Experiencia P57: Amplificador seguidor de emisor

Laboratorio de Física con Ordenador
alumno
Experiencia P57: Amplificador seguidor de emisor
Cuaderno del
Experiencia P57: Amplificador seguidor de emisor
Sensor de voltaje
Tema
Semiconductores
DataStudio
P57 Common Emitter.DS
ScienceWorkshop (Mac)
(Vea al final de la
experiencia)
Equipo necesario
Sensor Voltaje (CI-6503)
Adaptadores pinza cocodrilo (SE-9756)
Cables de conexión (SE-9750)
Cant.
1
1
4
Fuente de alimentación, 5 V DC (SE-9720)
1
ScienceWorkshop (Win)
(Vea al final de la
experiencia)
Del AC/DC Electronics Lab (EM8656)
Condensador, 1 microfaradio (µF)
Condensador, 10 microfaradios (µF)
Resistencia, 1 k (marrón, negro,
marrón)
Resistencia, 10 k10 (marrón, negro,
naranja)
Resistencia, 22 k (rojo, rojo, naranja)
Transistor, 2N3904
Cable, 25 cm
Cable 13 cm
Cant.
1
1
4
1
2
1
1
4
IDEAS PREVIAS
¿ Es posible que un pequeño dispositivo semiconductor produzca una señal de salida mayor que
la señal de entrada que se le aplica?.
Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.
El objetivo de esta experiencia es investigar las características de amplificación de tensión e
intensidad de un transistor npn en un circuito amplificador de emisor común.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Colector
En el transistor npn, la intensidad que circula a la base
es mucho menor que la intensidad que circula a
colector. Esto permite que el transistor sea utilizado
como amplificador. El transistor puede amplificar
intensidad y tensión.
Si la tensión de entrada es lo suficiente baja de forma
que sea mucho mas baja que la tensión de polarización
en la conexión del emisor, la intensidad de entrada
encontrará una impedancia baja. La tensión de entrada
Base
RL
Emisor
+
+
Amplificador npn en emisor-común
P57
©1999 PASCO scientific
p. 231
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no necesitará ser muy grande para producir intensidades importantes..
Adicionalmente, dado que la tensión de salida a través de la resistencia de carga RL es el
producto de la intensidad de salida (intensidad de colector) y el valor de RL, la tensión de salida
puede ser también mayor. Como resultado, la tensión de salida puede ser mucho mayor que la
tensión de entrada.
El amplificador en emisor-común se llama así por el hecho de que la conexión de base del
transistor y la conexión del colector del transistor se unen con la conexión del emisor, tienen el
terminal de emisor en común.
Cada sección del circuito amplificador en emisor común desarrolla una función específica. En la
Sección I, el circuito de acoplamiento de entrada mantiene un tensión CC que cambia el circuito
de polarización. La función de la sección 2, circuito de polarización, es proporcionar una tensión
que mantenga al transistor en su zona activa. La Sección 3 es el circuito de amplificación. La
Sección 4 , circuito de acoplamiento de salida, permite que solo la señal de salida de CA del
transistor alcance la resistencia de carga de manera que el valor de la resistencia no afecte a la
tensión de
funcionamiento.
Sección 1
Sección 2
Sección 3
+5 V
+5 V
.
Sección 4
2 k
1 k
rojo
22 k
Salida
potencia
Al canal A
22 k
10 k
1 k
Circuito
acoplamiento
entrada
Circuito
Circuito
poalrización amplificación
Negro
Circuito
acoplamiento
salida
RECUERDE

P57
Siga todas las instrucciones de seguridad.
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DISTESA 2000
p. 232
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PROCEDIMIENTO
Utilice la característica " Salida" del interfaz ScienceWorkshop para suministrar una tensión
alterna a la base de transistor npn. Utilice una fuente de alimentación de CC para aplicar una
tensión al colector del transistor. Utilice el sensor de voltaje para medir la caída de tensión
(diferencia de potencial) a través de la resistencia de 22 k en el circuito de acoplamiento de
salida, la cual está conectada al colector del transistor
Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para registrar y mostrar la tensiones a través de la
resistencia en el circuito de acoplamiento de salida así como la "Salida" del interfaz. Mida la
tensión en la base del transistor y la tensión del colector para calcular la tensión de salida.
Compare la tensión de salida real con la tensión de salida teórica
PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR
1.
Conecte el interfaz al ordenador, encienda el
interfaz y el ordenador.
2.
Conecte un sensor de voltaje al Canal analógico A
3.
Conecte los cables a los terminales de ‘SALIDA’
del interfaz.
4.
Abra el archivo titulado:
DataStudio
P57 Common Emitter.DS
ScienceWorkshop (Mac)
(Vea al final de la
experiencia)
ScienceWorkshop (Win)
(Vea al final de la
experiencia)
•
El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook. El
osciloscopio muestra la " tensión de salida " del interfaz y la " la tensión canal A2 del sensor
de voltaje.
•
Mire las páginas del final de esta experiencia para obtener información de cómo modificar el
archivo de ScienceWorkshop.
•
El generador de señales está configurado para dar una salida senoidal de 0.2 voltios a 300
Hz La salida está configurada para arrancar y parar automáticamente cuando se inicia y
para la recogida de datos.
P57
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p. 233
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PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

