LABORATORIO DE n ELECTRONICA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEOFF FACULTAD DE INGENIERIA C A N I C A Y ELECTRICA COORDINACION DE ELECTRONICA Y CONTROL DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA I ARflPATflRlfl nr R Í C T R O N I C A H I N D I C E C 5 6 0 1020111790 PAG PRACTICA - INTRODUCCION 1 1 MEDICION DE IMPEDANCIAS 2 2 CONFIGURACION EMISOR-COMUN 7 3 CONFIGURACION COLECTOR-COMUN 17 1\ CONFIGURACION SURTIDOR-EMISOR 27 5 CONFIGURACION EMISOR-EMISOR 36 6 CONFIGURACION EMISOR-COLECTOR 46 7 CONFIGURACION DARLINGTON 52 8 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL 62 9 MEDICION DE LOS PARAMETROS DEL 10 AMPLIFICADOR OPERACIONAL 68 AMPLIFICADORES LINEALES BASICOS 79 APENDICE ! > *3v -i-Km*1 ,055 c INTRODUCCION Esta serie de prácticas tiene como objetivo comprobar la teoría expuesta en la clase de Electrónica II, éstas con sistirán en la implementación del circuito y en la medición de diferentes parámentros con la finalidad de encon trar las características de cada circuito y.comparar los resultados prácticos con los teóricos. Los parámetros que se medirán son: * Ganancia de votlaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida * Puntos de operación Estos parámetros son importantes en el diseño de amplificadores de C.D. y C.A. ejemplos: * Amplificadores de instrumentación * Amplificadores de audio * Amplificadores de potencia Para optimizar el desarrollo de las prácticas recomenda— mos: * Conocer la teoría de las prácticas a realizar * Revisar el buen estado de los elementos elec— trónicos, así como la continuidad de las co nexiones. i * Organizar la colocación de los componentes del circuito, conexiones y equipo, de modo que se facilite las mediciones y revisión del circuito. \s/>iM Con este circuito equivalente, la impedancia de entrada se mide haciendo el siguiente procedimiento. MEDICION DE IMPEDANCIAS. 1 * Conéctese un generador de funciones con una impedancia de salida conocida (600 ohms) a la entrada del disposi OBJETIVO: Medir la impedancia de entrada y de salida de un dispo tivo o instrumento como se muestra en la fig.2-A. sitivo o instrumento. 2. TEORIA: Mida el voltaje de salida de la fuente sin carga para conocer (Vi). Cuando se hace el diseño de un circuito en muchos de los casos se requiere conocer la impedancia de entrada y de salida de los circuitos a los que se va acoplar - 3 * Conecte la carga y mida el voltaje (V'i). el amplificador. Obtenga la relación de (Zi) matemáticamente y sustituPara obtener la impedancia de entrada o de salida se pueden emplear uno de los métodos que a continuación - ya los valores obtenidos en la medición. Zi Zi = = Vi/ rl se describen: IMPEDANCIA DE ENTRADA (Zi). Un dispositivo o instrumento se puede representar como un circuito equivalente, formado este por una impedancia de entrada, una fuente de voltaje dependiente del voltaje de entrada y una impedancia de salida, como se muestra en la figura 1. F-CGUAO. N O . J Figura 2. Otro método para medir (Zi) es utilizando un potenció- El otro método para medir la Zo es utilizando un poten metro (RP) en serie como se muestra en la fig. 2B y el ciómetro (Rp) y siguiendo el mismo procedimiento.para procedimiento a seguir es el siguiente: medir Zi. figura 3B. Mida el voltaje de salida de la fuente o el generador de funciones sin carga para conocer (Vi). 2. Conecte la carga y ajuste el potenciómetro hasta que el voltaje en la carga o sea (V'i) sea igual a la m i — tad de Vi. 3. Desconecte el potenciómetro y mida el valor de su r e — sistencia. 4. Obtenga la relación (Zi) matemáticamente y sustituya los valores obtenidos en la medición. Figura 3 Zi IMPEDANCIA DE SALIDA = 600 + (s j Rp PROCEDIMIENTO: (Zo). Utilice un radio, una grabadora, un circuito am plificador, etc. do el procedimiento descrito en cada caso (con- Para medir la impedancia de salida (Zo), se sigue un método similar al utilizado para medir la Zi. siga los conectores adecuados para esta prácti- En es- te caso se conecta en la entrada del dispositivo o Para medir la Zi, Zo, siguien ca) . — instrumento un generador de onda senoidal y se ajusta Vi el nivel del voltaje de entrada hasta que la señal en la salida no exista distorsión; esto es sin carga — V'i V'o Zi Vo Zo , 500 Hz 500 Hz (V'o) enseguida se conecta una resistencia que actúa como carga, esta debe de tener un valor conocido y se 1 KHz 1 KHz 10 KHz 10 KHz mide el voltaje de salida del dispositivo o instrumen to presente en la carga (Vo). La Zo queda en función de V'o, Vo y RL. figura 3A. Vo x V'oRL RL+Zo NOTA: Las impedancias son dependientes de la frecuencia, en el caso de audio las impedancias se medirán a una frecuencia de 1 KHz. PREGUNTAS; PRACTICA ¿Porqué Zi debe ser mayor que Zo? No. 2 CONFIGURACION EMISOR COMUN. OBJETIVO: Comprobar las características de un amplificador de emisor-común, mediante las mediciones siguientes: 2. En el caso ideal ¿Cómo debe de ser Zi y Zo, explique porqué? * Punto de operación * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida Medir la ganancia de votlaje, impedancia de entrada e 3> cuál es la corriente de entrada máxima de su aparato o impedancia de salida de este amplificador. dispositivo sin que exista distorsión a la salida? Utilizar un capacitor de desvío ó desacoplo en el emi sor de 100 yF, y capacitores de acoplamiento en la en trada y la salida de 10JJF . 4. Cuál es la impedancia de entrada teórica en el circuito utilizado. Para observar su efecto en la ganancia de voltaje, im pedancia de entrada y la magntiud de la señal de e n — trada. 5. Cuál es la impedancia de salida teórica en el circuito LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO. utilizado. 1 Transistor 2N3904 2 Capacitores de 10 ]X F - 16 VCD 1 Capacitor de 100 pF _ y2 w 1 Resistencia de 120 Q - W 1 Resistencia de 470 ft - Vz W 1 Resistencia de 680 fi - >2 W 1 Resistencia de 2.2KÜ - Vz W 1 Resistencia de 15 Kfi - W 1 Osciloscopio de doble canal PREGUNTAS; PRACTICA ¿Porqué Zi debe ser mayor que Zo? No. 2 CONFIGURACION EMISOR COMUN. OBJETIVO: Comprobar las características de un amplificador de emisor-común, mediante las mediciones siguientes: 2. En el caso ideal ¿Cómo debe de ser Zi y Zo, explique porqué? * Punto de operación * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida Medir la ganancia de votlaje, impedancia de entrada e 3> cuál es la corriente de entrada máxima de su aparato o impedancia de salida de este amplificador. dispositivo sin que exista distorsión a la salida? Utilizar un capacitor de desvío ó desacoplo en el emi sor de 100 yF, y capacitores de acoplamiento en la en trada y la salida de 10JJF . 4. Cuál es la impedancia de entrada teórica en el circuito utilizado. Para observar su efecto en la ganancia de voltaje, im pedancia de entrada y la magntiud de la señal de e n — trada. 5. Cuál es la impedancia de salida teórica en el circuito LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO. utilizado. 1 Transistor 2N3904 2 Capacitores de 10 ]X F - 16 VCD 1 Capacitor de 100 pF _ y2 w 1 Resistencia de 120 Q - W 1 Resistencia de 470 ft - Vz W 1 Resistencia de 680 fi - >2 W 1 Resistencia de 2.2KÜ - Vz W 1 Resistencia de 15 Kfi - W 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Multímetro digital 1 Fuente de alimentación Dual Conecte el canal "A" del osciloscopio en la entrada del amplificador y el canal "B" a la salida. — Empieze a incrementar el nivel del voltaje de entrada hasta — que la señal de salida empieze a distorsionarse. CIRCUITO: Si el nivel del voltaje de salida del generador de fun ciones se encuentra al mínimo y existe distorsión de la señal en la salida del amplificador, conecte entonces un circuito atenuador ir en la entrada del amplifi cador, ver apéndice. lOyMf Mida la amplitud del voltaje de salida sin distorsión + ya sea que lo haga de pico a pico o de cero a pico y - lOOMf la amplitud del voltaje de entrada, con estas dos medi^ ciones haga la relación y encuentre la ganancia de vol taje (Av) y verifíquela en forma teórica. PROCEDIMIENTO. Vo ,= medido ; Vi .. . = medido ^Vmedido ' ^V(teórico) Implemente su circuito de la figura 1 en un protoboard Grafique las formas de onda de la señal de entrada y - para la facilidad en mediciones y que no existan f a l - salida con sus magnitudes correspondientes. sos contactos Energize su circuito con el voltaje de polarización — adecuado y mida su punto de operación (Q). ^Qímedidor ; V CEQ(medido)= En seguida conecte en la entrada del circuito amplificador un generador de funciones (señal senoidal) utili ze un condensador de acoplamiento de lOyF entre el ge nerador y el circuito; asegúrese de que el generador tenga su nivel de amplitud al mínimo y una frecuencia 1000 Hz al iniciar sus mediciones. Haga lo mismo con las impedancias Zi, Zo, Esta ganancia de voltaje se midió al estar conectado el capacitor de desvío (desacoplo). Déjelo conectado para medir Zi y Zo. Zi medida ; Zo medida Observe el desfasamiento (si es que existe) de la s e — Zi ; Zi teórica nal de salida con respecto a la señal de entrada. Mida las impedancias de salida y de entrada con los mé teórica Para expresar la ganancia de voltaje en (dB): todos descritos en la práctica anterior y compruébelos en forma teórica. Zl medida Zi teórica Av ' = Z °medida" Ai dB = 20 log Vo Vi = 20 io ii log ; Zo, , . = teórica Grafique la forma de onda de la señal de entrada y de sali^ da para cuando no tiene capacitor de desacoplo. Ahora al mismo circuito amplificador desconecte el capacitor de desvío (desacoplo e inicie el mismo procedí miento que el anterior. Mida el punto de operación (Q). Para esto, apague ó - desconecte el generador de señales para la medición de C.D. I V CQ CEQ Enseguida conecte el generador e incremente su señal de entrada al amplificador; tome lecturas. Vo Av Vi medido" medido" Av medido teórico" Primeramente escogemos nuestro punto de operación asegurándonos que se encuentre en la región lineal, esto es: Ejemplo de diseño: Datos: Vcc == 15v Av = -40 rs == .6KÍÍ *CQ = 10mA ic - ie Fijamos el voltaje V g B (típicamente entre 1 y 2 volts) En nuestro caso V__ = 2v BB Del transistor tenemos las curvas características: De la malla de entrada se tiene: IE = I V - V BB BE R + R B_ E hfe+1 V E donde : = R hfe E B V BB hfeR R_ BE R E + E 10(hfe+1) lo cual: R E R„ E y Rn D Rn D = .238K Q = 238 ^ 4.29 K fi = 4290 íí Para el cálculo de R^ y R^ tenemos: R ! R = 1 R 2 b = - V BB Vcc % Vcc v BB 4.29 K^ 1 - 2V 25v = 4.29 = 4.66 K(25) = K fl 53.62 K^ 2v De las curvas características trazamos la línea de carga de ! I C.D. y escogemos gráficamente un valor de V C¿ 12.5V y Del análisis de señal pequeña la ganancia de voltaje es de la ecuación de la malla de salida tenemos Av Vcc = IcRc V + + z CE = Vo Vi ERe a ) fe) (^I) Rx Vcc R R C + r + C = I V E R (Rc CC - V + R E ) + Vo V CE Vo ib 25V - 12.5V 5 x 10-3 A CE = = - - 180 180 ib ( Rc/?rJ\ f (Rc//RL) ib ib V por lo tanto Rg// hie V = Vi Rx Rx + rs = _V_ hie hie Rx Rx + rs vi 2.5 K ft E = Donde : R^ 2.5 K - Av .238 KÍÍ = hfe f Rx 1 Rx \ (RC//RL) hie + \ Rx = Rx = A.29// .9 Kft .743 Kfì rs J 2.262 K Ü Av = Análisis de pequeña señal: Circuito equivalente de pequeña señal: Ri. = mV h f e z I hie = EQ .9 K SI = (1) ( 2 5 X 1 0 - 3 ) 5 Rx = .743 = .552 Rx+rs .743+.6 (".552)= 40 99.51 (RC//Rl) = 40 99.51 (Rc//Rl) = 36 RC//Rl = 36 99.51 Rc//Rl = .361 Kft (.9) Vio donde h i e 180 (RC//Rt.) .9 (180) = -9KQ Rt L = R L = .429 K Í2 429 x 10 Una vez encontrada la RT podemos graficar la línea de carga de C.A. 1. A que se debe que la señal de salida se desface con respecto a la señal de entrada, explique: COLECTOR COMUN. OBJETIVO: Comprobar las características de una configuración colectorcomún haciendo las siguientes mediciones: 2. Porqué a este circuito se le conoce como emisor-común? * Puntos de operación * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida * Desfasamiento LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: 3. 4. 5. Calcule la ganancia en corriente a partir de la ganancia de voltaje. 1 Transistor 2N3904 ó equivalente 2 Capacitores de 10 yF 2 Resistencias de 3.9K& Diga que sucedería con la amplitud del voltaje de salida en 2 Resistencias 150K Q el amplificador para cada uno de los siguientes cambios: 1 Osciloscopio 1 Generador de funciones 1 Multímetro digital 1 Fuente de alimentación dual. a) Incremento en la hfe b) La conexión de una carga de 1K ft a la salida c) Incremento en R g 16VCD. ^W. CIRCUITO A IMPLEMENTAR: Cuál es la finalidad de utilizar el capacitor de desacoplo (ce) explique: 6. En dónde utilizaría este tipo de amplificador? asvcíi 1. A que se debe que la señal de salida se desface con respecto a la señal de entrada, explique: COLECTOR COMUN. OBJETIVO: Comprobar las características de una configuración colectorcomún haciendo las siguientes mediciones: 2. Porqué a este circuito se le conoce como emisor-común? * Puntos de operación * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida * Desfasamiento LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: 3. 4. 5. Calcule la ganancia en corriente a partir de la ganancia de voltaje. 1 Transistor 2N3904 ó equivalente 2 Capacitores de 10 yF 2 Resistencias de 3.9K& Diga que sucedería con la amplitud del voltaje de salida en 2 Resistencias 150K Q el amplificador para cada uno de los siguientes cambios: 1 Osciloscopio 1 Generador de funciones 1 Multímetro digital 1 Fuente de alimentación dual. a) Incremento en la hfe b) La conexión de una carga de 1K ft a la salida c) Incremento en R g 16VCD. ^W. CIRCUITO A IMPLEMENTAR: Cuál es la finalidad de utilizar el capacitor de desacoplo (ce) explique: 6. En dónde utilizaría este tipo de amplificador? asvcíi PROCEDIMIENTO: Grafique la forma de onda de la señal de entrada y de salí da del amplificador. Implemente su circuito de la figura No. 1 en un Protoboard para la facilidad en mediciones y para que no existan falsos contactos. (Cheque que su circuito esté bien armado). Energize el circuito y mida su punto de operación; Ico V CQ Enseguida conecte en la entrada del circuito un generador de señales (señal senoidal), utilice condensadores de acoplamiento de 1Oy F, asegúrese de que el generador tenga su nivel de amplitud al mínimo y una frecuencia de 1000 Hz. Conecte el canal "A" del osciloscopio en la entrada del am plificador y el canal "B" en la salida. Empieze a incrementar el nivel del voltaje de entrada hasta observar que la señal de salida no exista distorsión. Mida el voltaje de salida sin distorsión y el voltaje de entrada para concecer su ganacia de voltaje y verifíquela en forma teórica. Vo = Vi = Observar el desfasamiento si es que existe de la señal de salida con respecto a la señal de entrada. Mida las impedancias de entrada y de salida y compruébelas en forma teórica: Zi = medida Zi = medida Zi = teórica Zo = ^ teórica Ejemplo de un Diseño: R- Rb 1 - V. BB 72K 1 - 9.6v 18v 154.28KŒ (72K (18) 9. 6v 135KÍ2 'cc Datos: Vcc = 18v .97 Av Zi > lOKft Zo 20Ü r V Rb CC V. BB - GRAFICA DE LA LINEA DE CARGA DE C.D. Y C.A, 600ft De las curvas características del transistor 2N3904. IcQ = VCeQ = para que se encuentre en la 2mA 10 o región normal activa. volts FIGURA NO. 2 . Análisis P/ CD • De la ecuación No.l Vcc 1 = + CEQ I R EQ V - CC I V 18 y CEQ R E = 18v 4K3 = 4.5mA - lOv = 4K « = 72Kfì De la figura No.l el circuito equivalente de pequeña señal queda: 2xlO~3A EQ hfe Re 10 (180 (4K) 1 0 V¿qULKCL BB V. BB V. BB V Vcc CD ANALISIS PARA PEQUEÑA SEÑAL: E V cmax E De aquí: R I BB I "BH -b + V BEQ -3 =, 2x10 ( 180 144 62x10 + 180 9.6 + .7v I + + .7v 8v + = -3, (2x10 ) (4x10 ) Para obtener la ganancia de voltaje (Av ), es necesario refle- fiejar los elementos que se encuentran en el emisor hacia el volts. Ho. 3 EQRE circuito de base, esto es: — R (Re//Rl) EQ • (hfe + 1) r. Debido a que por lo tanto: JCRg/yR^) (hfe + 1 >> hie, la ganancia de voltaje (Av) se aproxima a la unidad, esto significa que la — R puede tomar cualquier valor que cumpla con la condición anL terior. Para máxima oscilación posible de VL, la RL debe de ser muy — Ou grande (en caso ideal RL = °° ) y en este caso la línea de — carga de C.D. = a la línea de carga de C.A. Para máxima transferecia de energía la RL = RE. Suponiendo que la RL A v ( v ( v ^ ') Vi ^ ') Vs Obtenemos la siguiente Av de la ec. 2. ViR EQ VL R Vi = EQ+hÍe Rx = (R EQ +hie )// R ¿ Vs Rx R +rs x Av Rx ^ = r EQ R EQ+hÍe = 4 Kfi hie=mvthfe Rx Rx+rs Vi Vs I = Zi ~ Av = = ( R E / / R L) ( hfe + 1 ) EQ R del amplicador = (1)(25x10 3)(180) R EQ+hÍe <V/RL) (hfe + 1) + = Heq cir R^.+hie Observando que: Zi = hie = por lo tanto: _Zi Cr 1 Zi + rs Entonces : Av 2,250fi ciones iniciales o sea: . Zi + rs Zi >> rs, ^EQ R + hie = Zi = (REQ + hie) // R b Zi = (363 + 2.25)// Zi = 60.11K > lOKft Para Zo: .97 ec.2 EQ fs Av = ( V 7 R L ) (hfe + 1) = (RE// R l ) (hfe+1) + hie .97 (4K//4K) B 72 Kft = ^1)+2.25KQ 2xl0"3 EQ .97 hie .99 Con este valor de resistencia R^ = 4Kft Av (4K//4K) (181) cumple con las condi- Ahora se reflejan los elementos que se encuentran en la base hacia el circuito del emisor, esto es: Zo = prs// R B) + hie hfe + 1 L 1 J 1. . Porqué al colector-común se le llama seguidor de emisor? 2. Qué nos podría afectar al alterar el valor de la resis- // R E tencia (Re) en la impedancia de salida? Zo = M.6//72) + L Zo = 2.25 j // 4 K Q 181 15.6 fl 15.6 fl < 20 fl 3. ¿Cómo es la impedancia de entrada del amplificador de — colector-común con respecto a la-de emisor-común?" con la R l = 4Kfí la línea de carga de C.A. se muestra en la figura No. 2. 4. Determine la ganancia de corriente Ai en forma teórica. 5. Diga si la impedancia de entrada del amplificador colec- NOTA : Para implementar el circuito seleccione los valores estándares comerciales más cercanos a los calcula— tor-común aumentará, disminuirá o permanecerá igual en - dos y rediseñe el circuito. las siguientes condiciones: Si la variación es mu- cha, seleccione otros valores comerciales cercanos. a) Disminución del RL b) Aumento de Rs c) Aumento de hfe d) Aumento de Vcc e) Aumento de Re a) b) ~ c) ' d) ' e) ~ 6. Indique los efectos que cada uno de los siguientes c a m — bios, tendrá en Av y Ai. SURTIDOR-COMUN Comprobar las características que presenta un amplifica- OBJETIVO: a) Aumento de RL b) Disminución de Re c) Aumento de hfe d) Disminución de Rb e) Aumento de Rs dor con F.E.T. en la configuración surtidor común hacien do las siguientes mediciones: a) b) c) (FUENTE-COMUN) El amplificador C-C. - * Puntos de operación * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida Medir la ganancia de voltaje, impedancia de entrada e impedancia de salida del amplificador. d) e) LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: 1 F.E.T. 1 Resistencia 2.2 MfiV2\i 2 Resistencias 1 Resistencia lKfi 2 Capacitores 10 y F 1 Capacitor 100 y F 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Multímetro digital 1 Fuente de poder dual 10K Q 16VCD 16VCD CIRCUITO A IMPLEMENTAR: 15V VOKfL 6. Indique los efectos que cada uno de los siguientes c a m — bios, tendrá en Av y Ai. SURTIDOR-COMUN Comprobar las características que presenta un amplifica- OBJETIVO: a) Aumento de RL b) Disminución de Re c) Aumento de hfe d) Disminución de Rb e) Aumento de Rs dor con F.E.T. en la configuración surtidor