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8/12/2019 Circuitos Basicos de Electronica
1/62
Manual de trabajo
Con CD-ROM
Festo Didactic
567293 es
Circuitos bsicos
de la electrnica
C1
230 V / 24 V
D1
230 V
50 HzUDC
R1
R2
UAC1
UAC2
D2
UDC
t
8/12/2019 Circuitos Basicos de Electronica
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Referencia: 567293
Datos actualizados en: 09/2011
Autor: Karl-Heinz Drke
Redaccin: Frank Ebel
Grficas: Anika Kuhn, Thomas Ocker, Doris Schwarzenberger
Maquetacin: 09/2011, Frank Ebel, Beatrice Huber
Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Alemania, 2013
Internet: www.festo-didactic.com
E-mail: [email protected]
El comprador adquiere un derecho de utilizacin limitado sencillo, no excluyente, sin limitacin en el
tiempo, aunque limitado geogrficamente a la utilizacin en su lugar / su sede.
El comprador tiene el derecho de utilizar el contenido de la obra con fines de capacitacin de los empleados
de su empresa, as como el derecho de copiar partes del contenido con el propsito de crear material
didctico propio a utilizar durante los cursos de capacitacin de sus empleados localmente en su propia
empresa, aunque siempre indicando la fuente. En el caso de escuelas / universidades y centros de
formacin profesional, el derecho de utilizacin aqu definido tambin se aplica a los escolares,
participantes en cursos y estudiantes de la institucin receptora.
En todos los casos se excluye el derecho de publicacin, as como la inclusin y utilizacin en Intranet e
Internet o en plataformas LMS y bases de datos (por ejemplo, Moodle), que permitiran el acceso a una
cantidad no definida de usuarios que no pertenecen al lugar del comprador.
Los derechos de entrega a terceros, multicopiado, procesamiento, traduccin, microfilmacin, traslado,
inclusin en otros documentos y procesamiento por medios electrnicos requieren de la autorizacin previa
y explcita de Festo Didactic GmbH & Co. KG.
Importante
Se sobreentiende que el uso de trminos en gnero masculino incluye tambin los
correspondientes trminos de gnero femenino. Se sobreentiende que el uso de trminos en
gnero masculino incluye tambin los correspondientes trminos de gnero femenino. Se
prescinde de la alusin explcita a los dos gneros nicamente con el fin de no complicar la
formulacin de las frases y facilitar la lectura.
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 III
ndice
Utilizacin debida y convenida _____________________________________________________________ IV
Prlogo ______________________________________________________________________________ V
Introduccin____________________________________________________________________________ VIIIndicaciones de seguridad y utilizacin _____________________________________________________ VIII
Conjunto didctico: Fundamentos de electrotecnia/electrnica (TP 1011)__________________________ IX
Atribucin de los ejercicios en funcin de objetivos didcticos Circuitos bsicos de la electrnica _______X
Equipo didctico _________________________________________________________________________ XIII
Atribucin de componentes en funcin de los ejercicios Circuitos bsicos de la electrnica __________ XVIII
Informaciones para el instructor ____________________________________________________________ XX
Estructura de los ejercicios ________________________________________________________________ XXI
Denominacin de los componentes _________________________________________________________ XXI
Contenido del CD-ROM __________________________________________________________________ XXII
Ejercicios y soluciones
Ejercicio 1: Anlisis de los valores caractersticos de transistores _________________________________3
Ejercicio 2: Diferencias entre circuitos bsicos de transistores __________________________________ 21
Ejercicio 3: Anlisis de amplificadores multietapa _____________________________________________ 39
Ejercicio 4: Montaje de un amplificador de potencia ___________________________________________ 57
Ejercicio 5: Amplificacin de seales de tensin continua ______________________________________ 73
Ejercicio 6: Generacin de tensiones de impulsos y tensiones de diente de sierra ___________________ 91
Ejercicio 7: Montaje de generadores sinusoidales con elementos LC y RC ________________________ 111Ejercicio 8: Anlisis de circuitos de fuentes de alimentacin elctrica ____________________________ 129
Ejercicio 9: Anlisis de convertidores de tensin continua _____________________________________ 147
Ejercicio 10: Utilizacin de tiristores y TRIAC _________________________________________________ 163
Ejercicios y hojas de trabajo
Ejercicio 1: Anlisis de los valores caractersticos de transistores _________________________________3
Ejercicio 2: Diferencias entre circuitos bsicos de transistores __________________________________ 21
Ejercicio 3: Anlisis de amplificadores multietapa _____________________________________________ 39Ejercicio 4: Montaje de un amplificador de potencia ___________________________________________ 57
Ejercicio 5: Amplificacin de seales de tensin continua ______________________________________ 73
Ejercicio 6: Generacin de tensiones de impulsos y tensiones de diente de sierra ___________________ 91
Ejercicio 7: Montaje de generadores sinusoidales con elementos LC y RC ________________________ 111
Ejercicio 8: Anlisis de circuitos de fuentes de alimentacin elctrica ____________________________ 129
Ejercicio 9: Anlisis de convertidores de tensin continua _____________________________________ 147
Ejercicio 10: Utilizacin de tiristores y TRIAC _________________________________________________ 163
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IV Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Uso previsto
El conjunto didctico de fundamentos de electrotecnia/electrnica deber utilizarse nicamente
cumpliendo las siguientes condiciones:
Utilizacin apropiada y convenida en cursos de formacin y perfeccionamiento profesional Utilizacin en perfecto estado tcnicoLos componentes del conjunto didctico cuentan con la tecnologa ms avanzada actualmente disponible y
cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan
peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, tambin, provocar daos en el sistema.
El sistema para la enseanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formacin y el
perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y tcnicas de automatizacin industrial. La empresa
u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los
estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual.
Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por la empresa u
organismo que ofrece los cursos y/o por terceros, si la utilizacin del presente conjunto de aparatos se
realiza con propsitos que no son de instruccin, a menos que Festo Didactic haya ocasionado dichos daos
premeditadamente o de manera culposa.
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 V
Prlogo
El sistema de enseanza en materia de sistemas y tcnica de automatizacin industrial de Festo se rige por
diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia,
los equipos didcticos estn clasificados segn los siguientes criterios: Conjuntos didcticos de orientacin tecnolgica Mecatrnica y automatizacin de procesos de fabricacin Automatizacin de procesos continuos y tcnica de regulacin Robtica mvil Equipos didcticos hbridosEl sistema para enseanza de la tcnica de automatizacin se actualiza y ampla regularmente, a la par que
avanzan los mtodos utilizados en el sector didctico y se introducen nuevas tecnologas en el sector
industrial.
Los equipos didcticos tcnicos abordan los siguientes temas: neumtica, electroneumtica, hidrulica,
electrohidrulica, hidrulica proporcional, controles lgicos programables, sensores, electrotecnia,
electrnica y actuadores elctricos.
Los equipos didcticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que
rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didcticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar
con controles lgicos programables para actuadores neumticos, hidrulicos y elctricos.
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VI Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Todos los conjuntos didcticos incluyen lo siguiente:
Hardware (equipos tcnicos) Material didctico SeminariosHardware (equipos tcnicos)
El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didcticos. La
seleccin de componentes de los equipos didcticos y su ejecucin se realiza especficamente segn los
proyectos previstos para cada nivel.
Material didctico
Los medios relacionados con cada tema se clasifican en teachware (material didctico) y software. El
teachware orientado hacia la prctica, incluye lo siguiente:
Libros tcnicos y libros de enseanza (publicaciones estndar para la adquisicin de conocimientos decarcter fundamental).
Manuales de trabajo (con ejercicios prcticos, informaciones complementarias y soluciones modelo) Diccionarios, manuales, publicaciones tcnicas (profundizan los temas tcnicos) Transparencias para proyeccin y vdeos (para crear un entorno de estudio ilustrativo y activo) Psters (para la representacin esquematizada de temas tcnicos)El software incluye programas para las siguientes aplicaciones:
Programas didcticos digitales (temas de estudio preparados didcticamente, aprovechando diversosmedios digitalizados)
Software de simulacin Software de visualizacin Software para la captacin de datos de medicin Software para diseo de proyectos y construccin Software de programacin para controles lgicos programablesLos medios de estudio y enseanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilizacin en
clase, aunque tambin son apropiados para el estudio autodidacta.
Seminarios
Los contenidos que se abordan mediante los equipos didcticos se completan mediante una amplia oferta
de seminarios para la formacin y el perfeccionamiento profesional.
Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crtica en relacin con el presente manual?
Enve un e-mail a: [email protected]
Los autores y Festo Didactic estn interesados en conocer su opinin.
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 VII
Introduccin
El presente manual de trabajo forma parte del sistema para la enseanza en materia de sistemas y tcnica
de automatizacin industrial de Festo Didactic GmbH & Co. KG. El sistema constituye una slida base para la
formacin y el perfeccionamiento profesional de carcter prctico. El equipo didctico paraelectrotecnia/electrnica (TP 1011) aborda los siguientes temas:
Principios bsicos de la tcnica de corriente continua Principios bsicos de la tcnica de corriente alterna Principios bsicos de los semiconductores Circuitos bsicos de la electrnicaEl manual Circuitos bsicos de la electrnica cierra la serie de manuales sobre los principios bsicos de la
electrotcnica/electrnica. En este volumen se presta especial importancia al anlisis de la relacin entre
los componentes de los tres primeros manuales.
