INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA ELECTRONICA LINEAL PRACTICA 3: Polarizacion FECHA INICIO 25-OCTUBRE-2017 FECHA FIN 1-NOVIEMBRE-2017 FECHA ENTREGA 11-DICIEMBRE-2017 PROFESORES: TEORIA: VEGA REYEZ GABRIEL LABORATORIO: SANCHEZ RAMOS MAURICIO DARIO EQUIPO 1: GOMEZ CRUCES CARLOS EDUARDO 2015300703 TESILLO LUNA MIGUEL ANGEL 2015301924 GONZALEZ PEREZ MARIO 2015300752 GRUPO: 6CM5 ........................................................................................................................................................................................................................................... 12 Cruz Marmolejo Marco Antonio ................................................ 1 FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO ............. 8 Segunda parte................................................................................................................... 3 DESARROLLO ................... 9 Primera parte .............................................................. 9 VALORES TEORICOS ...................................................................................................................................................................................................................... 1 Polarización básica .................................. 12 .......... 9 Segunda parte.......................................................................................................................... 1 Polarización por retroalimentación ............................ 2 CALCULOS ................................................................................................................................................................. 1 Polarización por divisor de voltaje .................................................... BIBLIOGRAFIAS ...........................................................................................INDICE OBJETIVOS .......... 9 SUGERENCIAS DE MEDICION ................................ 8 Primera parte ................................................Error! Bookmark not defined.................. Hernández Ibarra Samuel .............................................................................. 7 Polarización básica ............................................................................................................Error! Bookmark not defined............................................................ 8 Polarización por divisor de voltaje .............................................................................................................. 11 CONCLUSIONES.......... 8 Polarización por retroalimentación .......... dos resistores fijos (una que va de la base al voltaje Vcc y otra que mide el voltaje Rc) y una batería o fuente de alimentación Vcc. dadas las especificaciones del punto de operación… (voltaje colector-emisor. . está conformado por un transistor NPN.Circuito de polarización básica Polarización por divisor de voltaje Este circuito mostrado en la figura 2. El estudiante construirá el circuito que ha calculado y medirá los voltajes y corrientes necesarios para determinar el punto de operación y su estabilidad con respecto a variaciones de temperatura y por sustitución de elementos. polarización por divisor de