Post on 02-Nov-2015
description
UNIVERSIDAD TCNICA ESTATAL DE QUEVEDO
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERA
INGENIERA ELCTRICA
Materia:
LABORATORIO DE ELECTRNICA ANALGICA Y DIGITAL
Autores:
BRIONES CEVALLOS IRVIN ANTONIO
CHVEZ MORALES GEISON NORBERTO
FAJARDO CHALN ANGIE XIMENA
LPEZ GARCA FREDDY DANIEL
Docente:
ING. FREDDY FARES
Perodo:
2014 - 2015
1. INTRODUCCIN
Los transistores ms conocidos son los llamados bipolares (NPN y PNP),
llamados as porque la conduccin tiene lugar gracias al desplazamiento de
portadores de dos polaridades (huecos positivos y electrones negativos), y son
de gran utilidad en gran nmero de aplicaciones pero tienen ciertos
inconvenientes, entre los que se encuentra su impedancia de entrada bastante
baja.
Existen unos dispositivos que eliminan este inconveniente en particular y que
pertenece a la familia de dispositivos en los que existe un solo tipo de portador
de cargas, y por tanto, son unipolares. Se llama transistor de efecto campo.
2. OBJETIVOS
Comprobacin de cada una de las terminales del transistor en base a
pruebas estticas.
Comprobacin de las tensiones y corrientes de polarizacin de un
transistor JFET en dos configuraciones bsicas.
Comprobacin de la amplificacin de tensin del preamplificador.
3. MARCO TERICO
3.1 Esquema interno del JFET
El JFET es un transistor de efecto de campo, es decir, su funcionamiento se basa
en las zonas de deplexin que rodean a cada zona P al ser polarizadas
inversamente.
Tienen tres terminales, denominadas puerta (gate), drenador (drain) y fuente (source). La puerta es la terminal equivalente a la base del BJT. El transistor de efecto de campo se comporta como un interruptor controlado por tensin, donde el voltaje aplicado a la puerta permite hacer que fluya o no corriente entre drenador y fuente.
Este tipo de transistor se polariza de manera diferente al transistor bipolar. La
terminal de drenaje se polariza positivamente con respecto al terminal de fuente
(Vdd) y los cambios en la corriente de base para producir cambios en la corriente
de colector. El JFET es controlado por tensin y los cambios en tensin de la
compuerta a fuente modifican la regin de rarefaccin (deplecin) y causan que
vare el ancho del canal.
El transistor JFET, al igual que los BJT, se pueden polarizar de diversas maneras
(ms adelante se ver) para dar lugar a configuraciones de amplificadores de
seal, sin embargo no son las nicas aplicaciones, por ejemplificar algunas otras
se tienen la configuracin para formar osciladores, interruptores controlados,
resistores controlados, etc.
3.2 CARACTERSTICAS DE LOS TRANSISTORES JFET.
Para el transistor de efecto de campo, la relacin entre las cantidades de entrada
y salida es no lineal debido al trmino al cuadrado en la ecuacin de Shockley.
Las relaciones lineales producen lneas rectas cuando una variable se grafica
contra la otra, mientras que las funciones no lineales producen curvas como las
que se obtienen para las caractersticas de un JFET.
Las relaciones generales que se pueden aplicar al anlisis de CD de todos los
amplificadores de JFET son: 0 = = (1
)2 en donde
es la corriente de drenaje, es la corriente de la fuente, es la corriente de
compuerta, es la corriente mxima, es la tensin de compuerta de la
fuente. Para el transistor BJT la corriente de salida y la corriente de control de
entrada estn relacionadas por beta mientras que en un transistor JFET la
relacin no es lineal por la ecuacin de Shockley.
Fig.1Smbolos de JFET a) canal a b) canal b
3.3 CONFIGURACIN DE POLARIZACIN FIJA
La configuracin de polarizacin fija es la ms simple para el JFET de canal n
aparece en la fig 2., es una de las pocas configuraciones de JFET. Otra
diferencia entre el anlisis de transistores BJT y FET es que: La variable de
control de entrada para un transistor BJT es un nivel de corriente, en tanto que
para el FET la variable de control es un voltaje.
Para la configura de polarizacin fija tenemos las siguientes ecuaciones que
describen las caractersticas del transistor JFET son: = =
= 0 = = estas ecuaciones se las emplea en el
anlisis DC.
3.4 Hoja de especificaciones de JFET
FIG. 2 Configuracin de polarizacin fija. Fig. 3 Configuracin de autopolarizacin.
4. MATERIALES
Dos transistores JFET 2N4859.
Cuatro resistencias de 1Kohms a Watt.
Dos resistencias de 1MOhm a Watt.
Dos capacitares de 1uF a 25 V.