Para efectuar el montaje de los circuitos elctricos y para evaluarlos, es necesario disponer de un equipo de
laboratorio que debe incluir una fuente segura de alimentacin de tensin de la red, dos multmetros
digitales, un osciloscopio con memoria y dos cables de seguridad de laboratorio.
Para solucionar las tareas de los diez ejercicios relacionados con el tema de circuitos electrnicos bsicos
se necesitan los componentes incluidos en el conjunto TP 1011.
Adems, se ofrecen hojas de datos correspondientes a todos los componentes (diodos, transistores,
aparatos de medicin, etc.).
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VIII Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Indicaciones de seguridad y utilizacin
Informaciones generales
Los estudiantes nicamente podrn trabajar con los equipos en presencia de un instructor. Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los componentes y respete
especialmente las respectivas indicaciones de seguridad.
Los fallos que podran mermar la seguridad no debern ocasionarse durante las clases y deberneliminarse de inmediato.
Parte elctrica
Peligro mortal en caso de ruptura del cable protector! El cable protector (amarillo/verde) no deber cortarse ni dentro ni fuera del equipo.
No deber daarse o retirarse el aislamiento del cable de proteccin.
En plantas o talleres industriales debern respetarse las normas de utilizacin de equipos elctricosdefinidas por las autoridades competentes.
En centros de formacin y en talleres de instruccin, el uso de unidades de conexin a la red elctricadeber supervisarse por personal debidamente cualificado.
PrecaucinLos condensadores pueden estar cargados, aunque el aparato como tal haya sido separado de todas
las fuentes de tensin.
Al sustituir fusibles, utilice nicamente fusibles apropiados y previstos para la intensidad nominalcorrecta.
Nunca conecte de inmediato la unidad de conexin a la red elctrica si estuvo almacenada en unespacio de baja temperatura y si se pretende utilizarla en un espacio de temperatura ambiente mayor.
En determinadas circunstancias adversas, el condensado que se forma en estas condiciones podra
destruir la unidad. No conecte la unidad hasta que alcance la temperatura ambiente.
Al resolver las tareas utilice en los circuitos una tensin de funcionamiento mxima de 25 V AC. Establezca las conexiones nicamente si no est conectada la tensin. Separe las conexiones elctricas nicamente tras haber desconectado la tensin. Utilizar nicamente cables elctricos provistos de conectores de seguridad. Al desconectar los cables, tire nicamente de los conectores de seguridad, nunca de los cables.
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 IX
Conjunto didctico: Fundamentos de electrotecnia/electrnica (TP 1011)
El equipo didctico tecnolgico TP 1011 incluye una gran cantidad de material didctico. Esta parte del
conjunto didctico TP 1011 aborda el tema de circuitos electrnicos bsicos. Algunos componentes del
equipo didctico TP 1011 tambin pueden formar parte del contenido de otros equipos didcticos.
Componentes principales del TP 1011
Laboratorio de estudio EduTrainercon sistema de conexiones universales Conjunto de componentes para electrotecnia/electrnica, con conectores y cables de seguridad Fuente de alimentacin elctrica para EduTrainer Instalaciones de laboratorio completasMaterial didctico
El material didctico del equipo didctico TP 1011 incluye manuales de trabajo. El manual incluye hojas de
ejercicios para cada uno de los diez ejercicios. Adems incluye las soluciones y un CD-ROM. Junto con elmanual se entrega un juego de hojas de ejercicios y de hojas de trabajo correspondientes a cada ejercicio.
El equipo didctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware.
Adems, las hojas de datos tambin constan en el CD-ROM.
Material didctico
Manuales de trabajo Principios bsicos de la tcnica de corriente continua
Principios bsicos de la tcnica de corriente alterna
Principios bsicos de los semiconductores
Circuitos bsicos de la electrnica
Programas de estudio
digitalizados
WBT Electricidad 1: Fundamentos de la electricidad
WBT Electricidad 2: Circuitos de corriente continua y circuitos de corriente alterna
WBT Electrnica 1: Fundamentos de los semiconductores
WBT Electrnica 2: Circuitos impresos integrados
WBT Medidas de proteccin elctricas(WBT = Web Based Training = curso a travs de la red)
Cuadro general de los medios correspondientes al equipo didctico TP 1011
El equipo didctico TP 1011 incluye los siguientes programas didcticos digitales: Electricidad 1,
Electricidad 2, Electrnica 1, Electrnica 2 y Medidas de proteccin elctricas. Estos programas
didcticos ofrecen explicaciones exhaustivas sobre los fundamentos de la electricidad y la electrnica. Los
contenidos didcticos abordan estos temas de modo sistemtico y recurriendo a ejemplos reales.
El material didctico se ofrece en varios idiomas. Los materiales didcticos disponibles constan en los
catlogos y en Internet.
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Atribucin de los ejercicios en funcin de objetivos didcticos Circuitos
bsicos de la electrnica
Ejercicio 1: Valores caractersticos de transistores
Comprobacin del funcionamiento de transistores. Determinacin de la amplificacin de corriente B de transistores. Valores tpicos de amplificacin de corriente de transistores. Modificacin de circuitos para transistores NPN en circuitos para transistores PNP. Determinacin de la amplificacin de tensin en un circuito. Efectos del ajuste de un punto de trabajo. Efectos producidos por una sobreexcitacin de un amplificador.
Ejercicio 2: Circuitos bsicos de transistores
Diferencia entre un circuito seguidor de emisor y un circuito en emisor comn. Circuitos bsicos de transistores. Medicin de la amplificacin de tensin en un circuitos de transistores. Amplificacin tpica de la tensin en circuitos de transistores. Circuitos bsicos de transistores que provocan un desfase de 180. Circuitos bsicos de transistores que funcionan sin inversin. Resistencias de entrada y de salida tpicas en circuitos bsicos. Medicin de resistencias de entrada y de salida en circuitos de amplificacin.
Ejercicio 3: Amplificadores multietapa
Transistor Darlington. Transistor Darlington complementario. Medicin de corriente en el margen de nanoamperios. Significado de una realimentacin negativa. Programacin del factor de amplificacin con dos resistencias. Obtencin de seales de medicin en el margen de milivoltios. Determinacin de la respuesta en frecuencia de un amplificador. Determinacin de frecuencias lmite de amplificadores.
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 XI
Ejercicio 4: Amplificador de potencia
Ajuste del punto de trabajo en circuitos con tensin positiva y negativa. Reconocimiento de una realimentacin negativa. Componentes que determinan el factor de amplificacin VUen un circuito. Diferenciacin entre amplificadores de potencia y amplificadores de tensin. Reconocimiento de una etapa final push-pull. Significado de una distorsin de cruce cero. Efecto que tiene una realimentacin negativa en las distorsiones de seales. Diferenciacin entre funcionamiento B y funcionamiento AB de un amplificador de potencia. Medicin de la corriente en reposo de un amplificador de potencia sin utilizar un ampermetro. Determinacin de la potencia de salida de un amplificador.
Ejercicio 5: Amplificacin de seales de tensin diferencial y de tensin continua
Estructura tpica de un circuito de amplificacin de seales de tensin diferencial. Determinacin indirecta de los flujos de corriente en circuitos. Propiedades tpicas de un amplificador diferencial. Obtencin e inclusin en un diagrama de las lneas caractersticas Uout= f (Uin) de un amplificador
diferencial.
Diferencia entre amplificacin diferencial y de amplificacin de seal en modo comn. Obtencin de una supresin del modo comn y en qu aplicaciones es necesaria. Determinacin y clculo de una fuente de intensidad constante / de sumidero de corriente constante. Funcionamiento de un comparador. Construccin y funcionamiento de un interruptor crepuscular. Funcionamiento y efecto de una realimentacin positiva. Construccin y propiedades caractersticas de un amplificador de tensin continua. Offset y ajuste de offset.
Ejercicio 6: Generadores de impulsos y de seales de diente de sierra
Circuito bsico de multivibrador astable (AMV) convencional. Propiedades tpicas de un multivibrador astable. Propiedades de un circuito disparador. Medicin y clculo de umbrales de conmutacin e histresis de un circuito disparador.
Configuracin de un generador de ondas cuadradas en base a un circuito disparador un elemento RC. Medicin y clculo de los datos correspondientes a impulsos de diversos generadores de ondas
cuadradas.
Significado de la modulacin por ancho de pulsos (PWM) y su aplicacin. Propiedades de un circuito monoflop. Medicin de la capacitancia de condensadores. Dimensionamiento de los elementos temporizadores de diversos circuitos generadores de impulsos. Funcionamiento y comprobacin de un transistor UJT (transistor uniunin). Conversin de tensiones de diente de sierra en tensiones de ascendencia lineal.
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XII Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Ejercicio 7: Generadores sinusoidales
Propiedades tpicas de un oscilador LC. Medicin y clculo de la frecuencia de resonancia de un oscilador LC. Funcionamiento de un oscilador LC con realimentacin. Factor de acoplamiento de un elemento determinante de la frecuencia. Construccin y puesta en funcionamiento de osciladores LC. Determinacin de la inductancia de bobinas desconocidas utilizando un oscilador. Principio de funcionamiento de detectores de posicin inductivos. Configuracin y puesta en funcionamiento de un detector de metales. Circuito bsico y propiedades de una rama Wien. Configuracin de un generador sinusoidal RC con rama Wien. Ajuste de la amplificacin en generadores RC.