común hacien do las siguientes mediciones: a) b) c) (FUENTE-COMUN) El amplificador C-C. - * Puntos de operación * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida Medir la ganancia de voltaje, impedancia de entrada e impedancia de salida del amplificador. d) e) LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: 1 F.E.T. 1 Resistencia 2.2 MfiV2\i 2 Resistencias 1 Resistencia lKfi 2 Capacitores 10 y F 1 Capacitor 100 y F 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Multímetro digital 1 Fuente de poder dual 10K Q 16VCD 16VCD CIRCUITO A IMPLEMENTAR: 15V VOKfL PROCEDIMIENTO: Implemente el circuito de la figura No.l en un protoboard : Vo = medido ; Vi Av = medida ; Av^ „ . = teórica j • j medido para la facilidad en mediciones y para que no existan fal sos contactos. (Cheque que su circuito este bien armado Grafique las formas de onda de entrada y salida con sus para que no existan corto-circuitos). magnitudes correspondientes cada una. Energize el circuito amplificador con el voltaje correcto de polarización y mida los puntos de operación respectivos. I DQ = ; V DSQ = Enseguida conecte en la entrada del circuito amplificador un generador de funciones (señal senoidal) mediante un capacitor de acoplamiento de 10 yF entre el generador y el circuito; asegurándose de que el nivel de la amplitud del generador se encuentre al mínimo y con una frecuencia de 1000 Hz. Al iniciar sus mediciones. Conecte el canal "A" del osciloscopio en la entrada del am plificador y el canal "B" a la salida. Empieze a incremen tar el nivel del voltaje de entrada en el amplificador has ta que la señal de salida empieze a distorsionarse. Si el nivel del voltaje de salida del generador de funcio- Mida las impedancias de entrada y de salida con los méto- nes se encuentra al mínimo y existe distorsión de la señal dos descritos en la práctica No.2 y compruébelas en forma en la salida del amplificador, conecte entonces un circuiteórica. to atenuador tipo ^ , en la entrada del amplificador, (ver apéndice). Zi medida= 5 Z °*edida= Mida la amplitud del voltaje de salida sin distorsión ya Zi sea que lo haga de pico a pico o de cero a pico y la ampljl teórica= teórica tud del voltaje de entrada, con estas dos mediciones haga Ahora al mismo circuito amplificador desconecte el capaci la relación Vo/Vi y encuentre la ganancia de voltaje (Av), tor de desvío (desacoplo) e inicie las mismas mediciones verifique esta ganancia en forma teórica. descritas anteriormente: 30 Vo a medido medido 31 EJEMPLO DE DISEÑO: Diseñar un amplificador de fuente-común con una ganancia en voltaje de Av = - 6 y una - Av medida = ; Av impedancia de entrada Zi = 1 Mfi . teórica= Grafique las formas de onda de la señal de entrada y de salida con sus respectivas magnitudes cada una. Utilizando el transistor ECG247 (F.E.T. canal N), SOLUCION: de las curvas caracteristicas seleccionamos un pun to de operación, esto es: V DSQ = + 15 volts I DQ = + 2 mA V = - 3 volts. GSQ gm = 2,100 \i mhos. Mida las impedancias de entrada y de salida con los méto- Suponiendo que se tiene un V ^ = + dos anteriormente descritos. la ecuación de la línea de carga de C.D. Zi = medida V ; Zo ... = medida = I V Zi - teórica ' Zo + DRD DD (R DD D + V + DSQ V + I V DRS DSQ teórica~ R D + R, V DD DQ V DSQ 25V, tenemos Rd V GSQ Rs + = - R S V I DRS GSQ = - -ID Rs = PREGUNTAS: = 3 V ^ Se selecciona una R = blecida donde Zi = R_ = Mencione 3 ventajas del F.E.T. con respecto al B.J.T. 2.- Mencione 4 características propias del F.E.T. 3.- Qué diferencia hay entre una configuración de emisor-común = -(+2mA) 1.5 Kfl 1.- Rd = 3.5 Kti 1 M íí para cumplir con la condición estal M ft y una de surtidor-común. Circuito equivalente para señal débil. 4.- Qué dispositivo tiene mayor ganancia en voltaje: El F.E.T. ó el B.J.T. explique porqué. 5.- Qué dispositivo tiene mayor ganancia en corriente: El F.E.T.ó el B.J.T. explique porqué. Av= - ( r d // r l ) = - 6 gm despejando de aquí R = i-i Rl = 15 Kft De los valores obtenidos en los cálculos se aproximan lo más posible a los valores estándares comerciales esto, es: Rg = 1.5 Kft = 1.5 Kft Rd = 3.5 Kft = 3.3 Kfi Rq = 1 MÍ2 = 1 MÍJ = 15 Kfl Rl 15 KQ, Con los valores de los elementos que ya se tienen o sea los más a— proximados se rediseña el circuito. CONFIGURACION EMISOR-EMISOR OBJETIVO: Comprobar las características de un amplificador multietapa emisor-emisor acoplado entre etapas mediante una red RC, al realizar las siguientes mediciones: * Puntos de operación para cada etapa * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida. Medir la ganancia de voltaje, impedancia de entrada e impe dancia de salida del amplificador. LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: PROCEDIMIENTO! Transistores 2N3904 o equivalente para facilitar las mediciones y que no existan falsos con— Resistencia 18K 9. V2VI Resistencia 8.2KS1 Resistencia lKft tactos. /¿W ^W Energize su circuito con el voltaje de polarización adecua- Resistencia 470 9. Resistencia 33 Kft Implemento ©1 circuito de la figura No. 1, en un protoboard do y mida sus puntos de operación respectivos para cada ^W — etapa. Resistencia 10KŒ Resistencia 560 ft ICQ 1 = Resistencia VCEQ1= 100 Q %VJ ICQ 2 = ; VCEQ 2 = 3 Capacitores lOy F 16VCD 2 Capacitores 100 y F 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Fuente de poder dual cuito; asegúrese de que el generador esté en su amplitud 1 Multímetros digital mínima y con una frecuencia de 1,000 Hz al iniciar las s i - 16VCD Enseguida conecte en la entrada del circuito amplificador un generador de funciones (señal senoidal) mediante un capa citor de acoplamiento de 10 y F entre el generador y el cir guientes mediciones. - Conecte el canal "A" del osciloscopio en la entrada del amplificador y el canal "B" a la salida. — Empieze a incre- mentar el nivel de voltaje de entrada en el amplificador hasta que la señal de salida empieze a distorsionarse. Si el nivel del voltaje de salida del generador de funciones se encuentra al mínimo y existe todavía distorsión de la señal a la salida del amplificador, conecte entonces un circuito atenuador ir en la entrada del amplificador, ver apéndice. Mida la amplitud del voltaje de salida sin distorsión, ya -na qi¡o lo haga do pico a pico ó d*» cero a pico y la ampH tud del voltaje de entrada, con estas dos mediciones haga la relación Vo/vi y tucuenUx' la ganancia de voltaje (Av); verifique esta gananHn f»n forma teórica. V °( medido)- Av ' (medida) = 'medido" — ; Av — (teórica)~ Mida la ganancia de voltaje de cada etapa y observe su des fasamiento (si es que existe), para esto, desconecte la se gunda etapa y conecte el generador de funciones en la e n — trada de ésta, siguiendo el procedimiento anteriormente — Ahora mida la ganancia de la primera etapa, para esto coloque como carga, la impedancia de entrada de la segunda descrito. etapa, ver figura No. 2. shlbsm "•• V °medido ' Vl medido 2 = ; Avt 2(teórica): ------- . . O.:: Vo , 'medido Avt * ;—vrr — ' "^medido L3 ; Avtx = _ _ _ v OS ooV Avt : l(teórica) íonesib 3b saetea Grafique las formas de onda de entrada y de salida con — sus magnitudes correspondientes cada una de ellas, tanto para cada entapa como para la total. De las curvas características del transistor escogemos un punto de operación, el cual lo fijamos para asegu— rar que este está trabajando en la región lineal. Se trabaja en la etapa No. 2. Ya escogido el punto de operación, en nuestro caso - 1 = 2.5mA y el voltaje V (típicamente entre 1 y CQ¿ DD 2 volts) VD_ = 1.5 volts. DD De la malla de entrada de la segunda etapa tenemos: I = V - V E2 BB2 BE R +R B hfe2+l donde R _ = hfe2R, E2 B2 10 E2 hfe = V "E2 ~ V BB2 BE lo cual 2 R E2 = R E2 10(hfe2 +1) E2 = 180 291ft hfe y: Rb2 = 5.23 KQ Por lo tanto se encuentran los valores de R e 2 y R g 2 . Y como: = Rb Mida las impedancias de entrada y salida con los métodos descritos en la práctica No.2 y compruébelas en forma — 5.65 Kfi 5.23 1 - 1. 5v 1 - V BB Vcc 20 teórica. R ^medida - ' Z Zi ' Z teórica °medida- = Rb 2 Vcc V = 5.23 (20) X BB = 69.73 K fl -5V °teórica~ De las mismas curvas características establecemos: V = 10V. CEQ EJEMPLO DE DISEÑO: y obtenemos de la malla de salida de la - 2 Datos de diseño: Vcc = 20 v Av = 2350 rg = 600 fi etapa No. 2: VCC = I C2 R C2 +V CEQ2 + ^2^2 X Vcc = I y se tienen las características máximas del transistor a utilizar 2N3904. C2(R C2+RE2) + W C - X E Veo - CEQ2 C2 J - RC2 = hfe = "10° 2 V R E2 hie. C2 hie0 = m V T hfe = (1)(25x10 3)(180) = 2.510=3" 'EQ2 v 20V - 10V 2.5 x 10-3 C2 " VT2 V - . 291 x 10 hie' 3.7 K « Despejando el valor de R L 1,800 = fi 1.37 K ^ Análisis de pequeña señal para la etapa No.2. Se comprueba la ganancia de voltaje supuesta que es de Circuito equivalente de C.A. para señal débil, etapa No.2 100 de la segunda etapa con el valor obtenido de R^- ETAPA No. 1. Análisis de C.D. de la la. E-capa. •Vcc un. R&2. Ihíe- Q h í e ^ RCi ^ R L ZL=RB2/M¿e2 Suponemos A ^ = 100 VL. = Vin ib2 VL2 = ÍL " - X C2 R C2 R L « T-l ib2 Vin ÍL R L R c2 + R L Se escoge de nuevo un pun .o de operación para el IL — = HFE2IB2RC2 transistor No.l de las curvas características, este RC2 * RL se escoge un poco más abajo que q 1 d e la etapa No. 2, V Jr esto es: xo L2 = " hfe20 b2RC2RL R = Vin b* hie. b 2= Vtíf- 1 hie2 V L2 ib. = " C2 hfe + R L 2 ( R C2 / / R L ) W = 2mA - Se vuelve a calcular el valor de R :V = 1.5V. El BB1 por lo tanto la ganancia total, n i e ^ (1)(25x10 3)(180) I = V - V EQ1 BB1 BE hfe R + * 1 El El 10(hfe1+l) del circuito amplificador es el pro- 2 x 10~3 donde = hfe R L1L 10 B1 ducto de A, = A VT = A VT1 hie1 = 2,250 VT2 ' siempre y cuando la impedancia de en R e1 = 366 Como: trada de la segunda etapa no carge a la primera etapa. y por lo tanto R ß l = 6.6 K ^ R1 = \ 1 R1 = = Y R 2 = RbVcc Kft LI V, VßB - ^BB Vcc 7.14 V VT1 R2 = 88.07 K ß V * hfG !LI_= * ib. hfe Ll l = V x Ll ibi Vi ib. Íb x Vi V ibx= Vi hie- l ( R Cl / / Z L ) i l*ci" V Rx = (Rßl//hiei) =7. i Vi hié. Vi Análisis de Pequeña Señal de la la. Etapa. Vi V Circuito equivalente para señal débil de la la. etapa, = Vs Rx Rx + r. = _Rx Rx + r S m*, i- il"fe r-AA/V VT1 hiei - "«i W Zi " Zi + hie1 AA/V Z L = RB2//hie2 Z L = 5.23K//1.8K Zi = 6.6K Z L = 1.33K ß Zi Zi = RB1//hiei = Zi Zi+r 1.67 K fi 1.67Kß + •.