Polarización por divisor de voltaje

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Polarización por divisor de voltaje

  1. 1. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Nombre de la escuela: Centro de Enseñanza Técnica Industrial CETI.Plantel: Colomos.Especialidad: Informática y computación.Materia: Electrónica analógica básica.Número de práctica: 7.Nombre de la práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005.Nombre del Alumno: Oscar Francisco Mendoza Gutiérrez.Registro: 430192.Grado: 3º Grupo: I.Nombre del Profesor: Nancy del Carmen Benavides Medina.ResumenDesarrollo TeóricoDesarrollo PracticoEjecuciónPresentaciónConclusiónFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 1
  2. 2. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Resumen.Polarización por Divisor de VoltajePolarización por Divisor de VoltajeEn las configuraciones de polarización como porretroalimentación de emisor, retroalimentación de colector,de base, la corriente ICQ y el voltaje VCEQ de polarizacióneran función de la ganancia del corriente (β) del transistor.Sin embargo, debido a que β es sensible a la temperatura,especialmente para el caso de los transistores de silicio, ya que el valor real de beta no se encuentra bien definido,sería muy deseable desarrollar un circuito de polarizaciónque sea menos dependiente, o de hecho, independiente de labeta del transistor.La configuración de polarización por divisor de voltajees una red que cumple con tales condiciones.Si ésta se analiza sobre una base rigurosa, lasensibilidad a cambios de beta es muy pequeña. Si losparámetros del circuito son seleccionados adecuadamente, losniveles resultantes de ICQ y VCEQ llegan a ser casi totalmenteindependientes de beta.En análisis anteriores el punto Q se define por un nivelfijo de ICQ y VCEQ. El nivel de IBQ se alterará con cambios enbeta, pero el punto de operación sobre las característicasdefinido por ICQ y VCEQ puede permanecer fijo si se empleanparámetros apropiados del circuito.Bibliografía.Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivoselectrónicos Octava Edición Editorial: Pearson Prencticehall Autor: Boylestar Nashelsky.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 2
  3. 3. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Desarrollo Teórico.Se ha configurado un transistor npn quedando el circuitode la siguiente manera:Teniendo como datos entonces:• Un voltaje de entrada entre elcolector y el emisor denominadoVcc de 10v.• Una resistencia entre el voltajede entrada y el colectordenominada Rc con un valor de900Ω.• Una resistencia entre el voltaje de entrada y el emisordenominada Re con un valor de 100Ω.• Una resistencia entre el voltaje de entrada, la Re y labase denominada R2 con un valor de 220Ω.• Una resistencia entre el Voltaje de entrada, la Rc y labase denominada R1.• La ganancia de corriente del transistor (β) de 200.Así que con estos datos podremos calcular el valor quedeberá de tomar la resistencia denominada R1 para que eltransistor logre trabajar en Saturación, Corte y MáximaVariación Simétrica. Al igual que en la practica anteriorprimero se llevara a cabo un análisis algebraico y después sesustituirán los valores que se requieren.Cálculos Algebraicos Para Saturación.Cálculos Algebraicos Para Saturación.Haciendo un análisis de mallas, en la malla dos pormedio de las leyes de voltaje de Kirchhoff obtenemos queFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 3