Ejercicio 8: Circuitos de fuentes de alimentacin elctrica
Funcin de las fuentes de alimentacin de aparatos electrnicos. Los tres circuitos rectificadores ms importantes de fuentes de alimentacin. Significado de los conceptos rectificador de media onda y rectificador de onda completa. Lugar de un condensador de carga en un circuito. Determinacin de la resistencia intrnseca y de la resistencia de salida de fuentes de tensin. Significado del concepto tensin de referencia. Funcionamiento de un regulador electrnico de tensin. Clculo de la tensin de salida de circuitos reguladores de tensin. Funcin de la limitacin de intensidad en fuentes de alimentacin.
Ejercicio 9: Convertidor de corriente continua
Comportamiento de la corriente en una bobina al alimentar corriente continua. Comportamiento de la tensin en una bobina al desconectar la alimentacin de corriente. Medicin indirecta de la corriente que atraviesa una bobina y su representacin en el osciloscopio Utilizacin de un transistor PNP conectado a tensin positiva como conmutador electrnico. Conversin de tensin continua positiva en tensin continua negativa. Conversin de una tensin continua pequea en una tensin continua mayor. Obtencin de un oscilador de bloqueo utilizando un transistor y un transformador.
Funcionamiento de un multiplicador de tensin. Estabilizacin de la salida de tensin de convertidores de tensin.
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XIV Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Lista de componentes incluidos en el equipo didctico Fundamentos de la electrotecnia /
electrnica, referencia: 567306
Componente Cantidad
Resistencia, 10
/2 W 1
Resistencia, 22 /2 W 2
Resistencia, 33 /2 W 1
Resistencia, 100 /2 W 2
Resistencia, 220 /2 W 1
Resistencia, 330 /2 W 1
Resistencia, 470 /2 W 2
Resistencia, 680 /2 W 1
Resistencia, 1 K
/2 W 3
Resistencia, 2,2 K/2 W 2
Resistencia, 4,7 K/2 W 2
Resistencia, 10 K/2 W 3
Resistencia, 22 K/2 W 3
Resistencia, 47 K/2 W 2
Resistencia, 100 K/2 W 2
Resistencia, 1 M/2 W 1
Potencimetro, 1 k
/0,5 W 1
Potencimetro, 10 k/0,5 W 1
Resistencia dependiente de la temperatura (NTC), 4,7 K/0,45 W 1
Resistencia dependiente de la luz (LDR), 100 V/0,2 W 1
Resistencia dependiente de la tensin (VDR), 14 V/0,05 W 1
Condensador, 100 pF/100 V 1
Condensador, 10 nF/100 V 2
Condensador, 47 nF/100 V 1
Condensador, 0,1 F/100 V 2
Condensador, 0,22 F/100 V 1
Condensador, 0,47 F/100 V 2
Condensador, 1,0 F/100 V 2
Condensador, 10 F/250 V, polarizado 2
Condensador, 100 F/63 V, polarizado 1
Condensador, 470 F/50 V, polarizado 1
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 XV
Componente Cantidad
Bobina, 100 mH/50 mA 1
Diodo, AA118 1
Diodo, 1N4007 6
Diodo Z, ZPD 3,3 1
Diodo Z, ZPD 10 1
DIAC, 33 V/1 mA 1
Transistor NPN, BC140, 40 V/1 A 2
Transistor NPN, BC547, 50 V/100 mA 1
Transistor PNP, BC160, 40 V/1 A 1
Transistor JFET canal P, 2N3820, 20 V/10 mA 1
Transistor JFET canal N, 2N3819, 25 V/50 mA 1
UJT (transistor uniunin), 2N2647, 35 V/50 mA 1
Transistor MOSFET canal P, BS250, 60 V/180 mA 1
Tiristor, TIC 106, 400 V/5 A 1
TRIAC, TIC206, 400 V/4 A 1
Bobina de transformador, N = 200 1
Bobina de transformador, N = 600 2
Inducido ferroso de transformador, con elemento de fijacin 1
Lmpara indicadora, 12V/62 mA 1
Diodo emisor de luz (LED), 20 mA, azul 1
Diodo emisor de luz (LED), 20 mA, rojo o verde 1
Conmutador 1
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XVI Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Smbolos de los componentes
Componente Smbolo grfico Componente Smbolo grfico
Resistencia Diodo Z
Potencimetro DIAC
Resistencia dependiente de la
temperatura (NTC)
Transistor NPN
Resistencia dependiente de la
luz (LDR)
Transistor PNP
Resistencia dependiente de la
tensin
U
Transistor JFET canal P
Condensador Transistor JFET canal N
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Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 XVII
Componente Smbolo grfico Componente Smbolo grfico
Condensador polarizado UJT (transistor uniunin)
Bobina Transistor MOSFET canal P
Diodo Tiristor
TRIAC LED azul
Bobina de transformador LED rojo o verde
Lmpara indicadora Conmutador
8/12/2019 Circuitos Basicos de Electronica
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XVIII Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Atribucin de componentes en funcin de los ejercicios Circuitos bsicos
de la electrnica
Ejercicio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Componente
Diodo, 1N4007 2 2 1 4 4 2 4
Condensador electroltico, 10 F 1 2 2 1 1 1 1
Condensador electroltico, 100 F 1 1 1 1
Condensador electroltico, 470 F 1 1
Transistor JFET, 2N3819 1
Transistor JFET, 2N3820 1
Condensador, 1 nF 1
Condensador, 10 nF 1 2 2 1
Condensador, 47 nF 1 2
Condensador, 0,1 F 1 1 2 1
Condensador, 0,22 F 1 1 1
Condensador, 0,47 F 1
Condensador, 1 F 1 1 1 1 1 1
Diodo emisor de luz, 20 mA, azul 1 1 1
Diodo emisor de luz, 20 mA, rojo o verde 1
Lmpara indicadora, 12V/62 mA 1 1 1
Potencimetro, 10 k 1 1 1 1 1 1 1 1
Bobina, 100 mH/50 mA 1
Tiristor, TIC106 1
TRIAC, TIC206 1
Bobina de transformador, N = 200 1 1
Bobina de transformador, N = 600 1 1 1
Inducido ferroso de transformador, con elemento de fijacin 1 1
Transistor, BC140 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2
Transistor, BC160 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Transistor, BC547 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Transistor UJT (transistor uniunin), 2N2647 1 1
Conmutador 1 1
8/12/2019 Circuitos Basicos de Electronica
19/62
Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293 XIX
Ejercicio 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Componente
Resistencia, 10 1 1 2
Resistencia, 33 1 1 1 1
Resistencia, 100 1 1 2 1 1 1
Resistencia, 220 1 1
Resistencia, 330 1
Resistencia, 470 1 1 3 2
Resistencia, 680 1 2
Resistencia, 1 k 2 2 5 1 5 2 2 1
Resistencia, 2,2 2 3 2 1 1 1 4
Resistencia, 22 k 1 1 2 4 3 2 1 2 22
Resistencia, 4,7 k 1 1 2 2 2
Resistencia, 10 k 2 1 2 1 6 3 4 4 2 3
Resistencia, 47 k 1 1 1 1 1 3 2 2 2 3
Resistencia, 100 k 1 1 4 2 1 1 2 1
Resistencia, 1 M 1 1
Resistencia dependiente de la luz (LDR) 1
Diodo Z, ZPD 10 1 1
8/12/2019 Circuitos Basicos de Electronica
20/62
XX Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Informaciones para el instructor
Objetivos didcticos
El objetivo didctico general del presente manual consiste en la adquisicin de conocimientos sobre la
configuracin de determinados circuitos bsicos y sobre la forma de analizarlos. Entre otros se explicancircuitos de fuentes de alimentacin, de amplificadores, de osciladores y circuitos de la electrnica
funcional. La interaccin directa entre la teora y la prctica asegura un rpido y sostenible progreso de los
estudios. Los objetivos didcticos concretos e individuales estn relacionados con cada ejercicio especfico.
Duracin aproximada
El tiempo necesario para desarrollar los ejercicios depende de los conocimientos previos de los alumnos.
Para cada ejercicio se necesitarn aproximadamente entre una hora y una hora y media.
Componentes del equipo didctico
Los ejercicios y los componentes se corresponden. Para resolver los 10 ejercicios, nicamente se necesitanlos componentes del equipo didctico TP 1011.
Las normas
En el presente manual de trabajo se aplican las siguientes normas:
EN 60617-2 hasta EN 60617-8 Smbolos grficos para esquemas de distribucin
EN 81346-2 Sistemas industriales, equipos, mquinas y productos industriales;
principios de estructuracin e identificaciones de referencia
IEC 60364-1 Configuracin de equipos de baja tensin: principios bsicos,
(DIN VDE 0100-100) Definiciones, caractersticas generales, trminos tcnicos
IEC 60346-4-41 Configuracin de equipos de baja tensin: medidas de proteccin(DIN VDE 0100-410) Proteccin contra descargas elctricas
Identificaciones utilizadas en el manual de trabajo
Los textos con las soluciones y las informaciones complementarias en las representaciones grficas
aparecen en color rojo.
Excepcin: las indicaciones y las evaluaciones relacionadas con la corriente siempre aparecen de color rojo.
Las indicaciones y evaluaciones relacionadas con la tensin siempre aparecen de color azul.
Identificaciones utilizadas en la coleccin de ejerciciosLas partes que deben completarse en los textos aparecen marcadas con lneas o con celdas sombreadas en
las tablas.
Las grficas que deben completarse estn identificadas mediante un fondo matricial.
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Soluciones
Las soluciones que se ofrecen en el presente manual de trabajo se obtuvieron llevando a cabo mediciones
de prueba. Por lo tanto, los resultados obtenidos por el instructor pueden ser diferentes.
