Informe de Electronica

Laboratorio de Electrónica Ⅱ – Instructor: Freek Figueroa
1
Simulaciones de Circuitos con los Análisis de
Multisim

amplificador BJT.
Resumen— Multisim es la herramienta principal.
Palabras Clave— Análisis, Corriente, Frecuencia, Multisim,
Punto Q, Simulación, Señal, Transistor, Voltaje.
I. INTRODUCIÓN
En el presente informe se presenta una serie de simulaciones
de circuitos con un transistor, las simulaciones fueron hechas
en el programa multisim el cual debido a su amplia gama de
opciones nos permite analizar las diversas configuraciones y
características de los mismos. El programa multisim es una
gran herramienta ya que con el podemos obtener el valor de
cualquier parámetro que queramos dentro del circuito y este
será obtenido sin mucho problema.
IV. MATERIALES Y EQUIPO
1) Plataforma Multisim.
2) Resistencias de 1kΩ, 2 de 4.7kΩ, 270Ω, 470Ω, 100Ω,
100kΩ.
3) Capacitores de 10µF, 47µF, 1µF.
4) Transistor 2N2222.
V. PROCEDIMIENTO
1.
DC SWEEP
II. OBJETIVOS
1) Utilización de Multisim para facilitar el análisis en DC de
un transistor BJT y conocer su comportamiento a distintos
niveles de tensión en sus fuentes de voltaje.
2) A través de las distintas herramientas que nos ofrece el
software se calculara el punto de operación Q mediante
los nodos del circuito.
3) Se realizara un análisis en AC para observar el
comportamiento del transistor en el cual veremos la señal
de salida comparada con la de entrada, también se puede
representar la respuesta
en
frecuencia de la
configuración en la cual se observa su magnitud y fase.
III. MARCO TEÓRICO
Multisim es una herramienta poderosa que nos permite no solo
simular circuitos, si no también, analizarlos. Así Multisim nos
brinda la posibilidad de tener una visión de cuál será el
comportamiento de un circuito que queramos diseñar antes de
llevarlos a la vida real, por esto y por sus muchas otras
funciones, manejar Multisim es esencial. Así que en esta
práctica nos familiarizamos con los análisis de Multisim, en
específico, utilizándolos para estudiar distintos aspectos del
transistor BJT. Abordamos todo lo fundamental, por medio de
la simulación de distintos circuitos, podremos generar las
curvas características del transistor, encontrar los valores de
voltaje y corriente en el punto de reposo además obtener las
gráficas de la respuesta en AC del BJT en configuración de
amplificación y dar manejo adecuado a las gráficas generadas.
Y finalmente encontramos la respuesta en frecuencia del
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Fig.1.1: cálculo de la ganancia de corriente.
1.
Cuando se desea obtener la respuesta de un circuito
cuando se varían sus fuentes DC, se puede utilizar el
análisis DC Sweep. Para obtener las curvas características de
un transistor, es necesario variar fuentes DC. En Multisim,
construya el circuito de la Fig. 1.1.
2. Mediante el análisis DC Sweep (Barrido en DC) de
Multisim, en la ventana Analysis Parameters, elija como
Source 1 la fuente VCE y haga que varié de 0 a 12V con
incrementos de 1V. Para Source 2 , elija a la fuente VB y
haga que varié de 0 a 5V con incrementos de 1V. En la
ventana Output haga doble clic en IC y haga clic en run.
Cada incremento de VB es una nueva curva característica
debido a que IB vara. Grafique las características del
transistor BJT en la Fig. 1.2.
3. Haga doble clic el transistor y entre a la opción Value >
Edit Model. Modifique el valor parámetro a BF= 1000 y
guarde el valor haciendo clic en Change Component.
Repita el paso anterior y grafique las características del
transistor BJT en la Fig. 1.2.
2.
DC OPERATING POINT
1.
Es necesario enumerar los nodos para poder utilizar
cualquiera de los análisis que Multisim ofrece como se
observa en el circuito de la Fig. 3.1 a). Estos se activan en
Options > Sheet Properties > Show All
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2
pestaña Right axis tenemos que buscar y marcar la casilla
Enable, luego iremos a la pestaña Traces y en Trace ID
cambiamos el numero 1 a 2 (con ello estaremos
seleccionando la segunda curva), una vez hecho esto en la
sección Y vertical axis cambiamos de Left axis a Right
axis, retornamos nuevamente a la pestaña Right axis y
presionamos el boton Auto-range. Con este procedimiento
ambas curvas deberían poderse visualizar de una manera
más cómoda, teniendo en cuenta que la escala de la
izquierda corresponde a la Curva 1 y en la derecha la
Curva 2. Para diferenciar cada curva se recomienda
colocar una etiqueta (nombrar), en las pestañas Left axis a
Right axis se encuentra dicha opción.
Fig.2.1: Circuito a simular, emisor común.
2.
Debemos obtener VCEQ, VCBQ e ICQ. Para obtener la
operación del punto Q, vaya a Simulate > Analyses
> DC Operating Point. En la columna Selected variables
for analysis: debemos añadir expresiones debido a que
VCEQ y VCBQ son la diferencia de dos voltajes. Para la
Fig. 3.1 a), estos voltajes y la corriente son:
VCEQ: V (1) − V (2)
VCBQ: V (1) − V (3)
VBEQ: V (3) − V (2)
ICQ: I (Q1 [IC])
3.
Para corroborar que estos valores podemos utilizar las
puntas de prueba, en la parte superior de la interfaz de
programa identifique los símbolos de la imagen 2.2.
Fig.3.1: Respuesta del amplificador BJT en emisor común.
4.
