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Guía Completa sobre Circuitos de Polarización en Electrónica

School
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Course
ELECTRICAL AND ELECTRONIC 156F
Subject
Medicine
Date
Dec 10, 2024
Pages
11
Uploaded by ProfessorFlag15879
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniería Mecánica y EléctricaUnidad Profesional ZacatencoIngeniería en Comunicaciones y ElectrónicaElectrónica LinealPolarización Práctica: 3Fecha de inicio de la práctica: 1 de noviembre de 2017Fecha de terminación de la práctica: 22 de septiembre de 2017.Fecha de entrega del reporte: 1 de diciembre de 2017.Profesores:Vega Reyes Gabriel.Enciso Barrón Mauro CesarGrupo: 6CM6 Equipo: 7Integrantes: Isidro Robles Pedro 2015361146Arriaga Osorio Luis Alejandro 2014302049
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1. ObjetivosCalcular los circuitos: básico de polarización, polarización por divisor de voltaje ypor retroalimentación, dadas las especificaciones del punto de operación (voltajecolector-emisor y corriente de colector), y las variaciones máximas permitidas paraeste.Construir el circuito que ha calculado y medir los voltajes y corrientes paradeterminar el punto de operación y su estabilidad con respecto a variaciones detemperatura y por sustitución de elementos.2. Funcionamiento de los circuitos. 2.1 Circuito básico de PolarizaciónEl circuito estará formado por un transistor NPN, dos resistencias fijas: una en labase RB (podría ser variable) y otra en el colector RC, y una batería o fuente dealimentación Vcc. Este circuito recibe el nombre de circuito de básico depolarización y determina el punto Q de reposo del transistor para unos valoresdados de Vcc, RB y RC. Es el circuito más sencillo, pero también el más inestablecon las variaciones de la temperatura.Figura 1. Circuito básico de Polarización
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2.2 Circuito de Polarización por Divisor de VoltajeEn la figura se muestra un circuito con polarización universal capaz de compensarlos desequilibrios producidos por la ICB0, β y VBE. El circuito está constituido por undivisor de tensión, formado por R1 y R2, conectado a la base del transistor, y poruna resistencia de emisor RE. Las variaciones de ICB0, β y VBEpor efecto de latemperatura se traducen en un aumento de la corriente de colector IC. Cuando ICtiende a aumentar la caída de tensión en RE también aumenta, como la tensión enel divisor de tensión en el punto A es casi constante, el aumento de voltaje en REprovoca que disminuya el voltaje entre base-emisor y esto a su vez disminuye la IBlo que provoca una reducción de ICy esto compensa su subida, en consecuenciamanteniéndola estable ante variaciones de la temperatura.Figura 2. Circuito de Polarización por Divisor de Voltaje.
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2.3 Circuito de Polarización por RetroalimentaciónEste circuito es parecido al utilizado en el divisor de voltaje, con la característicaen que este conecta una de las resistencias que tienen común la base, al nodo enel que se unen la resistencia de colector y el colector mismo del transistor. Estaconexión es la que provoca la retroalimentación, pues la corriente que sale de lafuente Vcc se dividirá para distribuirse entre el colector del transistor y laresistencia R3, en donde posteriormente reingresará a la base, por lo que ayuda aamplificar la corriente del colector debido a la relación de la corriente de base y elparámetro hfe. Este circuito también tiene la Re que le proporciona estabilidad almismo.Figura 3. Circuito de Polarización por Retroalimentación.