  4. 4. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.0=+++− ECECCC VVVV . Pero para reducir más esta expresiónnosotros tomamos en cuenta que en saturación el voltaje quehay entre el colector y el emisor es cero, además desustituir los voltajes por sus equivalentes según la ley deOhm quedando entonces la expresión de la siguiente manera0=++− EECCCC RIRIV . Además nosotros sabemos que la corrienteque fluye por el emisor es aproximadamente igual a la quefluye por el colector por lo tanto nosotros podemossustituirlo en la expresión para realizar nuestro calculo mássencillo y de una forma aproximada, quedando la expresión dela siguiente manera 0=++− ECCCCC RIRIV ya solo basta rescatarpor medio del álgebra la intensidad que fluye por el colectorpara cálculos posteriores:( )ECCCCECCCCRRVIRRIV+==++− 0.Ahora haciendo un análisis en la malla uno, por medio delas leyes de voltaje de Kirchhoff nos queda una expresiónasí: 02 =++− EBE VVV . De la cual nosotros también podemossustituir la corriente que fluye por el emisor por la quefluye por el colector ya que son aproximadamente igualesquedando nuevamente nuestro calculo aproximado, ademástambién podemos rescatar de una buena vez el voltaje que hayen la resistencia denominada R2 para los cálculos posterioresquedando entonces la expresión de la siguiente maneraECBE RIVV +=2 .Ahora hacemos un análisis en la malla tres, y por mediode las leyes de voltaje de Kirchhoff obtenemos la siguienteexpresión 021 =++− VVVCC de la cual nosotros ya librementeFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 4
  5. 5. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.podemos despejar el voltaje que hay en la resistenciadenominada R1 quedando la expresión entonces así 21 VVV CC −= .Ahora ya hemos hecho análisis en tres mallas pero lo quenosotros realmente necesitamos es el valor que debe de tomarla resistencia denominada R1 para que el transistor trabajeen saturación, ya con los datos que hemos obtenido será deuna manera más sencilla obtener el valor de esta resistenciaaplicando las leyes divisoras de voltaje y por medio delálgebra despejar la resistencia R1 para obtener unaresistencia final de la cual después se utilizara para loscálculos:( )( )12112111211111211112112111VVRVRRVVVRRVRVRVRVRVRVRVRRVRRRVVCCCCCCCCCCCC−==−=−=+=++=.Cálculos Algebraicos Para Corte.Cálculos Algebraicos Para Corte.Nuevamente haciendo un análisis por mallas en la mallados por medio de las leyes de voltaje de Kirchhoff obtenemosque 0=+++− ECECCC VVVV , de esta expresión podemos sustituirlos voltajes por sus equivalentes según la ley Ohm quedandoahora la expresión así: 0=+++− EECECCCC RIVRIV , además comoya lo hemos hecho anteriormente podemos sustituir lacorriente que fluye por el emisor por la corriente que fluyepor el colector ya que son aproximadamente iguales, quedandonuevamente el calculo aproximado, entonces ya nos quedaría laexpresión así: 0=+++− ECCECCCC RIVRIV , pero nosotros sabemosque en corte la corriente que fluye por el colector es igualFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 5
  6. 6. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.a cero por lo que las podemos despreciar del calculo quedandoque el voltaje de colector a emisor en corte es igual alvoltaje de entrada CCCE VV = .Ahora haciendo un análisis en la malla uno por medio delas leyes de voltaje de Kirchhoff obtenemos que02 =++− EBE VVV , en esta expresión podemos sustituir elvoltaje de la resistencia Re por su equivalente según la leyde Ohm EEBE RIVV +=2 además en esta expresión podemossustituir nuevamente la Ie por Ic ya que son aproximadamenteiguales quedando la expresión ECBE RIVV +=2 , y para rematarnosotros podemos eliminar de la expresión la Ic ya quesabemos que en corte es igual a cero, quedando entonces queel voltaje que hay en la resistencia R2 es igual al voltajeque hay entre la base y el emisor BEVV =2 .Ahora en un análisis en la malla tres por medio de lasleyes de voltaje de Kirchhoff obtenemos una expresión así:021 =++− VVVCC , en la cual libremente podemos rescatar elvoltaje que existe en la resistencia denominada R1 paradespués realizar los cálculos 21 VVV CC −= .Ahora nuevamente nosotros necesitamos conocer el valorde la resistencia R1 y como lo habíamos hecho en saturaciónen corte también lo realizaremos por medio de la ley divisorade voltaje.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 6