Especialidades de estudio
El tema de los circuitos electrnicos bsicos es apropiado para el nivel bsico de los estudios de electrnica
en centros de formacin profesional.
Estructura de los ejercicios
La estructura metdica es la misma para todos los 10 ejercicios. Los ejercicios estn estructurados de la
siguiente manera:
Ttulo Objetivos didcticos Descripcin de la tarea a resolver Circuito o esquema de instalacin Tarea Medios auxiliares Hojas de ejerciciosEl manual de trabajo contiene las soluciones de las tareas incluidas en la coleccin de ejercicios.
Denominacin de los componentes
La denominacin de los componentes incluidos en los esquemas se ha establecido conforme a la norma
EN 81346-2. Dependiendo del componente especfico, se agregan letras de identificacin. Si un circuito
incluye varios componentes iguales, stos estn numerados correlativamente.
Resistencias: R, R1, R2, ...
Condensadores: C, C1, C2,
Equipos de seales: P, P1, P2, ...
Importante
Si las resistencias o condensadores se entienden como magnitudes fsicas, la letra de identificacin
aparece en cursiva (smbolo de frmula). Si para la numeracin es necesario utilizar cifras, stas se
utilizan como ndices y, por lo tanto, aparecen como subndices.
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Contenido del CD-ROM
El manual de trabajo est incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo de formato pdf. El CD-ROM se
incluye en calidad de material didctico complementario.
Estructura del contenido del CD-ROM:
Instrucciones de utilizacin Imgenes Presentaciones Informacin sobre productosInstrucciones de utilizacin
Instrucciones para la utilizacin apropiada de los diversos componentes incluidos en el equipo didctico.
Estas instrucciones son tiles al efectuar el montaje y poner en funcionamiento los componentes
respectivos.
Imgenes
Mediante fotografas y representaciones grficas se muestran aplicaciones industriales reales. Estas
imgenes pueden aprovecharse para entender mejor la tarea a resolver en cada ejercicio. Adems, pueden
utilizarse para ampliar y completar la presentacin de proyectos.
Presentaciones
En esta carpeta se incluyen presentaciones resumidas de los componentes incluidos en el equipo didctico.
Pueden utilizarse, por ejemplo, para incluirlas en las presentaciones sobre proyectos.
Informacin sobre productos
Se ofrecen informaciones del correspondiente fabricante sobre cada uno de los componentes
seleccionados. Esta forma de explicar estos componentes tiene la finalidad de demostrar cmo se presentan
los componentes en un catlogo industrial. Adems, estas pginas incluyen informaciones complementarias
sobre los componentes.
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ndice
Ejercicios y soluciones
Ejercicio 1: Anlisis de los valores caractersticos de transistores _________________________________3Ejercicio 2: Diferencias entre circuitos bsicos de transistores __________________________________ 21
Ejercicio 3 : Anlisis de amplificadores multietapa _____________________________________________ 39
Ejercicio 4: Montaje de un amplificador de potencia ___________________________________________ 57
Ejercicio 5: Amplificacin de seales de tensin continua ______________________________________ 73
Ejercicio 6: Generacin de tensiones de impulsos y tensiones de diente de sierra ___________________ 91
Ejercicio 7: Montaje de generadores sinusoidales con elementos LC y RC ________________________ 111
Ejercicio 8: Anlisis de circuitos de fuentes de alimentacin elctrica ____________________________ 129
Ejercicio 9: Anlisis de convertidores de tensin continua _____________________________________ 147
Ejercicio 10: Utilizacin de tiristores y TRIAC _________________________________________________ 163
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Ejercicio 1
Anlisis de los valores caractersticos de transistores
Objetivos didcticos
Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habr adquirido los conocimientos que se indican a
continuacin y, por lo tanto, habr alcanzado las metas didcticas correspondientes:
Comprobacin del funcionamiento de transistores Determinacin de la amplificacin de corriente B de transistores. Valores tpicos de amplificacin de corriente de transistores. Modificacin de circuitos para transistores NPN en circuitos para transistores PNP. Determinacin de la amplificacin de tensin en un circuito. Efectos del ajuste de un punto de trabajo. Efectos producidos por una sobreexcitacin de un amplificador.
Descripcin de la tarea
Usted trabaja en una empresa en la se fabrican y reparan amplificadores de equipos de alta fidelidad. En
primer lugar usted deber familiarizarse con el funcionamiento de transistores y deber conocer sus valores
caractersticos principales.
Con ese fin deber configurar un circuito para medir la amplificacin de corriente de transistores.
Modificando ligeramente el circuito, usted deber comprobar cmo un transistor puede convertirse en un
amplificador de tensin.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Tareas a resolver
1. Efecte el montaje de un circuito de prueba con el transistor NPN BC140 y determine su amplificacinde corrienteBsuponiendo los siguientes valores de corriente del colector: IC= 1 mA, 5 mA y 10 mA.
2. A modo de comparacin determine la amplificacin de corrienteBdel transistor BC547.3. Modifique el circuito de tal manera que sea apropiado para comprobar el funcionamiento de
transistores PNP. Determine la amplificacin de corrienteBdel transistor BC160.
4. Efecte el montaje de un circuito de prueba en el que se aplica tensin continua al transistor(sin destruirlo). Estudie el principio bsico de amplificacin de tensin.
5. Determine la amplificacin de tensin VUutilizando los transistores BC140 y BC547.6. Ample el circuito de tal manera que sea posible aplicar tensin alterna en un transistor BC140. Estudie
el principio de la amplificacin de tensin alterna.
7. Analice la relacin existente entre el ajuste del punto de trabajo y las distorsiones que sufre la seal desalida.
8. Compruebe si el circuito es un circuito en emisor comn, un circuito de base comn o un circuito bsicode colector comn.
Medios auxiliares
Libros de texto tcnicos, tablas con datos tcnicos Extractos de los catlogos de los fabricantes de los componentes Hojas de datos Internet WBT Electrnica 1 y electrnica 2
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Informacin
Conocimientos bsicos sobre diodos y transistores
Los transistores y diodos son de un material semiconductor que, por lo general, es silicio. Los
semiconductores pueden influenciarse mediante tomos ajenos de tal manera que el transporte dela corriente elctrica est a cargo de portadores de carga negativos(electrones) o portadores de
carga positivos(huecos o electrones en defecto). Los semiconductores modificados de esta
manera se llaman de material Ny de material P.
Al unir material P y N se obtiene un paso PN. Este paso permite el paso de la corriente elctrica
nicamente en un sentido, lo que significa que hace las veces de vlvula elctrica o de diodo. El
funcionamiento de un diodo se puede explicar de manera sencilla recurriendo al principio elctrico
bsico segn el que las cargas de denominacin desigual se atraen, mientras que las de la misma
denominacin se repelen.
+ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +
+ +
+ +
+ +++
+ +++
+ +
+ +
+ + +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
P
N
+ +
P
N
Diodo semiconductor Smbolo y construccin
Sentido de bloqueo
Si se conecta la zona N del paso PN al polo positivo de una fuente de tensin y si se conecta la
zona P con el polo negativo, los portadores de carga se trasladan al exterior del semiconductor.
De esta manera se obtiene una zona exenta de portadores de carga en el paso PN que acta
como una capa aislante, evitando el paso de corriente. El paso PN (el diodo) bloquea.
Sentido de paso
Si se cambia la polaridad de la fuente de tensin externa (conectando el polo positivo a la zona
P y el polo negativo a la zona N), los portadores de carga de ambas zonas se acercan entre s y
pueden superar el paso PN (tras superar una determinada "tensin umbral"). De esta manerafluye corriente. El diodo es conductor.
La conexin de un diodo conectada a la zona N se llama ctodo, mientras que la que est
conectada con la zona P se llama nodo.
La flecha que consta en el smbolo del diodo indica el sentido de paso tcnico de la corriente.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Los transistores (o, para se ms exactos, los transistores bipolares) estn compuestos de tres
capas semiconductoras, con el material en orden de NPN o de PNP. La capa central es la "base",
mientras que las dos capas exteriores se llaman emisor y colector). Por lo tanto, las conexiones de
un transistor suelen identificarse con las letras E, B y C.
N
N
+ +
P+ B
=
C
E
P
P
N B=
C
E
Transistor NPN y PNP Construccin y smbolo
La polarizacin de la tensin de funcionamiento de un transistor siempre debe tener como
consecuencia que el portador de carga de la zona de emisor sea atrado hacia el colector.
Considerando que las cargas de denominacin diferente se atraen, se obtiene lo siguiente:
Los transistores NPN funcionan con tensin colector-emisor positiva UCE
Los transistores PNP funcionan con tensin colector-emisor negativa UCE
Sin tensin de base no se produce un flujo de portadores de carga desde el emisor hacia el
colector. La capa de base evita que la fuerza de atraccin del colector llegue hasta la zona del
emisor. Los portadores de carga de la zona de emisor nicamente entran en la zona de atraccin
del colector con la ayuda de una tensin de base. En esas circunstancias, buena parte de losportadores fluyen hacia el colector. Para que los portadores de carga fluyan desde el emisor hacia
la base es necesario que la tensin base-emisor UBEtenga la misma polaridad que la tensin
colector emisor UCE. As se obtiene lo siguiente:
Los transistores NPN se tornan conductores si la tensin base-emisor UBEes positiva
Los transistores PNP se tornan conductores si la tensin base-emisor UBEes negativa.