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3. Diseño y Análisis de los CircuitosPara el circuito de la figura 1 se define el punto de operación tomando comoIc=2ma y VCE=5 V alimentado con una Vcc=10V.Del manual se obtienen los siguientes datos para una Ic=2ma y VCE=5 V.Ic=2mAVBE=620 mVHFE=2X10−310X10−6Analizando el circuito en la salida:Vcc=IC*Rc+ VCEy despejando RcRc=Vcc−VCEIc=10V−5V2mA=2500ΩAnalizando el circuito en la entrada:Vcc=IBRB+ VBE y despejando RBRB¿Vcc−VBEIB=10V−0.62V10X10−6=938K ΩParámetros a 25°CVCE=5 VVBE=0.62 VIC=2 mAComportamiento a 50°C∆T=50°C-25°C=25°C∆VBE=2mV(25°C/°C)= 50 mVV´BE=0.62V – 0.05 mV= 570 mV
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∆β=200(25°C/80°C)=62.5 ---------> β=262.5Parámetros a 50°CVBE=0.620-0.050=0.57VIB=Vcc−VBERB=10−0.570938000=10.053μAIc=βIB =(262.5)(10.053x10-6)=2.638 mA Para VCEVcc=ICRC+ VCEVCE=10-(2.638X10-3)(2500)=3.405 VLas resistencias calculadas se deben de aproximar a resistencias comerciales. Para:RC= 2500Ω (2.2 KΩ y 2.7 KΩ) por proximidad será la de 2.7 KΩRB=938KΩ (820KΩ y 1 MΩ) por proximidad será la de 1 MΩRecalculando los parámetros para una Temperatura de 25°C y 50°CPara 25°CIB¿Vcc−VBERB=10−0.6201MΩ=9.38µAIC¿βIB=(200) (9.38µA)=1.876mAVBE=620 mVVCE=10 -(1.876mA(2700)=4.93VPara 50°CIB¿Vcc−VBERB=10−0.5701MΩ=9.43µAIC¿βIB=(200) (9.43µA)=2.475mA
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VBE=570 mVVCE=10 -(2.475mA(2700)=3.31V
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4. Desarrollo Experimental4.1 Circuito Básico de PolarizaciónHacer las mediciones correspondientes para el siguiente circuito con temperaturaambiente y con una superior (aprox. 50 °C)Figura 4. Circuito Básico de Polarización con R comercialesTabla 1. Cálculos teóricos para Circuito Básico de Polarización con R comercialesTemperaturaVCE(V)VBE (V)%∆VCEIC(mA)%∆IC25 °C4.9340.62032.91%1.87631.94%50 °C3.310.5702.475%∆VCE=|100−3.31X1004.934|=32.91%%∆IC=|100−2.475X1001.876|=31.92%Tabla 2. Mediciones para Circuito Básico de Polarización con R comercialesTemperaturaVCE(V)VBE (V)%∆VCEIC(mA)%∆IC25 °C4.9210.62433.155%1.86932.2%50 °C3.270.5722.471%∆VCE=|100−3.27X1004.921|=33.55%
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%∆IC=|100−2.471x1001.869|=32.2%4.2 Circuito de Polarización por Divisor de VoltajeTemperaturaVC(V)VE(V)VCE(V)%∆VCEIc(mA)%∆IC25 °C2.971.985.054.73%1.985%50 °C3.112.0794.8112.079Tabla 3. Cálculos teóricos para Circuito de Polarización por Divisor de Voltaje con Rcomerciales%∆VCE=|100−4.811X1005.05|=4.73%%∆IC=|100−2.079x1001.98|=5%Tabla 4. Mediciones para Circuito de Polarización por Divisor de Voltaje con RcomercialesTemperaturaVC(V)VE(V)VCE(V)%∆VCEIc(mA)%∆IC25 °C2.971.975.044.2%1.984.75%50 °C3.072.0774.8092.074%∆VCE=|100−4.809X1005.04|=4.58%%∆IC=|100−2.079x1001.98|=4.75%Para este circuito se sustituye Rc por el 20% más. Rc=1500 Ω(1.2)=1800 ΩTabla 5. Mediciones para Circuito de Polarización por Divisor de Voltaje con Rcomerciales con Rc aumentada 20%TemperaturaVC(V)VE(V)VCE(V)%∆VCEIc(mA)%∆IC25 °C3.692.0558.6%2.086.25%
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50 °C3.922.264.572.21%∆VCE=|100−4.57X1005|=8.6%%∆IC=|100−2.21x1002.08|=6.25%4.3 Circuito de Polarización por Retroalimentación.Tabla 6. Cálculos teóricos para Circuito de Polarización por Retroalimentación con R comercialesTemperaturaVC(V)VE(V)VCE(V)%∆VCEIc(mA)%∆IC25 °C3.333.333.362.7%2.22.27%50 °C3.383.383.242.25%∆VCE=|100−3.24X1003.33|=2.7%%∆IC=|100−2.25x1002.2|=2.27%Tabla 7. Mediciones para Circuito de Polarización por Retroalimentación con RcomercialesTemperaturaVC(V)VE(V)VCE(V)%∆VCEIc(mA)%∆IC25 °C3.293.313.362.99%2.193.6550 °C3.353.383.252.27%∆VCE=|100−3.25X1003.36|=3.27 %%∆IC=|100−2.27x1002.19|=3.65%Se sustituye el Rc por un resistencia 20% mayor.
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Tabla 8. Mediciones para Circuito de Polarización por Retroalimentación con Rc por unresistencia 20% mayor.TemperaturaVC(V)VE(V)VCE(V)%∆VCEIc(mA)%∆IC25 °C2.973.693.422.0550 °C3.23.753.302.12%∆VCE=|100−3.25X1003.36|=3.5%%∆IC=|100−2.12x1002.05|=3.41%5. Conclusiones6. BibliografíaAnálisis y aplicaciones de circuitos Electrónicos Vol.1, Maciel Suarez Jorge & Vega Reyes Gabriel. Méxicohttp://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/polarizacion-transistor.pdf
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