“AÑO DE LA UNIDAD, LA PAZ Y EL DESARROLLO” FACULTAD DE INGENIERIA MECATRÓNICA 53433: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS AMPLIFICADORES LAB N°1: AMPLIFICADOR DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA Presentado por: Ibarcena Apaza, Renzo Docente: Ortega Valdez, Jorge Meliton 2023 Arequipa-Perú Código: U18204297 Introducción: Un amplificador con operación push-pull es aquel que usa dos transistores del mismo tipo, las cuales necesitan que la caída de voltaje presente en estas sea igual, pero con parte positiva y negativa. Por otro lado, en cada entrada de la base de los transistores se debe tener 2 señales desfasadas a 180° obtenido así una salida completa, donde un transistor trabajara con la parte positiva de la onda; y el otro con la parte negativa del mismo. Estos transistores en el caso, son de carácter complementario, uno NPN y otro PNP, por ello esta configuración se denomina circuito amplificador de simetría complementaria. Un punto importante de estos transistores es que la ganancia, rendimiento u otras características son muy similares, pero no tienen el mismo valor. En pocas palabras el funcionamiento básico de este circuito es que el amplificador de clase B solo se encarga de amplificar un semiciclo de la onda completa de entrada; por ello al usar los dos transistores mencionados es que podemos amplificar ambos semiciclos de la señal, dividiendo el trabajo para cada transistor. Desarrollo: El propósito de laboratorio es medir diferentes caídas de tensión en puntos específicos, así como ver el comportamiento del circuito mostrado modificando la señal AC a diferentes frecuencias. Para ello se empleará el software Proteus para simular el circuito, y con ayuda del osciloscopio verificar su comportamiento. Con la ayuda de un voltímetro se pide hallar la caída de tensión en los siguientes puntos especificados, considerando que el voltaje Vg de la fuente AC será 0. • Tensión en el punto E respecto a tierra: • Tensión en el punto B respecto a tierra: VE = 0.01V VB = 0.59V • Tensión en el pin 2 y 3 del 741: V2 y V3 = 0V Por otra parte, se desea hallar el valor pico de entrada y de salida con una frecuencia de 1kHz en la fuente AC, aumentando el valor de Vg hasta que se obtenga máxima excursión simétrica en la salida, es decir, que no se presenten cortes en las señales sinusoidales. • Vg = 10V Vo = 7.05V Las formas de onda en los puntos B (Rosa) y E (Verde) son los siguientes: Con el nivel de Vg de 10V hallado, se hallará el voltaje de salida pico con diferentes frecuencias en la fuente AC. F (Hz) Vo (Vpico) 100 10 500 10 1k 10 2k 10 5k 10 10k 6.90 20k 3.20 30k 1.90 50k 70k 100k 900m 400m 100m Con ello se concluye que a partir de la frecuencia de 5kHz en la fuente AC, el amplificador funciona óptimamente, por lo tanto, la configuración trabaja a bajas frecuencias, si esta se supera, el voltaje de salida disminuirá. Como experimento adicional, se desconectará la resistencia R4 de 10kΩ del punto E y se conectará al punto B. Se reducirá el voltaje de la fuente AC hasta obtener en la salida 3V pico y se observará el comportamiento de las ondas de la salida y del punto B. • Vg = 5.2V Vo = 3V • Forma de onda de salida. • Forma de onda en el punto B. Observaciones: • Debido a que la fuente se colocó en 0V, significa que no hay corriente circulando por el circuito, por ende, teóricamente el voltaje de salida será 0, sin embargo, esto no es del todo cierto ya que en una fuente alterna si habrá pequeñas ondas de voltaje, por ello experimentalmente se halló una pequeña variación de tensión de 0.01V, así como en las entradas del amplificador LM741 que tienden a 0. Por otro lado, la tensión teórica en la base común de los transistores es de 0.7V para que el circuito este polarizado, sin embargo, de manera experimental se halló 0.59V que es un valor aproximado real en el que esta polarizado los transistores. • Se observó que el voltaje pico de salida no llega a ser igual al voltaje de la fuente, sin embargo, esto no significa que la salida pico no sea 10V, esto se debe a que se realizó una medición con el voltímetro AC, por ello se está trabajando con un valor eficaz (RMS) del voltaje pico y este valor se ve reflejado en la máxima excursión simétrica, por 𝑉𝑟𝑚𝑠 = • 𝑉𝑝 √2 lo = 10 √2 cual se aplicó la formula: → 𝑽𝒓𝒎𝒔 = 𝟕. 𝟎𝟕𝑽 El voltaje de los pines 2 y 3 se observo que ambos tienden a ser iguales, esto se debe a que se esta trabajando en un circuito simétrico considerando además la tierra virtual y la corriente de entrada tiende a ser 0 por ello la diferencia de potencial de los terminales son iguales. • Se observo que la señal de salida esta en fase con la señal de entrada, esto debido a que la señal de salida esta siendo realimentada e ingresa por el terminal no inversor del amplificador. Por otro lado, los transistores se comportan como emisor común por ello, la ganancia será aproximadamente la unidad, y no habrá un desfase entre señales. • Si se analiza la ganancia del circuito, como se vio en las pruebas a diferentes frecuencias, existirá un limite de trabajo optimo para el amplificador, por lo que, si se supera dicha frecuencia, la señal de salida en términos de voltaje, ira disminuyendo hasta ser aproximadamente 0, por ello en el gráfico se presenta una curva en declive. Conclusiones: • Se observo que, si se supera un voltaje de 10 en la fuente AC, las ondas sinusoidales presentaran un corte en el valor pico, esto significa que para que el transistor funcione correctamente, se debe colocar un voltaje no mayor al descrito. • Este tipo de configuraciones simétricas push-pull, permite que la amplificación de las ondas, se divida en los 2 transistores, logrando así una mayor eficiencia a los demás tipos de configuraciones de tipo A y B. • La tensión que se encontró en la base de los transistores, es importante para el funcionamiento de los mismos, por lo que se puede deducir que, si este valor reduce, no se presentara amplificación alguna en la salida. • Se debe tener en cuenta el valor de voltaje hallado tanto como en el voltímetro como en el osciloscopio, donde el primero trabaja con un valor eficaz y el segundo en términos de valor pico, es por ello que es importante diferenciar ambos valores. • La señal de voltaje de entrada es igual a la señal de voltaje de salida debido a que como las bases están unidas, solo amplifica la corriente mas no altera la señal de voltaje.