Lo dicho explica la funcin bsica del transistor como amplificador: con una tensin base-emisor
UBE relativamente pequea es posible controlar la cantidad de flujo de portadores de carga desde
el emisor hacia el colector del transistor. Para controlar el flujo de la corriente de colector tambin
es posible definir una corriente de baseIB. Cada corriente de base est relacionadaautomticamente a una determinada tensin base-emisor UBEque, a su vez, redunda en una
determinada corriente de colectorIC. La relacin entre corriente de colectorICy corriente de baseIB
es mucho ms lineal que la relacin entreICy UBE. La relacinIC/IBse llama amplificacinBdel
transistor. Esta amplificacin puede variar segn transistor y por lo general es de entre 50 y 500.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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El esquema equivalente de un transistor representa el efecto de una manera an ms sencilla: la
unin base-emisor del transistor hace las veces de diodo en sentido del paso. El flujo de la
corriente de baseIBtiene como consecuencia una corrienteICmayor (multiplicada porB) entre el
emisor y el colector. El smbolo de la fuente de corriente indica que la corriente de colector es en
buena medida independiente de la magnitud de la tensin de colector.
IB
IC = IB B
B
E
IC
C
Transistor NPN esquema de distribucin equivalente
El emisor aparece marcado con una pequea flecha en el smbolo del transistor.
Independientemente de los procesos en el interior del transistor, el sentido de la flecha incluida en
el smbolo corresponde al sentido de flujo tcnico. En los smbolos de semiconductores se aplica lo
siguiente: la flecha est orientada hacia una zona P o proviene de una zona N. (Para recordar ms
fcilmente: Papunta hacia P, Nno apunta hacia P).
Qu hace un amplificador?
El micrfono de un telfono covierte ondas de sonido (idioma o msica) en tensiones alternas
expresadas en milivoltios. Esta seal es demasiado dbil como para que para que pueda
escucharse directamente en un auricular o un altavoz. Estos aparatos necesitan algunos voltios
para reproducir audiblemente esas seales. Por lo tanto debe intercalarse un amplificador entre el
micrfono y un auricular o altavoz. Para generar la seal de salida, el amplificador necesita una
tensin de funcionamiento (continua).
V Uu out in=U /
U+
Uin(AC)= 15 mVSS Uout(AC)= 1.2 VSS
Amplificador Smbolo
En las prximas pginas se explica el funcionamiento de amplificadores de transistores.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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1. Amplificacin de corriente del transistor NPN BC140
Informacin
El transistor como amplificador de corrienteCon el siguiente circuito es posible comprobar el funcionamiento de transistores NPN. Con el
divisor variable de tensin (potencimetro) es posible ajustar la corriente de baseIBdel transistor.
Una corriente de base siempre genera una corriente de colectorICms elevada (suponiendo que el
transistor no est defectuoso). Dividiendo el valor medido deICpor el valor medido deIB, se
obtiene el factor de amplificacinBdel transistor.
C
B
IB
I
Las dos resistencias R1 y R2 son resistencias de proteccin. Estas resistencias limitan la corrientede base y la corriente de colector para evitar que se dae el transistor si el potencimetro R no se
utiliza con el debido cuidado.
+
mA
A
IB
IC
R R1 K1
U=12 VR2
Circuito de prueba para medir la amplificacin de corrienteB
Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 10 k, 47 k, 100 k(segn ejercicio)
R2 Resistencia 1 k
R Potencimetro 10 k
K1 Transistor BC140, BC547, BC160 (segn ejercicio)
Lista de componentes
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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a) Configure un circuito con un transistor BC140 y ajusteIC= 1 mA. Lea la corriente baseIBy apunte suvalor. Recurriendo a los datos obtenidos mediante la medicin, calcule la amplificacin de corrienteB
del transistor. Repita la medicin conIC= 5 mA y 10 mA. A apunte los resultados en la tabla donde
consta BC140 (1).
Transistor BC140 (1) BC140 (2) BC547 BC160
IC[mA] 1 5 10 1 5 10 1 5 10 1 5 10IB [A] 7,7 38,5 76,9 8,0 39,8 79,5 3,2 16,1 32,4 4,2 20,8 40,3
B=IC/IB 130 130 130 125 126 126 313 311 308 238 240 248
Tabla de valores medidos
b) El conjunto didctico del EduTrainer incluye otro transistor BC140. Utilice ese transistor y repita lasmediciones. Determine tambin su amplificacin de corrienteBconIC= 1 mA, 5 mA y 10 mA. Apunte los
valores medidos en la tabla donde consta BC140 (2).
(Es completamente normal que los factores de amplificacin de corriente varen de transistor en
transistor, incluso si son del mismo tipo).
2. Amplificacin de corriente del transistor NPN BC547a) Repita las mismas pruebas con el transistor BC547 y apunte los valores en la tabla.
3. Amplificacin de corriente del transistor PNP BC160a) El transistor BC160 es de tipo PNP. Para que funcione correctamente es necesario modificar el circuito
utilizado hasta ahora para realizar las mediciones. Qu hacer?
Debe cambiarse la polaridad de la tensin de funcionamiento. Si los aparatos utilizados para medir
son aparatos con manecillas, tambin es necesario cambiar sus conexiones. Los aparatos de medicin
digitales cambian automticamente el signo de los resultados.
b) Una vez modificado el circuito para hacer las pruebas, determine los datos que faltan del transistorBC160 y apntelos en la tabla.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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c) Mantenga el transistor en el circuito y realice los experimentos necesarios para responder a lassiguientes preguntas.
1. Cul es la corriente de base mxima que se puede ajustar con el potencimetro?
IBmx= aprox. 240 A
2. Intente calcular este valor recurriendo a los datos obtenidos con el circuito de medicin.
La cada mxima de tensin en R1 es: U UBE= 12 V 0,7 V = 11,3 V / 47 k = 240 A
3. Cul es la corriente de colector mxima que se puede ajustar?
ICmx= aprox. 12 mA
4. Intente calcularICmxrecurriendo a los datos obtenidos con el circuito de medicin.
La cada mxima de tensin en R2 es: U UEmn12 V 0 V = 12 V. En ese caso fluye una corriente
ICmx= 12 V / 1 k= 12 mA a travs de R2 y del transistor conectado en serie.
5. La corriente de colectorIC
puede regularse con la corriente de baseIB
hasta un determinado valor
lmiteICmx. Cmo se llama el estado que se obtiene si el transistor ya no reacciona a un aumento
adicional de la seal?
Se dice que el transistor est saturado.
(En ese caso funciona como un conmutador en posicin de ON.ICdepende de Uy de R2.)
6. Qu debe hacerse si es necesario ampliar el circuito de corrientes de colector hasta
aproximadamente 25 mA?
Para lograrlo, R2 debe ser menor.R2= U/ICmx= 12 V / 25 mA = 480 Seleccin: 470
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 47 k
R2 Resistencia 1 k
R3 Resistencia 22 k
R Potencimetro 10 k
K1 Transistor BC140, BC547
Lista de componentes
b) Utilizando el circuito que acaba de modificar, recurra a los valores de tensin de entrada de la tablaUin/Uoutpara determinar las correspondientes tensiones de salida o, al revs, determine las tensiones
de entrada correspondientes a los valores Uout.
TablaUin/UoutBC140
Uin[V] 0 0,59 0,84 0,97 1,10 1,84 1,38 1,57 2,0
Uout[V] 12 11,8 10 8 6 4 2 0,2 0,1
c) Partiendo de los valores Uoutde 10 V y de 2 V calcule la diferencia Uouty recurriendo a loscorrespondientes valores Uin, calcule la diferencia Uin. Cul es la amplificacin de tensin VU?
Vu= (10 V 2 V) / (0,84 V 1,38 V) = 8 V / -0,54 V = -14,8 15
(Es posible que se obtengan otros valores!)
Sugerencias para las clases
Si el factor de amplificacin VU tiene un valor negativo, no significa que se trate de un error.
Simplemente indica que el circuito amplificador es "inversor". Si Uines ms positiva, Uoutse torna
menos positiva o "ms negativa". Y viceversa.
d) Sustituya el transistor BC140 por el transistor BC547 y repita las mediciones.Tabla Uin/UoutBC547
Uin[V] 0 0,621 0,738 0,828 0,908 0,99 1,08 1,57 2,0
Uout[V] 12 11,8 10 8 6 4 2 0,2 0,15
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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e) Partiendo de los valores Uoutde 10 V y de 2 V calcule la diferencia Uouty recurriendo a loscorrespondientes valores Uin, calcule la diferencia Uin. Cul es la amplificacin de tensin VU?
Vu= (10 V 2 V) / (0,738 V 1,08 V) = 8 V / -0,342V = 23,4 23
(Es posible que se obtengan otros valores!)
f) Analice las caractersticas de amplificacin de los dos tipos de transistors BC140 y BC547.Con el transistor BC547 la amplificacin de tensin es mayor, posiblemente porque este transistor
tiene una amplificacinBsuperior que el transistor BC140.
g) Represente en un diagrama Uout= f (Uin) la relacin existente entre la tensin de salida y la tensin deentrada con el transistor BC140. Traze las lneas auxiliares que permiten determinar los valores de Uin
correspondientes a Uout= 10 V y Uout= 2 V. Incluya las denominaciones correspondientes de Uouty Uin
en el diagrama.