No se necesita calibrar los Sensores de voltaje Necesitará los siguientes componentes:
Item
Resistencia, 1 k (marrón, negro,
marrón)
Resistencia, 10 k10 (marrón, negro,
naranja)
Resistencia, 22 k (rojo, rojo, naranja)
Condensador 1 µF
1.
Cantidad
Item
cantidad
4
Condensador 10 µF
1
1
Cable, 25 cm
4
2
Cable 13 cm
1
1
transistor 2N3904
1
Inserte el transistor 2N3904 en el zócalo del tablero AC/DC Electronics Lab. El transistor
tiene la forma de medio cilindro con una cara plana.
Transistor 2N3904
Zócalo
El zócalo tiene tres agujeros etiquetados como “E”
(emisor), “B” (base) y “C” (colector). Cuando lo
E = Emisor
C = Colector
sujete de manera el transistor le mire y los
B = Base
terminales estén hacia abajo, el terminal izquierdo es
el emisor. El del medio es la base y el de la derecha el colector.
.
2.
Conecte un cable de 13 cm desde el muelle porta-componentes del terminal base del
transistor al muelle porta-componentes debajo del terminal base.
3.
Conecte una resistencia de 1 k desde el muelle porta-componentes del extremo inferior
del cable que viene del terminal base de del transistor, al muelle porta-componentes
directamente debajo (en el extremo inferior del tablero AC/DC lab ).
4.
Conecte el terminal negativo del condensador de 1µF al mismo muelle porta-componentes
del extremo inferior del tablero AC/DC lab. No conecte el otro cable del condensador..
•
NOTA: El terminal negativo del
condensador de 1µFtiene un pequeño
resalte.
5.
Conecte un cable de 13 cm desde el muelle porta-componentes próximo al terminal emisor
del transistor al muelle porta-componentes en la equina izquierda superior. Del área de
componentes de tablero AC/DC Electronics Lab
6.
Conecte una resistencia de 1 k desde el muelle porta-componentes de la esquina
izquierda superior del área de componentes y el muelle porta-componentes justo debajo.
7.
Conecte un cable de 13 cm desde el muelle porta-componentes próximo al terminal colector
del transistor al muelle porta-componentes a la derecha y ligeramente debajo.
P57
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DISTESA 2000
1 µF
p. 234
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Cuaderno del
8.
Conecte una resistencia de 1k desde el muelle porta-componentes del terminal colector, al
muelle porta-componentes debajo y ligeramente a la derecha del muelle porta-componentes
del extremo del cable desde el terminal colector.
9.
Conecte una resistencia de 1 k desde el muelle porta-componentes a la derecha del
terminal de conexión superior, al muelle porta-componentes directamente a la izquierda del
primer muelle porta-componentes.
10.
Conecte un cable desde el terminal positivo (+) de la fuente de alimentación al terminal de
conexión superior del tablero AC/DC lab.
11.
Conecte un cable desde el terminal negativo (-) de la fuente de alimentación al terminal de
conexión inferior del tablero AC/DC lab.
12.
Conecte el cable de 25 cm desde el muelle porta-componentes próximo al terminal de
conexión inferior al muelle porta-componentes del extremo inferior de la resistencia de 1
k que está conectada al terminal emisor del transistor.
13.
Encuentre el muelle porta-componentes del final del cable que está conectado al muelle
porta-componentes de la base del transistor. Conecte la resistencia de 10-k desde el
muelle porta-componentes al extremo del cable del muelle porta-componentes en la esquina
inferior izquierda del tablero.
•
NOTA: Puede conectar un extremo de la resistencia 10 k al mismo muelle porta-componentes
que sujeta un extremo del cable de 25 cm.
14.
Vuelva al muelle porta-componentes que está en el extremo del cable conectado a la base
del transistor. Conecte una resistencia de 22 k desde el muelle porta-componentes del
extremo del cable al muelle porta-componentes que está a la derecha y debajo. ( en el
borde del tablero)
15.
Conecte un cable de 13 cm desde muelle porta-componentes al extremo de la resistencia de
22-k al muelle porta-componentes próximo al terminal de conexión superior.
16.
Ponga las pinzas cocodrilo en un extremo del cable de conexión. Conecte la pinza cocodrilo
a la pata del condensador de µF Conecte el otro extremo del cable a la " salida" del
interfaz (
).
17.
Conecte cable de conexión con banana negra desde la salida de masa (
terminal negativo de la fuente de alimentación de CC..
18.
Ponga las pinzas cocodrilo a los terminales del sensor de voltaje. Conecte la pinza cocodrilo
del cable negro del sensor de voltaje al muelle porta-componentes próximo al terminal de
conexión inferior en la esquina derecha inferior del tablero.
19.
Enrolle el terminal negativo del condensador de 10-µF junto con un terminal de una
resistencia 22-k.
P57
©1999 PASCO scientific
) del interfaz al
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•
NOTA: El terminal
negativo del
condensador 10-µF de
tiene un saliente El
terminal positivo tiene
una muesca a su
alrededor. Hay una
banda en un lado del
condensador con flechas
que apuntan al terminal
negativo.
Cuaderno del
Resistencia 22 k
Enrolle las
alambres
juntas
Condensador 10 µF
>
>
Terminal negativo
20.
Conecte el terminal positivo del condensador de 10-µF al muelle porta-componentes con un
cable conectado al terminal colector del transistor. Conecte la resistencia de 22-k al
muelle porta-componentes próximo al terminal de conexión de la esquina inferior derecha
del tablero.
21.
Con cuidado conecte la pinza cocodrilo del cable rojo del sensor de voltaje a los terminales
enrollados del condensador de 10-µF y de la resistencia 22 k .
PARTE III: RECOGIDA DE DATOS
1.
Inicie la medida de datos (Pulse ‘Start’ en DataStudio o ‘MON’ en ScienceWorkshop.)
2.
Encienda la fuente de alimentación de CC y ajuste la salida exactamente +5 Voltios.


