diodo zenner

5/14/2018 diodo zenner - slidepdf.com

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Ense˜ nanza practica de electronica decomponentes

Raul Alcaraz Martınez, Cesar Sanchez Melendez

Septiembre 2009



Indice

1. El Diodo Rectificador 7

1.1. Calculos teoricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2. Simulacion en Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3. Desarrollo de la practica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2. Diodos Zener, Leds y Fotodiodos 13

2.1. Calculos teoricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2. Simulacion en Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15


3. Fuente de Alimentacion 19


3.2. Simulacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21


4. Transistor Bipolar (I) 23




5. Transistor Bipolar (II) 29






4 INDICE

6. Transistor Unipolar 35




7. Dise ˜ no de un Amplificador 41

7.1. Diseno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

7.2. Simulacion con Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

7.3. Medidas en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

A. Ejemplo de Resolucion de una Practica 45

A.1. Calculos teoricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

A.2. Simulacion en Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

A.3. Desarrollo de la practica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52



Indice de Figuras

1.1. Circuitos de polarizacion de un diodo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2. Circuito recortador a dos niveles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.3. Circuito fijador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.1. Circuito con un diodo zener. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.2. Circuito estabilizador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.3. Circuito con un LED. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.4. Circuito con un optoacoplador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.5. Modificacion del modelo del diodo zener generico incluido en la versionde estudiante de Pspice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1. Etapa de rectificacion conectada al transformador. . . . . . . . . . . . . . 20

3.2. Fuente de alimentacion sin regulador de tension. . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3. Fuente de alimentacion completa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.1. Circuito basico de polarizacion en un transistor NPN. . . . . . . . . . . . 25

4.2. Circuito basico de autopolarizacion en un transistor NPN. . . . . . . . . 25

4.3. Circuito polarizacion en un transistor NPN. . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

5.1. Circuito basico de polarizacion para la obtencion de la caracterıstica desalida de un transistor NPN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.2. Circuito basico de polarizacion para la comprobacion de las zonas defuncionamiento de un transistor NPN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5.3. Funcionamiento de un transistor NPN como interruptor. . . . . . . . . . 33

5.4. Funcionamiento de un transistor NPN como fuente de corriente. . . . . 34



6 INDICE DE FIGURAS

6.1. Circuito basico de polarizacion en un transistor unipolar JFET canal N. . 37

6.2. Funcionamiento de un transistor unipolar JFET canal N como interruptor. 37

6.3. Funcionamiento de un transistor unipolar JFET canal N como interrup-tor controlado por tension. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

A.1. Circuito de polarizacion de un transistor bipolar. . . . . . . . . . . . . . . 47

A.2. Simplificacion del circuito de la Fig. A.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

A.3. Resultado de editar el modelo (en formato texto) del transistor Q2N2222. 49

A.4. Esquematico en Pspice correspondiente al circuito de la Fig. A.1. . . . . . 50

A.5. Valores de tension obtenidos por PSpice tras el analisis del punto depolarizacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

A.6. Valores de corriente obtenidos por PSpice tras el analisis del punto depolarizacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

A.7. Patillaje correspondiente al transistor 2N2222 obtenido a partir de sushojas de caracterısticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

A.8. Detalle del encapsulado del transistor 2N2222 y medicion del valor β con polımetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

A.9. Montaje en laboratorio del circuito de la Fig. A.1. Detalle de conexiones. 53

A.10.Detalle de medicion de tension base-emisor en laboratorio. . . . . . . . . 54

A.11.Detalle de medicion de tension colector-emisor en laboratorio. . . . . . . 54

A.12.Detalle de medicion de tension colector-base en laboratorio. . . . . . . . 55

A.13.Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de emisor enlaboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

A.14.Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de colector enlaboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

A.15.Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de 39k enlaboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

A.16.Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de 4.7k enlaboratorio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57



Practica 1

El Diodo Rectificador

1.1. Calculos teoricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2. Simulacion en Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3. Desarrollo de la practica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Objetivos

En las proximas dos practicas se pretende conocer el comportamiento de los dis-

positivos semiconductores basicos: diodos rectificadores, diodos zener y diodos leds.

Por lo que se recomienda al alumno que repase la parte teorica correspondiente adiodos.

En el transcurso de esta practica se estudiaran los diodos rectificadores y se de-

bera:

Identificar una serie de diodos, ası como obtener algunos de sus parametros masimportante, utilizando para ello los catalogos disponibles.

Obtener la curva que define el comportamiento de un diodo.

Montar y verificar el funcionamiento de una serie de circuitos basicos, tal comoel recortador a dos niveles y el fijador de nivel.



8 ELECTRONICA I

1.1. Calculos teoricos

Antes de realizar las medidas practicas en el laboratorio se deben resolver los si-guientes ejercicios teoricos.

1. Buscar en los catalogos de los fabricantes, los cuales se pueden obtener desdeinternet, las caracterısticas principales (aplicacion o tipo, corriente maxima endirecta y corriente maxima en inversa) de cuatro diodos diferentes.

2. En los dos circitos de la Fig. 1.1, si E vale 2 V :

a) Calcular la tension que cae en el diodo y la corriente que circula a traves deel.

b) ¿Como esta polarizado el diodo en cada circuito?.

Figura 1.1. Circuitos de polarizacion de un diodo.

3. En el circuito de la Fig. 1.1(a), calcular el valor de la corriente que circula a travesdel diodo para los casos en que la fuente de entrada E esta a 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4,0.5, 0.6, 0.8 y 1 V .

4. En el circuto de la Fig. 1.1(b), calcular el valor de la corriente que circula a traves

del diodo para los casos en que la fuente de entrada E esta a 0, 0.5, 1, 2, 3, y 4 V .

5. Representar la corriente que circula por el dido en funcion de la tension de lafuente de entrada E a partir de los datos calculados en los dos puntos anterio-res. Puesto que la resistencia tiene un valor muy pequeno, esta grafica se puedeconsiderar como la funcion caracterıstica tension–corriente del diodo.

6. El circuito de la Fig. 1.2 es un circuito recortador a dos niveles. Obtener:

a) Su funcion de transferencia, es decir, la variacion de la tension de salida vsen funcion de la tension de entrada ve.

b) La representacion temporal de vs si ve es una senal triangular de 1 kHz defrecuencia y 16 V pp de amplitud.



PRACTICA 1. EL DIODO RECTIFICADOR 9

Figura 1.2. Circuito recortador a dos niveles.

7. En el cirucito de la Fig. 1.3, el cual es un fijador de nivel:

a) Explique detalladamente el funcionamiento del circuito.b) Dibuje vs cuando ve es una senal sinusoidal de 1 kHz de frecuenca y 5 V pp de

amplitud, y el condesador C tiene un valor de 0.56 nF .

c) Repita el punto anterior cuando C vale 1 µF .

Figura 1.3. Circuito fijador.

1.2. Simulacion en Pspice

En esta seccion se simularan los ejercicios analizados teoricamente en la seccionanterior. La memoria de esta parte de la practica se debe completar con capturas de losesquematicos realizados y las graficas obtenidas con Pspice.

1. Simule independientemente los circuitos de la Fig. 1.1, e indique el valor de ten-sion que cae en el diodo y la corriente que lo atraviesa en cada uno de ellos. Eldiodo que se empleara en la realizacion practica sera el 1N4007.

2. Simule el circuito de la Fig. 1.1(a) e indique el valor de la corriente que circula a

traves del diodo para los siguientes valores de E : 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8 y1 V.