Uout
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00
2
4
6
8
10
12
14
Uin
V
V
U
ou
t
Uin
Diagrama Uout= f (Uin)
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Informacin
En el circuito utilizado para amplificar la tensin, la resistencia R1 protege al transistor frente a una
corriente de base demasiado alta. Lamentablemente tambin provoca una reduccin de la
amplificacin de tensin VU. Sin embargo, tambin es posible determinar la amplificacin
tericamente posible en este circuito protegido. Para ello se mide la tensinU
BEbase-emisordirectamente en el transistor, en vez de medir la tensin Uinentregada por el potencimetro.
Pero al conectar un aparato de medicin con cables largos directamente a la base de un transistor
moderno se corre el riesgo que se produzca una oscilacin con una frecuencia de aproximadamente
100 MHz, lo que significa que el circuito se transforma en una emisora VHF. (Este efecto tambin se
puede reconocer sin utilizar un osciloscopio si los valores medidos cambian al establecerse
contacto con los cables de medicin aislados o si se produce una reaccin al acercar la mano). Este
problema puede solucionarse utilizando una "resistencia de desacoplamiento" de, por ejemplo, 1
hasta 10 kentre la base y el cable de medicin (lo ms cercanamente posible a la base). Delante
de un voltmetro de altos ohmios (Ri1 M
) prcticamente no altera el valor de medicin.
h) Modifique correspondientemente el circuito utilizado hasta ahora.
+
V
R R1 K1
U=12 V
R2
UBE
V Uout
R3
RDEC
Medicin de UBEa travs de una resistencia de desacoplamiento (proteccin contra oscilaciones)
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 47 k
R2 Resistencia 1 k
R3 Resistencia 22 k
RDEC Resistencia (de desacoplamiento) 1 k
R Potencimetro 10 k
K1 Transistor BC547
Lista de componentes
i) Determine los valores que faltan e introdzcalos en la tabla UBE/Uout.
Tabla UBE/UoutBC547
UBE[mV] 0 595 675 691 702 712 722 747 751
Uout[V] 12 11,8 10 8 6 4 2 0,2 0,15
j) Calcule la amplificacin de tensin VUcon Uouty UBE.Utilice los valores de medicin correspondientes a Uout= 4 V y 8 V.
Vu= (8 V 4 V) / (0,691 V 0,712 V) = 4 V / -0,021 V = 190,5 190 !
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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6. El transistor como amplificador de tensin alterna
Informacin
Los cambios de la tensin de entrada que hasta ahora se indujeron manualmente con el
potencimetro R tambin pueden obtenerse aplicando una tensin alterna. Para evitar que lacorriente continua que fluye a travs de R1 se descargue a travs de la fuente de tensin alterna, se
incluye un condensador de acoplo C1 en la lnea de transmisin de seales. Este condensador tiene
una resistencia infinitamente altaXCpara la corriente continua, pero permite el paso de corriente
alterna. En este caso, el potencimetro R hace las veces de "unidad de ajuste del punto de trabajo"
del amplificador.
Considerando que las tensiones alternas bajas no son capaces de lograr que el transistor sea
conductor, se recurre a la corriente continua para ajustarlo de tal manera que su tensin de
colector UCen reposo sea aproximadamente la mitad de los valores extremos UEmxy UEmn. Si a
continuacin se suma una corriente alterna (pequea) a la corriente continua de base, staaumenta o disminuye a la par con la seal alterna (se produce una "corriente mixta"). Por lo tanto,
tambin la corriente de colectorICy la tensin de colector UCoscilan alrededor de su valor de
reposo al ritmo de la seal de entrada.
Con un condensador de acoplo C2 se filtra la tensin (mixta) oscilante del colector de la parte
correspondiente de la tensin de tensin alterna, la que se utiliza entonces como seal de salida
Uout. De esta manera se obtiene un circuito amplificador con una pequea seal de tensin alterna
en la entrada y una seal de tensin alterna considerablemente mayor (amplificada) en la salida (de
igual frecuencia y forma). Este resultado se obtiene a pesar de que el transistor funciona en este
caso nicamente con tensin de funcionamiento Upositiva.
Si se mide el valor pico-pico de la seal de entrada y de la seal de salida con el osciloscopio, es
posible recurrir a estos valores para calcular directamente la amplificacin de la tensin alterna
VU(AC).
Factor de amplificacin de corriente alternaout(pp) out(eff)
U(AC)
in(pp) in(eff)
U UV
U U
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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+R R1 K1 U= 12 V
R2
V UCE(DC)
G
U
f
in(AC)= 0.1 0.3 V
(Sinus)= 0.2 Hz
R3
Y1
C1
C2
Uout(AC)
Y2
El transistor como amplificador de tensin alterna
Y1: hacia el osciloscopio, canal A
Y2: hacia el osciloscopio, canal B
Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 100 k
R2 Resistencia 1 k
R3 Resistencia 10 k
R Potencimetro 10 k
C1 Condensador electroltico 470 F
C2 Condensador electroltico 10 F
K1 Transistor BC140
Lista de componentes
Indicaciones
Con el fin de poder observar con tranquilidad lo que sucede con los circuitos, proceda de la
siguiente manera:
Ajuste una frecuencia muy baja en el generador sinusoidal del EduTrainer,
por ejemplo de 0,2 Hz.
Como Uinson suficientes 0,1 hasta 0,3 V
(medir en la salida de 0 2 V del generador de onda DDS).
Ajuste el osciloscopio de tal manera con los dos canales se obtengan dos lneas rectas que se
elevan y descienden a la par de la seal de entrada..
Separe el generador sinusoidal de C1 y con el potencimetro R ajuste el "punto de trabajo" del
circuito en UCE= +6 V (mitad de la tensin de funcionamiento).
Vuelva a conectar el generador y ajuste la amplitud de Uinde tal manera que la tensin UCEdel
transistor oscile aproximadamente entre +4 V y +8 V.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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7. Relacin entre el ajuste del punto de trabajo y seales de salida distorsionadas
Informacin
Normalmente se hacen las comprobaciones con seales que producen una imagen esttica en el
osciloscopio. Con ese fin, aumente la frecuencia de la seal de entrada a 500 Hz y ajuste en elosciloscopio la desviacin en funcin del tiempo de tal manera que en la pantalla sea posible
apreciar dos perodos completos de Uin(AC)y de Uout(AC).
a) Ajuste la seal de entrada y el punto de trabajo de tal manera que en la salida se obtenga una sealsinusoidal limpia de 6 V pico-pico (6 Vpp). A continuacin mida el valor pico-pico de Uin(AC)y determine la
amplificacin de tensin alterna VU(AC).
Para entregar Uout= 6 Vpp, el amplificador necesita una tensin de entrada de Uin= 250 mVpp. As se
obtiene que Vu= 6 Vpp/ 0,25 Vpp= 24
b) De cuntos grados es el desfase entre Uin(AC)y Uout(AC)?Uoutest desfasada por una semionda = 180 frente a Uin. Durante la semionda positiva de Uinse
produce una semionda negativa de Uouty viceversa.
c) Qu sucede con la forma de la seal de salida si se desplaza lentamente el punto de trabajo haciaarriba o hacia abajo utilizando el potencimetro R?
Al hacerlo, se "cortan" los picos positivos o negativos de la tensin alterna de salida.
Se distorsiona la forma sinusoidal.
d) Modificando Uin(AC)el punto de trabajo compruebe cuntos voltios pico-pico pueden entregarse en lasalida sin que se produzca una distorsin de la forma sinusoidal.
Las distorsiones son mnimas hasta una tensin de salida de aproximadamente 10 V pp.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Informacin
En el caso de un amplificador de alta fidelidad, la forma de la seal de salida tiene que
corresponder exactamente a la forma de la seal de entrada. En este caso no se considera una
inversin de la seal. Si usted invierte un canal en su osciloscopio y si es posible modificar de modo
continuo la desviacin Y, puede intentar que coincidan en la pantalla las seales deU
out(AC)yU
in(AC).Cuanto mejor lo logre, tanto mejor es la calidad del amplificador.
e) Intntelo tambin con tensin triangular y tensin cuadrada. Una vez hechos estos experimentos,considera usted que el amplificador disponible es apropiado para el uso en un equipo de alta
fidelidad?
Con tensiones de salida de algunos pocos voltios pico-pico s coinciden satisfactoriamente las formas
de las seales. No aparecen distorciones visibles. Al aumentar la amplitud, aumentan las
desviaciones. Por lo tanto, el amplificador no es ptimo para el uso en un equipo de alta fidelidad.
8. Circuitos bsicos de transistores
Informacin
Existen tres circuitos bsicos de transistores. Su nombre est determinado por la conexin de
transistor que sirve de punto de referencia comn para la seal de entrada y la seal de salida. En
el caso ms sencillo, es la conexin del transistor puesta a "masa". Sin embargo, desde all no
suele haber una conexin directa con la masa del circuito. Por lo tanto, deber aplicarse el
siguiente mtodo para encontrar la denominacin correcta del transistor: compruebe en quconexin est puesta la seal de entrada y en qu conexin se obtiene la seal de salida. Una vez
descartadas esas dos conexiones queda la tercera conexin que le da el nombre al transistor.
a) Qu tipo de transistores se utilizaron durante este ejercicio? Marque la respuesta correcta. Los transistores utilizados en el ejercicio 1 son transistores con circuito en emisor comn. Los transistores utilizados en el ejercicio 1 son transistores con circuito de base. Los transistores utilizados en el ejercicio 1 son transistores con circuito de colector.
