INTRODUCCIN Este informe dar a conocer de una manera concisa y en forma general lo que son los Amplificadores Diferenciales, en el se ver figuras de dicho amplificador y de la recta de carga esttica y ejemplos de varias combinaciones de la seal de entrada del mismo. Como punto importante a tratar, se conocer las caractersticas de las dos entradas del Amplificador, aplicaciones y los grficos de anlisis en continua. Adems, se sabr lo que son los Transistores BJT, se mostrar mediante grficos representativos los smbolos de un transistor en NPN Y PNP, sus tres regiones correspondientes que lo conforman y los usos del mismo. Tenindose en cuenta otro componente electrnico, pero no menos importante, se ver lo que son las Resistencias, su unidad de medida, un diagrama de la misma, sus smbolos ms usados, su composicin y funciones o aplicaciones importantes. Cabe destacar, que se observaran en los Clculos Tericos diagramas electrnicos del Amplificador Diferencial diseados mediante el programa de simulacin electrnica Livewire y como se obtiene, paso a paso, mediante el anlisis, la solucin que se necesita de los valores correspondientes haciendo que el diseo del circuito dependa en el voltaje colector (Vc) a un valor de 5 V Tambin, se ver en dicho informe los procedimientos que se realizaron para el desarrollo del montaje del Circuito Amplificador, fotos o imgenes del circuito montado y de la fuente dual de voltaje, las tablas de valores tericos y medidos de las variables a tratar y del clculo de error de cada una de las variables correspondientes.

OBJETIVOS General Analizar el montaje y funcionamiento de un Amplificador Diferencial.

Especficos Implementar el anlisis de Circuitos Amplificadores Diferenciales con BJT, para disear y obtener respuestas requeridas en el mismo. Analizar el comportamiento de un Circuito Amplificador Diferencial con BJT en su modo de operacin DC. MATERIALES UTILIZADOS EN LA PRCTICA Fuente Dual DC. Conectores. Multmetro Digital. Tablero de Pruebas o Protoboard. Transistores BJT (2N2222). Resistencias.

FUNDAMENTO TERICO Para esta experiencia se necesitan conocer algunos conceptos bsicos y muy importantes, como son: AMPLIFICADOR DIFERENCIAL El amplificador diferencial es un circuito que constituye parte fundamental de muchos amplificadores y comparadores y es la etapa clave de la familia lgica ECL. El amplificador diferencial constituye la etapa de entrada ms tpica de la mayora de los amplificadores operaciones y comparadores, siendo adems el elemento bsico de las puertas digitales de la familia lgica ECL. En la figura N 1, aparece la estructura bsica de este amplificador. Uno de sus aspectos ms importantes es su simetra que le confiere unas caractersticas muy especiales de anlisis y diseo. Por ello, los transistores Q1 y Q2 deben ser idnticos, aspecto que nicamente se logra cuando el circuito est fabricado en un chip. Realizar este amplificador con componentes discretos pierde sus principales propiedades al romperse esa simetra. A continuacin se realiza un anlisis de este amplificador, primero en continua y luego en alterna donde se introducen los conceptos de configuracin en modo comn y modo diferencial.

