Fase 2 Presenta la solución al problema del circuito con transistores unipolares Jairo Alberto Martínez Jaimes CC 1.098.721.633 243006 Presentado a: Jairo Luis Gutierrez Universidad Nacional Abierta y a Distancia Vicerrectoría Académica y de Investigación Electrónica análoga 09 de noviembre de 2023 INTRODUCCIÓN En este trabajo aprenderemos a Usar los principios de funcionamiento de dispositivos semiconductores como JFET, MOSFET y Tiristores para el desarrollo de sistemas electrónicos análogos a partir de la solución a problemas teórico – prácticos. La actividad consiste en: Las actividades de la estrategia de aprendizaje basado en problemas (ABP) se distribuyen dentro del curso electrónica análoga en un micro problema por unidad de conocimiento y cada uno está planificado para desarrollarse a lo largo de 3 semanas utilizando la siguiente estructura pedagógico didáctica: - Fundamentación teórica. - Argumentación. - Solución. El problema: Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa instrumentos electrónicos. Su segunda asignación es presentar trabajando en equipo con cuatro compañeros, una solución llamada amplificador de baja señal con JFET, el cual permite restaurar 2 señales débiles en los diferentes circuitos de transmisión y recepción de información las especificaciones dadas para el diseño son las siguientes: Señal de entrada: 300mV a 1Khz. Referencia del JFET para simular en Proteus: J201 ID= 3mA, VD= 10V, VGS (off)= -8V, VCC= 20V. De catálogo se tiene que: IDSS puede Variar de 2mA a 20mA… para este diseño se trabajara IDSS=16mA. El equipo de trabajo cuenta con 3 semanas para presentar un informe a la empresa, en él mismo, es obligatorio se evidencie una fundamentación teórica, una argumentación y la validación de la solución. Además, de ser aprobada la propuesta, se deberá realizar una implementación real y para ello se contará con acceso a los laboratorios. Actividades a desarrollar: Individuales: Fundamentación Teórica. (Primera Semana) 1. Luego de la lectura de los recursos educativos requeridos para la Unidad 3, cada estudiante debe describir con sus propias palabras la teoría de funcionamiento del circuito anterior. El amplificador JFET drenado utiliza transistores con efecto de campo de unión como dispositivo activo principal, lo que proporciona características de alta impedancia de entrada. Estos dispositivos tienen la ventaja sobre los transistores bipolares de tener una impedancia de entrada extremadamente alta combinada con un bajo nivel de rechazo de ruido, lo que los hace excelentes para usar en circuitos amplificadores con sellos de entrada muy pequeños. A diferencia de un circuito de transistor bipolar, el FET del unísono generalmente no tiene un puerto de entrada continuo, lo que permite tratar el puerto como un circuito abierto. Ya no se requieren curvas de características de entrada. En este circuito tenemos