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ndice
Ejercicios y hojas de trabajo
Ejercicio 1: Anlisis de los valores caractersticos de transistores _________________________________ 3Ejercicio 2: Diferencias entre circuitos bsicos de transistores __________________________________ 21
Ejercicio 3: Anlisis de amplificadores multietapa _____________________________________________ 39
Ejercicio 4: Montaje de un amplificador de potencia ___________________________________________ 57
Ejercicio 5: Amplificacin de seales de tensin continua ______________________________________ 73
Ejercicio 6: Generacin de tensiones de impulsos y tensiones de diente de sierra ___________________ 91
Ejercicio 7: Montaje de generadores sinusoidales con elementos LC y RC ________________________ 111
Ejercicio 8: Anlisis de circuitos de fuentes de alimentacin elctrica ____________________________ 129
Ejercicio 9: Anlisis de convertidores de tensin continua _____________________________________ 147
Ejercicio 10: Utilizacin de tiristores y TRIAC _________________________________________________ 163
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Ejercicio 1
Anlisis de los valores caractersticos de transistores
Objetivos didcticos
Una vez realizado este ejercicio, el estudiante habr adquirido los conocimientos que se indican a
continuacin y, por lo tanto, habr alcanzado las metas didcticas correspondientes:
Comprobacin del funcionamiento de transistores Determinacin de la amplificacin de corriente B de transistores. Valores tpicos de amplificacin de corriente de transistores. Modificacin de circuitos para transistores NPN en circuitos para transistores PNP. Determinacin de la amplificacin de tensin en un circuito. Efectos del ajuste de un punto de trabajo. Efectos producidos por una sobreexcitacin de un amplificador.
Descripcin de la tarea
Usted trabaja en una empresa en la se fabrican y reparan amplificadores de equipos de alta fidelidad. En
primer lugar usted deber familiarizarse con el funcionamiento de transistores y deber conocer sus valores
caractersticos principales.
Con ese fin deber configurar un circuito para medir la amplificacin de corriente de transistores.
Modificando ligeramente el circuito, usted deber comprobar cmo un transistor puede convertirse en un
amplificador de tensin.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
4 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Tareas a resolver
1. Efecte el montaje de un circuito de prueba con el transistor NPN BC140 y determine su amplificacinde corrienteBsuponiendo los siguientes valores de corriente del colector: IC= 1 mA, 5 mA y 10 mA.
2. A modo de comparacin determine la amplificacin de corrienteBdel transistor BC547.3. Modifique el circuito de tal manera que sea apropiado para comprobar el funcionamiento de
transistores PNP. Determine la amplificacin de corrienteBdel transistor BC160.
4. Efecte el montaje de un circuito de prueba en el que se aplica tensin continua al transistor(sin destruirlo). Estudie el principio bsico de amplificacin de tensin.
5. Determine la amplificacin de tensin VUutilizando los transistores BC140 y BC547.6. Ample el circuito de tal manera que sea posible aplicar tensin alterna en un transistor BC140. Estudie
el principio de la amplificacin de tensin alterna.
7. Analice la relacin existente entre el ajuste del punto de trabajo y las distorsiones que sufre la seal desalida.
8. Compruebe si el circuito es un circuito en emisor comn, un circuito de base comn o un circuito bsicode colector comn.
Medios auxiliares
Libros de texto tcnicos, tablas con datos tcnicos Extractos de los catlogos de los fabricantes de los componentes Hojas de datos Internet WBT Electrnica 1 y electrnica 2
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Informacin
Conocimientos bsicos sobre diodos y transistores
Los transistores y diodos son de un material semiconductor que, por lo general, es silicio. Los
semiconductores pueden influenciarse mediante tomos ajenos de tal manera que el transporte dela corriente elctrica est a cargo de portadores de carga negativos(electrones) o portadores de
carga positivos(huecos o electrones en defecto). Los semiconductores modificados de esta
manera se llaman de material Ny de material P.
Al unir material P y N se obtiene un paso PN. Este paso permite el paso de la corriente elctrica
nicamente en un sentido, lo que significa que hace las veces de vlvula elctrica o de diodo. El
funcionamiento de un diodo se puede explicar de manera sencilla recurriendo al principio elctrico
bsico segn el que las cargas de denominacin desigual se atraen, mientras que las de la misma
denominacin se repelen.
+ ++ ++ ++ ++ ++ ++ +
+ +
+ +
+ +++
+ +++
+ +
+ +
+ + +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
P
N
+ +
P
N
Diodo semiconductor Smbolo y construccin
Sentido de bloqueo
Si se conecta la zona N del paso PN al polo positivo de una fuente de tensin y si se conecta la
zona P con el polo negativo, los portadores de carga se trasladan al exterior del semiconductor.
De esta manera se obtiene una zona exenta de portadores de carga en el paso PN que acta
como una capa aislante, evitando el paso de corriente. El paso PN (el diodo) bloquea.
Sentido de paso
Si se cambia la polaridad de la fuente de tensin externa (conectando el polo positivo a la zona
P y el polo negativo a la zona N), los portadores de carga de ambas zonas se acercan entre s y
pueden superar el paso PN (tras superar una determinada "tensin umbral"). De esta manerafluye corriente. El diodo es conductor.
La conexin de un diodo conectada a la zona N se llama ctodo, mientras que la que est
conectada con la zona P se llama nodo.
La flecha que consta en el smbolo del diodo indica el sentido de paso tcnico de la corriente.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
6 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Los transistores (o, para se ms exactos, los transistores bipolares) estn compuestos de tres
capas semiconductoras, con el material en orden de NPN o de PNP. La capa central es la "base",
mientras que las dos capas exteriores se llaman emisor y colector). Por lo tanto, las conexiones de
un transistor suelen identificarse con las letras E, B y C.
N
N
+ +
P+ B
=
C
E
P
P
N B=
C
E
Transistor NPN y PNP Construccin y smbolo
La polarizacin de la tensin de funcionamiento de un transistor siempre debe tener como
consecuencia que el portador de carga de la zona de emisor sea atrado hacia el colector.
Considerando que las cargas de denominacin diferente se atraen, se obtiene lo siguiente:
Los transistores NPN funcionan con tensin colector-emisor positiva UCE
Los transistores PNP funcionan con tensin colector-emisor negativa UCE
Sin tensin de base no se produce un flujo de portadores de carga desde el emisor hacia el
colector. La capa de base evita que la fuerza de atraccin del colector llegue hasta la zona del
emisor. Los portadores de carga de la zona de emisor nicamente entran en la zona de atraccin
del colector con la ayuda de una tensin de base. En esas circunstancias, buena parte de losportadores fluyen hacia el colector. Para que los portadores de carga fluyan desde el emisor hacia
la base es necesario que la tensin base-emisor UBEtenga la misma polaridad que la tensin
colector emisor UCE. As se obtiene lo siguiente:
Los transistores NPN se tornan conductores si la tensin base-emisor UBEes positiva
Los transistores PNP se tornan conductores si la tensin base-emisor UBEes negativa.
Lo dicho explica la funcin bsica del transistor como amplificador: con una tensin base-emisor
UBE relativamente pequea es posible controlar la cantidad de flujo de portadores de carga desde
el emisor hacia el colector del transistor. Para controlar el flujo de la corriente de colector tambin
es posible definir una corriente de baseIB. Cada corriente de base est relacionadaautomticamente a una determinada tensin base-emisor UBEque, a su vez, redunda en una
determinada corriente de colectorIC. La relacin entre corriente de colectorICy corriente de baseIB
es mucho ms lineal que la relacin entreICy UBE. La relacinIC/IBse llama amplificacinBdel
transistor. Esta amplificacin puede variar segn transistor y por lo general es de entre 50 y 500.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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El esquema equivalente de un transistor representa el efecto de una manera an ms sencilla: la
unin base-emisor del transistor hace las veces de diodo en sentido del paso. El flujo de la
corriente de baseIBtiene como consecuencia una corrienteICmayor (multiplicada porB) entre el
emisor y el colector. El smbolo de la fuente de corriente indica que la corriente de colector es en
buena medida independiente de la magnitud de la tensin de colector.
IB
IC = IB B
B
E
IC
C
Transistor NPN esquema de distribucin equivalente
El emisor aparece marcado con una pequea flecha en el smbolo del transistor.
Independientemente de los procesos en el interior del transistor, el sentido de la flecha incluida en
el smbolo corresponde al sentido de flujo tcnico. En los smbolos de semiconductores se aplica lo
siguiente: la flecha est orientada hacia una zona P o proviene de una zona N. (Para recordar ms
fcilmente: Papunta hacia P, Nno apunta hacia P).
Qu hace un amplificador?
El micrfono de un telfono covierte ondas de sonido (idioma o msica) en tensiones alternas
expresadas en milivoltios. Esta seal es demasiado dbil como para que para que pueda
escucharse directamente en un auricular o un altavoz. Estos aparatos necesitan algunos voltios
para reproducir audiblemente esas seales. Por lo tanto debe intercalarse un amplificador entre el
micrfono y un auricular o altavoz. Para generar la seal de salida, el amplificador necesita una
tensin de funcionamiento (continua).
V Uu out in=U /
U+
Uin(AC)= 15 mVSS Uout(AC)= 1.2 VSS
Amplificador Smbolo
En las prximas pginas se explica el funcionamiento de amplificadores de transistores.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
8 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
1. Amplificacin de corriente del transistor NPN BC140
Informacin
El transistor como amplificador de corrienteCon el siguiente circuito es posible comprobar el funcionamiento de transistores NPN. Con el
divisor variable de tensin (potencimetro) es posible ajustar la corriente de baseIBdel transistor.
