Práctica 8 El BJT como amplificador en emisor común

Práctica 8
El BJT como amplificador en emisor común
1 Objetivos
En la esta práctica se analiza el comportamiento de un amplificador en configuración de emisor
común, realizado con el transistor BJT 2N2222. Se comprobarán las tensiones en continua y en
pequeña señal a partir de simulaciones y mediciones en placa de circuito impreso. Para ello se
hará uso de las herramientas OP y AC del simulador, así como la fuente de tensión, generador de
señales y osciloscopio.
2 Conocimientos previos
La Figura 1 muestra un amplificador en emisor común con resistencia de emisor, con el cual se
trabajará en esta práctica.
Figura 1: Montaje amplificador inversor
2.1 Cálculo de las tensiones y corrientes instantáneas
Las variables instantáneas representan los valores reales de tensión y corriente del circuito en cada
instante, y se pueden descomponer en variables de polarización y de pequeña señal.
=
+
=
+
Un transistor BJT puede funcionar en tres estados; corte, activa y saturación. Las ecuaciones
linealizadas proporcionan las relaciones entre las corrientes y tensiones del transistor (IB, IC, VBE,
VCE) en cada uno de estos estados.
Considerando el transistor de la Figura 1 en activa y utilizando las ecuaciones simplificadas se
obtienen las tensiones y corrientes de polarización del BJT y del resto del circuito.
IB = 0
VBE < VBE 
Corte
IC = 0
IB > 0
VBE = VBE act
Activa
I C =  · IB
VCE > VCE sat
IB > 0
Saturación
VBE = VBE sat
I C <  · IB
VCE = VCE sat
El modelo de parámetros híbridos, o parámetros H, de un transistor BJT relaciona entre sí
las variables de pequeña señal de un transistor BJT y, como consecuencia, permite hallar
las fluctuaciones de tensión y corriente (ib, ic, vbe, vce) para las diferentes configuraciones
de un circuito amplificador.
2.2 Simulación de tensiones y corrientes instantáneas
Spice nos ofrece varios tipos de análisis con los que obtener el funcionamiento del circuito
amplificador de la Figura 1.
En primer lugar, el análisis TRAN nos ofrece información directa de los valores instantáneos, sin
más que dar el barrido temporal necesario para poder visualizar varios periodos de onda en
régimen estacionario. La medida directa de la tensión pico-pico, y del valor medio de la onda en
cada uno de los nodos del circuito, nos proporciona los valores de fluctuación VAC y de polarización
VDC en ellos.
=
2
=
−
2
=
+
2
Por otra parte, se cuenta con el análisis OP, con el que se pueden obtener los valores de
polarización de todos los dispositivos del circuito. El análisis AC, mediante el adecuado barrido en
frecuencia, nos proporciona las amplitudes y fases de las fluctuaciones de tensión y corriente. Con
el resultado de ambos análisis se pueden deducir los valores instantáneos simulados en el análisis
transitorio.
3 Realización de la práctica
El proceso que se seguirá en esta práctica es el siguiente:
1. Pregunta previa de control
2. Simulación del amplificador con BJT.
2.1. Dibujo del circuito en Microcap. Dibuje el circuito de la Figura 1 en el entorno Microcap,
conectando una fuente senoidal de 100 mV de amplitud, 50 kHz de frecuencia y
componente de continua nula, en su entrada (5). Sálvelo en un archivo “p8f1_***_g%.cir”,
donde *** serán las iniciales de sus dos apellidos y el nombre, y % el número del grupo al
cual pertenece.
2.2. Análisis OP. Realice un análisis para obtener el punto de polarización del circuito. Mida las
tensiones de los nodos 1, 3, 4 y 5, así como las corrientes IB e IC del transistor. Compruebe
que el transistor está en activa y deduzca el valor del parámetro β.
2.3. Análisis AC. Introduzca en la fuente senoidal una amplitud AC (AC magnitude) de 0.1 V y
una fase AC (AC phase) nula. Realice un análisis AC sobre un rango de frecuencias
logarítmico (Log) de 1 Hz a 1 GHz (Frequency range = 1E9,1), representando en un
diagrama el valor de la ganancia de tensión en el colector (V(3)) y en otro los valores de la
ganancia de tensión en la base (V(1)), en el emisor (V(4)) y en la fuente senoidal (V(5)).
Dibuje ambos diagramas y mida la amplitud de las fluctuaciones de tensión en los nodos 1,
3, 4 y 5 a 50 kHz. Mida las frecuencias de corte inferior y superior.
3. Medida sobre prototipo en placa de CI.
3.1. Medida a 50 kHz. Configure la placa de circuito impreso para que se corresponda con el
circuito de la Figura 1 y aliméntela con +12 V y GND. Aplique a la entrada (V(5)) una señal
senoidal de 100 mV de amplitud y 50 KHz de frecuencia. Visualice en el osciloscopio las
tensiones instantáneas en el colector (V(3)), en el emisor (V(4)), en la base (V(1)) y en la
fuente senoidal de entrada (V(5)). Dibuje las cuatro señales, representando los valores de
tensión máximos y mínimos. Calcule las componentes continuas (VDC) y las amplitudes
(VAC) de todas ellas.
3.2. Comente los resultados. A raíz de los resultados anteriores comente qué relación hay entre
los tres tipos de análisis que se han realizado.