Curso:Mtodos NumricosTema: Diseo de Amplificadores con MatlabTipo de informe:Informe FinalPROFESOR: Hernn VillafuerteHorario:Lunes 4-6pmINTEGRANTES:Martnez Gmez Alvaro AndrJuo Garca Jhonatan

2014-1

Diseo de Amplificadores con Matlab

IntroduccinEn el presente trabajo nos basaremos en algo que no solo es muy importante para Ingeniera electrnica sino que tambin para cualquier estudiante de Ingeniera y que es lo que nos diferencia de los tcnicos y es DISEAR ,teniendo como idea bsica realizar algn diseo ahora nos ponemos a pensar si hemos aprendido en este ciclo a usar Matlab , en otro curso anterior hemos aprendido a programar y en Matlab podemos realizar clculos muy laboriosos y programar , entonces viene la idea , porque no usamos Matlab para solucionar diseos con solo introducir unos datos mnimos.Ahora entonces nos iremos a algo muy necesario en los presentes ciclos, que es algn laboratorio que estemos llevando , en este caso Circuitos electrnicos , entonces viene una cuestin si vamos a realizar un programa usando todos nuestros conocimientos hay que usarlo en algo que nos sirva a futuro , entonces , la pregunta es Qu es lo ms importante en este curso?, y la respuesta es simple son los amplificares con Bjt puesto que todo circuito electrnico o al menos la gran mayora tiene una etapa amplificadora, por ejemplo en una radio no solo tenemos una etapa amplificadora sino que tenemos varias etapas amplificadoras(1 preamplificador y otras 2 etapas amplificadoras) las cuales estn hechas con los famosos Bjt. Entonces este trabajo se basa en demostrar a los alumnos de la Escuela que este curso, el de Mtodos numricos es un curso muy importante, y cmo lo demostraremos? Lo demostraremos creando un programa usando la interfaz de Usuario Guide para crear un programa que nos permita realizar el diseo de amplificadores con solo ingresar 3 datos bsicos.

Marco terico: Primero definiremos que es un Bjt y sus parmetros ms importantes.

Eltransistor de unin bipolar(delinglsBipolar Junction Transistor, o sus siglasBJT) es undispositivo electrnicodeestado slidoconsistente en dosuniones PNmuy cercanas entre s, que permite controlar el paso de lacorrientea travs de sus terminales. La denominacin de bipolar se debe a que la conduccin tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecospositivos yelectronesnegativos), y son de gran utilidad en gran nmero de aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos suimpedanciade entrada bastante baja.Los transistores bipolares son los transistores ms conocidos y se usan generalmente enelectrnica analgicaaunque tambin en algunas aplicaciones deelectrnica digital, como latecnologa TTLo BICMOS.Un transistor de unin bipolar est formado por dosUniones PNen un solo cristal semiconductor, separados por una regin muy estrecha. De esta manera quedan formadas tres regiones: Emisor, que se diferencia de las otras dos por estar fuertementedopada, comportndose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona comoemisorde portadores de carga. Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. Colector, de extensin mucho mayor.

Ganancia de corriente o parmetro de un transistor(hfe)La circunstancia de que una pequea corriente de base controle las corrientes de emisor y colector mucho ms elevadas, indica la capacidad que posee un transistor para conseguir una ganancia de corriente. As, la ganancia de corriente de un transistor es la relacin que existe entre la variacin o incremento de la corriente de colector y la variacin de la corriente base.

Ganancia en tensin(Av)En electrnica, laganancia, en lo referido a seales elctricas, es una magnitud que expresa la relacin entre la amplitud de una seal de salida respecto a la seal de entrada. Por lo tanto, la ganancia es unamagnitud adimensional, que se mide en unidades comobelio(smbolo: B) o submltiplos de ste como eldecibelio(smbolo: dB). y expresada en decibelios es

Empezando con lo necesario para crear el programa mencionaremos unas ltimas consideraciones.

El programa consistir en ingresar datos del transistor que usaremos (hfe y ic) y lo que queremos que es una Av. Estos datos del transistor son un requerimiento mnimo puesto que viene en la hoja de datos del mismo transistor.

Hfe o : Es un parmetro bsico que necesitamos al disear un amplificador

Ic: En el datasheet de un transistor hay una curva que es xic, donde notaremos que ic depende del , por lo tanto este ser otro dato muy importante al momento de disear.

Av: ya que al tener el hfe y ic nos permite polarizar el transistor , lo principal en un amplificador es una ganancia de voltaje o corriente, en este caso, el programa pedir al usuario una ganancia de voltaje(Av) a partir de la cual se diseara el circuito.

Para todo esto nos basaremos en condiciones de diseo y la idea bsica es hacer depender a Vcc de Av y luego polarizar el transistor con dicho Vcc.

Y a continuacin el anlisis matemtico realizado para poder ingresar a Matlab y este nos reduzca todas las operaciones que deberamos hacer en cada caso

Divisor de Voltaje

Conociendo el y ic del transistor y necesitando un Av, comenzaremos el diseo.

O Vcc=5Av x re

Rb=0.1xxRe=0.1Av x re /2Rb=0.05 x Av x re

Hallando R1

(1) (2)

La idea sera introducir al programa todo en matrices para reducir todas las operaciones que hemos hecho y abra que calcular, esto nos simplificara mucho tiempo y tendramos la certeza que no tendremos error de clculo.

Por ultimo solo faltara hallar Ai

Polarizacin Fija

Av x re

Vcc= 2 x Rc x Ic

Emisor seguidor

Hallando Vcc

Implementacin del modelo del transistor en MatlabAlgoritmo generalMostrar modelos del transistor Elegir modelo Ingresar parmetros caractersticos del transistor y ganancia deseada Resolver circuito y halar parmetros requeridos del modelo Mostrar modelo con los valores adecuados segn requerimiento Mostrar opciones adicionales (factores de estabilidad)Diseo de la interfaz en GuideNuestra interfaz en guide contara con lo siguiente: Imagen del circuito elegido Un panel Push botn Static text,etc

Eleccin de los mtodos numricos En cada circuito del Bjt las ecuaciones son lineales por lo que plantearemos sistemas de ecuaciones lineales.Utilizaremos el mtodo de eliminacin Gaussiana con pivoteo.

A continuacin daremos una breve explicacin del mtodo utilizado para realizar el trabajo

ELIMINACIN GAUSSIANA CON PIVOTEO PARCIAL

OBJETIVO MTODOEl objetivo del mtodo es encontrar unasolucina un sistema de ecuaciones lineales, basando susolucinen un matriz triangular superior, buscando los numeros mayores en las columnas de la matriz para colocarlos en la diagonal yasmejorar la calidad de lasolucin.GENERALIDADESEl procedimiento a seguir para la aplicacin del mtodo es el siguiente: Se debe construir launa matriz de coeficientes y el vector con los trminos independientes, correspondientes al sistema, y se crea una matriz llamada la matriz aumentada Se busca el numero mayor (en valor absoluto) en cada la columna correspondiente a la etapa y se procede a un cambio de filas para ubicar el mayor elegido en la posicin correspondiente a la etapa. Una vez ubicado el numero mayor, se procede al clculo de los multiplicadores correspondientes a la etapa. Con los multiplicadores hallados en cada etapa, se procede al clculo de las nuevas filas de la matriz aumentada.Una vez se tiene la matriz aumentada en la forma triangular superior, se procede a realizar una sustitucin regresiva, para el clculo de las variables.