laboratoiro

1. UAGRMINGENIERA EN REDES & TELECOMUNICACIONES
“ELC101 SA”
DISEÑO DE CIRCUITOS INTEGRADOS
LABORATORIO # 2
“Polarización de transistor BJT”
INTEGRANTES
NRO APELLIDO Y NOMBRE REGISTRO
1 NETWORK-UAGRM
2 NETWORK-UAGRM
3 NETWORK-UAGRM
4 NETWORK-UAGRM
5 NETWORK-UAGRM
Fecha: 15/03/2018

2. LABORATORIO # 2
POLARIZACIÓN DE TRANSISTOR BJT
1. INTRODUCCION
Marco Teórico
El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos,
puede ser de germanio o silicio.
Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la
corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo
de transistor.
El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base
(B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que
tiene la flecha en el gráfico de transistor.
El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le
introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el
entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se
llama amplificación.
Este factor se llama ß (beta) y es un dato propio de cada transistor.
Según la fórmula anterior las corrientes no dependen del voltaje que alimenta el
circuito (Vcc), pero en la realidad si lo hace y la corriente Ib cambia ligeramente
cuando se cambia Vcc.
Figura 1: Transistor Bipolar

3. 2. EQUIPO Y MATERIALES
ITEM EQUIPO CANTIDAD
1 Tablero de Prueba 1
2 Alicate de corte 1
3 Multimetro 1
4 Fuente de Alimentación (15VDC) 1
ITEM MATERIALES CANTIDAD
1 Resistor 12kΩ 1
2 Resistor 8.2Ω 1
3 Resistor 470Ω/510Ω 1
4 Resistor 5KΩ 1
5 Transistor Q2N2222 1
3. DESARROLLO
Para el desarrollo del laboratorio se montara el siguiente circuito
Figura 2: Circuito de Polarización Figura 3: Equivalente de Thévenin
Modelo Matemático
Puede determinarse el punto de polarización si se conocen los valores
de los elementos del circuito y las 𝛽 𝐹 de los transistores. El analisis se
simplifica remplazando 𝑅1 y 𝑅2 con el voltaje y la resistencia equivalente
de Thévenin, 𝑉𝑇ℎ y 𝑅 𝑇ℎ , como se muestra en la figura anterior. El
remplazo esta dado por.

4. 𝑉𝑇ℎ =
𝑅2
𝑅1+𝑅2
𝑉𝐶𝐶 (1.1)
𝑅 𝑇ℎ =
𝑅1 𝑅2
𝑅1+𝑅2
(1.2)
Usando la LKV alrededor del lazo 1 de la base y con el 𝐼 𝐸 = (1 +
𝛽 𝐹)𝑅 𝐸 𝐼 𝐵 , se obtien
𝑉𝑇ℎ = 𝑅 𝑇ℎ 𝐼 𝐵 + 𝑉𝐵𝐸 + 𝑅 𝐸 𝐼 𝐸 = 𝑅 𝑇ℎ 𝐼 𝐵 + 𝑉𝐵𝐸 + (1 + 𝛽 𝐹)𝑅 𝐸 𝐼 𝐵 (1.3)
Para un valor conocido de 𝑉𝐵𝐸 (que, por lo general, el 0.7V), la corriente
de base 𝐼 𝐵 esta dada por
𝐼 𝐵 =
𝑉 𝑇ℎ−𝑉 𝐵𝐸
𝑅 𝑇ℎ +(1+𝛽 𝐹)𝑅 𝐸
(1.4)
Entonces, la corriente de colector 𝐼𝐶 puede obtenerse mediante
𝐼𝐶 = 𝛽 𝐹 𝐼 𝐵 (1.5)
Una vez que se conocen los valores de 𝐼 𝐵 e 𝐼𝐶, puede determinarse 𝑉𝐶𝐸
por medio de
𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑅 𝐶 𝐼𝐶 − 𝑅 𝐸 𝐼 𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − [ 𝛽 𝐹 𝑅 𝐶 + 𝑅 𝐸 (1 + 𝛽 𝐹)] 𝐼 𝐵 (1.6)
Al aplicar la LKV alrededor del lazo formado por el colector, el emisor y
la fuente de alimentación de cd 𝑉𝐶𝐶 , se obtiene
𝑉𝐶𝐶 = 𝑅 𝐶 𝐼𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝑅 𝐸 𝐼 𝐸 (1.7)
Al sustituir 𝐼 𝐸 = 𝐼𝐶 /𝛼 𝐹 en la ecuación (1.7), se obtiene que
𝑉𝐶𝐶 = 𝑅 𝐶 𝐼𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝑅 𝐸 𝐼𝐶 /𝛼 𝐹 (1.8)
La cual lleva a
𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − (𝑅 𝐶 +
𝑅 𝐸
𝛼 𝐹
) 𝐼𝐶 (1.9)
En la práctica, 𝛽 𝐹 ≫ 1 y 𝛼 𝐹 ≈ 1. Por tanto, la ecuación (1.9) puede
aproximarse mediante
𝑉𝐶𝐸 ≈ 𝑉𝐶𝐶 − (𝑅 𝐶 + 𝑅 𝐸)𝐼𝐶 (2.0)

5. Que es la ecuación de una línea recta y representa la recta de carga,
como se ilustra en la siguiente figura.
Figura 4: Recta de Carga
Punto de saturación:
Corresponde a la mayor intensidad de base posible. La intensidad de
colector es máxima.
Punto de trabajo:
Corresponde a la intensidad de base determinada por la malla de base
del transistor y es el punto de trabajo normal con la polarización
utilizada.
Punto de corte:
Corresponde a una intensidad de base igual a cero (IB = 0). La corriente
de colector es casi nula (sólo la de fugas).
Como normalmente se superpone un voltaje de ac al voltaje de
operación base emisor 𝑉𝐵𝐸 para hacer que el transistor opere como
amplificador, el punto 𝑄 está sujeto a oscilar en una u otra dirección. Las
siguientes relaciones se utilizan como reglas empíricas para dar un
punto 𝑄 estale.
𝑉𝐶𝐸 =
𝑉 𝐶𝐶
3
(2.1)