ÔYiï //2., 1.67 Kß Sj; Zi+r. V i = (-180) W .733 = - 23.5 2.25 De aquí se despeja R A = - 23.5 VT1 V Se tomó este valor debido hie = m T hfei T a que se ha supuesto la A = -100 EQ1 V1 L/ X .572 K fì Se comprueba en forma total la ganancia de voltaje de amplificad« y se obtiene A ^ = A V T 1 x A ^ ficador 2,350 = (-23.5)(-100) = •M V — — S VL2 V L2 ib = X — ib2 X îb.^ R-R- V Vi - 180 ib 2 (RC2//Rl) = X 45 S Cuántos tipos de acoplamientos existen entre etapas? ib2 = - 180ib .515 1+ (.515) 1.8 (-180) (Hc2//Rl) Rx = .572K//5.23K^ Rx - .515 K Q = Qué ventaja o desventaja presenta este tipo de amplifi- (1_180)(#515) cador emisor-emisor con respecto al emisor-colector. .515 + 1.8 ib ib i1 vi = l R 2.25K Q Y R Y = = 6.6K//2.25KÍ3 Vi = R 1.67 K N V R o Y + Y r s Para que se acoplan 2,3, o más etapas para formar un amplificador?. s Ry + rs Qué sucede con la ganancia de voltaje cuándo se desco- A, T VT Avt = (-180) (3.7//1.37) = (1-180) ( .515) .515+1.8' 1 2.25 nectan los condensadores de desacoplo que hay en el 1 67 1.67+.6 — emisor de cada etapa . 2,353 5.- En qué circuitos es conveniente utilizar este tipo de acoplamiento. Zi = Zi = 6.6K// 2.25 1,67 Kti Zo Zo Rc2 = amp. CIRCUITO r-S-6K EQUIVALENTE 2.Î5K 3.7 Kfl 6.- COMPLETO CON LAS 1 ETAPAS: Calcule la ganancia de corriente total del amplificador. 46 .i CONFIGURACION EMISOR-COLECTOR OBJETIVO: Comprobar las características de un amplificador multieta pa acoplado en forma indirecta; esto es, mediante acoplamiento RC mediante las siguientes mediciones: Puntos de operación para cada etapa Ganancia de voltaje Impedancia de entrada Impedancia de salida Medir la ganancia de voltaje, impedancia de entrada e impedancia de salida del amplificador. Observar ventajas y desventajas con respecto a otras configuraciones y sus aplicaciones. PROCEDIMIENTO: LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: Implemente el circuito de la figura No. 1 en un proto2 Transistores 2N3904 o equivalente 4 Resistencias lKft 1 Resistencia lOKft 2 Resistencias 100K ft 3 Capacitores 10 yF 16VCD 1 Capacitor 100 y F 16VCD 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Fuente de Poder Dual 1 Multímetro digital board para facilitar las mediciones y que no existanfalsos contactos ni cortos circuitos. • Energize su circuito con el voltaje de polarización adecuado y mida sus puntos de operación respectivos para cada etapa. ICQ 1 = ICQ 2 = VCEQ- = VCEQ 2 = Vcc=20V. Enseguida conecte en la entrada del circuito amplificador un generador de funciones (señal senoidal) mediante un ca pacitor de acoplamiento de 10 yF entre el generador y el circuito; asegúrese de que el generador esté en su amplitud mínima y una frecuencia de 1000 Hz al iniciar sus mediciones. Conecte el canal "A" del osciloscopio en la entrada del amplificador y el canal "B" a la salida. Empieze a incre mentar el nivel del voltaje de entrada en el amplificador hasta que la señal de salida empieze a distorsionarse. Si el nivel del voltaje de salida del generador de funcio nes se encuentra al mínimo y existe distorsión de la s e ñal en la salida del amplificador, conecte entonces un — circuito atenuador TT en la entrada del amplificador, ver apéndice. Mida la amplitud del voltaje de salida sin distorsión ya sea que lo haga de pico a pico o de cero a pico y la a m plitud del voltaje de entrada, con estas dos mediciones haga la relación Vo/Vi y encuentre la ganancia de voltaje (Av); verifique esta ganancia en forma teórica. \i Av (medido)- medida = ' ? Vi = cedido AV (teórica): Mida la ganancia de voltaje de cada etapa y observe su 1- — desfasamiento (si es que existe), para esto, desconecte - íiy\z la segunda etapa y conecte el generador de funciones en la entrada de ésta siguiendo el procedimiento anteriormen te descrito. Vo medido = Av t 2 = 1 5 VÍ <nedido= Av t2 (teórica)- FIGURA No. 2 Mo, 50 51 Ahora mida la ganancia de la primera etapa, para esto coloque como carga la impedancia de entrada de la según da etapa, ver fig. No.2. 1.Vo medido = Av t l = 5 VÍ forma directa o en forma indirecta?. medido = Av i Que diferencia existe entre amplificadores acoplados en tl (téorica) Grafique las formas de onda de entrada y de salida con 2.-, ¿Porqué se les llama amplificadores en cascada y que fi- sus magnitudes correspondientes cada una, tanto para canalidad tiene?. da etapa como para la total. 3.- ¿Qué ventaja presenta este amplificador emisor-colector con respecto al emisor-emisor?. 4.- ¿Tiene algún efecto la entrada de la etapa No.2 sobre el nivel de señal en el colector del transistor No.l ? (Exponga datos). Calcule la ganancia de corriente teórica de este amplificador. Mida las impedancias de entrada y de salida con los métodos descritos en la práctica No. 2 y compruébelas en forma teórica. Zi medida = ? Z Zi teórica~ — ? Z °medida" °teórica= 102111790 37704 CIRCUITO A IMPLEMENTAR: <j>Vcc=2QV. h . i w i CONFIGURACION DARLINGTON. IQMÍ OBJETIVO: Comprobar las características de un amplificador multie- )\ • •390VCA. iQMf í i—o tapa acoplado en forma directa, realizando las siguien— ^ 1 tes mediciones: * Puntos de operación de cada etapa * Ganancia de voltaje * Impedancia de entrada * Impedancia de salida Y2N3904 >)2oa 1=1 + =J»oqMf lÍ 2 1 K S L » m Medir la ganancia de voltaje, impedancia de entrada e im pedancia de salida de este amplificador. Qué ventajas o desventajas se obtiene al trabajar con es te tipo de amplificador, sus aplicaciones. LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO: 2 Transistores 2N3904 o equivalente 1 Resistencia 120JX Vz\¡ 1 Resistencia 2.2K.A. Vz\i 1 Resistencia 22K/7. 1 Resistencia 47KH- 1/£W 1 Resistencia 390KA ^W 2 Capacitores 10/|F 1 Capacitor 1 Osciloscopio de doble canal 100 PROCEDIMIENTO: Implemente el circuito de la figura No.l en un protoboard para la facilidad en mediciones. 16VCD F 16VCD Generador de funciones 1 Multímetro digital 1 Fuente de poder dual — con el voltaje correcto de polarización y mida los puntos de operación respectivos para cada etapa. CQ2 1 Energize el circuito CEQ1' VCEQ2" CBQ2" Enseguida conecte en la entrada del circuito amplificador un generador de funciones (señal senoidal) mediante un capacitor de acoplamiento de 10 y F entre el genera— dor y el cirucito; asegúrese de que el nivel de la a m — plitud del generador se encuentre al mínimo y una fre— cuencia de 1000 Hz al iniciar sus mediciones. Conecte el canal "A" del osciloscopio en la entrada del amplificador y el canal "B" a la salida. Empieze a in- crementar el nivel del voltaje de entrada en el ampli— ficador hasta que la señal de salida empieze a distor— sionarse. Si el nivel del voltaje de salida del generador de fun ciones se encuentra al mínimo y existe distorsión de la señal en la salida del amplificador, conecte entonces un circuito atenuador TT , en la entrada del a m — plificador (ver apéndice). Mida la amplitud del voltaje de salida sin distorsión ya sea que lo haga de pico a pico ó de cero a pico y la amplitud del voltaje de entrada, con estas dos med^ ciones haga la relación Vo/Vi y encuentre la ganancia de voltaje (Av), verifique esta ganancia en forma teórica. Vo = medido ; Vi ,. , = medido Av ' medida Av (teórica) Grafique las formas de onda de entrada y salida con sus magnitudes correspondientes cada una. r >7 56 ANALISIS Vi n n u i Ñ A S LQ AL : Observe si existe desfasamiento de la señal de sali- Vcc da con respecto a la señal de entrada. «1 Mida las impedancias de entrada y de salida y compárelas con las obtenidas en forma teórica. Re n?.i5 Ce, -AMA/—)\Zi = medida ; Zi = teórica ; Zo = teórica -HÉ- Zo = medida \ L Q , EJEMPLO DE DISEÑO: rrfw Utilizando un transistor 2N3904, diseñe un amplifica dor que tenga una ganancia de voltaje Av = 200 y una impedancia de entrada Zi> 20 Solución: Kft . Debido a que la ganancia de voltaje (Av) CIRCUITO EQUIVALENTE PARA SEÑAL DEBIL-. que se especifica es muy grande, vamos a utilizar un amplificador en la configurución Darlington de emisor Ts-Ü WAAj- común en lugar de utilizar los E-C en cascada. Suponemos un Vcc = 20v., VgB = 2v. I De las curvas características del transistor 2N3904, tenemos que hfe = 180 y selecionamos un punto de ope ración (Q), asegurándonos que debemos escogerlo en la región lineal para que este amplifique, esto es: I CQ2 5mA = W = 8 volts La ecuación de malla de entrada: I E2 = V BB " 2V BE ~W~o (hfe+1) + R£ donde: 2h ¡e, AWv R = hfe2Re 10 Q Rô Ù h f e 2 x¿ b Re - .12 KS2 ; Re = 120 U Av = V = L V L ib Vi ib V __V_ Vi De la ecuación de la malla de salida: hfe2ib Vcc = I c 2 R c + VCE0? Ie2Re + V l cc R + V = *c2*c R C + C R C = E CE02 + R + J + E Vcc ~ R C V c + R Rc = E = h f e =- (R - V CE0? = 20V I 2 hie. -3 5 xlO = (180)2(.12) | = Av 388.8K Q Rb = 388.8 1 " !bb_ Rb V Vcc BB = 432 Zi Zi+ri 179.4K 179.4K + . = (-180) «c//Hl = 200 .996 SI .996 Zi+ri ) 32270 (RC//RL) = 200 (2) 32.270 ® 66,664 (166.66 V/RL "JV 20 = RB//2hiei R 388.8 (20) = = 3.88.8//2 (166.66K) (Rc//Rl) K fl C//RL 32270 2.06 Kfí 3.888 Mf¿ de donde: IE1 , IE2 = 5x1Q-3a hfe+1 Zi Zi Zi+ri 10 Vcc Zi C//rL) Av - - hfe¿ (Rc//Rl) - 8V Av -- = (Rc//Rl) 2,28 K Q 1 R2 Zi Zi+ri 2 , 4 hfe2Re R V Vi CEQ2 10 y = 1 2hie. ib 2(166.66K Rb = _ib V V = ViZi Zi+ri E E C R = V 2hie^ a C Vcc ib ' = R. 21.34 K Q 181 I £ 1 = .027mA Recuerde que tiene que aproximar los valores obtenidos Zi = 179.46 (1)(25X10- 3 )(180) J^L 1 3 .27xl0"" Zo = R o oo „ Zo = 2.28 K hie -, = 1 166.66 K^ de las resistencias a valores estándares comerciales y rediseñar el circuito. Nota: Para calcular Rb se utilizó la siguiente ecua— ción. (.1 Rb = hfe Rp E 10 de esta forma Rb < Re, (hfe+1? 