Una corriente de base siempre genera una corriente de colectorICms elevada (suponiendo que el
transistor no est defectuoso). Dividiendo el valor medido deICpor el valor medido deIB, se
obtiene el factor de amplificacinBdel transistor.
C
B
IB
I
Las dos resistencias R1 y R2 son resistencias de proteccin. Estas resistencias limitan la corrientede base y la corriente de colector para evitar que se dae el transistor si el potencimetro R no se
utiliza con el debido cuidado.
+
mA
A
IB
IC
R R1 K1
U=12 VR2
Circuito de prueba para medir la amplificacin de corrienteB
Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 10 k, 47 k, 100 k(segn ejercicio)
R2 Resistencia 1 k
R Potencimetro 10 k
K1 Transistor BC140, BC547, BC160 (segn ejercicio)
Lista de componentes
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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a) Configure un circuito con un transistor BC140 y ajusteIC= 1 mA. Lea la corriente baseIBy apunte suvalor. Recurriendo a los datos obtenidos mediante la medicin, calcule la amplificacin de corrienteB
del transistor. Repita la medicin conIC= 5 mA y 10 mA. A apunte los resultados en la tabla donde
consta BC140 (1).
Transistor BC140 (1) BC140 (2) BC547 BC160
IC[mA] 1 5 10 1 5 10 1 5 10 1 5 10IB [A]
B=IC/IB
Tabla de valores medidos
b) El conjunto didctico del EduTrainer incluye otro transistor BC140. Utilice ese transistor y repita lasmediciones. Determine tambin su amplificacin de corrienteBconIC= 1 mA, 5 mA y 10 mA. Apunte los
valores medidos en la tabla donde consta BC140 (2).
(Es completamente normal que los factores de amplificacin de corriente varen de transistor en
transistor, incluso si son del mismo tipo).
2. Amplificacin de corriente del transistor NPN BC547a) Repita las mismas pruebas con el transistor BC547 y apunte los valores en la tabla.
3. Amplificacin de corriente del transistor PNP BC160a) El transistor BC160 es de tipo PNP. Para que funcione correctamente es necesario modificar el circuito
utilizado hasta ahora para realizar las mediciones. Qu hacer?
b) Una vez modificado el circuito para hacer las pruebas, determine los datos que faltan del transistorBC160 y apntelos en la tabla.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
10 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
c) Mantenga el transistor en el circuito y realice los experimentos necesarios para responder a lassiguientes preguntas.
1. Cul es la corriente de base mxima que se puede ajustar con el potencimetro?
2. Intente calcular este valor recurriendo a los datos obtenidos con el circuito de medicin.
3. Cul es la corriente de colector mxima que se puede ajustar?
4. Intente calcularICmxrecurriendo a los datos obtenidos con el circuito de medicin.
5. La corriente de colectorICpuede regularse con la corriente de baseIBhasta un determinado valor
lmiteICmx. Cmo se llama el estado que se obtiene si el transistor ya no reacciona a un aumento
adicional de la seal?
6. Qu debe hacerse si es necesario ampliar el circuito de corrientes de colector hasta
aproximadamente 25 mA?
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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4. El transistor como amplificador de tensin
Informacin
Recurriendo a la tensin (continua) de funcionamiento (en este caso identificada con la letra U), es
posible utilizar transistores para que funcionen como amplificadores de tensin. Sin embargo, paralograrlo es necesario combinarlos con otros elementos capaces de convertir modificaciones de
corriente en modificaciones de tensin. La solucin ms sencilla consiste en incluir una resistencia
de cargaRAen la lnea del colector. De esta manera, el transistor y la resistencia forman una
conexin en serie por la que fluye la corriente de colectorIC. La cada de tensin en la resistencia de
carga se obtiene aplicando la ley de Ohm: URA=RA IC; la cada de tensin UCEse obtiene
aplicando las leyes correspondientes a conexiones en serie: UCE= UC= U URA. De esta manera, la
tensin de entrada Uinprimero controla la corriente de baseIBy, por lo tanto, la corriente de
colectorICy, a raz de la presencia de la resistenciaRA, tambin controla la tensin de colector UC.
Esta tensin es ahora la tensin de salida Uout. Al analizar la amplificacin de la tensin VUen un
circuito, no se observan las tensiones continuas en la entrada y en la salida, sino la relacin entre elcambiode la tensin en la salida y el cambiocausante de tensin en la entrada. Un cambio o una
diferencia se identifica en las frmulas con la letra griega delta: . Por lo tanto, la ecuacin sera la
siguiente:
Amplificacin de tensin out1 out2 outUin1 in2 in
U U UV
U U U
5. Amplificacin de tensin de los transistores NPN BC140 y BC547a) Modifique el circuito utilizado hasta ahora, para convertirlo en un amplificador de tensin.
+
V
R R1 K1U=12 V
R2
Uin
V Uout
R3
El transistor como amplificador de tensin
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 47 k
R2 Resistencia 1 k
R3 Resistencia 22 k
R Potencimetro 10 k
K1 Transistor BC140, BC547
Lista de componentes
b) Utilizando el circuito que acaba de modificar, recurra a los valores de tensin de entrada de la tablaUin/Uoutpara determinar las correspondientes tensiones de salida o, al revs, determine las tensiones
de entrada correspondientes a los valores Uout.
TablaUin/UoutBC140
Uin[V] 0 2,0
Uout[V] 11,8 10 8 6 4 2 0,2
c) Partiendo de los valores Uoutde 10 V y de 2 V calcule la diferencia Uouty recurriendo a loscorrespondientes valores Uin, calcule la diferencia Uin. Cul es la amplificacin de tensin VU?
d) Sustituya el transistor BC140 por el transistor BC547 y repita las mediciones.Tabla Uin/UoutBC547
Uin[V] 0 2,0
Uout[V] 11,8 10 8 6 4 2 0,2
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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e) Partiendo de los valores Uoutde 10 V y de 2 V calcule la diferencia Uouty recurriendo a loscorrespondientes valores Uin, calcule la diferencia Uin. Cul es la amplificacin de tensin VU?
f) Analice las caractersticas de amplificacin de los dos tipos de transistors BC140 y BC547.
g) Represente en un diagrama Uout= f (Uin) la relacin existente entre la tensin de salida y la tensin deentrada con el transistor BC140. Traze las lneas auxiliares que permiten determinar los valores de Uin
correspondientes a Uout= 10 V y Uout= 2 V. Incluya las denominaciones correspondientes de Uouty Uin
en el diagrama.
Uout
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0
2
4
6
8
10
12
14
Uin
V
V
Diagrama Uout= f (Uin)
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
14 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
Informacin
En el circuito utilizado para amplificar la tensin, la resistencia R1 protege al transistor frente a una
corriente de base demasiado alta. Lamentablemente tambin provoca una reduccin de la
amplificacin de tensin VU. Sin embargo, tambin es posible determinar la amplificacin
tericamente posible en este circuito protegido. Para ello se mide la tensinU
BEbase-emisordirectamente en el transistor, en vez de medir la tensin Uinentregada por el potencimetro.
Pero al conectar un aparato de medicin con cables largos directamente a la base de un transistor
moderno se corre el riesgo que se produzca una oscilacin con una frecuencia de aproximadamente
100 MHz, lo que significa que el circuito se transforma en una emisora VHF. (Este efecto tambin se
puede reconocer sin utilizar un osciloscopio si los valores medidos cambian al establecerse
contacto con los cables de medicin aislados o si se produce una reaccin al acercar la mano). Este
problema puede solucionarse utilizando una "resistencia de desacoplamiento" de, por ejemplo, 1
hasta 10 kentre la base y el cable de medicin (lo ms cercanamente posible a la base). Delante
de un voltmetro de altos ohmios (Ri1 M
) prcticamente no altera el valor de medicin.
h) Modifique correspondientemente el circuito utilizado hasta ahora.
+
V
R R1 K1
U=12 V
R2
UBE
V Uout
R3
RDEC
Medicin de UBEa travs de una resistencia de desacoplamiento (proteccin contra oscilaciones)
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
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Identificacin Denominacin Parmetros
R1 Resistencia 47 k
R2 Resistencia 1 k
R3 Resistencia 22 k
RDEC Resistencia (de desacoplamiento) 1 k
R Potencimetro 10 k
K1 Transistor BC547
Lista de componentes
i) Determine los valores que faltan e introdzcalos en la tabla UBE/Uout.
Tabla UBE/UoutBC547
UBE[mV] 0
Uout[V] 11,8 10 8 6 4 2 0,2 0,15
j) Calcule la amplificacin de tensin VUcon Uouty UBE.Utilice los valores de medicin correspondientes a Uout= 4 V y 8 V.
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Ejercicio 1 Anlisis de los valores caractersticos de transistores
16 Nombre: __________________________________ Fecha: ____________ Festo Didactic GmbH & Co. KG 567293
6. El transistor como amplificador de tensin alterna
Informacin
Los cambios de la tensin de entrada que hasta ahora se indujeron manualmente con el
potencimetro R tambin pueden obtenerse aplicando una tensin alterna. Para evitar que lacorriente continua que fluye a travs de R1 se descargue a travs de la fuente de tensin alterna, se
incluye un condensador de acoplo C1 en la lnea de transmisin de seales. Este condensador tiene
una resistencia infinitamente altaXCpara la corriente continua, pero permite el paso de corriente
alterna. En este caso, el potencimetro R hace las veces de "unidad de ajuste del punto de trabajo"
del amplificador.
Considerando que las tensiones alternas bajas no son capaces de lograr que el transistor sea
conduc