  7. 7. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.( )( )12112111211111211112112111VVRVRRVVVRRVRVRVRVRVRVRVRRVRRRVVCCCCCCCCCCCC−==−=−=+=++=Cálculos Algebraicos Para Máxima Variación Simétrica.Cálculos Algebraicos Para Máxima Variación Simétrica.Como siempre en máxima variación simétrica nosotrostenemos dos valores primordiales que son la corriente delcolector denominada ICQ y el voltaje de colector a emisordenominado VCEQ los cuales se obtienen de las expresiones:22CORTECECEQCsatCQVVII==.Ahora haciendo un análisis por mallas, en la malla dospor medio de las leyes de voltaje de Kirchhoff obtenemos unaexpresión así 0=+++− ECECCC VVVV . En esta nueva expresiónpodemos sustituir nuevamente Ie por Ic ya que son casiiguales, quedando la expresión así ( ) 0=+++− CEECCCC VRRIV lacual solo nos servirá para comprobar los cálculos másadelante.Ahora analizando la malla uno, por medio de las leyes devoltaje de Kirchhoff obtenemos que 02 =++− EBE VVV , ahorapodemos sustituir por los equivalentes según la ley de Ohm02 =++− EEBE RIVV , en esta expresión nuevamente podemossustituir Ie por Ic ya que son casi iguales, además de que deFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 7
  8. 8. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.una vez podemos rescatar V2 de la expresión para despuéshacer los cálculos ECBE RIVV +=2 .Ahora haciendo un análisis en la malla tres, según lasleyes de voltaje de Kirchhoff obtenemos que 021 =++− VVVCC ,en la cual ya no existe ningún inconveniente para rescatar V1de la expresión 21 VVV CC −= .Ahora nuevamente nosotros necesitamos conocer el valorde la resistencia R1 y como lo habíamos hecho en saturación yen corte también lo realizaremos en máxima variaciónsimétrica, por medio de la ley divisora de voltaje.( )( )12112111211111211112112111VVRVRRVVVRRVRVRVRVRVRVRVRRVRRRVVCCCCCCCCCCCC−==−=−=+=++=.Ahora ya que hemos sacado todas las expresiones no quedamás que reemplazar en los cálculos.Para Saturación.Para Saturación.mAkvRRVIECCCCsat 10110=Ω=+=( )( ) vmAvRIVV ECBE 7.1100107.02 =Ω+=+=vvvVVV CC 3.87.11021 =−=−=( )( ) Ω=−Ω=−= 117.074,13.8102203.81211vvvVVRVRCCFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 8
  9. 9. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Esto quiere decir que para que el circuito logretrabajar en saturación necesitamos una resistencia entre elvoltaje de entrada, la Rc y la base de 1.074Ω.CCOMPROBACIÓNOMPROBACIÓN PORPOR MEDIOMEDIO DEDE LASLAS LEYESLEYES DIVISORASDIVISORAS DEDE VOLTAJEVOLTAJEPARA COMPROBAR TODO LO ANTERIOR SE APLICAN LAS LEYES DIVISORAS DEVOLTAJE.( )( ) vvRRRVV CC3.8220117.074,1117.074,1102111 =Ω+ΩΩ=+=( )( ) vvRRRVV CC152.2220117.074,1220102122 =Ω+ΩΩ=+=Para Corte.Para Corte.vVV CCCE 10==vVV BE 7.02 ==vvvVVV CC 3.97.01021 =−=−=( )( ) Ω=−Ω=−= 857.922,23.9102203.91211vvvVVRVRCCEsto quiere decir que para que el circuito logretrabajar en corte necesitamos una resistencia entre elvoltaje de entrada, la Rc y la base de 2.922kΩ.CCOMPROBACIÓNOMPROBACIÓN PORPOR MEDIOMEDIO DEDE LASLAS LEYESLEYES DIVISORASDIVISORAS DEDE VOLTAJEVOLTAJEPARA COMPROBAR TODO LO ANTERIOR SE APLICAN LAS LEYES DIVISORAS DEVOLTAJE.( )( ) vkvRRRVV CC3.9220857.922,2922.2102111 =Ω+ΩΩ=+=( )( ) vvRRRVV CC7.0220857.922,2220102122 =Ω+ΩΩ=+=Para Máxima Variación Simétrica.Para Máxima Variación Simétrica.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 9