1.- Qué tipo de acoplamiento existe entre los transistores y que ventaja o desventaja se obtiene? Pero como en este caso el valor de Rb es muy grande, podemos escoger una Rb mucho menor, por ejemplo: 2 Rb = hfe r e f esto nos daría = 38.88 KQ 2.- Compare los siguientes parámetros del amplificador Darlington con los del amplificador emisor-común. 100 Esto se hace con la finalidad de que R^ y R ? no resulten muy a) Ganancia en voltaje grandes y se tenga el problema de estabilidad con respecto - b) Ganancia en corriente a la temperatura ó a las tolerancias de las resistencias. c) Impedancia de entrada d) Impedcincia de salida 3.- Cuál es la hfe aproximada del amplificador Darlington? 4.- Calcule la ganancia de corriente del amplificador. 5.- Si se utiliza el amplificador Darlington en la configuración de colector-común cuáles son sus características? AMPLIFICADOR DIFERENCIAL. OBJETIVO: Comprobar, observar las características y las formas de onda de un amplificador diferencial, la ganancia en forma diferencial y en modo común median te las siguientes mediciones. Puntos de operación Voltajes máximos de salida Voltajes máximos de entrada El CMRR. Medir los puntos de operación para cada transistor, -Vcc voltaje máximo de salida sin distorsión, voltajes FIGURA No. 1 de entrada, obtener las ganancias diferencial y co mun y compararlas en forma teórica. PROCEDIMIENTO: LISTA D E M A T E R I A L Y EQUIPO: Implemente el circuito de la figura No. 1 en un - Protoboard para la facilidad en las mediciones y — para que no existan falsos contactos. 1 Circuito integrado 2 Resistencias de lKft 2 Resistencias de lOKft1/¿W Energize su circuito con el voltaje de polarización 1 Resistencia de 8.2 K ft adecuado de + 10V. Para esto conecte las resisten- 1 Osciloscopio de doble canal cias de base de 1K a tierra y mida los puntos de 1 Generador de funciones operación para cada transistor. 1 Multímetro digital 1 Fuente de alimentación dual V V CEQ1 = ; I CEQ2~ ' I CQ1 = CQ2 ~ MODO DIFERENCIAL: NOTA: Para la medición de la ganancia de modo diferencial se - Cuando haga la medición entre los colectores asegúrese — utilizará el circuito mostrado en la figura No. 2. que ninguno de los 2 canales del osciloscopio esté conectado a tierra. - Ya hecho esto, mida el máximo voltaje de salida sin dis— torsión y el de entrada. Con estas dos mediciones haga - la relación Vo/Vi y encuentre la ganancia en forma dife— rencial (Avd) y compruébela en forma teórica. medido Av d medida medido ' Avd teórica Grafique las formas de onda de las 3 salidas y las de en- trada para el modo diferencial con sus respectivas magni- fI7w7 FIGURA tudes cada gráfica. FIGURA 2 3 Esto es, conecte una de las entradas a tierra y a la otra aplique una onda senoidal con el generador de funciones, asegurándose de que este se encuentre con una amplitud mínima y una frecuencia de 1,000 Hz al iniciar sus mediciones . Incremente poco a poco la amplitud de la señal de entrada hasta observar que en la salida (cualesquiera de los dos colectores con respecto a tierra) no exista la distorsión. Obsérvese que en el circuito se pueden tener 3 salidas: a) Entre el colector 1 y tierra b) Entre el colector 2 y tierra c) Entre los 2 colectores Ya obtenidas las ganancias de modo diferencial y modo común haga la relación Avd/Avc para obtener la razón de rePara la medición de la ganancia en modo común se utilizará el circuito de la figura No.3 chazo de modo común (RRMC). Esto es , Avd = ; Ave = conecte en las 2 entradas el generador de funcio— RRMC = nes (señal senoidal) asegurándose de que éste se encuentre con una amplitud mínima y una frecuencia de 1000 Hz al iniciar sus mediciones. Incremente poco a poco la amplitud de la señal de PREGUNTAS: 1. Como debe ser la ganancia de modo común con respecto al modo diferencial, explique? entrada hasta observar que en la salida (cuales quiera de los 2 colectores con respecto a tierra) no exista distorsión. Hecho esto, mida el voltaje de salida y el de e n 2. Mencione algunas aplicaciones del amplitficador diferencial 3. En el caso de que los voltajes en los colectores sean dife trada y haga la relación Vo/Vic y encuentre la ganancia en forma común (Ave) y compruébela en forma teórica. Vo medido = Avc medida s ' VÍC 1 AvC medido = teórica = rentes de C.D. ¿En que nos afecta y que podríamos hacer pa Grafique las formas de onda de salida y las de entrada pa ra igualarlos?. ra el modo común con sus respectivas magnitudes cada grá- Explique. fica: 4. Calcule las impedancias de entrada de modo común y modo diferencial en forma teórica. Zid = 5. ; Zic = Cuál es el objetivo de conectar las bases a tierra para la medición del punto de operación y que ocurre si una de ellas no se conecta, explique: MEDICION DE LOS PARAMETROS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL OBJETIVO: El objetivo de esta serie de experimentos es el de medir varios de los parámetros característicos de un amplificador operacional de propósito general, tal como el 741. Así que, en estos experimentos de terminará: * El voltaje de desbalance * La corriente de polarización * La rapidez de cambio del voltaje de salida * La razón de rechazo de modo común. * El ancho de banda LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO 4 LM741C 3 Resiiteneiai d© 100 ohms, % W 3 Resistencias de 10K ohms, % W 4 Resistencias de 100K ohms, % W 1 Resistencia de 1 Mohm, 1 Base experimental 1 Osciloscopio, de doble canal 1 Generador de funciones 1 Fuente de alimentación dual W 70 H- DJ ÍO M O H td w o ¡ H M td en M H H S H 71 MEDICION DE LA CORRIENTE DE POLARIZACION. Para medio la corriente de polarización se emplea el cir cuito de la figura 2, sí el valor de Rp es mucho mayor que Rj la mayor parte de la corriente de polarización de la entrada inversora para por Ri. Midiendo los voltajes VA y V_ se tiene que: A D RI R lo B = Z 3 B1 + I r B2 en donde I n representa el valor promedie de les cerrienB tes de polarización. Figura 4. MEDICION DE LA RAZON DE RECHAZO DE MODO COMUN (CMRR) MEDICION DE LA RAPIDEZ DE CAMBIO Y ANCHO DE BANDA. FUNDAMENTOS El circuito inversor de la figura 3, permite medir la ra TEORICOS; pidez de cambio (SR) del voltaje de salida del amplifica MEDICION DEL VOLTAJE DE DESBALANCE: La medición del voltaje dor operacional. Al aplicar una onda cuadrada en la en- de desbalance V. o en la entrada puede hacerse con - trada, en la salida se puede observar durante los cam la ayuda del circuito de la figura 1, y atendiendo bios de estado, la variación del voltaje con respecto al a la siguiente expresión: tiempo. V o = SR V. io = & V ¿ t v /s El ancho de banda de este mismo amplificador inversor El valor de debe de ser pequeño para despreciar puede determinarse de la relación: el efecto de la corriente de polarización. BW = 0.35 Hz — M 75 Aplique energía a la base experimental y con el multíme- en donde t es el tiempo de elevación, es decir, el que r transcurre cuando la señal de salida cambia desde el 10% al 90% de su valor final. tro digital, tome lectura del voltaje de salida V Q . V o Determine el valor del voltaje de desbalance de acuerdo MEDICION DE LA RAZON DE RECHAZO DE MODO COMUN. con la teoría vista. Finalmente el circuito amplificador diferencial de la — V. 10 figura 4, permite la medición de la Razón de Rechazo de Modo Común (CMRR). La forma en que está conectado permi te medir experimentalmente la ganancia de voltaje de mo- MEDICION DE LA CORRIENTE DE POLARIZACION. do común A^ Alambrar el circuito de la figura 2. = A c V que otra. T dada por la relación: • La alimenta ción siempre será dual de + 15 V, salvo que se especifi- o mientras que la ganancia de voltaje diferencial A d está ¿H Nota: con el multfmetro digital de los voltajes V A y V g . *F d Aplique energía a la base experimental y tome lecturas V, A . ' R V B 3 Calcular las corrientes de polarización I B 1 e Ig2 lo anterior permite evaluar la CMRR de la siguiente mane ra: CMRR = 20 log A _d A c acuerdo con la teoría vista. "B1 dB de "B2 Determine el valor promedio de la corriente de polarización. PROCEDIMIENTO. MEDICION DEL VOLTAJE DE DESBALANCE V. q . 