop. La salida del
circuito Flip-Flop se lleva al exterior a través de una etapa amplificadora. El circuito Flip-Flop también
opera un transistor del circuito integrado, el colector del transistor que normalmente va a un estado bajo
para descargar un capacitor temporizador. En la figura 11-1 se puede observar la estructura interna del
temporizador 555.
Operación Astable:
Una aplicación común del circuito integrado temporizador 555 es como multivibrador Astable o circuito de
reloj. En la figura 11-2 se observa un circuito Astable que utiliza un resistor y un capacitor externo para
fijar el intervalo de tiempo de la señal de salida.
93
El capacitor se carga hasta VCC mediante los resistores externos RA y RB. Como se observa en la figura 11-3.
El voltaje del capacitor aumenta hasta que supera 2VCC/3. Este voltaje es el voltaje umbral en la terminal
6, la cual excita el comparador 1 para disparar el Flip-Flop de manera que haya un estado bajo a la salida en
Figura 11-1 Estructura interna del temporizador 555.
94
Figura 11-2. Circuito temporizador 555 como Astable
la terminal 3. Además el transistor de descarga se enciende, ocasionando que a través del terminal 7 se
descargue el capacitor a través del resistor RB. El voltaje del capacitor desciende entonces hasta que su
valor es menor que el nivel de disparo (VCC/3). El Flip-Flop se dispara, de tal forma que la salida de nuevo
va al estado alto y el transistor de descarga se apaga de manera que el capacitor puede nuevamente cargarse
a través de los resistores RA y RB hasta VCC.
Vc
Carga
Descarga
2/3Vcc=3.33V
1/3Vcc=1.67V
Tiempo (ms)
Vc
Tb
Ta
Tiempo (ms)
T
Figura. 11-3 Forma de onda del voltaje de salida en configuración Astable
95
Para calcular los intervalos de tiempo durante los cuales la salida es alta y baja puede hacerse empleando
las siguientes relaciones:
Talto  0.7R A  RB C
Tbajo  0.7 R B C
El periodo total es:
T  periodo  Talto  Tbajo
La frecuencia del circuito astable se calcula empleando:
f 
1
1.44

T R A  2 RB C
El porcentaje de ciclo duty se puede hallar con las siguientes ecuaciones:
%D 
R1  R2
t
 100%  1  100%
R1  2 R2
T
Operación Monoestable:
El temporizador 555 puede emplearse como un circuito multivibrador Monoestable. La figura 11-3 se
observa dicha conexión. Cuando la señal de entrada de disparo se hace negativa, dispara el Monoestable
con la salida en la terminal 3 haciéndose esta alta durante el periodo.
Talto  1.1R AC
El extremo negativo de la entrada de disparo causa que el comparador 2 dispare el Flip-Flop colocando la
salida de la terminal 3 en alto. El capacitor C se carga hasta V CC a través del resistor RA. Durante el
intervalo de carga, la salida permanece alta. Cuando el voltaje en el capacitor alcanza el nivel del umbral de
2VCC/3, el comparador 1 dispara el Flip-Flop colocando la salida en bajo. El transistor de carga también va
a conducción, ocasionando que el capacitor permanezca en la vecindad de 0V hasta un nuevo disparo.
96
Figura 11-3. Circuito del temporizador 555 como Monoestable
En la figura 11-4 se observa la señal de disparo en la entrada y la forma de onda de salida resultante para el
circuito integrado temporizador 555 operado como un monoestable. Los periodos para este circuito pueden
variar de microsegundos a varios segundos, haciendo útil este CI en una amplia gama de aplicaciones.
Pin2:
Disparo en
flanco negativo
Pin3:
Salida
Ta=1.1(RA)C
Figura 11-4 Forma de Onda del temporizador 555 como Monoestable
Pre Laboratorio
1.
Lea las especificaciones técnicas del dispositivo a utilizar, incidiendo principalmente en el voltaje de
polarización, frecuencia máxima de operación y corriente máxima que puede este dispositivo
suministrar.
2.
Calcule teóricamente la frecuencia de operación del circuito Astable y los tiempos de subida (Ta) y
tiempo de bajada (Tb) para:
RA=7.5K, RB=7.5K, C=0.1uF y C1=0.01uF.