Muchas veces se utilizan elementos interactivos en la
simulación (pulsadores) o se desea variar en un tiempo
determinado fuentes DC/AC y observar la respuesta de un
circuito en el osciloscopio. En estos casos se debe utilizar
Interactive Simulation. Para variar el tiempo de
simulaci´on de Interactive Simulation, vaya a Simulate >
Analyses > Interactive Simulation. En la ventana
Analyses Parameters, es necesario modificar la variable
Maximum time step. Este valor debe ser, al menos, 1000
veces menor que el periodo T de la señal de entrada para
que la velocidad de simulación sea adecuada para
observar las gráficas en el osciloscopio para observar la
simulación a una velocidad adecuada.
Fig.2.2: Puntas de pruebas
Para medir voltaje tenemos dos opciones, voltaje desde un
nodo a tierra y voltaje entre dos nodos, para este ultimo se
utiliza la punta de prueba que tiene , y se colocan las
puntas entre los puntos que se desea medir el voltaje, para
medir corriente colocamos la punta de prueba sobre “el
cable” en el cual deseamos medir la corriente.
3.
ANALYSIS TRANSIENT
1.
Para obtener las graficas en AC de la configuración de
amplificadores BJT que se muestra en la Fig. 3.1 a) se
puede utilizar el Transient Analysis. Vaya a Simulate >
Analyses > Transient. En Analysis Parameters se tienen
las variables Start Time (cero siempre) y End Time
controlan el tiempo de simulación del circuito. End Time
depende de la frecuencia del circuito. Si se desean
capturar, por ejemplo, dos ciclos de una señal senoidal
entonces End Time = 2T donde T =1/f. En Output añada
las señales deseadas en la gráfica. Para el circuito de la
Fig. 3.1, seleccione V (5) (salida) y V (6) (entrada),
utilizar una frecuencia en el generador de 5kHz con un
voltaje pico de 10mVp. Haga clic en Run/Simulate. No
cierre la ventana Grapher View.
2.
Es posible que una señal sea mucho mayor que la otra.
Para corregir esto hacemos click derecho en cualquier
parte de la gráfica y seleccionamos Properties, en la
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INTERACTIVE SIMULATION
5.
AC SWEEP
Para obtener la respuesta en frecuencia de circuitos, se
puede utilizar el AC Sweep. Vaya a Simulate > Analyses
> AC Sweep. En la ventana Frequency Parameters
seleccione el rango de frecuencia que se desea analizar en
el circuito con Start Frequency y Stop Frequency . En la
ventana Output. Haga doble clic en el nodo donde desea
ver la respuesta en frecuencia. Para el circuito de la Fig.
5.1 a), se desea ver la respuesta en frecuencia de la salida
en el nodo 5. Se selecciona V(5). Haga clic en
Run/Simulate.
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Con β modificado
Fig.5.1: Amplificador BJT en configuración de emisor común.
VI. SIMULACIONES
1.
DC SWEEP
Primero construimos el circuito de la figura1.1 y mediante el
análisis DC SWEEP variamos las fuentes de voltajes y
graficamos las características del transistor BJT cambiando el
valor de beta β.
Fig.1.2: Características del transistor BJT.
2.
Fig.1.1: cálculo de la ganancia de corriente.
Con β sin modificar
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DC OPERATING POINT
Primero construimos el circuito de la figura2.1 y
enumeramos los nodos en las propiedades.
De ahí mediante el análisis DC OPERATING POINT
podemos encontrar los distintos parámetro requeridos del
circuito.
Después para corroborar estos valores utilizamos las
puntas de pruebas en la parte superior de la interfaz de
programa.
Y llegamos a los mismos valores calculados utilizando los
dos métodos.
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Fig.2.1: Circuito a simular, emisor común.
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¿Son estos valores similares a los obtenidos con la herramienta
de análisis DC Operating Point?
R// Estos valores son exactamente iguales.
3.
ANALYSIS TRANSIENT
Primero construimos el circuito de la figura3.1 y mediante el
ANALYSIS TRANSIENT configuramos las variables start
time y end time para lograr dos periodos en la onda y así
obtener las gráfica del circuito.
Con las Puntas
Fig.3.1: Respuesta del amplificador BJT en emisor común.
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5.
AC SWEEP
Se armó el circuito de la figura5.1 para obtener la respuesta en
frecuencia mediante el análisis AC SWEEP se configuro el
rango de frecuencia que se desea analizar en el circuito y se
graficó la respuesta en frecuencia de la salida en el nodo 5.
5
simular los circuitos correspondientes nos
aseguramos que todas las suposiciones sobre la
resolución y comportamientos de estos circuitos son
los adecuados.
Abel Espinal.
3) Aprendimos a usar NI Multisim como un programa
de captura y simulación de esquemas electrónicos, y
se observó la facilidad que tiene para trabajar con
este tipo de circuitos, argumentando esto con base en
la sencillez de la interfaz que posee.
André Palma.
4) Observamos que otro punto a favor de Multisim es la
gran cantidad de funciones que nos ofrece para el
análisis circuital como ser multímetro, generador de
funciones, voltímetro, trazador de bode, entre muchas
más.
Carlos Godoy.
VIII.
REFERENCIAS
[1] https://www.multisim.com
Fig.5.1: Amplificador BJT en configuración de emisor común.
VII. CONCLUSIONES
1) Multisim proporciona herramientas de simulación
real e ideal, la simulación real en su contraparte con
la ideal, toma mucho más tiempo en la simulación.
José Duron.
2) Logramos obtener una herramienta bastante útil,
como un apoyo auxiliar al momento de corroborar el
trabajo hecho en clase, como también al momento de
trabajar en nuestro respectivo proyecto, ya que al
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