una entrada de 300 mV y una frecuencia de 1kHz que pasa por un condensador de baja reactancia que sirve para filtrar el ruido del sello antes de pasar a un amplificador con una configuración. de auto polarización ya que posee una resistencia RG y que es la encargada de que la señal se dirija al amplificador que posee dos condensadores de acople C1 Y C2 luego llega al JFET que la amplificara para pasar por los condensadores C3 de desacople para al final obtener una señal con mayor amplitud. Argumentación. (Segunda Semana). Dadas Las Fórmulas: 𝑅𝐷 = (𝑉𝐶𝐶 – 𝑉𝐷) / 𝐼𝐷 𝑉𝐺𝑆 = − 𝐼𝐷 ∙ 𝑅𝑆 𝐴𝑉 = −𝐺𝑚 ∙ 𝑅𝐷 𝑅𝑆 = 𝑉𝐺𝑆 (𝑜𝑓𝑓) / 𝐼𝐷𝑆𝑆 𝑅𝐺 = 𝐸𝑛𝑡𝑟𝑒 1 𝑦 2 𝑀Ω 𝐺𝑚 = 𝐼𝐷 / 𝑉𝐺𝑆 2. Argumentar matemáticamente siguientes cálculos. el diseño presentado realizando 1) Calcular la resistencia del drenaje RD. Tenemos los siguientes datos: ID= 3mA VD= 10V VGS (off)= -8V VCC= 20V Entonces 𝑅𝐷 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝐷 𝐼𝐷 𝑅𝐷 = (20𝑉 − 10𝑉) 3 ∙ 10−3 𝑅𝐷 = 3,3 𝑘Ω 2) Calcular la resistencia del drenaje RS. 𝑅𝑆 = 𝑉𝐺𝑆0𝑓𝑓 𝐼𝐷𝑆𝑆 𝑅𝑆 = −8𝑉 16𝑚𝐴 𝑅𝑆 = −500Ω 3) Calcular la reactancia capacitiva de los condensadores de acople. 𝑋1 = 1 2𝜋 ∙ 𝑓 ∙ 𝑐1 los 𝑋1 = 1 2𝜋 ∙ 1000𝐻𝑍 ∙ 10𝑢𝐹 𝑋1 = 15,91Ω 𝑋2 = 1 2𝜋 ∙ 𝑓 ∙ 𝑐2 𝑋2 = 1 2𝜋 ∙ 1000𝐻𝑍 ∙ 10𝑢𝐹 𝑋2 = 15,91Ω 𝑋3 = 1 2𝜋 ∙ 𝑓 ∙ 𝑐3 𝑋3 = 1 2𝜋 ∙ 1000𝐻𝑍 ∙ 10𝑢𝐹 𝑋3 = 15,91Ω 4) Calcular la ganancia de voltaje AV 𝑅𝑆 = 𝑉𝐺𝑆0𝑓𝑓 𝐼𝐷𝑆𝑆 𝑅𝑆 = −8𝑉 16𝑚𝐴 𝑅𝑆 = −500Ω 𝑉𝐺𝑆 = −3𝑚𝐴 ∙ −500Ω 𝑉𝐺𝑆 = 1,5𝑉 𝐺𝑚 = 𝐼𝐷 𝑉𝐺𝑆 𝐺𝑚 = 3𝑚𝐴 = 2 ∙ 10−3 1,5𝑉 𝑅𝐷 = 𝑉𝑐𝑐 − 𝑉𝐷 𝐼𝐷 𝑅𝐷 = (20𝑉 − 10𝑉) 3 ∙ 10−3 𝑅𝐷 = 3,3 𝑘Ω 𝐴𝑉 = −𝐺𝑚 ∙ 𝑅𝐷 𝐴𝑉 = −(2 ∙ 10−3 ) ∙ 3,3 𝑘Ω 𝐴𝑉 = 6,6 𝑉 Nota: Para realizar los cálculos solicitados es necesario que se apoye con lo explicado en la teleconferencia de la unidad 2. Solución. (Tercera semana) 3) Presentar la simulación del amplificador de baja señal con JFET propuesto en la que se evidencie el correcto funcionamiento y las siguientes mediciones. Amplitud de la señal de salida usando el Osciloscopio. Valor de VGS. Valor de VDS. Valor de VGD. Valor de la corriente ID. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Boylestad, R. Nashelsky, L. (2013). Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. (pp. 378-544). https://www-ebooks7-24com.bibliotecavirtual.unad.edu.co/?il=7293&pg=402 González, M. (2015). Dispositivos Electrónicos. (pp. 127166). https://elibronet.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/ereader/unad/66453?page =127 Pleite, J. Vergaz, R. Ruiz de marcos, J. (2009). Electrónica Análoga para Ingenieros. (pp. 37-51). https://elibronet.bibliotecavirtual.unad.edu.co/es/ereader/unad/50175?page =48 Ning, B. (2018). Analog Electronic Circuit. (pp. 107203). https://bibliotecavirtual.unad.edu.co/login?url=https://se arch.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=nlebk&AN=199 0643&lang=es&site=ehost-live&ebv=EB&ppid=pp_107 Clausi, P. (Productor). (2017). OVI Transistores MOSFET. [Video]. https://www.youtube.com/watch?v=IPSdGSJheOk