  10. 10. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.mAmAII CsatCQ 52102===vvVV CORTECECEQ 52102===( )( ) vmAvRIVV ECQBE 2.110057.02 =Ω+=+=vvvVVV CC 8.82.11021 =−=−=( )( ) Ω=−Ω=−= 3.613,18.8102208.81211vvvVVRVRCCEsto quiere decir que para que el circuito logretrabajar en máxima variación simétrica necesitamos unaresistencia entre el voltaje de entrada, la Rc y la base de1.289kΩ.CCOMPROBACIÓNOMPROBACIÓN PORPOR MEDIOMEDIO DEDE LASLAS LEYESLEYES DIVISORASDIVISORAS DEDE VOLTAJEVOLTAJEPARA COMPROBAR TODO LO ANTERIOR SE APLICAN LAS LEYES DIVISORAS DEVOLTAJE.( )( ) vvRRRVV CC8.82203.613,13.613,1102111 =Ω+ΩΩ=+=( )( ) vvRRRVV CC2.12203.613,1220102122 =Ω+ΩΩ=+=Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 10
  11. 11. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Quedando una grafica devoltaje de emisor colectorcontra corriente de colectorequivalente a la que se muestra.Lista de Equipo y material:Lista de Equipo y material:Una fuente de Voltaje de CD.Protoboard.Multímetro digital.Una resistencia de 910Ω de ¼ de watt.Una resistencia de 100Ω de ¼ de watt.Una resistencia de 220Ω de ¼ de watt.Una Potenciómetro de hasta 3.3kΩ; óUna resistencia de 1.2kΩ de ¼ de watt.Una resistencia de 3.3kΩ de ¼ de watt.Una resistencia de 1.7kΩ de ¼ de watt.Un transistor NPN de silicio.MatriculaMáximoVoltajeColector-EmisorMáximaCorrientede ColectorContinuaMáximaPotenciaDisipadaGanancia deCorriente(hfe)Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 11
  12. 12. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Desarrollo Práctico.1. Primero debemos verificar que todos nuestros materialesy/o componentes funcionen correctamente.Fuente de VoltajeProtoboardMultímetroResistenciasTransistor2. Ahora debemos armar en el Protoboard el siguientecircuito:3. Ahora que concluimos todos nuestros cálculos hay queconfigurar el circuito para cuando el transistor seencuentre en saturación, después con el Multímetro medimosel valor del voltaje de colector a emisor, después elvalor de la corriente de colector, después el valor delvoltaje de R1 después el valor del voltaje de R2 después elvalor de la corriente de la base, y para finalizar elvalor de la corriente del emisor, mientras medimosanotamos los valores en la tabla del final. Despuésconfiguramos el circuito para cuando el transistor seencuentre en corte, después con el Multímetro medimos elvalor del voltaje de colector a emisor, después el valorde la corriente de colector, después el valor del voltajeFecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 12
  13. 13. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.de R1 después el valor del voltaje de R2 después el valorde la corriente de la base, y para finalizar el valor dela corriente del emisor y mientras medimos anotamos losvalores en la tabla de al final. Después por ultimoconfiguramos el circuito para cuando el transistor seencuentre en Máxima Variación Simétrica, después con elMultímetro medimos el valor del voltaje de colector aemisor, después el valor de la corriente de colector,después el valor del voltaje de R1 después el valor delvoltaje de R2 después el valor de la corriente de la base,y para finalizar el valor de la corriente del emisor ymientras medimos anotamos los valores en la siguientetabla:Configuración Ib Ic Ie Vce V1 V2SaturaciónCorteM.V.S.4. Una vez anotados todos los datos es momento de graficarlosen una grafica que muestre el voltaje de colector a emisorcontra la corriente del colector.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 13
  14. 14. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.5. Una vez concluido todo es momento de alzar todo losmateriales y componentes, una vez ya hecho todo esto ya esmomento de anotar las conclusiones a las que llegamos enla práctica.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 14
  15. 15. Práctica Número: 7.Nombre de la Práctica: Polarización por Divisor de Voltaje o Universal.Conclusión.Fecha de Ejecución: 5/Diciembre/2005. 15

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