RA=100, RB=7.5K, C=0.1uF y C1=0.01uF.
97
3.
Calcule teóricamente los tiempos para mantener en alto la señal de salida para Monoastable:
RA=7.5K, C=47F y C1=0.01uF.
RA=33K, C=47F y C1=0.01uF.
Procedimiento
Esta prueba permitirá verificar los parámetros básicos de la configuración Astable. Para tal efecto siga la
secuencia de los siguientes pasos:
1. Construya el circuito de la siguiente Figura 12-4 teniendo en cuanta la configuración de los terminales
de CI 555.
2.
Polarice correctamente con una fuente de voltaje de 5VDC.
3. Observe en osciloscopio la señal de salida (en R4) y verifique que la frecuencia de oscilación es de
640Hz.
4. Observe en osciloscopio la señal de salida (en R4) y verifique el Ta y Tb.
5. Varíe el voltaje de polarización de 5VDC hasta 12 DVC y verifique que sucede con la frecuencia.
6. Cambie la resistencia RA por una resistencia de 100, verifique que pasa con la señal de salida.
(Terminal 3)
7.
Determine cual es el mínimo voltaje de VDC para mantener la forma de onda correcta en la salida
Figura 11-4 Diagrama esquemático de circuito a implementar en configuración Astable
98
Esta prueba permitirá verificar los parámetros básicos de la configuración Monoestable. Para tal efecto
siga la secuencia de los siguientes pasos:
1.
Construya el circuito de la siguiente Figura 12-5 teniendo en cuanta la configuración de los
terminales de CI 555. Utilice una resistencia RA = 7.5K.
2.
Polarice correctamente con una fuente de voltaje de 5VDC.
3.
Observe en Osciloscopio la señal de salida (en R4) y verifique cual es el tiempo en alto, después de
haber accionado el interruptor S.
4.
Cambie la resistencia RA = 7.5K por una resistencia de 33k. Verifique en cuanto se incremento el
tiempo que permanece en alto la señal de salida en R4.
5.
Varíe el voltaje de polarización de 5VDC hasta 12 DVC y verifique que sucede con los tiempos de la
señal de salida (en R4)
Figura 11-5 Diagrama esquemático de circuito a implementar en configuración Monoastable
Referencias
[1] Robert Boylestad , Electronic, Circuit Theory , 1992
99
[2] A.P. malvino, Electronics Principles, Second Editions, Mac Graw Hill Book Co., New York, 1999.
100
EXPERIMENTO 11
MULTIVIBRADOR
AESTABLE
MONOESTABLE:
Generador
de
Cuadrada, Monoestable
Y
Onda
Nombre del Estudiante: __________________________________________________________________
Fecha: ________________________________ ID: ___________________________________________
Hoja de reporte
Configuración Astable
RA RB
C
7.5k 7.5k 0.1uF
100 7.5k 0.1uF
t (teórica)
t(medida)
% error
Vcc
1
2
4
6
8
10
12
f(medida)
Vo
Configuración Monoestable
RA
C
7.5k
66k
47uF
47uF
ta (teórica)
ta(medida)
% error
Vo
Cuestionario
1.¿Es posible generar una onda cuadrada simétrica con el temporizador 555?
2.
Marcar con una x la respuesta correcta. En un circuito Astable si la resistencia R A es mucho mas
grande que la RB, el porcentaje del ciclo duty aprovecha:
(a) 0%
3.
(c) 99%
Marcar con una x la respuesta correcta. En un circuito Astable si la resistencia RB es mucho mas
grande que la RA, el porcentaje del ciclo duty aprovecha:
(a) 0%
4.
(b) 50%
(b) 50%
(c) 99%
Marcar con una x la respuesta correcta. Cuando ambas resistencias o una de ellas es cambiada que
ocurre:
(a) La frecuencia de salida cambia
(b) El porcentaje de ciclo duty cambia
(c) La frecuencia y el porcentaje duty cambian
(d) Ninguna de las anteriores
Conclusiones
102
APENDICE
Hojas técnicas de fabricación
103