10 ELECTRONICA I

3. Simule el circuito de la Fig. 1.1(b), e indique el valor de la corriente que circula atraves del diodo para los siguientes valores de E : 0, 0.5, 1, 2, 3 y 4 V.

4. Eligiendo el adecaudo analisis de simulacion obtener la caracterıstica tension–corriente del diodo en el circuito de la Fig. 1.1(a).

5. Simule el circuito de la Fig. 1.2, y obtenga la variacion temporal de vs cuando vees una senal triangular de 1 kHz y 16 V pp.

6. Simule el circuito de la Fig. 1.3, y obtenga la variacion temporal de vs cuando vees una senal sinusoidal de 1 kHz y 5 V pp y:

a) C vale 0.56 nF .

b) C vale 1 µF .

1.3. Desarrollo de la practica

En esta seccion se analizaran en el laboratorio los circuitos estudiados teoricamentey mediante simulacion en los apartados anteriores.

1. Una vez que ha comprobado en las hojas de caracterısticas cuales son las limi-taciones electricas del diodo 1N4007, conecte ambos terminales del diodo a laspuntas de prueba del multımetro y compruebe con cual de las dos combinacionesposibles se obtiene lectura distinta de rebosamiento. En esta posicion, el terminarconectado al COMUN del multımetro es el catodo. Compruebe que uno de losdos extremos esta marcado, y es el catodo. Ademas:

a) Monte el circuito de la Fig. 1.1(a) y ajuste la tension de la fuente a 2 V . Midala tension entre anodo y catodo del diodo y la corriente que circula a travesde el.

b) Monte el circuito de la Fig. 1.1(b) y ajuste la tension de la fuente a 2 V . Midala tension entre anodo y catodo del diodo y la corriente que circula a travesde el.

c) Compare los resultados con los obtenidos en los puntos correspondientes delas dos secciones anteriores. Comente a que se deben las diferencias encon-tradas, si es que las hay.

2. En este apartado se obtendran varios puntos de la caracterıstica tension–corrientedel 1N4007 polarizado en directa. Para ello, se debe montar el circuito de laFig. 1.1(a) y colocar el amperımetro en serie con el diodo. Una vez hecho esto,se debe ajustar la fuente de entrada E a 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8 y 1 V yanotar la corriente que circuila por el amperimetro en cada caso.

Compare estos resultados con los obtenidos en los puntos correspondientes de

las dos secciones anteriores. Comente a que se deben las diferencias encontradas,si es que las hay.



PRACTICA 1. EL DIODO RECTIFICADOR 11

3. Para medir puntos de la caracterıstica tension–corriente del diodo polarizado eninversa, se debe realizar el montaje de la Fig. 1.1(b). Al igual que en el caso ante-rior colocar el amperimetro en serie con el diodo, ajustar la fuente E a 0, 0.5, 1, 2,

3, y 4 V y anotar la corriente que circula por el amperimetro en cada caso.Compare estos resultados con los obtenidos en los puntos correspondientes delas dos secciones anteriores. Comente a que se deben las diferencias encontradas,si es que las hay.

4. A partir de los datos obtenidos en los dos apartados anteriores, obtener la graficade tension–corriente del diodo. ¿Que diferencias hay con respecto a la obtenidateoricamente y a la simulada? ¿A que se deben?.

5. Realice el montaje de la Fig. 1.2 alimentando el circuito con una forma de ondatriangular de 1 KHz, reduzca su amplitud hasta el valor mınimo que sumistra el

generador de funciones (tener en cuenta las atenuaciones de -20 y -40 dB), y:

a) Conecte el canal A del osciloscopio a la senal de entrada y el canal B a lasalida, y vaya aumentado lentamente la amplitud de la senal de entradacomparando la forma de onda en la entrada y en la salida, y anote los va-lores de tension en los que se producen diferencias significativas. Ademas,represente la senal de entrada y la de salida en una sola grafica indicandoclaramente todos los valores significativos.

b) Varıe la frecuencia de la senal de entrada y compruebe que la forma de ondade la salida no depende de esta (a elevadas frecuencias aparecen los efectos

debidos a las capacidades internas de los diodos).c) Seleccione otras formas de onda en la entrada y comparelas con las obteni-

das en la salida.

d) Compare la senal de salida obtenida en el apartado a) con las obtenidasteoricamente y mediante simulacion. Indique a que se deben las diferencias,si es que se encuentran.

6. Realice el montaje de la Fig. 1.3 en el que la resistencia de carga sera el mismo os-ciloscopio. Alimente el circuito con una senal sinusoidal de 1 KHz de frecuenciay 5 V pp de amplitud, visualice en el osciloscopio las senales de entrada (canal A)

y de salida (canal B), y:

a) Represente ambas formas de onda para un valor de C de 0.56 nF y 1 µF .Establezca la influencia del valor del condensador en la onda de salida delcircuito.

b) Seleccione otros tipos de onda y compare las senales de entrada y salida.

c) Compare estos resultados con los obtenidos teoricamente y mediante simu-lacion. Indique a que se deben las diferencias, si es que se encuentran.



Practica 2

Diodos Zener, Leds y Fotodiodos




Objetivos

En esta practica se continua estudiando experimentalmente el comportamiento de

los diodos. Si en la anterior practica se estudiaron los diodos rectificadores, en esta se

analizaran los diodos Zener, diodos LEDs y fotodiodos.Los objetivos principales de esta practica son:

Determinar experimentalmente la caracterıstica inversa de un diodo Zener.

Comprobar el funcionamiento de un estabilizador de tension con un diodo Zener.

Averiguar la relacion entre la corriente y la intensidad de brillo de un diodo LEDy disenar un circuito para utilizar el LED como indicador.

Comprobar el funcionamiento de un optoacoplador.



14 ELECTRONICA I



1. En el circuito de la Fig. 2.1, sabiendo que la tension umbral del zener es de 12 V ,obtener:

a) La corriente que circula a traves del diodo zener cuando la fuente de entradaE presenta valores de 0, 2, 4, 7, 11, 12, 13 y 14 V .

b) La tension que deberıa tener la fuente de entrada E para que la corrienteque circule por el zener sea de 2, 5, 10, 20, y 25 mA.

c) Representar la corriente que circula por el dido zener en funcion de la ten-sion de la fuente de entrada E a partir de los datos calculados en los dos pun-tos anteriores. Puesto que la resistencia tiene un valor muy pequeno, estagrafica se puede considerar como la funcion caracterıstica tension–corrientedel diodo zener.

Figura 2.1. Circuito con un diodo zener.

2. El circuito de la Fig. 2.2 es un estabilizador de tension, Considerando que el zenertiene una tension umbral de 12 V, calcular:

Figura 2.2. Circuito estabilizador.



PRACTICA 2. DIODOS ZENER, LEDS Y FOTODIODOS 15

a) La tensionquecaeenelzener y la corriente que circula a traves de el cuandola fuente de entrada E vale 8, 12, 14 y 15 V .

b) Con cada uno de estos valores de tension de entrada, ¿se produce estabili-

zacion a la salida?.

3. En el circuito de la Fig. 2.3 calcular el valor mınimo que deberıa tener la resis-tencia R para que el diodo LED no se queme. Considerar que en el LED, cuandoesta polarizado en directa, caen 1.5 V y que la intensidad maxima que puedesoportar es de 25 mA.

Figura 2.3. Circuito con un LED.

4. El circuito de la Fig. 2.4 representa un montaje tıpico con un optoacoplador. Ex-plicar cualitativamente, es decir, sin caclular valores, como variara la tension de

salida V s del caso en que se introduzca un objeto opaco entre el LED y el fotodio-do a cuando dicho objeto no se introduzca.