1. Implemente el circuito de la figura 1. Ajuste previamen te la fuente de alimentación dual a + 15 V y apague. Mida el voltaje de salida V q correspondiente y anote el MEDICION DE LA RAPIDEZ DE CAMBIO DEL VOLTAJE DE SALIDA resultado. (SLEW RATE, SR). V Implementar el circuito amplificador inversor de la figu A c = Determine las ganancias de modo común y modo diferencial ra 3. de acuerdo con el fundamento teórico. Con la ayuda del osciloscopio, ajuste el generador de — A = c A = • d funciones para obtener una onda cuadrada de lOKHz y 5 V de pico a pico. Se recomienda en el osciloscopio. Calcular el valor de la CMRR, teórico y práctico, CMRR = * CHA: 5 V/div * CHB: 1 V/div * Base de tiempo 10 * Modo de C.A. s/div REPORTE Tomar lecturas de AV, U y t r directamente de la panEscribir la definición de cada talla del osciloscopio. una de las siguientes características de un amplificador operacional. AV = , At = , CAPACIDADES MAXIMAS: tr = Determinar de acuerdo con la teoría los parámetros SR y a) Voltaje de alimentación BW. b) Disipación de potencia c) Voltaje de entrada diferencial d) Voltaje de entrada de modo común e) Temperatura de operación f) Duración de cortocircuito en la salida BW SR = = MEDICION DE LA RAZON DE RECHAZO DE MODO COMUN , CMRR. PARAMETROS DE ENTRADA: Implemente el circuito amplificador diferencial de la — figura 4. Con la ayuda del generador de funciones y el multímetro digital, aplique una señal senoidal V. de por lo menos 4 V rms y de una frecuencia tan baja como sea posible, (menor de 8 HZ). Anote este valor. g) Voltaje de desbalance h) Corriente de desbalance i) Corriente de polarización j) Resistencia de entrada — PARAMETROS DE SALIDA: k) Resistencia de salida 1) Corriente de cortocircuito m) Oscilación del voltaje de salida AMPLIFICADORES LINEALES BASICOS OBJETIVO: PARAMETROS DINAMICOS: El propósito de esta serie de experimentos es el de comprobar el funcionamiento de las siguientes confi^ guraciones básicas. n) Ganancia de voltaje de lazo abierto o) Rapidez de cambio (Slew Rate) p) Tiempo de elevación q) Ancho de banda * Amplificador inversor * Amplificador no inversor * Amplificador sumador * Amplificador diferencial OTROS PARAMETROS: r) Razón de rechazo de modo común s) Corriente de alimentación T.TSTA DE MATERIAL Y EQUIPO. 6 LM741C Detallar el procedimiento para la medición del voltaje 3 Capacitores de 0.1 F, 50 V. de desbalance. 7 Resistencias de 10K ohm, Va W. ¿ Resistencias de 33 K ohm, VA W. 5 Resistencias de 100 K ohm, 10 vueltas Detallar el procedimiento para la medición de la c o — • 1 Base experimental rriente de polarización. 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Fuente de alimentación dual Comparar con el valor en la hoja de — datos del 741. Comparar el resultado con - el valor en la hoja de datos del 741. Detallar el procedimiento para la medición de la rapidez de cambio SR. Comparar con el valor en la hoja de datos del 741. Detallar el procedimiento para la medición de la CMRR. Comparar el resultado experimental con el valor en la hoja de datos. PARAMETROS DE SALIDA: k) Resistencia de salida 1) Corriente de cortocircuito m) Oscilación del voltaje de salida AMPLIFICADORES LINEALES BASICOS OBJETIVO: PARAMETROS DINAMICOS: El propósito de esta serie de experimentos es el de comprobar el funcionamiento de las siguientes confi^ guraciones básicas. n) Ganancia de voltaje de lazo abierto o) Rapidez de cambio (Slew Rate) p) Tiempo de elevación q) Ancho de banda * Amplificador inversor * Amplificador no inversor * Amplificador sumador * Amplificador diferencial OTROS PARAMETROS: r) Razón de rechazo de modo común s) Corriente de alimentación T.TSTA DE MATERIAL Y EQUIPO. 6 LM741C Detallar el procedimiento para la medición del voltaje 3 Capacitores de 0.1 F, 50 V. de desbalance. 7 Resistencias de 10K ohm, Va W. ¿ Resistencias de 33 K ohm, VA W. 5 Resistencias de 100 K ohm, 10 vueltas Detallar el procedimiento para la medición de la c o — • 1 Base experimental rriente de polarización. 1 Osciloscopio de doble canal 1 Generador de funciones 1 Fuente de alimentación dual Comparar con el valor en la hoja de — datos del 741. Comparar el resultado con - el valor en la hoja de datos del 741. Detallar el procedimiento para la medición de la rapidez de cambio SR. Comparar con el valor en la hoja de datos del 741. Detallar el procedimiento para la medición de la CMRR. Comparar el resultado experimental con el valor en la hoja de datos. DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL EXPERIMENTO. RF FIGURA 1. AMPLIFICADOR INVERSOR FIGURA 3. FIGURA 2. AMPLIFICADOR NO INVERSOR AMPLIFICADOR SUMADOR AMPLIFICADOR DIFERENCIAL: FUNDAMENTOS TEORICOS El circuito formado por los ele- mentos R 1 , R 2 , R 3 , R 4 y A2 de la figura 4, cons tituye a un amplificador diferencial básico. AMPLIFICADOR INVERSOR: La expresión para el voltaje de salida es: El circuito de la figura 1, constituye un amplificador inversor básico cuyas ecuaciones de operación son: ° R Airm vm R in F— Ganancia de voltaje R1 = if <V2 - V y necesariamente R 2 = R 4 y R 1 Resistencia de entrada = R3 El circuito inversor Al que acompaña al amplifi^ cador diferencial de la figura 4, solo es con el propósito de demostración. AMPLIFICADOR NO INVERSOR: El circuito de la figura 2 constitu Como se puede obser- var en la expresión del voltaje de salida, V q es ye la configuración del amplificador no inversor - proporcional a la diferencia de los voltajes de básico, cuyas ecuaciones de operación son: entrada V 1 y V2» D 1 A vm + F p— R Ganancia de voltaje I PROCEDIMIENTO.- R Resistencia de entrada in ~ ^ AMPLIFICADOR INVERSOR Implemente el circuito de la figura 1 y aplique una onda s e — AMPLIFICADOR SUMADOR: La característica del amplificador del noidal en la entrada del amplificador. Con ayuda del oscilos circuito de la figura 3, es que suma los voltajes - copio ajuste el generador de funciones para obtener una onda de las entradas y cambia de signo o invierte el re- seno de 1000 Hz. sultado. Con el osciloscopio mida el voltaje de salida de pico a pico, La expresión para el voltaje de salida es: V o % = - "* R " V. - ÜF R i o bién si R 1 = R 2 = R V para diferentes voltajes de entrada. tabla. 2 2 V/i la expresión queda como: VAP v = - R F (V- + V ) PK*n 1 Nota: El amplificador seguidor de voltaje que — acompaña al amplificador sumador de la figu ra 3, solo es con el propósito de demostración. Complete la siguiente Nota: Compruebe que el voltaje en la entrada inversora es aproximadamente 0 volts. ficador operacional. - Procure no saturar al ampli- AMPLIFICADOR DIFERENCIAL ' Implemente el circuito de la figura 4. Grafique Vo y Vi en función del tiempo. Aplique energía a la base experimental. Con la ayuda del osciloscopio y del generador de funciones - AMPLIFICADOR NO INVERSOR aplique una onda senoidal de 1000 Hz y 2V de pico a pico a Siga el mismo procedimiento que en el circuito anterior y compíete la siguiente tabla. Dibuje las formas de onda Vo y Vi y justifique de acuerdo — con la teoría los resultados obtenidos. — Compruebe que el Vi voltaje V 1 es la inversión del voltaje Vi. Vo Pruebe con otras formas de onda. Avm Grafique Vo y Vi en función del tiempo. AMPLIFICADOR SUMADOR Implemente el circuito de la figura 3. Aplique energía a la ba se experimental. Con la ayuda del osciloscopio y del generador de funciones apli q ue la entrada Vi del circuito. una onda senoidal de 1000 Hz y 2V de pioo a pico a la entra da Vi del circuito. Dibuje las formas de onda Vo y Vi y justifique de acuerdo con la teoría los resultados obtenidos. V x es igual al voltaje Vi. Pruebe con otras formas de onda. Compruebe que el voltaje - APENDICE ECUACIONES DE LOS ATENUADORES REPORTE 1. Detallar el procedimiento seguido al experimentar con el En este sección obtendremos las ecuaciones de análisis y diseño amplificador inversor. del atenuador T en puente y del atenuador pi. Incluya las gráficas solicitadas y compare los resultados experimentales con los valores Empezaremos por el T en puente, figura B.l. esperados teóricamente. A W W V \ A R3 2. Detallar el procedimiento seguido al experimentar con el amplificador no inversor. Incluya las gráficas solicita AW/V A/WW- Ri Rl das y compare los resultados experimentales con los valo Rl res esperados teóricamente. 3. Explique el procedimiento realizado al experimentar con Figura B.l. Atenuador T en puente el amplificador sumador. Muestre las formas de onda y - la justificación de ellas. Primero encontraremos Ro, y se define como Ro = 4. Explique el procedimiento realizado al experimentar con de Riño es la resistencia de entrada con la salida abierta y el amplificador diferencial. Rins es la resistencia de entrada con la salida en corto, de - Muestre las formas de onda y la justificación de ellas. 5. Cuál es la impedancia de entrada del amplificador inversor comparado con el no inversor. 6. RinoRins don la fig. B.l. tenemos: Riño = R1//(R3+R1) + R 2 Riño = R 1 (R 3 +R 1 ) Mencione algunas aplicaciones de los amplificadores I n versor, no inversor, sumador y diferencial. 2R 1 + + Rins = R3//(R1+R1//R2) Rins = R3(R x R2(2R1+R3; R 3 + 2R x R 2 ) (R3+R1)(R1+R2)+R1R2 RinsRino APENDICE ECUACIONES DE LOS ATENUADORES REPORTE 1. Detallar el procedimiento seguido al experimentar con el En este sección obtendremos las ecuaciones de análisis y diseño amplificador inversor. del atenuador T en puente y del atenuador pi. Incluya las gráficas solicitadas y compare los resultados experimentales con los valores Empezaremos por el T en puente, figura B.l. esperados teóricamente. A W W V \ a R3 2. Detallar el procedimiento seguido al experimentar con el amplificador no inversor. Incluya las gráficas solicita A W / V A/WW- Ri Rl das y compare los resultados experimentales con los valo Rl res esperados teóricamente. 3. Explique el procedimiento realizado al experimentar con Figura B.l. Atenuador T en puente el amplificador sumador. Muestre las formas de onda y - la justificación de ellas. Primero encontraremos Ro, y se define como Ro = 4. Explique el procedimiento realizado al experimentar con de Riño es la resistencia de entrada con la salida abierta y el amplificador diferencial. Rins es la resistencia de entrada con la salida en corto, de - Muestre las formas de onda y la justificación de ellas. 5. Cuál es la impedancia de entrada del amplificador inversor comparado con el no inversor. 6. RinoRins don la fig. B.l. tenemos: Riño = R1//(R3+R1) + R 2 Riño = R 1 (R 3 +R 1 ) Mencione algunas aplicaciones de los amplificadores I n versor, no inversor, sumador y diferencial. 