Polarización, regiones de operación y circuitos reguladores con transistores bipolares

"Polarización, regiones de operación y circuitos reguladores con transistores bipolares"

Objetivos:

1. Medir los voltajes y corrientes (punto de operación) del circuito de polarización independientemente de la beta para el transistor bipolar y comparar estos valores con los calculados teóricamente. Observar, medir y reportar como se modifica el punto de operación cuando se usan transistores de diferente beta.

2. Observar y distinguir el comportamiento del transistor bipolar en sus tres regiones de operación, corte, activa directa y saturación. Medir los voltajes y corrientes (punto de operación) en cada una de estas regiones.

3. Observar el comportamiento de los circuitos reguladores de corriente y voltaje con transistor bipolar. Medir y reportar los voltajes y las corrientes a la salida y obtener los rangos de variación de la resistencia de carga (RL), en que se conserva la regulación, tanto para el regulador de corriente como para el de voltaje.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Conceptos básicos

Regiones operativas de transistor

Región de corte: un transistor está en corte cuando: la corriente del colector =corriente del emisor =, (Ic, Ie=0).

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito, (como hay corriente circulando, no hay caída de voltaje) en este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base=0(Ib=0)

Región de saturación: un transistor está saturado cuando: la corriente de colector=corriente de emisor=corriente máxima, (Ic=Ie=Imax)

En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver ley de ohm. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente de colector B veces más grande. (Recordar que Ic=B+Ib)

Región activa: cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib) de B (ganancia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor. Esta región es las más importante si lo que desea es utilizar el transistor como un amplificador.

Configuraciones: hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación y se dice que el transistor no esta conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando no hay corriente de base (Ib=0)

-emisor común

-colector común

- base común

Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas, y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores.

Material:

• Multímetro analógico y/o digital

• Fuente de voltaje C.D. (variable)

• 2 Transistores de silicio NPN TTP41 o

• 2 Diodos Zener de 5.6V

• 1 Diodo led rojo

• 4 Transistores (le silicio NPN BC547

• 4 Resistencias de 1 KΩ a 0.5 W

• 1 Resistencia de 100 KΩ a 0.5 W

• 3 Resistencias de 2.2 KΩ. a 0.5 W

• 1 Resistencia de 47 KΩ a 0.5 W

• 2 Resistencias de 4.7 KΩ a 0.5 W

• 1 Resistencia de 3.3 KΩa 0.5 W

• 1 Resistencia de 820Ω a 0.5 W

• 1 Resistencia de 10 KΩ a 0.5 W

• 4 Resistencias de 100 Ω a 2 W

• 2 Resistencias de 220 Ω a 2 W

• 2 Resistencias de 560 Ω a 2 W

• 1 Resistencia de 56Ω a 2 W

• 1 Resistencia de 10 kΩ a 2 W`,

• 1 Resistencia de 330Ω a 2 W

• 1 Resistencia de 150Ω a 2 W

• 2 Potenciómetros de 10 KΩ a 2W

• Una pinza de punta

• Una pinza de corte

• 6 cables caimán - caimán de 50cm.

• 6 cables caimán - banana de 50cm.

• 6 cables banana - banana de 50cm.

• 4 cables coaxiales que tengan en un extremo

caimanes

• Tablilla cíe conexiones (protoboard)

Experimento

1. Es requisito que para antes de realizar la práctica el alumno presente por escrito y en forma concisa y breve los siguientes puntos:

a) El análisis

b) El funcionamiento c) La operación

d) El comportamiento matemático

De cada uno de los circuitos propuestos.

El profesor deber revisar que el alumno cumpla con este punto antes de entrar a laboratorio, así como que se presente con los correspondientes debidamente armados, de NO satisfacer estas indicaciones el alumno No tendrá derecho a quedarse en el laboratorio y se le considerara como falta al mismo.

2. Medir los voltajes y corrientes (punto de operación) del circuito de polarización con divisor de voltaje independientemente de su beta para el transistor bipolar y comparar estos valores con los calculados teóricamente. Observar, medir y reportar como se modifica el punto (le operación cuando se usan transistores (le diferente beta.

Armar el circuito de polarización conocida como circuito de polarización independientemente de la beta, el cual se muestra en la figura 1, medir los valores de voltaje y corriente que se solicitan en la tabla 1 y compararlos con los valores calculados teóricamente. (El alumno antes de realizar esta práctica deberá haber calculado los valores de voltaje y corriente solicitados y los resultados deberán anotarse en la columna correspondiente de la tabla 1).

Estas mediciones se realizarán con dos transistores BC547 con el fin (le comparar el punto de operación en cada caso y comprobar si efectivamente este circuito depende o no de¡ valor de la beta que tenga el transistor (en los transistores bipolares aun teniendo el mismo número

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