Figura N 1. a) Amplificador diferencial bsico y b) Recta de carga esttica

Son posibles varias combinaciones de la seal de entrada, por ejemplo: 1. Si se aplica una seal a alguna entrada, estando la otra entrada conectada a tierra, dicha operacin se le llama con una sola terminal. En la operacin de una sola terminal se aplica una sola seal de entrada. Sin embargo, debido a la conexin de emisor comn, la seal de entrada opera en ambos transistores dando como resultado una salida en ambos colectores. 2. Si se aplican dos seales de entrada de polaridad opuesta, a la operacin se le llama de doble terminal. En la operacin de doble terminal se aplican dos seales de entrada, y la diferencia de las entradas tiene como resultado salidas en ambos colectores, que son la diferencia de las seales aplicadas en ambas entradas. 3. Si se aplica la misma entrada a ambas entradas, a la operacin se le llama de modo comn. En la operacin en modo comn, la seal de entrada comn da como resultado seales opuestas en cada colector, cancelndose estas seales, debido a que la seal de salida resultante es cero. Desde un punto de vista prctico, las seales opuestas no se cancelan completamente, pero dan como resultado una seal pequea. La caracterstica principal del amplificador diferencial es la gran ganancia cuando se aplican seales opuestas a las entradas, en comparacin a la pequea ganancia resultante de las entradas comunes. La relacin de esta ganancia diferencial respecto a la ganancia en modo comn se llama rechazo en modo comn. Caractersticas de las dos entradas Cuando los dos transistores de un amplificador diferencial no son idnticos, las dos corrientes de base son diferentes. La corriente de desajuste de la entrada se define como la diferencia entre las dos corrientes de base. La corriente de polarizacin de la entrada se define como el promedio de las dos corrientes de base.

Aplicaciones El par diferencial es una base fundamental para la electrnica analgica. Los amplificadores operacionales y comparadores de tensin se basan en l. As mismo, los multiplicadores analgicos, empleados en calculadoras analgicas y en mezcladores, estn basados en pares diferenciales.

Los amplificadores de transconductancia tambin, bsicamente, son pares diferenciales. En electrnica digital, la tecnologa ECL se basa en un par diferencial. Muchos circuitos de interfaz y cambiadores de nivel se basan en pares diferenciales.

Grficos de anlisis en continua de un amplificador diferencial

a) Anlisis ideal para continua

b) Segunda aproximacin

TRANSISTORES BJT El transistor de unin bipolar (del ingls Bipolar Junction Transistor, o sus siglas BJT) es un dispositivo electrnico de estado slido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre s, que permite controlar el paso de la corriente a travs de sus terminales. La denominacin de bipolar se debe a que 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 ellos su impedancia de entrada bastante baja.

Smbolos de transistor NPN y PNP

El transistor bipolar es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregar por otra (emisor), una cantidad mayor a sta, en un factor que se llama amplificacin. Este factor se llama (beta) y es un dato propio de cada transistor. Entonces: Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a (factor de amplificacin) por Ib (corriente que pasa por la patilla base). Ic = * Ib Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, slo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de l, o viceversa. Los transistores bipolares son los transistores ms conocidos y se usan generalmente en electrnica analgica aunque tambin en algunas aplicaciones de electrnica digital, como la tecnologa TTL o BICMOS. Un transistor de unin bipolar est formado por dos Uniones PN en 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 fuertemente dopada, comportndose como un metal. Su nombre se debe a que esta terminal funciona como emisor de portadores de carga. Base, la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector. Colector, de extensin mucho mayor.

Usos del Transistor BJT Entre los principales usos se tienen: Fue el primero en ser fabricado (despus vinieron los ujt/unijuntura, los fet, los mosfet) Se los puede utilizar dentro de dos rangos de funcionamiento bien definidos. En el rango de trabajo relajado, el transistor funciona como un amplificador de seal. Se lo encuentra en viejos amplificadores de audio como elemento discreto y en los nuevos se lo encuentra integrado a otros circuitos.

En el rango de trabajo corte/saturacin, el transistor funciona como una llave lgica. Se lo encuentra en circuitos integrados de lgica como ser: compuertas and, or, nand, xor, contadores, latch switch, microcontroladores, microprocesadores.

RESISTENCIAS La resistencia elctrica, es una propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente elctrica. La resistencia de un circuito elctrico determina (segn la llamada ley de Ohm) cunta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensin de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia elctrica es R, y el smbolo del ohmio es la letra griega omega, (). En algunos clculos elctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo smbolo es S.