Figura 2.4. Circuito con un optoacoplador.


En esta seccion se simularan los ejercicios analizados teoricamente en la seccionanterior. La memoria de esta parte de la practica se debe completar con capturas de los



16 ELECTRONICA I

esquematicos realizados y las graficas obtenidas con Pspice.

1. Simule el circuito de la Fig. 2.1 y obtenga el valor de corriente que circula a traves

del zener cuando la E vale 0, 2, 4, 7, 11, 12, 13 y 14V . El diodo zener que seempleara en el laboratorio sera el BZX55C12 de 12 V . Puesto que este diodo no seencuentra disponible en la version de estudiante de Pspice, se empleara el diodozener generico (DbreakZ). Para conseguir que este diodo tenga una tension deruptura de 12 V se tiene que editar el modelo (Edit /Model ... / Edit InstanceModel (Text) ...) y anadir el parametro BV = 12 tal como se muestra en la Fig. 2.5.

Figura 2.5. Modificacion del modelo del diodo zener generico incluido en la version de estudiante dePspice.

2. Eligiendo adecuadamente el analisis de simulacion obtener la caracterıstica ten-sion–corriente del diodo zener en el circuito de la Fig. 2.1.

3. Simule el circuito de la Fig. 2.2 y obtenga la tension que cae en el diodo zener yla corriente que lo atraviesa cuando E vale 8, 12, 14 y 15 V . ¿Para que valores deE se produce estabilizacion?



1. Se montara el circuito de la Fig. 2.1 con la fuente de alimentacion ajustada a 0 V y se ira ajustando a 0, 2, 4, 7, 11, 12, 13 y 14 V, midiendo los valores de corriente



PRACTICA 2. DIODOS ZENER, LEDS Y FOTODIODOS 17

que atraviesan al zener (integrado BZX55C12). Para no quemar el diodo se debelimitar la corriente maxima de la fuente al valor maximo que puede soportar, elcual sera:

I zmax =P zV z =

0,5W

12 = 41,67mA (2.1)

¿Se observan diferencias entre los valores medidos y los obtendios teoricamentey mediante simulacion? ¿A que se deben?.

2. Con el mismo montaje que en el punto anterior y ajustando nuevamente la ten-sion de la fuente a 0 V , esta se ira aumentando hasta conseguir que la intensidadque circula por el zener sea de 2, 5, 10, 20, 25 mA. Anotar los valores de la fuen-te de entrada en cada caso. ¿Se aprecian diferencias con los valores calculadosteoricamente y los obtenidos mediante simulacion? ¿A que son debidas?.

3. A partir de los datos obtenidos en los dos apartados anteriores, obtener la grafi-ca de tension–corriente del diodo zener. ¿Que diferencias hay con respecto a laobtenida teoricamente y a la simulada? ¿A que se deben?.

4. Se montara el circuito estabilizador de la Fig. 2.2 ajustando la fuente de alimen-tacion a 0 V. Despues se ajustara la fuente de entrada a 8, 12, 14 y 15 V. ¿Cuantovale la tension en el zener y la corriente que lo atraviesa en cada caso? ¿Existendiferencias entre los valores medidos y los calculados teoricamente o simuladosen Pspice? ¿A que se podrıan deber?.

5. Se montara el circuito de la Fig. 2.3 con la fuente de alimentacion ajustada a 0 V (recuerde que el catodo del LED es el terminal mas corto). Se limitara la corrientedel circuito a 25 mA, que es la corriente maxima que soporta el diodo. No supere jamas esa corriente. Compruebe que un aumento de corriente corresponde con unincremento del brillo del LED. ¿Cual crees que es el valor optimo de la corrienteque produciendo un brillo suficientemente visible en el diodo es economico des-de el punto de vista de la carga que supone para la fuente de alimentacion? Tengaen cuenta que el diodo debe ser util como dispositivo indicador en amplias con-diciones de iluminacion ambiental. ¿Cuanto vale, es esas condiciones, la tensionen el diodo? ¿Por que no es de 0.7 V?

6. Tras localizar el emisor (E) y detector (D) del optoacoplador (integrado con refe-rencia TCST2000), se montara el circuito de la Fig. 2.4 y se medira la tension desalida. Introduzca un objeto opaco (una moneda, por ejemplo) en la ranura deloptoacoplador. ¿Cuanto vale ahora la tension de salida? ¿Coinciden las variacio-nes de tension de un caso a otro con las explicaciones teoricas que indico en laseccion 2?.



Practica 3

Fuente de Alimentacion


3.2. Simulacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21


Objetivos

En esta practica se montara una fuente de alimentacion, realizando las medidas

oportunas en cada uno de los pasos en que se va a dividir su montaje.

Los objetivos principales de esta practica son:

Comprobar el funcionamiento de transformador reductor.

Analizar una etapa de rectificacion de onda completa.

Estudiar el efecto de filtrado producido por un condensador.

Analizar el funcionamiento de un estabilizador de tension.

Conseguir una fuente de alimentacion de tension continua de 8 V.



20 ELECTRONICA I



1. Dibujar la forma de onda de la salida de un transformador reductor 220/12 V sila entrada es la tension de la red electrica. Caracterizar completamente esta ondaindicando su tension de pico, su frecuencia, y su valor medio.

2. Si al transformador anterior conectado a la red electrica se le anade una etapa derectificacion como la mostrada en la Fig. 3.1, dibujar la forma de onda a la salidadel rectificador V s indicando su valor de pico, su frecuencia y su valor medio.

Figura 3.1. Etapa de rectificacion conectada al transformador.

3. En el circuito de la Fig. 3.2 se ha anadido un condensador para realizar una fun-cion de filtrado y obtener una senal lo mas continua posible. Para los valoresdel condensador C de 22 nF, 3.3 µF y 22 µF, calcular la tension de rizado quetendra la forma de onda que se obtendrıa sobre el condensador cuando la resis-tencia de carga (RL) es de 3.9 kΩ. Ademas, dibujar esta forma de onda, indicandosus valores extremos ası como su frecuencia aproximada y su valor medio paracada uno de los condensadores indicados.

Figura 3.2. Fuente de alimentacion sin regulador de tension.



PRACTICA 3. FUENTE DE ALIMENTACION 21

4. Empleando el condesador de 22 µF y anadiendo una ultima etapa de estabiliza-cion, tal como muestra la Fig. 3.3, dibujar la forma de onda de la tension de salidacuando la resistencia de carga RL vale 150, 560, 1500, 2200, y 3900 Ω. Indicar cla-

ramente la amplitud y la frecuencia de cada senal.

7812

Figura 3.3. Fuente de alimentacion completa.

3.2. Simulacion

En esta seccion se simulara la fuente de alimentacion analizada teoricamente en

la secci´on anterior empleando el software

FA.exe1

. La memoria de esta parte de lapractica se debe completar con la captura del esquematico realizado y las graficas ob-tenidas con el software indicado.

En primer lugar, elegir una fuente de alimentacion similar a la mostrada en laFig. 3.3, y ajustar los valores correspondientes a los indicados en la misma. Posterior-mente, ver en el osciloscopio (simulador):

1. La forma de onda despues del secundario. Indicar claramente su amplitud depico, su frecuencia y su valor medio, considerando la RL=3.9 kΩ.

2. La forma de onda a la salida del rectificador. Indicar claramente su amplitud depico, su frecuencia, y su valor medio, considerando la RL=3.9 kΩ.