voltaje y retroalimentación. en caso de ser necesario. FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO Polarización básica Este circuito mostrado en la figura 1.. como la tensión del divisor de voltaje en el punto A es casi constante.OBJETIVOS . Este circuito recibe el nombre de polarización fija ya que determina el punto Q en reposo del transistor para algunos valores dados de Vcc. Cuando Ic tiende a aumentar la caída de tensión en Te también aumenta. formado por R1 y R2. gracias a esto se dice que este circuito de polarización es el más estable ante las variaciones de temperatura. pero también el más inestable con las variaciones de la temperatura. Rb y Rc. 1 . El estudiante calculara los circuitos: básico de polarización. . y por una resistencia de emisor Re. está conformado por un divisor de tensión. Figura 1. conectadas a la base del transistor. El estudiante hará ajustes experimentales al circuito. corriente de colector). β y Vbe por efecto de la temperatura se traducen en un aumento de la corriente de colector Ic. el aumento de voltaje en Re ocasiona que el voltaje en Vbe disminuya y debido a esto disminuye Ib provocando la reducción de Ic para compensar su subida. Es el circuito más sencillo. y las variaciones máximas permitidas para este. Las variaciones de Icb0. . Figura 3.. Figura 2.Circuito de polarización por divisor de voltaje Polarización por retroalimentación Este circuito mostrado en la figura 3.Circuito de polarización por retroalimentación 2 . 37 80°𝐶 80°𝐶 𝛽50°𝐶 = 350°𝐶 + 109.7 𝑉 ? 𝐼𝐶 = 7 𝑚𝐴 BC547B 𝐵𝑇𝑌𝑃 = 350 𝐼𝐶 7 𝑚𝐴 𝐼𝐵 = = = 20 𝜇𝐴 𝛽 350 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸 7 𝑉 − 0.15 𝜇𝐴)=9.50°𝑐 = 4.7 𝑉 − 50 𝑚𝑉= 65 𝑚𝑉 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸 7 𝑉 − 0.50°𝐶 = 𝛽50°𝐶 ∗ 𝐼𝐵.50 mV °𝐶 𝑉𝐵𝐸.37)( 20.5 𝑉 Q2 RB 𝑉𝐵𝐸 = 0.50°𝐶 =(459.50°𝐶 = = = 20. con una temperatura de 25 °C: Rc ? Vcc 𝑉𝐶𝐶 = 7 𝑉 7V 𝑉𝐶𝐸 = 3.2V 𝑉𝑅𝐶.50°𝐶 = 7𝑉 − (510 𝛺)(9.7𝑉 𝑅𝐵 = = = 315 𝐾𝛺 𝐼𝐵 20 𝑚𝐴 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 7 𝑉 − 3.37 = 459.79 𝑉 3 .50°𝑐 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑅𝐶 𝐼𝐶.65𝑉 𝐼𝐵.CALCULOS: Circuito de polarización básica Considerando los siguientes datos.15 𝜇𝐴 𝑅𝐵 315 𝐾𝛺 𝐼𝐶.50°𝑐 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝛥𝑉𝐵𝐸 = 0.41 mA)= 2.37 𝑉 𝑚𝑉 𝛥𝑉𝐵𝐸 = −2 °𝐶 X 𝛥𝑇 = (−2 )(25°C= .5𝑉 𝑅𝐶 = = = 500 𝛺 𝐼𝐶 7 𝑚𝐴 Para una temperatura de 50 °C 𝛥𝑇 =50°C – 25°C=25°C 𝛥𝑇 25°𝐶 𝛥ℎ𝐹𝐸 = 𝛽 = 350 = 109.41 mA 𝑉𝐶𝐸. 6 𝑚𝐴. 𝛽𝑀50°𝐶 = 570.Circuito de polarización por divisor de voltaje Considerando los siguientes datos.2) = 0. con una temperatura de 25 °C: Rc4 ? Vcc1 R1 𝑉𝐶𝐶 = 7 𝑉 ? 7V 𝑉𝐶𝐸 = 3.2 → 𝛥𝐼𝐶 = (0.5. 𝑉𝐵𝐸𝑀 =760 mV 𝐵𝑀 = 470.5.5 = (0.2)(𝐼𝐶 ) = (0.5 = 342 𝛥𝐼𝐶 𝛥𝐼𝐶 = 0.5 Peor caso: 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑇𝐸𝑀𝑃 =530 mV. 𝑉𝐵𝐸𝑇 =660 mV.5 − 228.5)(0.5 𝛥𝑉𝐵𝐸𝑃𝐸𝑂𝑅 = 𝑉𝐵𝐸𝑀 − 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑇𝐸𝑀𝑃 = 760 mV − 530 mV = 230 Mv 𝛥𝛽𝑝𝑒𝑜𝑟 = 𝛽𝑀50°𝐶 − 𝛽𝑚 = 570.5 𝑉 Q1 𝑉𝐵𝐸 = 0. 𝐵𝑇 = 320. 0.5 Por temperatura: 𝛥𝑇 =50°C – 25°C=25°C 𝑉 𝑚𝑉 𝛥𝑉𝐵𝐸𝑇𝐸𝑀𝑃 = −2 °𝐶 X 𝛥𝑇 = (−2 )(25°C)= . Por manufactura: 𝑉𝐵𝐸𝑚 =580 mV.2)(8 𝑚𝐴) = 1. 𝑉𝐵𝐸𝑀𝑇𝐸𝑀𝑃 =710 mV 𝛥𝑇 25°𝐶 𝛥𝛽 = 𝛽 80°𝐶 = 320 = 100 80°𝐶 𝛽𝑚 = 328. 𝑉𝐵𝐸𝑀 =760 Mv 𝐵𝑚 = 228.1 𝐼𝐶 𝐼𝐶 4 . 𝛽𝑀50°𝐶 = 570.50 mV °𝐶 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑇𝐸𝑀𝑃 =530 mV. 