2R 1 + + Rins = R3//(R1+R1//R2) Rins = R3(R x R2(2R1+R3; R 3 + 2R x R 2 ) (R3+R1)(R1+R2)+R1R2 RinsRino as haciendo R se obtiene: Ro De la ecuación B.5., despejando R 2 y de la ecuación B.2, B.L 2R3 B.2 R2 = Ro a- 1 La segunda fórmula que nos es útil en nuestro trabajo es la de la ecuación B.l. cantidad de atenuación que hay de la entrada a la salida del atenuador cargado con su resistencia característica. fig.B.2. RpRq ¿o = R o R Q = (a - 1 ) R O O Resumiendo tenemos que las ecuaciones de análisis son: Ro = Ri a = 1 + R, R Figura B.2 = o R2 ^ R3 ^ Circuito para calcular la atenuación a y las ecuaciones de diseño son: De la fig. B.2., las ecuaciones de malla son: Vin = V R 0 =-I x R 2 2 ) " X2R2 " T3R1 + I 2 (R 2 + 2 V B.4 = (a -1) Ro = Vin R x + R3 En la fig. B.3 se muestra el atenuador pi. Ql 0 RoVin_ Para eso „seguiremos el mismo método utilizado - para la obtención de las ecuaciones del atenuador T en puente. l2 sustituyendo en la ecuación B.4. = Ro_ Ahora obtendremos las ecuaciones de análisis y diseño para el Resolviendo las ecuaciones B.3 para I 2 encontramos que a = R3 atenuador pi. R R2 a -1 " I3R1 I2R0 Vo = = Ro B. 3 O =-I 1 R 1 - I 2 R 1 + I 3 ( 2 R 1 + R 3 ) Vo = Rx — w w w Rl 1———0 = 1 + R, R] 2 V V „2 ^ R2 R2 JRI i?r ; -c = 1 O m = 32 1 + R3 Vin Vo -AMA/W + R. Figura B.3 Atenuador Pi 4P* * - susituyendo Ro de la ecuación B.6 en Las resistencias Rins y Riño son: a Rino = m R //(R- + m = H m ( m+1) 2m+ 1 1" + Mi + 2 m B.9 de las ecuaciones de diseño se obtienen como sigue: R^m m R 1 // R i = 1 + m m tenemos que Rins = = R 2 y de la ecuación B.6 a Mi + 2 m = R^m = R2 Ro Ro m+1 Ro = \jRinsRino Ro = B .6 B.10 sustituyendo la ecuación B.10 en B.9 Ri m a = R1 í 2m +1 + 1 + Ri R2 B.ll RO de la ecuación B.10 El factor de atenuación se obtiene de la fig. B.4. R-1 2R R 2 o 2 = RI A/WWVVV- R de B.ll R2 2 " B.12 R ° = R1Ro Ro { a -1 ) -Rx sustituyendo R 2 en la ecuación B.12 y resolviendo para R.^ se °btiene R. = ( a 2 - 1) Ro 2a Para obtener R 2 sustituímos R^ de la ecuación B.12 en la ecuaFigura B.4 Circuito para obtener la atenuación a ción B.ll y resolvemos para R 2 R = Ro (1+ a ) 2 p a - 1 Las ecuaciones de malla son: Vin 0 = Si tomamos el signo negativo, entonces Ijm R x - I2m3l B = - I^m Rx+I2( m R 1 +R 1 + ni R ^ o ) R2 '7 = I-( mR,Ro ) - Ro que no es cierto, por lo tanto tomamos el signo positivo y R m R1+Ro Vo = = Ro (1+ a a " 1 ) resumiendo tenemos que las ecuaciones de análisis son: mR^+Ro Ro = = = Vin Vo = mR 1 +Ro m Ro (1+ x m \ 1 + 2m De las ecuaciones B.7 y B.8 se obtiene que: a R m Ro ) m r +Ro 1 l + m + + 2 m m y las ecuaciones de diseño son: R R i = o = ¿ (a 2 - 1 ) Ro 2a + 1) Ro a -1 EJEMPLO: en donde Diseñar un atenuador m = R, con las siguientes especificaciones: Resistencia de salida de 600 SL sustituyendo se tiene: R o = 600 -JCI» Atenuación de 10 m = a = 720 2700 = a = 10 9.39 De las ecuaciones de diseño se tiene: y = (a2 - 1) 2a = (CIO)2 - 1 2C10 R1 = 2970 Jl R = (a + 1) a - 1 Ro = 10+1 10-1 600 = 733.33 Jl R R 1 2 R 2 R2 Rq B.13 581.33 ¿l 600 B.14 Obsérvese que los valores obtenidos no son comercial, por lo que hay que utilizar resistencias de presición de 1%. De otra manera si se aproximan R 1 y R. a sus más cercanos que son: Ri = 2.7 K A R2 = 720 JL Despejando A y R q de las ecuaciones B.9 y B.6 se tiene: a = 1+ m + 1 + '2m m Ro = Rj m 2m+l — .2666 0.1 \ TYPES 2N3903, 2N3904> A5T3903, A5T3904* N-P-ir SILICON TRANSISTORSi E electrical characteristics at 25°C free-a.r temperature "1YP.ES' 2N39Q3. 2N3904, À5T3903, A5T3904 N-P4I ^SILICON TRANSISTORS 8 U L L E 7 I N N O . DL-S 7311576, N O V E M B E R 1 9 7 1 — R E V I S E D M A R O PARAMETER TESI 2N3903. A5T3903 CONDITIONS 19/3 v SILECT* TRANSISTORSi FOR GENERAL PURPOSE SATURATED-SWITCHING AND AMPLIFIER APPLICATIONS • MAX Breakdown Voltage Collector-Emitter v • (BR)CBO 2N3904. AST39Q4 MAX Collector-data For Complementary Use with P-N-P Types 2N3905,2N3906, A5T3905, and A5T3906 Rugged One-Piece Construction with In-Line Leads or Standard TO-18 100-mil Pin-Circle Configuration • v (BR)CEO (BRIEBO 'C.MmA. l B = 0. V Ç £ - 1 V . l C =100pA Break d o w n Voltage See N o t e 3 Emitter-Bate _ B r e a k d o w n Voltage Collector Cutoff Current mechanical data — Base C u t o f f C u r r e n t - These transistors are encapsulated in a plastic compound specifically designed for this purpose, using a highly mafifcanized process developed by Texas Instruments. The case will withstand soldering temperatures without deformation. These devices exhibit stable characteristics under high-humidity conditions and are capable of meeting Ml L-STD-202C, Method 1066. The transistors are insensitive to light. Static F o r w a r d Current h p g 2 N3903. 2N3904 VßE e osa .MOU v Transfer Ratto C E - t V . I ç - I O m A VCE-»V. Iç-SOmA V IQ = 100 m A C £ - ' V , S e e N o w 3. Base-Emitter Voltage A v CE(sai) Collector-Emitter . , . , w Sotutation Voltage See N o t e 3 Small-Signal Comrrwn-Em.tter I Input Impedance uxiinJ -3 UAOl »»17 _;jSl , Small-Signal C o m m o r v E m i t t e r V C E - 1 0 V. F o r w a r d Current Trentfer Ratio NOTES: A . Lead d i a m e t e r k n o t c o n t r o l l e d i n this area. B A - i d i m e n s i o n s are i n i n c h e s ' A L L J E D E C T O 92 D I M E N S I O N S A N D N O T E S ARC Small-Signal C o m m o n - E m i t t e r EBC R e v e r e Voltage Transfer Ratio f - 1 kHz Smail-SiynaJ C o m m o n - E m i t t e r APPLICABLE Outout Admittance ABT3903. ABT3B04 l.Mmii * • ww-i Sma j hfp{ M r„ . « »»» Ì " S,9nal Common-Emitter F o r w a r d Current Transfer Ratio Transition Freauency ' 01». NOTES: J_ T»OOIC C o m m o n Base O p e n - C i r c u i t -, OMO A* — C B 3 ca-jooi . . . . . . , Q Storage Temperature Range c " " "" Vçç » Vca-SV/. 'E * 0. = o. 3. These p a r a m e t e r , m u s t b e m e a s u r e d u s i n g p u l s e t e c h n i q u e s . To o b t a i n f T . the h f a | r e s p o n d - w i t h l ^ n c y ' r e q u e n c y a t w h i c h | h f , | » ». - 300 d u t y c y c l e J l 2% is e x t r a p o l a t e d a t t h . rate o . J e dB per octave f r o m f - ICO M H ? to « • 'operating characteristics at 25°C free-air temperature 60 V * 40 V * PARAMETER TEST CONDITIONS . 6V . " f = 100 M H z Input Capacitance 4. . . . » • » " Continuous Device Dissipation at lor below) 25°C Free-Air Temperature {See Not« 2) I q = 10 m A , 'c 'bo NOTES: . T : - - 2 0 V . IH •hsolute maximum ratings at 25° C free-air temperature (unless otherwise noted) \ C E 1 MHz dW A . L e a d d i a m e t e r is n o t c o n t r o l l e d I n t h i » a r e a . B L e a d s h a v i n g m a x i m u m d i a m e t e r 1 0 . 0 1 9 ) »hall b e w i t h . n 0.O3T o> «rue p o s i t i o n s measured i n t h e g a g i n g p l a n e 0 . 0 5 4 b e l o w t h e « e a t i n g p l a n « o f tfc* o e . - c e r e l a t i v e t o • m a x i m u m d i a m e t e r package. C. A l l d i m e n s i o n s are i n i n c h e s . Collector-ease Voltage Collector-Emitter Voltage (See Note 1) n ... »... Emmer Base Voltage Qontinuous Col lector-Current V 200 m A * / 6 2 5 mW§ • ' \310mW* / - 6 5 ° C to 150°C§ \ - 5 5 ° C t o 135°C* V Q E - 5 V, . { 260° C§ 230° C* Average Noise Figure See N o » NOTE S. Noi« 6 dB/octave. *THe asterisk identifies I C => 1 0 0 h A . RQ 1 kn. N o i » B a n d w i d t h - 15.7 k H z , $ F i g u r e h m e « o r « ! i n art a m p l i f i e r w i t * W O W » d o w n 3 d B a t 1 0 H z a n d 1 0 k H « a n d a h i g h - f r ^ j u e n c y r o l l o « ! •v • — • JEDEC ragmered dete for the 2 N 3 9 0 3 ano ¿ N 3 9 0 « only. I " TYPES 2N3905, 2N3908, A5T3906, A5T3908 P-N-P SILICON TRANSISTORS rrYPES 2N3903,2N3904, A5T3903. A5T3904 fl-P-N .SILICON TRANSISTORS g U l L f T I N N O . 0 1 9 7J11ST?. N O V i M B K R 19T1-ff BVI 3 » t t M A * CM S l k f i S X t TRANSISTORS ? FOR GENERAL PURPOSE SATURATED-SWITCHING AND AMPLIFIER APPLICATIONS URATEC »switchins dwtfLteiisliys at 25 C frepairtempewWure 2N3904 TEST PARAMETER A5T3904 CONDITIONS* MAX V B E(off> Delav 1 ime • For Complementary Us« with N-P-N Type» 2N3903, 2N3904, A5T3903, and A5T3904 • Rugged One-Piece Construction with In-Line Leads or Standard TO-18 100-mil Pin-Circle Configuration - 0 . 5 V. See Figure 1 mechanical data «Vol«»" a n d c u r r e n t velue» s h o w n aie n o m i n a l : e x a c t »alues v a r y n i g h t l y • . p i t s IS c a l c u l a t e d u s i n g t t i e m i n i m u m v a l u e o f V r.1 VEE. •Tt-e «sterljk B E with transistor parameters. N o m i n a l base c u r r e n t f o r d e l a y a n d rise . N o m i n a l base c u r r e n t s f o r storage a n d f a l l t i m e s are c a l c u l a t e d u s i n g t h e m a x i m u m identities JE D E C registered data for the 2 N 3 9 0 3 end 2 N 3 9 0 4 These transistors are encapsulated i n a plastic c o m p o u n d specifically designed f o r this purpose, using a highly mechanized process developed b y Texas Instruments. The case w i l l .vithstand soldering temperatures without d e f o r m a t i o n . These devices e x h i b i t stable characteristics under high-humidity conditions and are capable of meetinq M1L-STD-202C, Method 1068. The transistors are insensitive t o light. value 2N390S, only. 2N3906 —, ~~ " f—-tîsî «-ÎKS «osa MOTI at PARAMETER MEASUREMENT INFORMATION P f: j 1 IttOi 001/ INPUT NOTES: O OUTPL A. Lead d i a m e t e r 9 A l l d i m e n s i o n « a r e Ir» i n c h e e . * n o t c o n t r o l l e d i n tr<>, ir*a A L L JEOÇC TO 92 DIMENSIONS A N D NOTES ARE A5T3905, INPUT ESC BLE A5T3906 OUTPUT TEST V O L T A G E CIRCUIT FIGURE 1 - D E L A Y A N D RISE » WAVEFORMS TIMES NOTES: A. B. L e a d d i < ) r * - * t i r is r . o t c o n t r o l l e d i n t h i s a r e a . L e a d s h a v i n g T > a * i m u m d i a m e t e r ( 0 . 