3. La forma de onda despues del condensador, cuando este tiene valores de 22 nF,3.3 µF y 22 µF. Indicar claramente cual es la tension de rizado en cada caso.

4. La forma de onda despues del regulador de tension cuando la resistencia de cargatiene valores de 150, 560, 1500, 2200, y 3900 Ω. Indicar claramente la amplitud dela senal, su frecuencia y su valor medio.

1Este software esta disponible en moodle.



22 ELECTRONICA I


En esta seccion se analizara en el laboratorio la fuente de alimentacion estudiadateoricamente y mediante simulacion en los apartados anteriores.

1. La primera etapa de la fuente pretende cambiar el nivel de la senal de entradaal nivel requerido. Esta etapa se realiza por medio de un transformador, en estecaso sera necesario uno de 220/12 V, 1 A. La tension de entrada sera la de lared, por lo que se recomienda maxima precaucion al conectar el transformador ydurante todo el desarrollo de la practica. No se debe intentar medir la tension deentrada del transformador con el osciloscopio. Se debe dibujar la senal de salidadel transformador sin carga, indicando su valor de pico, su frecuencia, y su valor

medio.¿Existen diferencias con las ondas obtenidas teoricamente y mediante simula-cion? ¿A que se deben?.

2. Se pretende, a partir de una onda senoidal de entrada, de valor medio nulo, obte-ner una salida unipolar, con una componente continua no nula. En la fuente quese esta implementando se utiliza un rectificador de onda completa tal como semuestra en la Fig. 3.1. Montar este circuito y representar la senal a la salida delpuente de diodos (integrado B250C1500) con una resistencia de carga RL de 3.9kΩ. Indicar claramente su amplitud de pico, su frecuencia y su valor medio.

¿Existen diferencias con las formas de onda calculadas teoricamente y mediantesimulacion? ¿A que se deben?.

3. Para obtener una senal lo mas continua posible se puede colocar un condensadoren paralelo con la carga tal como muestra la Fig. 3.2. Sin embargo, la senal de sali-da tendra un rizado que dependera del valor del condensador empleado. Montarel circuito y representar el rizado obtenido para valores del condesador C de 22nF, 3.3 µF y 22 µF siendo RL = 3.9 kΩ. Indicar claramente el valor de la tensionde rizado, sus valores extremos, su valor medio y su frecuencia aproximada.

¿Se encuentras diferencias con los valores obtenidos teoricamente y mediante si-

mulacion? ¿A que se deben?.4. Por ultimo, para que la tension de salida permanezca constante se empleara un

regulador, en este caso el 7812. Se conectara tal como aparece en la Fig. 3.3. Mon-tar este circuito empleando un condensador de valor C 22 µF, y representar lasenal de salida cuando la resistencia de carga RL tiene valores de 150, 560, 1500,2200 y 3900 Ω. Indicar claramente el valor de la senal obtenida, su frecuencia y suvalor medio.

¿Existen diferencias con las formas de onda calculadas teoricamente y mediantesimulacion? ¿A que se deben?.



Practica 4

Transistor Bipolar (I). Polarizacion




Objetivos

El transistor se utiliza principalmente en amplificacion y como elemento de conmu-

tacion, siendo imprescindible para ambas aplicaciones el estudio de la polarizacion

del transistor en las diferentes zonas de trabajo. En esta practica se observaran y ob-tendran las caracterısticas del transistor en las distintas zonas de trabajo, introducien-do las aplicaciones fundamentales para su uso en proximas practicas. Se pretende

que el alumno distinga las diferentes zonas de funcionamiento y observe las peculiari-dades de cada una de ellas.



24 ELECTRONICA I


Antes de realizar las medidas practicas en el laboratorio se deben resolver los si-guientes ejercicios y cuestiones teoricas.

1. Buscar en los catalogos de los fabricantes, los cuales se pueden obtener desde in-ternet, las caracterısticas principales (aplicacion o tipo, tension base emisor en po-larizacion, valor tıpico de β , patillaje, etc..) de los transistores Q2N222, Q2N3904,Q2N3906 y BC556.

2. Viendo la ecuacionbasica de funcionamiento del transistor bipolar en zona activa¿Que debemos controlar para fijar la corriente de colector?

3. Suponiendo una configuracion en emisor comun, con circuito autopolarizado,¿en cual de los siguientes casos se obtiene el valor mas grande de I C ?:

a) activa directa

b) saturacion

c) corte

d) activa inversa

e) ninguna de las anteriores

4. En el circuito basico de polarizacion de la Fig. 4.1, determine el punto de trabajodel transistor supuesto un valor de V 1 de 0, 2, 3 y 5 voltios. Suponga un valor deβ = 250, V BE on = 0,7V y V CE sat = 0,2V .

5. En los circuitos de autopolarizacion de las Fig. 4.2 y Fig. 4.3, determine el puntode trabajo de los transistores suponiendo, en todos los casos, un valor de β = 250,V BE on = 0,7V y V CE sat = 0,2V .

6. Considerando un valor de R2 = 1500Ω, vuelva a calcular el punto de trabajo delcircuito de la Fig. 4.2, manteniendo el resto de componentes y parametros en susvalores originales.



1. Simule el circuito de la Fig. 4.1 suponiendo un valor de V 1 de 0, 2, 3 y 5 voltios, eindique los valores de tension V BE y V CE y los valores de corriente I B, I E e I C . El



PRACTICA 4. TRANSISTOR BIPOLAR (I) 25

Figura 4.1. Circuito basico de polarizacion en un transistor NPN.

Figura 4.2. Circuito basico de autopolarizacion en un transistor NPN.



26 ELECTRONICA I

Figura 4.3. Circuito polarizacion en un transistor NPN.

transistor utilizado sera el Q2N2222. Supuesta una senal de entrada cuadrada denivel bajo 0 V, nivel alto 5 V y frecuencia 1 kHz, obtenga la senal entre colector yemisor.

2. Simule los circuitos de las Fig. 4.2 y Fig. 4.3 indicando los valores de tension V BE yV CE y los valores de corriente I B, I E e I C . El transistor utilizado sera el Q2N2222.

3. Considerando un valor de R2 = 1500Ω, vuelva a simular y obtener el punto detrabajo del circuito de la Fig. 4.2, manteniendo el resto de componentes y parame-tros en sus valores originales.


En esta seccion se analizaran en el laboratorio los circuitos estudiados teoricamentey mediante simulacion en los apartados anteriores en comparacion con las resultados

medidos sobre los distintos montajes.

1. Una vez que ha comprobado en las hojas de caracterısticas cuales son las limita-ciones electricas del transistor Q2N2222, conecte los terminales del transistor almultımetro y compruebe que valor de β se obtiene. Ademas:

2. Monte el circuito de la Fig. 4.1 y ajuste la tension de la fuente V 1 a 0, 2, 3 y 5 V .Mida las tensiones V BE y V CE y los valores de corriente I B, I E e I C .

a) En el circuito anterior, se sustituira la tension V 1 por una senal alterna cua-

drada, que se obtiene del generador de senal y que tendra como nivel bajo0 V y como nivel alto 5V, y una frecuencia de 1KHz. Con el osciloscopio se



PRACTICA 4. TRANSISTOR BIPOLAR (I) 27

medira y representara la tension entre colector y emisor (V CE ), comprobandoque se trata de una onda cuadrada, invertida respecto a la anterior.

b) Compare los resultados con los obtenidos en los puntos correspondientes

de las dos secciones anteriores (Calculos teoricos y simulacion). Comente aque se deben las diferencias encontradas, si es que las hay.