Diagrama de una resistencia Los smbolos ms utilizados para la resistencia son los representados se pueden en la siguiente figura:

Smbolos esquemticos de la resistencia elctrica

Composicin Hay muchos tipos y aleaciones, las ms comunes son las de carbn, y como su nombre lo indica estn hechas de carbn comprimido, estas tienes un cdigo de colores para identificar su valor, otro tipo serian las bobinadas o de alambre, que estn hechas de aleaciones de metales y permiten manejar potencias ms respetables que las de carbn. Funciones En los circuitos electrnicos tiene muchas aplicaciones, no tan solo limitar el paso de corriente en un circuito, sino que adems haciendo un arreglo de resistencia podes provocar cadas de tensin a valores deseados. Junto con otros componentes, como son los capacitores forman filtros de frecuencias. La funcin de la resistencia es convertir la diferencia de potencial en corriente.

CLCULOS TERICOS Disee un Amplificador Diferencial con BJT cuyo voltaje Vc sea igual a 5 V en DC. a) Diagrama Electrnico

Solucin: Anlisis en DC: Vi1 = Vi2 = 0 Rc = ? Vc = 5 V VE = - 0.7 V VCC = 18 V VEE = -18 V RE = 47, 6 K

Sabiendo que: Q1 = Q2 Rc1 = Rc2 = Rc = ? Vc1 = Vc2 = Vc = 5 V Vi1 y Vi2 = 0

Haciendo L.K.V -18 V + Ic.Rc + Vc = 0 Rc = 18 V- Vc = 18 V - 5V Ic Ic = IE 2 -VE + IE (47,6 K) 18 V = 0 IE = 18 V - 0, 7 V= 363, 44 A 47, 6 K Ic = 363, 44 A 2 Ic = 181,72 A Ic (1)

Sustituyendo en (1) Rc = 18 V - 5 V 181,72 A Rc = 71,5 K 72 K

PROCEDIMIENTOS A continuacin se presenta un resumen de los pasos, resultados, tablas, grficos, entre otros que permitieron el desarrollo del montaje y anlisis de la resistencia colectora asumiendo que se tiene el voltaje colector del amplificador diferencial: Teniendo en cuenta el anlisis y los clculos respectivos del diseo del amplificador diferencial, se procedi de la siguiente forma: Se revisaron los valores especficos de cada una de las resistencias, por medio del Multmetro. Posterior a esto, se realizaron varios cortes de los cables que seran usados como conectores de los componentes electrnicos (Resistencias y Transistores BTJNPN), con el alicate. Una vez montado los componentes respectivos del diseo del circuito en el Protoboard, se reviso la continuidad en la misma usando como medio el Multimetro. Se instalo y preparo la Fuente Dual de Voltaje a 18 V y se dejo apagado por seguridad. Luego se conectaron los cables o conectores en los puntos especficos de la Fuente Dual de Voltaje en forma simtrica teniendo apagado el equipo, para despus identificar cul era VCC y VEE. Despus de saber la polaridad de los cables se ubico el VCC, VEE y Tierra en los puntos correspondientes del circuito. Se encendi o activo la Fuente Dual de Voltaje y se midi con el Multimetro para obtener los valores de las corrientes y tensiones o voltajes y as compararlos con los valores tericos. Por ltimo, se apago la Fuente Dual de Voltaje del laboratorio y se coloco dicho equipo en el lugar correspondiente del laboratorio.

GRFICOS a) Imagen obtenida del montaje del Circuito Amplificador Diferencial.

b) Imagen obtenida de la Fuente Dual de Voltaje sin graduar.