6. 𝑉𝑅𝐸 = 𝑅 𝐸 𝐼 𝐸 =
𝑉 𝐶 𝐶
3
(2.2)
10𝑅 𝑇ℎ = (1 + 𝛽 𝐹) 𝑅 𝐸 (2.3)
𝑉𝑇ℎ Está relacionado con 𝑉𝑅𝐸 por medio de
𝑉𝑇ℎ = 𝑉𝑅𝐸 + 𝑉𝐵𝐸 + 𝐼 𝐵 𝑅 𝑇ℎ ≈ 𝑉𝑅𝐸 + 0.7 + 𝐼 𝐵 𝑅 𝑇ℎ (2.4)
Al despejar 𝑅1 en las ecuaciones (1.1) y (1.2), se obtiene
𝑅1 =
𝑅 𝑇ℎ 𝑉 𝐶𝐶
𝑉 𝑇ℎ
(2.5)
Sustituyendo 𝑅1 de la ecuación (2.5) en la ecuación (1.2), se tiene
𝑅2 =
𝑅 𝑇ℎ 𝑉 𝐶𝐶
𝑉 𝐶𝐶 −𝑉 𝑇ℎ
(2.6)
Desarrollo Matemático
Para los cálculos el fabricante del Q2N2222 proporciona los parámetros
𝛽 𝐹: mínimo=10, nominal=173 y máximo=300, por lo común se utiliza el
valor mínimo de 𝛽 𝐹 para obtener el diseño en el peor de los casos del
circuito de polarización para obtener el punto Q deseado con el peor
valor de 𝛽 𝐹, la corriente de operación del colector se tiene que ajustar a
𝐼𝐶 = 10𝑚𝐴. La fuente de alimentación de cd es 𝑉𝐶𝐶 = 15𝑉, y se supondra
para 𝑉𝐵𝐸 = 0.7𝑉
Paso 1: Calcular los valores de 𝛼 𝐹 = 𝛽 𝐹/(1 + 𝛽 𝐹) y 𝐼 𝐸 = 𝐼𝐶 /𝛼 𝐹
𝛼 𝐹 =
𝛽 𝐹
1 + 𝛽 𝐹
=
100
1 + 100
= 0.99
𝐼 𝐸 =
𝐼 𝐶
𝛼 𝐹
=
10𝑚𝐴
0.99
= 10.1𝑚𝐴
Paso 2: Calcular el valor de 𝑉𝑅𝐸
𝑉𝑅𝐸 =
𝑉 𝐶𝐶
3
=
15
3
= 5𝑉
Paso 3: Calcular el valor de 𝑅 𝐸

7. 𝑅 𝐸 =
𝑉𝑅𝐸
𝐼 𝐸
=
5
10.1𝑚𝐴
= 495Ω
Paso 4: Calcular el valor de 𝑉𝐶𝐸
𝑉𝐶𝐸 =
𝑉 𝐶𝐶
3
=
15
3
= 5𝑉
Paso 5: Calcula el valor de 𝑉𝑅𝐶 y 𝑅 𝐶
𝑉𝑅𝐶 = 𝑅 𝐶 𝐼𝐶 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝑅𝐸 − 𝑉𝐶𝐸 = 15 − 5 − 5 = 5𝑉
𝑅 𝐶 =
5
𝐼𝐶
=
5
10𝑚𝐴
= 500Ω
Paso 6: Calcula los valores de 𝑅 𝑇ℎ y 𝑉 𝑇ℎ
𝑅 𝑇ℎ =
(1+𝛽 𝐹) 𝑅 𝐸
10
=
(1+100)495
10
= 5𝑘Ω
𝑉𝑇ℎ = 𝑉𝑅𝐸 + 0.7 + 𝐼 𝐵 𝑅 𝑇ℎ = 5 + 0.7 + (5𝑘 × 0.1𝑚𝐴) = 6.2𝑉
Paso 5: Calcula el valor el valor de 𝑅1 y 𝑅2
𝑅1 =
𝑅 𝑇ℎ 𝑉𝐶𝐶
𝑉𝑇ℎ
= 5𝑘 ×
15
6.2
= 12.1𝑘Ω
𝑅2 =
𝑅 𝑇ℎ 𝑉 𝐶𝐶
𝑉 𝐶𝐶 −𝑉 𝑇ℎ
= 5𝑘 ×
15
15−6.2
= 8.52𝑘Ω
Se tomara en cuenta que algunos valores de las resistencias calculadas
matemáticamente no se encuentran comercialmente a la venta, se utilizara
para la practica resistencias con valores aproximados.
Tabla de valores calculados y valores utilizados de los resistores
RESISTOR TEORICO PRÁCTICO
RC 500Ω 510Ω
RE 495Ω 470Ω
R1 12.1kΩ 12Ω
R2 8.52kΩ 8.2Ω

8. Tabla de comparativa de potenciales calculados en teoría y practica
VALOR CALCULADO TEORICO PRÁCTICO
VRE 5V
VRC 5V
VCE 5V
VBE 0.7V
4. CONCLUCIONES
Se puede concluir que efectivamente se cumples las reglas empíricas
para obtener un punto Q estable, además también se pudo demostrar el
cumplimiento de las leyes de malla que se aplicaron en circuito de
polarización.