3. Monte el circuito de la Fig. 4.2 y mida las tensiones V BE y V CE y los valores decorriente I B, I E e I C . Compare estos resultados con los obtenidos en los puntoscorrespondientes de las secciones anteriores. Comente a que se deben las dife-rencias encontradas, si es que las hay. Repita el apartado suponiendo un valor deR2 = 1500Ω.

4. Monte el circuito de la Fig. 4.3. Mida las tensiones V BE y V CE y los valores decorriente I B, I E e I C . Compare estos resultados con los obtenidos en los puntoscorrespondientes de las dos secciones anteriores. Comente a que se deben lasdiferencias encontradas, si es que las hay.



Practica 5

Transistor Bipolar (II). Caracterısticasde salida y aplicaciones




Objetivos

Con esta segunda practica dedicada al transistor bipolar se pretende medir la ca-racterıstica de salida de un transistor bipolar en emisor comun, comprobar las dife-

rentes zonas de funcionamiento y algunas sencillas aplicaciones del transistor bipolar.Los principales objetivos son:

Comprobar el efecto de la corriente de base en la corriente de colector.

Determinar experimentalmente las caracterısticas de salida de un transistor y

a partir de los resultados obtenidos distinguir las distintas zonas de trabajo deltransistor.

Comprobar, a traves de sencillas aplicaciones, el control de la corriente de co-lector mediante la corriente de base.



30 ELECTRONICA I


Antes de realizar las medidas practicas en el laboratorio se deben resolver los si-guientes ejercicios y cuestiones teoricas. Suponga, en todos los apartados, un valor deβ = 250, V BE on = 0,7V y V CE sat = 0,2V .

1. En el circuito de la Fig. 5.1, ¿cual debe ser la posicion del potenciometro para con-seguir una corriente de base I B = 20uA suponiendo un funcionamiento en activadirecta?. Considere el potenciometro como la asociacion serie de dos resistenciasde valor x ·R y (1− x) ·R, siendo x un valor entre 0 y 1 que define la posicion delpotenciometro.

2. En el circuito de la Fig. 5.2, determine los valores de I C y V CE suponiendo I B =10uA para los siguientes valores de V 1: 2, 3 y 5 voltios.

3. Repita el apartado anterior suponiendo I B = 20uA y I B = 30uA. ¿Que ocurrirıasi bajamos progresivamente el valor de V 1?. Represente la curva caracterıstica desalida del transistor a partir de los datos calculados en estos primeros apartados.

4. En el circuito de la Fig. 5.3, determine el punto de trabajo del transistor para losdos casos posibles en funcion de la posicion del conmutador. Suponga un valorde V LEDon

= 1,5V .

5. En el circuito de la Fig. 5.4, determine el punto de trabajo del transistor supo-niendo el LED en el circuito y suponiendo que se sustituye por una resistencia de100Ω. Suponga un valor de V LEDon

= 1,5V .


En esta seccion se simularan los ejercicios analizados teoricamente en la seccionanterior. La memoria de esta parte de la practica se debe completar con capturas de

los esquematicos realizados y las graficas obtenidas con Pspice. En todos los casos, elmodelo transistor utilizado sera el Q2N2222.

1. Simule el circuito de la Fig. 5.1 y obtenga las curvas caracterısticas de salidasuponiendo las siguientes posibilidades en el circuito de entrada I B = 10uA,I B = 20uA y I B = 30uA. Para esta simulacion puede sustituir el montaje en laentrada (fuente de 5V , potenciometro y resistencia de 10kΩ) por un generadorideal de corriente.

2. Simule las dos posibilidades del circuito de la Fig. 5.3 indicando el punto de tra-

bajo del transistor en cada caso. Para la simulacion, y puesto que PSpice no in-cluye en sus librerıas un diodo LED, puede utilizar dos diodos del tipo 1N4007.



PRACTICA 5. TRANSISTOR BIPOLAR (II) 31

3. Simule el circuito de la Fig. 5.4 indicando el punto de trabajo del transistor. Parala simulacion, y puesto que PSpice no incluye en sus librerıas un diodo LED,puede utilizar dos diodos del tipo 1N4007. Sustituya el LED por una resistencia

de 100Ω y vuelva a obtener el punto de trabajo.



1. Caracterıstica de salida en emisor comun

Una vez que ha comprobado en las hojas de caracterısticas cuales son las limita-ciones electricas y valores de funcionamiento tıpicos del transistor seleccionadopara el desarrollo de la practica, conecte los terminales del transistor al multıme-tro y compruebe que valor de β se obtiene. Ademas:

a) Monte el circuito de la Fig. 5.1 .Se fijara V 1 a 0V y se variara el potenciometrohasta obtener una corriente de base de 10µA. Manteniendo constante la co-rriente de base en 10µA, seira variando la tension V 1 de tal forma que se vayaincrementado en intervalos adecuados hasta llegar a los 5 V. Para cada unade las tensiones anteriores se medira la corriente de colector y la tension co-

lector emisor para despues representar estos datos en una grafica V /I . Nota:La distancia entre valores medidos, y el numero de los mismos, sera fijadopor el alumno de forma justificada y comentada. Si al variar la tension V 1 va-riase tambien la corriente de base, esta se modificarıa hasta volver a obtener10µA.

b) Repita el apartado anterior para una corriente de base igual a 20µA y 30µA.Nota: represente todas las graficas V /I sobre los mismos ejes.

c) Compare los resultados con los obtenidos en los puntos correspondientesde las dos secciones anteriores (calculos teoricos y simulacion). Comente a

que se deben las diferencias encontradas, si es que las hay.

2. Zonas de funcionamiento

Monte el circuito de la Fig. 5.2. Partiendo de una corriente de base de 0A seira modificando esta, con ayuda del potenciometro hasta llegar a los 80µA. Losintervalos de medicion seran fijados por el alumno de manera que el transis-tor pase por todos los estados de funcionamiento posibles; corte,activa directa ysaturacion. Para cada uno de estos valores de corriente de base se mediran la co-rriente de colector I C y las tensiones V BE y V CE , justificando con estos parametrosla zona de funcionamiento en la que se encuentra el transistor.

3. Trasistor bipolar como interruptor



32 ELECTRONICA I

Figura 5.1. Circuito basico de polarizacion para la obtencion de la caracterıstica de salida de un tran-sistor NPN.

V1

Figura 5.2. Circuito basico de polarizacion para la comprobacion de las zonas de funcionamiento de untransistor NPN.



PRACTICA 5. TRANSISTOR BIPOLAR (II) 33

Monte el circuito de la Fig. 5.3 que muestra un sencillo interruptor con un tran-sistor bipolar (el conmutador se puede sustituir por un cable con un extremoconectado al resistor de 33kΩ y el otro libre para conectarlo a masa (posicion 1) o

a V CC (posicion 2). Se conmutara a la posicion 1, midiendo el punto de trabajo deltransistor y comprobando si luce el LED. Repita el proceso con el conmutador enla posicion 2.

Figura 5.3. Funcionamiento de un transistor NPN como interruptor.

4. Transistor como fuente de corriente

Monte el circuito de la Fig. 5.4 que representa una fuente de corriente con untransistor bipolar para excitar al diodo LED. Una vez conectada la base a V BB , seanotara la corriente I C . Sustituya el diodo LED por un resistor de 100Ω. Mida I C y comparela con la obtenida. ¿Que conclusiones obtiene?



34 ELECTRONICA I

Figura 5.4. Funcionamiento de un transistor NPN como fuente de corriente.



