practica 4 de laboratorio de electronica 1

1. [Año]
[Título del documento]
[SUBTÍTULO DEL DOCUMENTO]
JUDITH VERÓNICA MONTILLA PIRELA
PROYECTO 4
Prof: Francisco Olivares
Asignatura: Lab. De Electrónica
Sección: Saia A
2016
Autores: Judith Montilla C.I.: 18.263.657
Fiorella Troiano C.I.: 24.616.234

2. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
1
PRE-LABORATORIO
1. Defina Amplificador Multietapas.
Los amplificadores multietapas son circuitos electrónicos formados por varios
transistores (BJT o FET), que pueden ser acoplados en forma directa o mediante
capacitores, para mejorar sus respuestas tanto en ganancia, Zin, Zout o ancho de
banda. Las aplicaciones pueden ser tanto de cc como de ca.
2. Mencione y explique los tipos de acoplamientos para los amplificadores multietapas con
transistores.
TIPOS DE ACOPLAMIENTO
El acoplamiento establece la forma en la cual se conectan las distintas etapas
amplificadoras, dependiendo de la naturaleza de la aplicación y las características de
respuesta que se desean. Existen distintos tipos de acoplamiento: Acoplamiento directo,
capacitivo y por transformador.
a. Acoplamiento Directo:
Las etapas se conectan en forma directa, que permite una amplificación tanto de la
componente de señal como de la componente continua del circuito. Se dice que los circuitos
de cc se acoplan directamente. En corriente continua se tiene:
Así
Dado que la malla de entrada será
Entonces

3. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
2
De esta forma se determinan . Note que al hacer análisis en cc, los efectos
de la polarización de una etapa afectan a la otra. Por otro lado, realizando el análisis en
ca se tiene
De esta forma despejando de (7) y reemplazando en (6)
El efecto de los elementos de la primera y segunda etapa están presentes en la ganancia
del sistema.
b. Acoplamiento Capacitivo:
El acoplamiento capacitivo o por condensador se usa para interconectar distintas etapas,
en las cuales sólo se desea amplificar señal. La presencia del capacitor anula las
componentes de cc, permitiendo sólo la amplificación de señales en ca. Los amplificadores
de ca usan acoplamiento capacitivo. Permite mayor libertad en el diseño, pues la
polarización de una etapa no afectará la otra.

4. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
3
Extendiendo el sistema de la Figura a n-etapas, considerando la relación de ganancia de
cada una de ellas se tiene que la ganancia del sistema será:
Considere un amplificador emisor común , de dos etapas de la siguiente figura:
Donde , , .
Por otro lado, pequeño.
Notese que en cc ambas etapas quedan separadas, formarán un circuito de polarización
universal, de esta forma el punto de operación para cada etapa será:
En ca alterna analizando cada etapa por separado se tiene, para la etapa 1 se determina
la ganancia de voltaje. Planteando las ecuaciones en el circuito de la figura:

5. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
4
Luego se tiene que
La cual será la misma de la etapa 2, , de acuerdo a (9) se tiene que la
ganancia total del sistema será:
Sin embargo, si se toma el amplificador completo de acuerdo a la figura, se tiene:
De esta forma se tiene
Considerando los datos, con
¿Por qué difieren los dos cálculos realizados?
Esto ocurre por el efecto de carga que representa la segunda etapa al ser conectada a la
primera. Desde el punto de vista de señal, la primera etapa tiene una impedancia de
salida , dado que su ganancia será -2.4, el amplificador visto desde la salida es
una fuente de voltaje controlado por voltaje. Por otro lado, la segunda etapa desde el
punto de vista de la entrada, tiene una .

6. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
5
Note que, sin conectar la segunda etapa, la salida de la primera será . Al
conectar la segunda etapa al amplificador, se produce un divisor de voltaje
Así, la ganancia de la primera etapa considerando el efecto de carga será
. Luego la ganancia total del sistema
Por lo tanto, se debe considerar el efecto de carga que representa la segunda etapa
respecto de la primera.
c. Acoplamiento por Transfomador:
Este acoplamiento es muy popular en el dominio de la radio frecuencia (RF). El
transformador como carga permitirá aislar las señales y, además, dependiendo de la razón
de transformación incrementar el voltaje y corriente.
En el circuito de la figura, la carga es alimentada a través de un transformador, la relación
de voltajes estará dada por , donde el segundo término es la relación inversa de
transformación. Los transformadores permiten aislar eléctricamente las distintas etapas.

7. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
6
ACTIVIDADES DE LABORATORIO.
PARTE I. ANÁLISIS DE CIRCUITOS AMPLIFICADORES MULTIETAPAS.
1. Busque en el manual ECG el transistor 2N2222. Tome nota de sus especificaciones.
Transistor Bipolar NPN de baja potencia cuyas características principales son las
siguientes:
 Corriente máxima: 800mA
 Voltaje máximo: 40V
 hfe: valores típicos alrededor de 150
2. Monte el circuito, aplique como señal de entrada una onda senoidal de 0.1V de amplitud
y 1KHz de frecuencia.
3. Observe y mida con el osciloscopio las señales de Vi y Vo1, con estos valores calcule la
ganancia de voltaje A1 en la etapa 1.
Señales Vi (amarilla) y Vo1 (azul):
C1
10uF
C2
0.01uF
C3
10uF
R1
22k
R2
82k
RC1
820
RE1
220
R3
8.2k
R4
22k
RC2
1k
RE2
470
Q1
2N2222
Q2
2N2222
VCC
12V
Vo2
Vo1

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Valor Creativo
7
A1 = Vo1 / Vi = -360mV / 100mV = -3.6
4. Repita el paso 3 para calcular la ganancia de voltaje A2 en la etapa 2.
Señales Vo1 (azul) y Vo2 (roja):

9. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
8
A2 = Vo2 / Vo1 = -2.83V / 360mV = -7.86
5. Observe y mida con el osciloscopio las señales de Vi y Vo2. Calcule la ganancia total del
amplificador multietapa.
At = Vo2 / Vi = -2.83V / -100mV = 28.3
6. ¿Qué función cumplen los condensadores en el circuito?
Los condensadores de 10μF a la entrada y 0.01μF funcionan como condensadores de
acople, esto quiere decir que solo dejan pasar las componentes AC de la señal de salida a
la siguiente etapa filtrando las componentes DC. El condensador de 10μF en paralelo a la
resistencia de 470Ω funciona como condensador de paso haciendo que esta resistencia
solo tenga influencia en el estudio DC de la segunda etapa al tiempo que actúa como un
cortocircuito al momento de hacer el estudio AC.

10. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
9
PARTE II. DISEÑO DE AMPLIFICADOR MULTIETAPAS.
1. Diseñe un Amplificador Multietapas con los siguientes datos:
Av = 10, CC = 1, EC = -10, RL = 200Ω, β1 = 100, β2 = 150, Vin = 0.5*sen(ωt), VCC = 15V.
Para hacer el diseño del amplificador multietapas, comenzaremos trabajando desde la
carga, pasando por la segunda etapa (Emisor Común) y finalmente por la primera etapa
(Colector Común).
Segunda etapa:
Sea la ganancia de tensión de un Emisor Común la siguiente:
AV2 = - gm * (RC2 || RL)
AV2 = - IC2 * (RC2 || RL) / 26mV
AV2 = - (VCC * (RC2 || RL)) / 26mV * ((RC2 || RL) + RC2 + RE2)
Asumiendo un valor de RE2 = 400Ω:
((RC2 || 200) + RC2 + 400) / (RC2 || 200) = - 15 / (26mV*(-10))
((RC2 || 200) + RC2 + 400) / (RC2 || 200) = 57.69
Despejando RC2 y resolviendo la ecuación cuadrática, tendremos que:
RC2 = 10.78KΩ
Calculemos Rca2 y Rcd2:
Rca2 = (RC2 || RL) = 10.78K || 200 = 196.36Ω
Rcd2 = RC2 + RE2 = 10.78K + 400 = 11.18KΩ
IC2 = VCC / (Rca2 + Rcd2) = 15 / (196.36 + 11.18K) = 1.32mA
RB2 = 0.1 * β2 * RE2 = 0.1 * 150 * 400 = 6KΩ
VBB2 = VBE + IC2 * (RB2 / β2 + RE2) = 0.7 + 1.32m * (6K / 150 + 400)
VBB2 = 1.28V

11. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
10
Calculando R12 y R22:
R12 = RB2 / (1 – VBB2 / VCC) = 6K / (1 – 1.28 / 15) = 6.56KΩ
R22 = RB2 * VCC / VBB2 = 6K * 15 / 1.28 = 70.31KΩ
Rin2 = RB2 * re2 / ((RB2 / β2) + re2)
re2 = 26mV / IC2 = 26m / 1.32m = 19.7Ω
Rin2 = 6K * 19.7 / ((6K / 150) + 19.7) = 1.98KΩ
Primera etapa:
La carga para la primera etapa es igual a la resistencia de entrada de la segunda etapa (RL1
= Rin2).
Suponiendo RE1 = 400Ω, calculemos Rca1 y Rcd1:
Rca1 = (RE1 || RL1) = 400 || 1.98K = 332.77Ω
Rcd1 = RE1 = 400 = 400Ω
IC1 = VCC / (Rca1 + Rcd1) = 15 / (332.77 + 400) = 20.47mA
RB1 = 0.1 * β1 * RE1 = 0.1 * 100 * 400 = 4KΩ
VBB1 = VBE + IC1 * (RB1 / β1 + RE1) = 0.7 + 20.47m * (4K / 100 + 400)
VBB2 = 9.7V
Calculando R11 y R21:
R11 = RB1 / (1 – VBB1 / VCC) = 4K / (1 – 9.7 / 15) = 11.32KΩ
R21 = RB1 * VCC / VBB1 = 4K * 15 / 9.7 = 6.19KΩ

12. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
11
C1
100uF
C2
100uF
C3
100uF
R11
11.32k
R21
6.19k
RE1
400
R12
6.56k
R22
70.31k
RC2
10.78k
RE2
400
Q1
2N2222
Q2
2N2222
VCC
15V
A
B
C
D
RL
200
C4
100uF

13. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
12
POST-LABORATORIO
1. Explique en qué consiste la configuración Darlington y el amplificador diferencial.
El transistor Darlington es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores
bipolares en un tándem en un único dispositivo. Esta configuración sirve para que el
dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente la cual es el resultado
del producto de las ganancias de los transistores individuales.
Se llama amplificador diferencial a aquel cuya salida es proporcional a la diferencia entre
sus dos entradas (Vi+ y Vi-). La salida puede ser diferencial o no, pero en ambos casos,
referida a tierra. El amplificador diferencial suele construirse con dos transistores que
comparten la misma conexión de emisor, por la que se inyecta una corriente de
polarización. Las bases de los transistores son las entradas (Ii+ y Ii-), mientras que los
colectores son las salidas.

14. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
13
2. Hable sobre la respuesta en frecuencia de todo Amplificador Transistorizado.
Los amplificadores se analizan como sistemas lineales, la respuesta en frecuencia se
describe como una función compleja que representa la magnitud y el corrimiento de fase
para cada frecuencia de entrada. Este análisis se concentrará en un método simple,
conocido como el diagrama de Bode, el cual permite dibujar graficas de frecuencia casi por
inspección.
La respuesta de frecuencia típica para un amplificador acoplado RC es similar a la que se
muestra en la figura. Nótese que la ganancia máxima ocurre en un intervalo medio de
frecuencias y que la ganancia disminuye tanto en frecuencias bajas como altas, A bajas
frecuencias, los capacitores de acoplamiento y derivación se empiezan a abrir y disminuye
la ganancia. A frecuencias altas, los capacitores “no intencionales” (capacitancia interna de
los elementos del circuito) empiezan a atenuar la señal.
Los limites bajo y alto del intervalo medio, fL y fH, se conocen como las frecuencias de corte.
Estas representan la frecuencia a la cual la potencia de salida disminuye a la mitad de su
valor en el intervalo medio, a lo cual se conocen como los puntos de potencia media. Las
frecuencias de corte se conocen también como la frecuencia de corte de 3dB, puesto que,
en estas frecuencias, la amplitud a disminuido 3dB desde su valor pico.

15. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
14
3. Compare su diseño de la Parte II con el montaje de la parte I de la práctica. Complete
el cuadro 1.
SIMILITUDES DIFERENCIAS
 Ambos circuitos poseen 2 etapas
con configuración Emisor Común
en la segunda etapa.
 Ambos amplificadores elevan en
amplitud e invierten la señal de
salida en su segunda etapa.
 Ambos circuitos emplean
amplificadores npn 2n2222.
 Ambos circuitos trabajan en la
región de polarización lineal.
 El amplificador de la parte I
consta de 2 etapas Emisor
Común (la primera de ellas con
resistor en el emisor) mientras
que el amplificador de la parte II
posee configuración Colector
Común en la primera etapa.
 El amplificador de la parte I
invierte y amplifica la señal de
salida en ambas etapas, mientras
el amplificador de la parte II no
amplifica en tensión ni invierte la
señal en la primera etapa.
 Sus señales de salida difieren en
gran medida en cada etapa de los
circuitos.

16. Autores: Judith Montilla, Fiorella Troiano
Valor Creativo
15
CONCLUSIONES
 En la primera actividad, se estudió el comportamiento de un circuito multietapas en
configuración Emisor Común con resistor en el emisor para la primera etapa y Emisor
Común sin resistor en el emisor para la segunda.
 Se pudo observar en el osciloscopio del programa Proteus el comportamiento de la
señal de entrada y las señales de salida de cada etapa las cuales sirvieron para calcular
la ganancia de tensión por etapa y total del sistema. Con esta información, se pudo
constatar como la ganancia total de un circuito multietapas es el resultado del producto
de la ganancia en cada etapa y se observó que la señal de salida en un circuito Emisor
Común es una versión amplificada e invertida de su señal de entrada.
 En esta práctica se pudo estudiar el comportamiento de los circuitos amplificadores
multietapas con transistores BJT empleando los principios tanto de análisis como diseño
para estudiarlos.
 Las ecuaciones de diseño se emplean para obtener un circuito multietapas que
suministrara una ganancia total de -10 a un circuito con una resistencia de carga de
200Ω y con configuración Colector Común en la primera etapa y Emisor Común en la
segunda etapa. Se emplearon los parámetros de ganancia de voltaje y resistencia de
entrada como ecuaciones de gran relevancia para hacer los cálculos.
 Se pudo ver como la ganancia de un circuito en configuración Colector Común, tiene
una ganancia de tensión de aproximadamente 1.