21.4: Procedimiento

21.4.1: Voltajes de circuito de CC

1. Considere el circuito de la Figura 21.3.1 usando Vcc = 15 voltios, Vee = −12 voltios, Rs = 10 k\(\Omega\), Rb = 33 k\(\Omega\), Re = 22 k\(\Omega\), Rc = 15 k\(\Omega\), Rload = 20 k\(\Omega\), C1 = C2 = 10\(\mu\) F y C3 = 470\(\mu\) F. Utilizando la aproximación de una tensión base despreciable, determine la CC voltajes en la base, emisor y colector junto con la corriente del colector, y registrarlos en la Tabla 21.5.1.

2. Construya el circuito de la Figura 21.3.1 usando Vcc = 15 voltios, Vee = −12 voltios, Rs = 10 k\(\Omega\), Rb = 33 k\(\Omega\), Re = 22 k\(\Omega\), Rc = 15 k\(\Omega\), Rload = 20 k\(\Omega\), C1 = C2 = 10\(\mu\) F y C3 = 470\(\mu\) F. Asegúrese de que la fuente de CA esté apagada o desconectada. Mida los voltajes de CC en la base, el emisor y el colector junto con la corriente del colector y registrelos en la Tabla 21.5.1. Tenga en cuenta que es posible que desee utilizar un trazador de curva de transistor o un verificador beta para obtener valores aproximados de beta para cada uno de los tres transistores que se van a usar.

21.4.2: Voltajes de circuito de CA

3. Con base en la corriente de colector calculada, determinar los resultados teóricos\(r’_e\)\(A_v\),\(Z_{in}\) y\(Z_{out}\), y registrarlos en la Tabla 21.5.2. Asumir una beta de aproximadamente 150 para el\(Z_{in}\) cálculo.

4. Continuando con los valores de la Tabla 21.5.2 y utilizando una tensión de fuente de CA de una onda sinusoidal de pico pico de 40 mV de 1 kHz, computar los voltajes teóricos de base de CA, emisor y carga, y registrarlos en la Tabla 21.5.3 (Teoría). Tenga en cuenta que\(R_s\) creará un efecto divisor de voltaje con\(Z_{in}\), reduciendo así la señal que llega a la base. Esta señal reducida se multiplica entonces por la ganancia de voltaje y aparece en el colector.

5. Establezca la fuente en una onda sinusoidal de pico pico de 40 mV de 1 kHz y aplique al circuito. Usando el osciloscopio, coloque una sonda en la base y la segunda en el emisor. Registrar los voltajes pico-pico resultantes en la primera fila del Cuadro 21.5.3 (Experimental). Las entradas del osciloscopio deben establecerse para el acoplamiento de CA con el límite de ancho de banda activado. Capture una imagen de la pantalla del osciloscopio.

6. Mueva la segunda sonda a la carga y registre su valor pico-pico en la primera fila de la Tabla 21.5.3. Incluya también si la señal está en fase o fuera de fase con la señal base. Capture una imagen de la pantalla del osciloscopio.

7. Desenganche la resistencia de carga del condensador de salida y mida el voltaje del colector resultante (no conecte el condensador de salida a tierra, simplemente déjelo colgado). Registrar este valor en la columna final del Cuadro 21.5.3.

8. Vuelva a conectar la resistencia de carga. Intercambiar el transistor con el segundo transistor y repetir los pasos 5 a 7 usando la segunda fila de la Tabla 21.5.3.

9. Vuelva a conectar la resistencia de carga. Intercambiar el transistor con el tercer transistor y repetir los pasos 5 a 7 usando la tercera fila de la Tabla 21.5.3.

10. Utilizando los voltajes base y colector medidos de la Tabla 21.5.3, determinar la ganancia experimental para cada transistor. A partir de estas ganancias se determina lo experimental\(r’_e\). Usando el voltaje de la fuente, los voltajes base medidos y la resistencia de la fuente, determinan las impedancias de entrada efectivas a través de la ley de Ohm o la regla del divisor de voltaje. Finalmente, de manera similar y utilizando los voltajes de colector cargados y descargados junto con el valor de resistencia de carga, determinan las impedancias de salida experimentales. Registre estos valores en la Tabla 21.5.4. También determinar y registrar las desviaciones porcentuales.

21.4.3: Solución de problemas

11. Devuelva la resistencia de carga al circuito. Considere cada una de las fallas individuales enumeradas en la Tabla 21.5.5 y estime el voltaje de carga CA resultante. Introducir cada una de las fallas individuales en turno y medir y registrar el voltaje de carga en la Tabla 21.5.5.

21.4.4: Simulación por Computadora

12. Un problema con los amplificadores es el ruido y la ondulación en la fuente de alimentación. Este se acoplará directamente a la salida del circuito a través de la resistencia del colector. Peor aún, este ruido o ondulación puede acoplarse a la base y luego amplificarse junto con la señal de entrada deseada. Esto puede ser un problema con los amplificadores que utilizan una polarización de divisor de voltaje. Una forma de reducir este efecto es desacoplar el divisor de voltaje de la base. Esta modificación se muestra en el circuito de la Figura 21.3.2. Cb efectivamente cortocircuita R2, enviando ruido de fuente de alimentación y ondulación a tierra en lugar de a la base. Por sí mismo esto también cortaría la señal de entrada deseada por lo que se agrega una resistencia extra, R3 entre el condensador y la base. La impedancia de entrada del circuito es aproximadamente igual a R3 en paralelo con\(\beta\)\(r’_e\). Para mostrar la efectividad de esta técnica, construir el circuito de la Figura 21.3.2 en un simulador. Usar valores de Vin = pico de 20 mV a 1 kHz, Vripple = pico de 20 mV a 120 Hz, Vcc = 12 voltios, Rs = 1 k\(\Omega\), R1 = 10 k\(\Omega\), R2 = 3.3 k\(\Omega\), R3 = 22 k\(\Omega\), Re = 4.7 k\(\Omega\), Rc = 3.3 k\(\Omega\), Rload = 1 k\(\Omega\), Cin = Cut = 10\(\mu\) F, Cb= 100\(\mu\) F y Ce = 470 10\(\mu\) F. Ejecute una simulación Transitoria y observe el voltaje de carga. Se debe notar una variación de baja frecuencia muy pequeña. Esta es la ondulación de 120 Hz acoplada a través de la resistencia del colector. Altere el circuito eliminando Cb y R3 para producir el circuito divisor de voltaje básico (o más simplemente, establezca Cb y R3 en valores extremadamente pequeños como pF y m\(\Omega\)). Vuelva a ejecutar la simulación. El voltaje de carga ahora debería mostrar una contribución de ondulación mucho más obvia, mostrando así cuán efectivos pueden ser los componentes de desacoplamiento de la fuente de alimentación.