Practica 6

Transistor Unipolar. Caracterısticas desalida y aplicaciones




Objetivos

En esta practica se medira la caracterıstica de salida de un transistor unipolar ensurtidor comun, y se veran algunas sencillas aplicaciones de este transistor.Los obje-

tivos de la practica son:

Determinar el efecto de la tension puerta-surtidor (V GS ) sobre la corriente dedrenador.

Determinar experimentalmente la caracterıstica de salida de un transistor JFET

de canal n y su transconductancia.

Comparar los parametros I DSS y V P obtenidos en la practica con los suministra-

dos por el fabricante.

Comprobar, a traves de sencillas aplicaciones, el control de la corriente de dre-nador mediante la tension puerta-surtidor.



36 ELECTRONICA I


Antes de realizar las medidas practicas en el laboratorio se deben resolver los si-guientes ejercicios y cuestiones teoricas. Suponga, en todos los apartados, un valor deV P = −3V y I DSS = 10mA.

1. ¿Que se utiliza para controlar la corriente ofrecida por un transistor unipolar?.

2. ¿De que signo tiene que ser la tension puerta-surtidor para polarizar los siguien-tes transistores en zona de saturacion?

a) FET de canal N

b) FET de canal P

c) MOS de acumulacion de canal N

d) MOS de deplexion de canal P

3. ¿Cuando circulara mas corriente en un transistor FET de canal N?

a) V GS = 0V

b) V GS = −3V

c) V GS = −4V

4. En el circuito de la Fig. 6.1, determine los valores de I D y V DS suponiendo V GS =0V para los siguientes valores de V 1: 0, 1, 3, 5, 7 y 10 voltios. Repita el apartadoanterior suponiendo V GS = −0,5V y V GS = −1V . Represente la caracterıstica desalida a partir de los datos obtenidos.

5. En el circuito anterior, y suponiendo V DS = 15V , calcule los valores de I D necesa-rios para poder representar la caracterıstica de transferencia del transistor.

6. En el circuito de la Fig. 6.2, determine el punto de trabajo del transistor y si elLED se enciende en las dos posiciones posibles del interruptor. Suponga un valorde V LEDon

= 1,5V y RLED = 0Ω.

7. En el circuito de la Fig. 6.3, determine el punto de trabajo del transistor suponien-do que V control puede llegar a valer −1V y −10V .


En esta seccion se simularan los ejercicios analizados teoricamente en la seccionanterior. La memoria de esta parte de la practica se debe completar con capturas de

los esquematicos realizados y las graficas obtenidas con Pspice. En todos los casos, elmodelo transistor utilizado sera el J2N3819.



PRACTICA 6. TRANSISTOR UNIPOLAR 37

Figura 6.1. Circuito basico de polarizacion en un transistor unipolar JFET canal N.

Figura 6.2. Funcionamiento de un transistor unipolar JFET canal N como interruptor.



38 ELECTRONICA I

Figura 6.3. Funcionamiento de un transistor unipolar JFET canal N como interruptor controlado portension.

1. Simule el circuito de la Fig. 6.1 y obtenga las curvas caracterısticas de salidasuponiendo las siguientes posibilidades en el circuito de entrada V GS = 0V ,V GS = −0,5V y V GS = −1V . Para esta simulacion puede sustituir el montajeen la entrada (fuente de 5V y potenciometro) por un generador ideal de tension.

2. Simule las dos posibilidades del circuito de la Fig. 6.2 indicando el punto de trabajo del transistor en cada caso. Para la simulacion, y puesto que PSpice no in-

cluye en sus librerıas un diodo LED, puede utilizar dos diodos del tipo 1N4007.

3. Simule el circuito de la Fig. 6.3, suponiendo en la entrada una senal senoidal de1 KHz y 10mV de amplitud y V control = −1V . Indique el punto de trabajo deltransistor y represente las senales obtenidas a la salida. Repita la simulacion paraV control = −10V .


En esta seccion se analizaran en el laboratorio los circuitos estudiados teoricamentey mediante simulacion en los apartados anteriores. El modelo de transistor utilizadosera el 2N5485 o equivalente.

1. Caracterıstica de salida del transistor unipolar

Una vez que ha comprobado en las hojas de caracterısticas cuales son las limita-ciones electricas y valores de funcionamiento tıpicos del transistor seleccionadopara el desarrollo de la practica, se pide:

a) Monte el circuito de la Fig. 6.1, donde el potenciometro se empleara para fijar una determinada tension puerta-surtidor a partir de una tension fija de 5



PRACTICA 6. TRANSISTOR UNIPOLAR 39

V que ofrece la fuente de alimentacion, mientras que la tension del drenadorla obtenemos variando la tension V 1 (fuente de alimentacion). Con el poten-ciometro se ajustara la tension puerta-surtidor a 0 V. Partiendo de este valor,

se ira disminuyendo la tension V 1 en los intervalos que considere necesarios.Para cada uno de estos valores de tension se medira la corriente de drena-dor, de forma que con los datos obtenidos (V DS /I D) se pueda representar lacaracterıstica de drenador.

b) Repita el apartado anterior ajustando la tension V GS a –0,5V y a –1V . Nota:represente todas las graficas V /I sobre los mismos ejes.

c) Compare los resultados con los obtenidos en los puntos correspondientesde las dos secciones anteriores (calculos teoricos y simulacion). Comente aque se deben las diferencias encontradas, si es que las hay.

2. Caracterıstica de transferencia del transistor unipolar

En el circuito de la Fig. 6.1 y ajustando esta vez la tension V DS a 15V , se ira va-riando la tension V GS desde 0 a –2,5V en los intervalos que considere adecuados,anotando la corriente de drenador I D. Represente los resultados obtenidos en unagrafica (caracterıstica de transferencia).

3. Transistor unipolar como interruptor

a) Se realizara el montaje de la Fig. 6.2, que representa un interruptor con untransistor JFET. El conmutador K se puede sustituir por un cable que vaya al

borne negativo de la fuente de tension ajustable, que variara entre 1V (po-sicion 1) y 10V (posicion 2), mientras que el borne positivo de dicha fuentequedara conectado a masa.

1) Se conmutara a la posicion 1. Se medira I D y V DS y se comprobara si luceel LED.

2) Se conmutara a la posicion 2. Se medira I D y V DS y se comprobara si luceel LED.

3) Compare los resultados con los obtenidos en los puntos correspondien-tes de las dos secciones anteriores (calculos teoricos y simulacion). Co-mente a que se deben las diferencias encontradas, si es que las hay.

b) Se realizara el montaje de la Fig. 6.3, que representa un interruptor contro-lado por tension (V control). A la entrada conectaremos una senal senoidal de1kH z y 10mV de amplitud. Con el osciloscopio se vera la tension de entrada(canal 1) y la de salida (canal 2).

1) Suponiendo V control = 1V , obtenga las senales a la salida.

2) Suponiendo V control = 10V , obtenga las senales a la salida.

3) ¿Que mision tiene V control?. Compare los resultados con los obtenidosen los puntos correspondientes de las dos secciones anteriores (calculosteoricos y simulacion). Comente a que se deben las diferencias encon-

tradas, si es que las hay.



Practica 7

Dise˜ no de un Amplificador

7.1. Dise ˜ no . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

7.2. Simulacion con Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

7.3. Medidas en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Objetivos

El objetivo de esta ultima practica es que el alumno realice el diseno de un amplifi-cador a partir de los transistores analizados en la practicas anteriores.