2.5 Dos capacitares de 100uF a 25 V.
5. PROCEDIMEINTO
5.1 POLARIZACIN FIJA
Los circuitos bsicos que se utilizan para polarizar los BJT se pueden emplear
para los MOSFET. EL JFET tiene el inconveniente de que la tensin VGS debe
ser negativa en un NJFET (positiva en un PJFET) que exige unos circuitos de
polarizacin caractersticos para este tipo de dispositivos. En este apartado se
presentan uno de los circuitos ms utilizados: polarizacin simple o fija, se utiliza
una fuente de tensin externa para generar una VGS
ID Vdd
Vgg 0 1 2 3 4 5
0 4.73 nA 969.06 uA 1.93 mA 2.90 mA 3.875 mA 4.84 mA
-1 - 384.5 uA 695.44 uA 1.60 mA 2.59 mA 3.58 mA 4.57 mA
-2 -1.37 mA -377.69 uA 616.84 uA 1.61 mA 2.60 mA 3.59 mA
-3 -2.36 mA -1.37 mA -375.69 uA 619 uA 1.69 mA 2.60 mA
-4 -3.53 mA -2.36 mA -1.37 mA -374.36 uA 620.83 uA 1.61 mA
ID Vdd
Vgg 6 7 8 9 10 11 12
0 5.81 mA 6.78 mA 7.74 mA 8.71 mA 9.68 mA 10.65 mA 11.61 mA
-1 5.55 mA 6.53 mA 7.51 mA 8.43 mA 9.45 mA 10.43 mA 11.40 mA
-2 4.59 mA 5.57 mA 6.56 mA 7.54 mA 8.52 mA 9.99 mA 10.47 mA
-3 3.60 mA 4.59 mA 5.58 mA 6.57 mA 7.55 mA 8.53 mA 9.51 mA
-4 2.61 mA 3.60 mA 4.59 mA 5.58 mA 6.75 mA 7.56 mA 8.54 mA
El valor de la corriente de drenaje vara desde un valor negativo hasta un valor
positivo mientras mayor sea el valor de mayor modulo tiene pero esta se
reduce si el valor de tambin aumenta en modulo. Mientras si y son
iguales en modulo la es cero aproximadamente pero si es menor que
la es negativa y si si aumenta en mdulo y sigue negativa el valor de es
negativa y aumenta en modulo.
0,00E+00
2,00E-03
4,00E-03
6,00E-03
8,00E-03
1,00E-02
1,20E-02
1,40E-02
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
Grfica Id=f(Vdd) con Vgg constante
6. AUTOPOLARIZACIN
En el anlisis en DC del Preamplificador de audio, se realiza un proceso similar
al anlisis de los BJT, abriendo cada uno de los capacitores y analizando los
valores que pide el ejercicio.
Id (mA) Vgs (V) Vrs (V) Vds (V) Vrd (V)
Vmed 4,273 -4,233 4,273 3,454 4,244
Vterico 4,1 -4,1 4,1 3,3 4
%E. 1,04% 1,03% 1,04% 2,05% 1,06%
Para el anlisis AC, se realiz con una entrada baja la cual se mostr amplificada
en la salida, obteniendo diferentes valores de ganancia con respecto a distintas
frecuencias, adems de trazar los valores obtenidos dando como resultado la
grfica de Bode.
Frecuencia (Hz)
1 10 50 75 100 1000 10000
(mV) 10 10 10 10 10 10 10
(mV) 0 0 18,14 23,91 27,56 35,76 35,88
=/ 0 0 1,814 2,391 2,756 3,576 3,588
Frecuencia (Hz)
100000 1000000 10000000 100000000 1000000000
(mV) 10 10 10 10 10
(mV) 35,889 35,882 35,86 18,13 10,19
=/ 3,5889 3,5882 3,586 1,813 1,019
En este tipo de transistor y en cualquier otro dispositivo tiene comportamientos
diferentes en alta, media y baja frecuencia como observamos en la tabla en
valores menores que 100 Hz la ganancia de voltaje ya se ve afectada lo mismo
ocurre cuando la frecuencia aumenta a 100 MHz. Por ende estos transistores
tienen un gran rango de frecuencia en la que no se ve afectada la ganancia. Esto
tambin se ve reflejado en el grfico de vs en donde el voltaje de
salida se da en mili voltios y la frecuencia en Hertzs.
7. CONCLUSIONES
Para todos los terminales del transistor obtuvimos los valores deseados,
de tal manera que dicho transistor trabaj en la zona esperada y
funcionando como un amplificador en el anlisis en AC.
Se obtuvo un minio margen de error en las tensiones y las corrientes
resultantes siendo aproximadamente similares a las que se esperaban en
el valor terico.
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1E+09
Grfica de Bode
El circuito de amplificador obtuvo una ganancia de voltaje (en frecuencias
medias) de 3.5 de tal manera que si obtuvo la amplificacin deseada.
Estos transistores tienen un gran rango de frecuencia en la que no se ve
afectada la ganancia. Esto tambin se ve reflejado en el grfico de vs
en donde el voltaje de salida se da en mili voltios y la frecuencia en
Hertz.
8. RECOMENDACIONES
Tener en cuenta todos los valores posibles que puedan interferir tanto
para las mediciones en el circuito real, simulado y terico; de esa manera
obtendremos resultados muchos ms cercanos a los reales.
En el anlisis terico es poco recomendable utilizar las frmulas en las
que aproximen los resultados, puesto que por ser ms simples para los
clculos, se obtiene un mayor margen de error.