𝐵𝑚 = 228.7 𝑉 R2 BC547B 𝐼𝐶 = 8 𝑚𝐴 RE ? ? 𝐵𝑇𝑌𝑃 = 350 𝛥𝐼𝐶 = 20% 𝐼𝐶 Del manual.5. 5 𝐼𝐶 𝛥𝐼 0.2𝑉 𝑉𝐶𝐶 7𝑉 𝑅2 = 𝑅𝐵 = (10671𝛺) = 19657𝛺 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐵 7𝑉 − 3.5𝑉 𝑅𝐶 = − 𝑅𝐸 = − 287.5) 𝑅𝐵 10671𝛺 𝑉𝐵𝐵 = 𝐼𝐶 (𝑅𝐸 + ) + 𝑉𝐵𝐸𝑇 = 8 𝑚𝐴 (𝟐𝟖𝟕.5 𝐼 𝐶 0. 𝛥𝐼𝐶 𝛥𝑉𝐵𝐸 𝛥𝑉𝐵𝐸 230 mV 0.2𝑉 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 7𝑉 − 3.2) 𝐼𝐶 0.5 𝛺 = 437.2 V 𝐵𝑇 + 1 321 𝑉𝐶𝐶 7𝑉 𝑅1 = 𝑅𝐵 = (10671𝛺) = 23342 𝛺 𝑉𝐵𝐵 3. 𝟓 𝜴 𝐼𝐶 𝐼𝐶 𝑅𝐸 𝛥𝐼𝐶 (8 𝑚𝐴)(0. 𝟓 𝜴 + ) + 660 mV = 3.5)(228.1 𝐶 𝑅𝐵 = ( − 1) 𝑅𝐸 = ( − 1) 287.5 = → 𝑅𝐸 = = = 𝟐𝟖𝟕.5 𝛺 = 10671𝛺 𝛥𝛽𝑝𝑒𝑜𝑟 342 𝛽𝑀50°𝐶 𝛽𝑚 (570.5𝛺 𝐼𝐶 8 𝑚𝐴 RC5 0Ω Vcc2 7V Q3 RB1 ? BC547B Vcc3 ? RE1 0Ω 5 . 1 𝛥𝑉𝐵𝐸𝑃𝐸𝑂𝑅 = 𝑉𝐵𝐸𝑀 − 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑇𝐸𝑀𝑃 = 760 mV − 530 mV = 230 Mv 𝛥𝛽𝑝𝑒𝑜𝑟 = 𝛽𝑀50°𝐶 − 𝛽𝑚 = 614.1) = 0. 𝑉𝐵𝐸𝑇 =670 mV. con Rc1 una temperatura de 25 °C: Vcc4 ? 7V 𝑉𝐶𝐶 = 15 𝑉 R3 𝑉𝐶𝐸 = 5 𝑉 ? Q4 𝐼𝐶 = 10 𝑚𝐴 𝛥𝐼𝐶 R4 BC547B = 10% RE2 𝐼𝐶 ? ? Del manual.Circuito de polarización por RETROALIMENTACION Considerando los siguientes datos. 𝛽𝑀50°𝐶 = 614. 𝛽𝑀50°𝐶 = 614.05 𝐼𝐶 𝐼𝐶 6 . 𝑉𝐵𝐸𝑀 =760 mV 𝐵𝑀 = 500.1 80°𝐶 𝛽𝑚 = 354.3.1 Peor caso: 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑇𝐸𝑀𝑃 =530 mV. 0.1)(10 𝑚𝐴) = 1 𝑚𝐴.5 = (0.1 → 𝛥𝐼𝐶 = (0.3 = 104.1. Por manufactura: 𝑉𝐵𝐸𝑚 =580 mV.1 𝛥𝐼𝐶 𝛥𝐼𝐶 = 0. 𝐵𝑚 = 250 Por temperatura: 𝛥𝑇 =50°C – 25°C=25°C 𝑉 𝑚𝑉 𝛥𝑉𝐵𝐸𝑇𝐸𝑀𝑃 = −2 °𝐶 X 𝛥𝑇 = (−2 )(25°C)= .1 − 250 = 364.5)(0.1)(𝐼𝐶 ) = (0.50 mV °𝐶 𝑉𝐵𝐸𝑚𝑇𝐸𝑀𝑃 =530 mV. 𝐵𝑇 = 333. 𝑉𝐵𝐸𝑀𝑇𝐸𝑀𝑃 =710 mV 𝛥𝑇 25°𝐶 𝛥𝛽 = 𝛽 80°𝐶 = 333. 𝑉𝐵𝐸𝑀 =760 Mv 𝐵𝑚 = 250. 3 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 15𝑉 − 5𝑉 𝑅𝐶 = − 𝑅𝐸 = − 460𝛺 = 540𝛺 𝐼𝐶 10 𝑚𝐴 𝑉𝐶 = 𝐼𝐶 𝑅𝐶 = (10 𝑚𝐴)(540𝛺) = 5.4 𝑉 𝑅1 = 𝑅𝐵 = (9238𝛺) = 16124. 𝛥𝐼𝐶 𝛥𝑉𝐵𝐸 𝛥𝑉𝐵𝐸 230 mV 0.5 = → 𝑅𝐸 = = = 𝟒𝟔𝟎 𝜴 𝐼𝐶 𝐼𝐶 𝑅𝐸 𝛥𝐼𝐶 (10 𝑚𝐴)(0.1 𝛽𝑀50°𝐶 𝛽𝑚 ( 614.5𝑉 RC5 0Ω Vcc2 7V Q3 RB1 ? BC547B Vcc3 ? RE1 0Ω 7 .5 𝛺 𝑉𝐵𝐵 5.5𝑉 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶 15 𝑉 − 5.1)( 250) 𝑅𝐵 9238𝛺 𝑉𝐵𝐵 = 𝐼𝐶 (𝑅𝐸 + ) + 𝑉𝐵𝐸𝑇 = 10 𝑚𝐴 (𝟒𝟔𝟎 𝜴 + ) + 670 mV = 5.5 𝐼 𝐶 0.4 𝑉 − 5.05) 𝐼𝐶 0.4 𝑉 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶 15 𝑉 − 5.4𝛺 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶 − 𝑉𝐵𝐵 15 𝑉 − 5.05 𝐶 𝑅𝐵 = ( − 1) 𝑅𝐸 = ( − 1) 460 𝛺 = 9238𝛺 𝛥𝛽𝑝𝑒𝑜𝑟 364.5 V 𝐵𝑇 + 1 334.4 𝑉 𝑅2 = 𝑅𝐵 = (9238𝛺) = 21897.5 𝐼𝐶 𝛥𝐼 0. .41v 3.33v 8mA Tabla 2.3v 3..DESARROLLO Polarización básica Construimos el circuito básico de polarización que calculamos mostrado en la figura 1. Las mediciones obtenidas las colocamos en la siguiente tabla 1: Temperatura VCE (V) VB (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 3.1.44v 3% 7mA 12% 50 °C 2.Valores experimentales para el circuito de polarización por divisor de voltaje Segunda parte Para el circuito de polarización por divisor de voltaje.26v 2.39v 45% 4Ma 44. Hicimos las mediciones de voltaje colector-emisor VCE. y corriente de colector IC. tanto a la temperatura ambiente como a una temperatura superior (aproximadamente 50 °C). voltaje de base VB y corriente de colector IC.7v 6.2: La RC=100 ohms 8 .28v 2. voltaje colector-emisor VCE.2v 9Ma Tabla 1. tanto a temperatura ambiente como a una temperatura superior (aproximadamente a 50 °C).44% 50 °C 1.10v 6. Hicimos las mediciones del voltaje de colector VC.1: Temperatura VC (V) VE (V) VCE (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 1. Con el circuito en