42 ELECTRONICA I

7.1. Dise ˜ no

Se debe realizar el diseno de un amplificador en emisor comun con la resistencia deemisor desacoplada. Emplear un unico transistor bipolar y tener en cuenta las siguien-tes especificaciones:

La ganancia en tension debe ser 100 con un desfase entre la entrada y la salida de180o.

La impedancia de entrada debe ser de 500 Ω.

La impedancia de salida debe ser de 820 Ω.

El transistor debe tener un parametro β de 200 aproximadamente.

La resistencia de emisor debe ser igual o inferior a 180 Ω.

El transistor debe trabajar en activa–directa.

La alimentacion en continua del circuito debe ser de 12 V.

Emplear condensadores de 10 µF, en caso de que sean necesarios.

En todas las especificaciones anteriores se puede considerar un margen de errorde ±20%.

En la memoria de esta practica se deben reflejar todos los calculos realizados ası co-mo las justificaciones de la eleccion de los valores de todos los componentes empleadosen el diseno realizado.

7.2. Simulacion con Pspice

Simular en Pspice el amplificador disenado en el apartado anterior y obtener, utili-zando los analisis apropiados, las graficas que muestren:

1. La ganancia en tension a una frecuencia de 10 kHz.

2. La ganancia en corriente con una resistencia de carga de 3.3 kΩ a una frecuenciade 10 kHz.

3. La impedancia de entrada.

4. La impedancia de salida.

5. La respuesta en frecuencia entre 10 Hz y 200 kHz.

6. La ganancia en tension a 10 kHz cuando la resistencia de emisor vale 22, 100 y

180 Ω y se elimina el condensador de desacoplo de emisor. ¿A que se deben lasvariaciones de ganancia encontradas de un caso a otro?.



PRACTICA 7. DIS ENO DE UN AMPLIFICADOR 43

7.3. Medidas en el laboratorio

Una vez disenado el amplificador se debe montar en el laboratorio y medir suscaracterısticas fundamentales para comprobar que su funcionamiento es el que se hadisenado realmente. Ası, se debe medir:

1. La ganancia en tension a una frecuencia de 10 kHz.

2. La ganancia en corriente con una resistencia de carga de 3.3 kΩ a una frecuenciade 10 kHz.

3. La impedancia de entrada.

4. La impedancia de salida.5. La respuesta en frecuencia entre 10 Hz y 100 kHz, midiendo la ganancia en ten-

sion a las frecuencias 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz, 20 kHz, 60 kHz, y 100 kHz.

6. La ganancia en tension a 10 kHz cuando la resistencia de emisor vale 22, 100 y180 Ω y se elimina el condensador de desacoplo de emisor.

Finalmente, se debe comparar los resultados obtenidos en el laboratorio con los si-mulados y con los calculados durante la fase de diseno. ¿A que se deben las diferenciasencontradas?.

Apendice. Valores de resistencias que hay en el laboratorio

En el laboratorio se pueden encontrar resistencia de los valores:

1, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8, 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 46, 47, 56, 68, 82, 100, 120, 150, 180,220, 270, 330, 470, 560, 650, 680, 820 Ω.

1, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, 10, 12, 15, 18, 20, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68,82, 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, 390, 470, 560, 680, 820 kΩ.

1, 1.5, 10 MΩ.



Apendice A

Ejemplo de Resolucionde una Practica

A.1. Calculos teoricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

A.2. Simulacion en Pspice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

A.3. Desarrollo de la practica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

Objetivos

El objetivo de este apendice es que los alumnos vean la manera de resolver laspracticas de la asignatura de forma clara y precisa, ya que a continuacion se puede

encontrar la resolucion completa de una de ellas.



46 ELECTRONICA I

A.1. Calculos teoricos


1. A partir de las hojas de caracterısticas del transistor bipolar P2N2222A, que es elque se utilizara en el laboratorio, indicar el valor de:

a) La ganancia de corriente en continua (β ).

b) La tension entre la base y el emisor cuando su union esta polarizada en di-recta.

c) La tension entre el colector y el emisor en saturacion.



PRACTICA A. EJEMPLO DE RESOLUCION DE UNA PRACTICA 47

2. Calcular el punto de polarizacion del circuito de la Fig. A.1. Concretamente sedebe calcular la corriente de base, la corriente de colector y la tension colector–emisor. Indicar tambien en la zona en la que esta trabajando el transistor.

Figura A.1. Circuito de polarizacion de un transistor bipolar.

Solucion:Realizando el equivalente de Thevenin, el circuito de la Fig. A.1 se podrıa simplificarde la forma indicada en la Fig. A.2, siendo RTH y V TH :

RTH =39 · 4,7

39 + 4,7= 4,2kΩ (A.1)

V TH =4,7

39 + 4,7· (24 − 5) + 5 = 7V (A.2)

Suponiendo que el transistor esta en ACTIVA–DIRECTA, de la malla base–emisor

se podrıa obtener la ecuacion:7 = 4,2I B + 0,6 + 1,2(1 + β )I B (A.3)



48 ELECTRONICA I

Figura A.2. Simplificacion del circuito de la Fig. A.1.

de tal forma que la correiente de base se podrıa obtener como:

I B =7− 0,6

4,2 + 1,2 · 301= 0,0175mA = 17,5µA (A.4)

Ası pues, la corriente de colector y de emisor serıan:

I C = βI B = 300 · 17,5µA = 5,25mA (A.5)

I E = (β + 1) · I B = 3001 · 17,5µA = 5,27mA (A.6)

A partir de estas corrientes se puede obtener la tension entre colector y emisor co-mo:

V CE = V C − V E = 24 − 3,9I C − 1,2I E = 24 − 3,9 · 5,25 − 1,2 · 5,27 = −2,8V (A.7)

Puesto que esta tension es inferior a la tension colector–emisor en saturacion se puedellegar a la conclusion de que el transistor esta en SATURACION y no en activa–directa.Por tanto, la tension colector–emisor sera la de saturacion, es decir, 0.3 V.

Si volvemos a analizar la malla base–emisor se obtendra la ecuacion:

7 = 4,2I B + 0,6 + 1,2(I B + I C ) (A.8)

y si analizamos la malla colector–emisor, obtendremos:

24 = 3,9I C + 0,3 + 1,2(I B + I C ) (A.9)

Ası pues, se obtiene un sistema de dos ecuaciones con dos incognitas, el cual sepuede resolver obteniendose:

I B = 0,16mA (A.10)I C = 4,61mA (A.11)




A.2. Simulacion en Pspice


1. Editar el modelo del transistor empleado y buscar los valores de la ganancia decorriente en continua, la tension de la union base–emisor cuando esta polarizadaen directa y la tension colector–emisor en saturacion.

2. Simular el circuito de la Fig. A.1 y mostrar la tension colector–emisor, la corrientede base y la corriente de colector obtenidas. ¿En que zona trabaja el transistor?¿Por que?

Solucion:Para el desarrollo de la simulacion seleccionaremos en PSpice el transistor NPN conreferencia Q2N2222. Si editamos el modelo (en formato texto) encontramos que losvalores tıpicos buscados de ganancia de corriente en continua, tension base emisor ycolector emisor son los que aparecen en la Fig. A.3. Como se puede apreciar, estos va-lores coinciden con los suministrados por el fabricante en sus hojas de caracterısticas yque han sido mostrados en el apartado anterior. Tras este primer analisis, se procede ala simulacion del circuito que nos ocupa, segun el esquematico mostrado en Fig. A.4.Puesto que deseamos obtener el punto de polarizacion del transistor, el analisis que

debe ser seleccionado es el Bias Point Detail, que nos mostrara sobre el mismo esque-ma del circuito los valores de tension y corriente en los puntos mas importantes delmontaje, tal y como muestran las representaciones de Fig. A.5 y Fig. A.6.