0 1 9 1 s h a l l Om w i t h i n 0 . 0 0 7 o f t h e i r t r u e p o s i t i o n s in the j j g f a plane diameter C. 0 054 below the seating plan» of the-device relative to a measured maximum package. A l l dimensions j r e i n inches. absolute maximum ratings at 25°C free-air temperature (unless otherwise noted) Collector-Base Voltage Collector-Emitter Voltage (See N o t e 1) INPUT •O OUTPUT E m i t t e r Base Voltage C o n t i n u o u s Collector Current io kn INPUT i • •-• - \ 1N916 Lead Temperature 1/16 Inch f r o m Case for 6 0 Seconds TEST VOLTAGE CIRCUIT 1. Thi« valoe applle. between 2. Derate tha 6 2 5 - m W TIMES rating linearly to •The atterifk identifie» affect at the time of t a. The input waveforms'a'e suppüed b v a generator w i t h the to.lowing characterist.cs b. W a v e f o r m s are m o n . t o r e d o n an o s c i l l o s c o p e w i t h the f o l l o w , n g characterist.cs: t , < Z o u , « 50 H . duly cycle - 1 m. - 5 5 ° C to 135 C /260°C \230°C WAVEFORMS NOTES: F I G U R E 2—"STORAGE A N D F A L L i ' - no& A 7 ® m„ J 625 mW \ 3 1 0 mW / - 6 5 ° C to '50°C Storage Temperature Range OUTPUT N O t • Continuous Device Dissipation at (or below) 2 5 C Free-Air Temperature (See Note 2) O — 1N916 { Ì -40^ -40 . R, n - 1 0 Mil. C i n 2*. « 4 p Trademarl< of Texe» 10 u A and 2 0 0 m A collectot c u r r e n r w h e n t h e baie-emitter d i o d e i l rating linearly t o 1 5 0 ° C free-air t e m p é r a t u r e at t h e r a t e o l 5 m W i open-clrculted. C . D e r a t e t h e 3 1 0 - < n W ( J E D E C reg.st I 3 5 ° C free-air t e m p e r a t u r e at the rate of 2 - 8 1 m<N/°C. JEDEC reg.stered d a t a for the 2 N 3 9 0 5 o n d 2 N 3 9 0 6 o n l y . Thîs aats *heet c o n u i n t ail applicable „ ragisterad publication. Instruments ÎU.S. Patent No. 3,439.238 § Texas I n s t r u m e n t , guarantees thèse values i n a d d i t i o n to t h e J E D E C r e g i « e r e d v a l u e , w h t e h are aiso i h o w n . US6S " CHiP ^ TYPES 2N3905, 2N3906. A5T3905, A5T3906 P-N-P SILICON TRANSISTORS TYPES 2N3905. 2N39J6, Ä51350S, A 5 X M M P - H * STtTCUKf T l t t N S ISTO RS switching characteristics at 25'C free-air temperature electrical characteristics at 25°C free-air temperature PARAMETER PARAMETER A5T3906 MIN ViBRtCBO Colector-Base Breakdown Voltage MAX 'C -40 = -10mA. MAX I V R L * 275 a . Collector-Emitter Breakdown Voltage V(BR)EBO 2N3906 TEST CONDITIONS* TEST C O N D I T I O N S <C * - 1 0 m A , E m i t t e r - B a s e B r e a k d o w n Voltage See Figure 1 I, '8(21 = 1 mA. R L = 275 n . Collector Cutoff Current MAX 8E(off) -Û.5V. See Figure 2 Base C u t o f f C u r r e n t VÇ£°-1V. I ç = - 1 0 0 ¿iA T h e a n e r i s k identifies JE DEC S t a t i c F o r w a r d C u r r e n t Transfer R a t i o and 2 N 3 9 0 6 only. PARAMETER MEASUREMENT INFORMATION Base-Emitter VoUaoe i Vc£($a?! Collector-Emitter Saturation Voltage Small-Signal C c m m o n - E m i n e r Input Impedance INPUT Small-Signal C o m m o n - E m i t t e r F o r w a r d Current Trpnslor Ratio Small-Signal C o m m o n - E m i t t e r INPUT Reverse Vo<ia>K Transfer R a t i o Small-Signal C o m m o n - E m i t t e r OUTPUT Output Admittance Small-Signal C o m m o n - E m i t t e r TEST CIRCUIT F o r w a r d Current Transfer R a t i o VOLTAGE WAVEFORMS Transition Frequency F I G U R E 1—DELA Y A N D RISE T I M E S Common-Base Open-Circuit O u t p u t Capacitance Common-Base Open-Circuit I n p u t Capacitane-; 3. These p a r a m e t e r : must be measured using pulse techniques. I w - 3 0 0 (is. d u t y cycle < 2 S . » 4. T o o b t a i n f j . t h e l h f e | response is e x t r a p o l a t e d at t h e rate of - 6 d B per octave f r o m f « 100 M H z t o t h e f r e q u e n c y at w h i c h INPUT ^•—O OUTPUT operating characteristics at 25° C free-air temperature I N P U T O1N916 TEST C O N D I T I O N S PARAMETER MIN Average Noise Figure VCE"-5V, IC " - 1 0 0 »/A, RQ • 1 kii. Noise B a n d w i d t h • 15.7 kHz. MAX OUTPUT 1N916 See N o t e 5 T E S T C , R C U , T VOLTAGE WAVEFORMS Average Noise Figure is measured in an « m p l i f i e r w i t h response d o w n 3 d B at 10 Hz and 10 k H z and a high f r e q u e n c y r o l l o f f of FIGURE 2—STORAGE A N D F A L L T I M E S 6 dB/octave. •»•Msk i d e n t i f i e * J E D E C registered data f o r t h e 2 N 3 9 0 5 a n d 2 N 3 9 0 6 o n l y . N O T G S " « V b V a se,,era,0r W , , h ,h b W " T ' VVaW"0"n' a " * I — « ' H t i c : Z o o t - 50 U . d u t y cycle - 2 V b. Wa«etorms are m o m . o r e d o n an o s c i l l o s c o p e w i t h the f o l . o w . n g c h a r a c t e r , , ^ . ,* 0 M f l X < 4 p , . . • —it?».- . « T O M •mr.Ktff»-' ' " ' V 1 * - ' . ' **TYPES Í N 5 9 4 9 THRU 2N5953 N-CK ANNELSILICON JUNCTION FIELD-fFFf CT TRANSISTORS • j U t t ¿ P . N | » 0 . Q1--S 1 3 3 C - APRIL TYPES 2N5949 THRU 2N5953 N-CHANNEE SILICON^JUNCTION FIELD-EFFECT.TRANSISTORS 1970 *electri«»diaracteristics at 25*C free-air temperature (unless otherwi« n«t«H> SJ^ECTt ¿IELD-EFFECT TRANSISTORS* TEST C O N D I T I O N S V(BR)6SS • Narrow loSS MIN Gate-Source B r e a k d o w n V o l t a g e VGS(off) Ranges G a t e Reverse C u r r e n t • For Low-Noise Audio-Frequency Amplifier Applications v GSIoff> V G S " - 1 5 V. VpS'Q V G S - - I 5 V . VoS-O, Ta - ioo°c Gate-Source C u t o f f V o l t a g e V o s - 1 5 V, MAX MIN MAX l p » 1 0 0 nAr' v • For RF Amplifier Applications Thru 100 MHz • Low r<is(on) for Chopper and Switching Applications r „tfchanical data ds(on) Zero-Gate-Voltage Drain V D S " 15 V , Current See N o t » 3 Small-Signal D r a i n - S o u r c e VGS-0. O n - S t a t e Resistance f - 1 kHz Small-Signal C o m m o n - S o u ree Th-se transistors are encapsulated in a plastic c o m p o u n d specifically designed f o r this purpose, using a UanTzed process developed by Texas Instruments. The case w i l l w i t h s t a n d soWenng temperatures " , o n . T ^ d ^ c e s Z J h^ly F o r w a r d Transfer A d m i t t a n c e m mh o Small-Signal C o m m o n - S o u r c e wnhout Output Admittance stable characteristics under h i g h - h u m i d i t y conditions and are capable of meeting umho Common-Source Short Circuit M I L - S T D - 2 0 2 C M e t h o d 106B The transistors are insensitive t o light. I n p u t Capacitance VDS-15V. VGS - 0. Common-Source Short-Circuit f - 1 MHz, See N o t e 4 R e v e n e Transfer Capacitance •CASE OUTLINE Small-Signal C o m m o n - S o u r c e Input Conductarce Small-Signal C o m m o n - S o u r c e V F o r w a r d Transfer C o n d u c t a n c e DS-15V. f - V 100 M H z , - 0 f G s mmho See N o t a 4 Small-Signal C o m m o n - S o u r c e O u t p u t Conductance PARAMETER V(8R)GSS A Laad d i e n , « « - - n o t T a h B Ï r T o ^ t - S T Z S ^ a l í MIN MAX I MIN MAX UNIT G a t e Reverse C u r r e n t b e w i t h i n 0 . 0 0 7 o f t h e i r t r u e p o s i t i o n * mea- r' £ U m g TEST CONDITIONS Gate-Source B r e a k d o w n V o l t a g e P U n . of t h e d e v i c e r e v i v e t o a m a x , V GS(0ff) Gate-Source C u t o f f Voltage m u m diameter package C. A l l d i m e n s i o n » are i n ¡nenes. Z e r o - G a t e - V o l tage D r a i n C u r r a n t _ L/IOI1IMUUILII V G S O n - S t a t e Resistance • ' F o r w a r d Transfer A d m i t t a n c e VQS » 1 5 V , Small-Signal C o m m o n - S o u r c e See N o t e 4 ' 30V -30 V Reverse Gate-Source Voltage - 10 m A Continuous F o r w a r d Gate Current • • • • • - • • • ' • ' * ' * ' Continuous Device Dissipation at (or below) 2 5 C Free-A,r T e m p e r a t u r e N o t e 1) Continuous Device Dissipation at (or below) 2 5 C Lead Temperature (See N o t e 2) Storage Temperature Range Lead Temperature 1 / 1 6 Inch f r o m Case f o r 1 0 Seconds Cr« ' limbo . .- - 1. Derat« linearly t o 1 5 0 e C f r ^ - . i r t e m p e r a t u r e a t t h e rate o f ^ ^ ^ 3 . D e r a t e l i n e a r ^ t o 1 5 0 ° C l « d t e m p o r e e t t h e r e t . o f 4 t n W / ° C . L e e d » m p ^ - t u r e •» m e e a u r - o n t h e VOS " 1 5 V , See N o t e 4 Input Conductance ^ VGS - < _ jimho _ Small-Signal C o m m o n - S o u r c e VOS-15V, F o r w e r d Transfer Conductance See N o t e 4 VGS - C 1 I O u t p u t Conductance operating characteristics at 25°C free-air temperature £ TEST CONDITIONS ^ , / 1 6 inch f r o m VOS - '5 V, V q s - 0 , f - 100 MHz, t h e case. 0. C ^ NOTES! d a t e . T h i s d a t a s h e e t c o n t a i n , .11 e p p l . « b . . r ^ t e r e d «tote i n e f f e c t a t t h e t i m e o f p u b l i c a t i o n , of T e x a s I n s t r u m e n t s . • *a,„„ f;iJ 3 439 23S USES CHIP JN51 6.5 mmho 50 ymhc Smalt-Siqnat C o m m o n - S o u r c e 260°C • I n p u t Capacitance Common-Source Short-CircuitReverse T r a n s f e r Capacitance . _ " Small-Siyial Common-Source 3 6 0 mW ™ . mmho VGS" I Output Admittance Common-Source Short-Circuit „ * • " • " " ' • ' " * . ' P " " . (vosl «•bwlute maximum ratings at 25°C free-air temperature (unless otherwise noted) Drain-Gate Voltage ' Small-Signal C o m m o n - S o u r c e f-IkH*,. 3, T h i s p a r a m e t e r m u s t be measured using putoe technique«. t 4. T h e i e p e r a m at e r , m u s t b e m e a s u r e d w i t h b i a s c o n d i t i o n s a p p l i e d f o r leae t h a n 8 s e c o n d s t o a v o i d o v e r h e a t i n g . * JE D E C registered d a t a w - 300 ßt. duty cycle« m m 4 y < 0 m'i- % •j• " V1/ , • " ... s - , • i\ r ^ •. - , X "*• < !: - •.•'••• s,' ¿ ': - â"i * •'• •. n f \ X . > . «-• - • • •r. . - ' ir /• í ' "V \ i Vs 4 / : -j V t