esas condiciones realizamos las mediciones correspondientes.Valores experimentales para el circuito básico de polarización Polarización por divisor de voltaje Primera parte Construimos el circuito de polarización por divisor de voltaje que calculamos mostrado en la figura 2. sustituimos la RC por otra distinta de la calculada (el valor comercial cercano en un 20% aproximadamente). Las mediciones obtenidas las colocamos en la siguiente tabla 2. Las mediciones obtenidas las colocamos en la siguiente tabla 2. voltaje de emisor VE. 2.2: Temperatura VCE (V) VB (V) VCE (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 6. VALORES TEORICOS Con los valores calculados anteriormente llenamos las siguientes tablas: 9 . Polarización por retroalimentación Primera parte Construimos el circuito de polarización por retroalimentación que calculamos mostrado en la figura 3.2.82v 7% 7mA 12% 50 °C 2.44v 9.Valores experimentales para el circuito de polarización por divisor de voltaje con RC variada. Con el circuito en estas condiciones realizamos nuevamente las mismas mediciones.Valores experimentales para el circuito de polarización por retroalimentación con RC variada.1: Temperatura VE (V) VC (V) VCE (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 4.42v 6..27v 840mv 3.40v 6. Los valores obtenidos los colocamos en la siguiente tabla 3.40v 1.44v 900mv 3.55v 8mA Tabla 2.34v 1.Valores experimentales para el circuito de polarización por retroalimentación Segunda parte Para el circuito de polarización por retroalimentación. Hicimos las mediciones correspondientes...1. Los valores obtenidos los colocamos en la siguiente tabla 3.97v 1. sustituimos la resistencia de colector por otra distinta de la calculada (en un 20% aproximadamente). Temperatura VE (V) VB (V) VCE (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 2.22v 16mA Tabla 3.11v 1.36v 23% 14mA 0% 50 °C 5.25% 50 °C 6.04v 14mA Tabla 3.31v 6% 15mA 6.91v 6. .06 4 11 Tabla 6.63% 7 34% 50 °C 2.76 40mV 9.Valores teóricos para el circuito de polarización por retroalimentación 10 .41 Tabla 4.2 2.6 Tabla 5.5 2.Temperatura VCE (V) VB (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 3..3 0.2 96% 8 20% 50 °C 4.Valores teóricos para el circuito básico de polarización Temperatura VC (V) Ve (V) VCE (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 3.94 5.4 4.34 9..Valores teóricos para el circuito de polarización por divisor de voltaje Temperatura VC (V) VE (V) VCE (V) %∆VCE IC (mA) %∆IC 25 °C 5.6 5 20% 10 10% 50 °C 5.2 6.3 1.5 6. análogamente el voltaje del colector. da el valor del voltaje. el efecto de carga del amperímetro puede despreciarse ya que la corriente de colector es independiente de la resistencia de colector dentro de cierto rango.d. El voltaje de emisor. al hacer la medición de la diferencia de posición del trazo a la referencia.SUGERENCIAS DE MEDICION Medición del voltaje colector-emisor. Multimetro analógico: Cuidar que uno de los selectores este en el selector de función adecuado y el otro en la escala adecuada. también puede emplearse un amperímetro de cd en serie con Rc para medir directamente la corriente de colector Ic.Ve Medición de la corriente de colector. Para el circuito de polarización por retroalimentación puede medirse la caída de voltaje