Figura A.3. Resultado de editar el modelo (en formato texto) del transistor Q2N2222.



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Figura A.4. Esquematico en Pspice correspondiente al circuito de la Fig. A.1.

Figura A.5. Valores de tension obtenidos por PSpice tras el analisis del punto de polarizacion.




Figura A.6. Valores de corriente obtenidos por PSpice tras el analisis del punto de polarizacion.

A la vista de estos resultados podemos deducir lo siguiente:

1. El valor de tension base-emisor se puede calcular como la diferencia entre lastensiones obtenidas en base y emisor, por tanto:

V BE = V B − V E = 6,641 − 5,948 = 0,693v (A.12)

Segun este dato, la union base-emisor se encuentra polarizada en directa comocorresponde a un estado de polarizacion en saturacion.

2. Del mismo modo, la tension colector-emisor puede calcularse segun:

V CE = V C − V E = 6,262 − 5,948 = 0,314v (A.13)

Segun esto, la union colector-base se encuentra polarizada tambien en directa

como corresponde a un estado de polarizacion en saturacion, con una tensioncolector-emisor igual a la obtenida en el desarrollo teorico.

3. Las corrientes obtenidas en la polarizacion pueden observarse de forma directa y,por tanto, I B = 0,0349mA, I C = 5,913mA e I E = 5,948mA. En este caso las diferen-cias son mas apreciables respecto al modelo teorico. Especialmente significativoes el valor de la corriente de base (cinco veces inferior a la obtenida teoricamen-te). Las diferencias en este caso se deben a las aproximaciones adoptadas en elmodelo teorico para la resolucion del modelo equivalente de Thevenin de la redde autopolarizacion a la entrada y a las diferencias en los valores de tension entre

base y emisor y entre colector y emisor del modelo teorico frente a la simulacion(0,6 frente a 0,693 para base-emisor y 0,3 frente a 0,314 en colecto-emisor).



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A.3. Desarrollo de la practica

En esta seccion se analizara en el laboratorio el circuito de la Fig. A.1, estudiadoteoricamente y mediante simulacion en los apartados anteriores. Ası pues, una vezmontado se debe medir:

1. La ganancia de corriente en continua haciendo uso del polımetro.

2. La tension base-emisor y la de colector–emisor.

3. La corriente de base y la corriente de colector.

4. ¿En que zona trabaja el transistor? ¿Por que?

Solucion:

Antes del montaje es necesario conocer el patillaje del componente seleccionado (ennuestro caso un 2N2222). El fabricante, a traves de las hojas de caracterısticas, suminis-tra esa informacion tal y como aparece en la Fig. A.7. La pestana nos indica el terminal1 (emisor), a partir del cual empezamos a contar (2 para base y 3 para colector).

Figura A.7. Patillaje correspondiente al transistor 2N2222 obtenido a par tir de sus hojas de caracterısti-cas.

Una vez tenemos clara la forma de conexion, tenemos que utilizar el polımetropara obtener la β real del transistor. Podemos observar como el polımetro tiene uncırculo de conexiones dividido en dos mitades (NPN y PNP). Una vez identificados losterminales y seleccionado el modo de medicion, solo nos queda conectar el transistory apuntar el valor de la ganancia, tal y como muestra la Fig. A.8.

Tras esta medida inicial, procedemos al montaje del circuito segun se muestra enla Fig. A.9. Estas fotograf ıas muestran una posible disposicion de componentes en la




Figura A.8. Detalle del encapsulado del transistor 2N2222 y medicion del valor β con polımetro.

placa de insercion. Aunque existen multiples posibilidades, la opcion elegida permiteun mınimo cableado y evita dobleces en las patillas del transistor que, en la mayorıade los casos, pueden provocar interferencias y funcionamientos erroneos.

Figura A.9. Montaje en laboratorio del circuito de la Fig. A.1. Detalle de conexiones.

Para obtener las tensiones de base-emisor y de colector-emisor utilizaremos el polıme-tro y conectaremos, para facilitar el proceso, las sondas a los terminales de las resisten-cias que esten conectadas a los puntos de interes. De este modo, evitaremos conectardirectamente sobre las patillas del transistor, ya que el espacio disponible para ello esmuy limitado y las posibilidades de error muy elevadas. Los valores medios aparecen

en la Fig. A.10 y en la Fig. A.11. Para afianzar nuestra hipotesis de funcionamiento enla zona de saturacion, mediremos la tension entre base y colector. Si, tal y como hemos



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supuesto desde el principio, el transistor esta en saturacion la union base y colectordebe estar polarizada en directa, tal y como se demuestra en la medicion que apareceen la Fig. A.12.

Figura A.10. Detalle de medicion de tension base-emisor en laboratorio.

Figura A.11. Detalle de medicion de tension colector-emisor en laboratorio.

A la vista de los resultados obtenidos podemos afirmar que, en principio, el tran-sistor parece funcionar en la zona de saturacion. Las dos uniones estan polarizadas endirecta (V BE ≥ 0,6v) y la tension colector-emisor es muy bajo. En este ultimo caso, losvalores obtenidos estan por debajo de lo esperado pues el fabricante indica un valortıpico de V CE sat = 0,3v frente a los 0,05v medidos en laboratorio.

La forma mas comoda de medir las corrientes es haciendo uso de la ley de Ohm.Midiendo tensiones sobre las resistencias del circuito y teniendo en cuenta los valores




Figura A.12. Detalle de medicion de tension colector-base en laboratorio.

de las mismas podemos obtener facilmente los valores de las corrientes. Para obteneruna mayor exactitud serıa conveniente medir con el ohmetro el valor real de las resis-tencias ya que la tolerancia del 10 % puede influir en los calculos finales. Aunque estemetodo supone una medida indirecta de la corriente, evita problemas en las conexio-nes de los polımetros como amperımetros (requieren una conexion en serie) y permitemedir corrientes de bajo valor (que con un fondo de escala como el de los polımetros

de uso general serıa complicado de obtener). De este modo, y atendiendo a los resulta-dos de las tensiones medidas que aparecen en Fig. A.13, Fig. A.14, Fig. A.15 y Fig. A.16,los valores de corriente obtenidos aparecen en la Ec. A.15 y Ec. A.15.

I C = V RC/RC = 18,26/3,9k = 4,68mA (A.14)

I E = V RE/RE = 5,82/1,2k = 4,85mA (A.15)

Para obtener la corriente de base restamos los dos valores de corriente medidos (deforma indirecta) en las resistencias de la red de autopolarizacion, tal y como muestraEc. A.17.

I B = I R1− I R2

= (V R1/R1) − (V R2

/R2) = (A.16)

I B = 17,64/39k − 1,51/4,7k = 0,45mA− 0,32mA = 0,13mA (A.17)

Los resultados obtenidos son practicamente iguales a los obtenidos en el aparta-do de desarrollo teorico y coinciden con la tendencia mostrada por la simulacion enPSpice. Llegados a este punto podemos afirmar que el transistor se encuentra funcio-

nando en la zona de saturacion ya que las dos uniones estan polarizadas en directa, laV CE ≤ 0,2v y la I C < β I B



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Figura A.13. Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de emisor en laboratorio.

Figura A.14. Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de colector en laboratorio.




Figura A.15. Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de 39k en laboratorio.

Figura A.16. Detalle de medicion de tension en bornas de la resistencia de 4.7k en laboratorio.

diodo zenner

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