TABLA DE VALORES

Variable IC IE VBE VC VCC VEE

Valores Tericos 181,72 A 363,44 A 0,7 V 5V 18 V -18 V

Valores Medidos 183 A 366 A 0,58 V 4,97 V 17,97 V -17,94 V

CLCULO DE ERRORES Haciendo el clculo del porcentaje de error de cada una de las variables a tratar se tiene lo siguiente: Valor Terico de IC: 181,72 A Valor Experimental: 183 A

E% = 181,72 183 x 100 % = 0,00704 x100 %

181,72 E% = 0,7 %

Valor Terico de IE: 363,44 A Valor Experimental: 366 A

E% = 363,44 366 x 100 % = 0,00704x100 % 363,44 E% = 0,7 %

Valor Terico de VBE: 0,7 V Valor Experimental: 0,58 V

E% = 0,7 0,58 x 100 % = 0,17x100 % 0,7 E% = 17 %

Valor Terico de VC: 5 V Valor Experimental: 4,97 V

E% = 5 4,97 x 100 % = 0,006x100 % 5 E% = 0,6 % Valor Terico de VCC: 18 V Valor Experimental: 17,97 V

E% = 18 17,97 x 100 % = 0,0016x100 % 18 E% = 0,16 %

Valor Terico de VEE: -18 V Valor Experimental: -17,94 V

E% = (-18) (-17,94) x 100 % = 0,0033x100 % -18 E% = 0,33 %

DISCUSIN DE RESULTADOS Al verificar y comparar los valores tericos y experimentales se comprob que la aproximacin es precisa y presento un mnimo margen en lo que respecta al valor real de cada una de las medidas tomadas. Variable IC IE VBE VC VCC VEE Valores Tericos 181,72 A 363,44 A 0,7 V 5V 18 V -18 V Valores Medidos 183 A 366 A 0,58 V 4,97 V 17,97 V -17,94 V

Una vez observados los resultados del error porcentual se puede decir que la aproximacin es precisa y que los clculos tericos realizados y las mediciones de cada voltaje y corriente se hicieron de la forma correcta, lo que influyo de cierta manera en que el valor del error porcentual fuera pequeo. Tal como se puede ver en la siguiente tabla. Variables IC IE VBE VC VCC VEE Error Porcentual de Variables (E%) 0,7 % 0,7 % 17 % 0,6 % 0,16 % 0,33 %

Por otra parte, es importante sealar que el manejo inadecuado de la Fuente Dual de Voltaje y del Multimetro puede traer como consecuencia valores errneos en lo que respecta a las corrientes y voltajes que se desean obtener y por ltimo daar ciertos componentes montados en el Protoboard durante la prctica.

Adems, es fundamental ante todo realizar el montaje del diseo del Circuito Amplificador Diferencial del modo adecuado en el Protoboard, para que as se puedan obtener los resultados que se desean de la prctica.

CONCLUSIONES

Despus de haber desarrollado la prctica y de haber hecho los clculos de errores de las corrientes y voltajes del Amplificador Diferencial, se pueden establecer las siguientes conclusiones: El manejo de las puntas o conectores de la Fuente Dual Voltaje y de dicho equipo electrnico es primordial durante el proceso de localizacin de voltajes VCC y VEE por medio del Multimetro Digital. Los circuitos, elementos y cables cuya resistencia se desea determinar, deben estar siempre desconectados de la tensin, esto como medida de seguridad en el laboratorio. El valor de amplificacin de un transistor BJT depende del tipo de transistor y del diseo del circuito (Valores de los componentes, configuracin en base comn, colector comn, etc). Es importante revisar la continuidad del circuito como tal en el protoboard, antes de suministrarle voltaje, ya que si no se realiza esto no se obtendrn los valores correspondientes que se desean obtener y en consecuencia el circuito no sera funcional. Es necesario tener el conocimiento adecuado sobre el manejo del Multmetro, para as obtener los valores adecuados y correctos de los voltajes y corrientes a tratar en la prctica. El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir, que si se le introduce una cantidad de corriente por una de sus patillas (Base), el entregar por otra (Emisor), una cantidad mayor a esta, el cual es un factor llamado Amplificacin. El transistor BJT de tipo NPN es muy usado, ya que es algo ms rpido y se adapta mejor a los circuitos en los que el polo negativo de la fuente de alimentacin se conecta a masa.

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