en Re y de aquí calcular el valor de la corriente de emisor Ie: IE = (VE / RE) aproximadamente = IC 11 . multiplicada por la sensitividad en volts/división. Para estas mediciones usar cualquiera de los siguientes instrumentos: Multimetro digital: Cuidar que el selector de función este en la posición de c. es medido del terminal del emisor a tierra. colocar el selector de acoplamiento “dc-gnd-ca” en la posición de gnd y desplazar verticalmente el trazo hasta una posición de referencia. Osciloscopio: Despues de verificar la calibración. Seleccionr una escala adecuada de volts por división para que la lectura pueda observarse dentro de la pantalla. Para estas mediciones puede usar algunas de las formas siguientes: Para el circuito básico de polarización y para el circuito de polarización por divisr de voltaje se puede medir la caída de voltaje de cd en Rc y conociendo el valor de Rc calcular la corriente de colector Ic: IC = VCC – VC / RC Para estos dos circuitos. Pasar el selector de acoplamiento a la posición de cd. Con las mediciones anteriores podemos calcular el voltaje colector-emisor: Vce = Vc . es medido del terminal del colector a tierra. Las mediciones de voltaje se hacen con referencia a la tierra del circuito. por divisor de voltaje y por retroalimentación) con respecto de la variación de la temperatura.CONCLUSIONES Se concluye que en esta practica se observa la variación del punto de operación de los diferentes circuitos de polarización (básica. Limusa 12 . el transistor opera en la región activa y cuando se utiliza en circuitos digitales. Puedo concluir que dependiendo del circuito de polarización que utilicemos lograremos reducir el corrimiento del punto de operación. La razón de la corriente del colector a la corriente de base se llama ganancia de corriente y se le denota por ℎ𝐹𝐸 . Por ejemplo. generalmente menor que el 5% de la corriente de emisor. También debo decir que el punto de operación debe ser calculado y ejecutado lo más exactamente posible ya que se noto que cuando se variaba la resistencia RC en un 20% los parámetros VCE. con las comparaciones de las tablas de datos podemos decir que el circuito de polarización por divisor de voltaje es mejor que el de polarización básica para fijar el punto de operación. el transistor usualmente opera en las regiones de corte o saturación. si bien esos parámetros variaban considerablemente. Vega R. Jr. A. Savant. el VC y el VE siempre aumentaban. pero el voltaje VBE se mantenía. VC Y/O VE también se alteraban haciendo que la eficiencia del circuito disminuyera. Maciel Suarez/G. Pero también es bastante importante mencionar que. pero el mas eficiente de los tres analizados es el de polarización por retroalimentación. la corriente de colector no sufría grandes cambios. Prentice – Hall Análisis y aplicaciones de circuitos electrónicos J. BIBLIOGRAFIAS Diseño Electrónico. Cuando el transistor se usa como amplificador. la corriente de colector es aproximadamente igual a la corriente de emisor. el VCE disminuía siempre que la temperatura aumentaba. Con la ejecución de esta práctica nos fue posible observar la variación de los parámetros del punto de operación debidos a la temperatura. Además. Contrario al VCE. La corriente de base es mucho mas pequeña.