Observe la traza del tensión circulando a la base del transistor
desde la "SALIDA" del interfaz (la traza para ‘Tensión de
salida’). Compare esta traza con la tensión medida por el sensor
de voltaje conectado al canal A (Tensión, canal A).
3.
Mida las tensiones. Utilice la s herramientas de análisis del
osciloscopio (Sugerencia: En DataStudio, pulse el botón ‘Smart
Tool’ En ScienceWorkshop, pulse el botón de ‘Cursor
inteligente’ Esto parará temporalmente la medida de datos.


Mueva la herramienta de análisis (‘Smart Tool’ o ‘ Cursor inteligente ’) al primer pico de la
traza de la tensión de ‘SALIDA’ del interfaz (‘tensión de salida’).Anote el valor de la
tensión del pico. (Sugerencia En DataStudio, la tensión es el segundo número del par de
números ordenados. En ScienceWorkshop, la tensión de salida se muestra próxima a los
controles de sensibilidad (v/div)).

P57
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p. 236
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Cuaderno del

Mueva el cursor/retícula al primer punto de la traza de la tensión del canal A (directamente
debajo del pico de la traza ‘Tensión de salida’. Anote el valor del pico de tensión.
4.
Pare la medida de datos.
5.
Apague la fuente de alimentación de CC.
Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio
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Cuaderno del
Informe de Laboratorio
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IDEAS PREVIAS
¿ Es posible que un pequeño dispositivo semiconductor produzca una señal de salida mayor que
la señal de entrada que se le aplica?
Datos
Tensión (pico) de B = ________ V
Tensión (pico) de A = ________V
ANÁLISIS DE DATOS
1.
Utilice los valores anotados para calcular la proporción entre la tensión de entrada (tensión
en B) y la tensión de salida8 tensión en A).
Vin Tensión" B"

 ___________
Vout Tensión" A"
2.
Calcule la tensión de salida teórica como sigue
R
Vout  Vin C = ____________
RE
donde RC es el valor de la resistencia en serie con el terminal colector (2 k), y RE es el valor
de la resistencia en serie con el terminal emisor (1 k). Calcule tensión de salida teórica para el
amplificador en emisor común.
CONCLUSIONES Y APLICACIONES
1.
¿ Cuál es la relación de fase entre la señal de entrada y la señal de salida'?
2.
¿ Cómo compara la tensión de salida real con el valor teórico?
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Cuaderno del
APENDICE. MODIFICACIÓN DEL ARCHIVO ScienceWorkshop
Modificación del archivo existente de ScienceWorkshop.
Abra el archivo ScienceWorkshop :
:
ScienceWorkshop (Mac)
P50 Transistor Lab 3
ScienceWorkshop (Win)
P50_TRN3.SWS
Esta experiencia utiliza la característica " salida" (Output) del interfaz ScienceWorkshop 750 para
proporcionar un voltaje de salida Elimine el amplificador de potencia en la ventana de
preparación de experiencia.
Elimine el icono del amplificador de potencia
Em la ventana de preparación, pulse en el icono amplificador de potencia y pulse <supr> (delete)
en el teclado.
Resultado: Una ventana de " peligro" (warning) se abre. Pulse " Aceptar" para volver a la
ventana de preparación.
Modifique el generador de señales
Ajuste la salida del generador de señales a una " onda seno" de 0.2 voltios a 300 Hz.
.
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