informe 2

Universidad Politécnica Salesiana 22/10/2013

Resumen—Los transistores de efecto de campo o FET se los llama así porque cuando funcionan la señal de entrada crea un campo eléctrico que controla el paso de la corriente a través del dispositivo

Índice de Términos—constante, corriente, generador, onda, sierra.

I. OBJETIVOS

Diseñar, calcular y comprobar el funcionamiento de un circuito generador de corriente constante con BJT y FET.

Diseñar, calcular y comprobar el funcionamiento de un circuito que carga linealmente un condensador en 3 segundos.

Diseñar, calcular y comprobar el funcionamiento de

un circuito de onda de diente de sierra.

II. INTRODUCCIÓN

La finalidad de realizar esta práctica es conocer algunas aplicaciones que tiene el transistor FET y BJT entre ellas analizaremos la de fuentes de corriente constantes y también analizaremos una señal diente de sierra esto no es más que polarizar un transistor y simplemente colocar un condensador adecuado a la salida (VDS) del transistor de esta manera cuando ingresa una señal de onda al transistor se podrá observar la carga y descarga del mismo.En el presente informe está estructurado como sigue: Sección I Objetivos, Sección II Introducción, Sección III Marco Teórico,Sección IV Herramientas y materiales, Sección V Desarrollo, Sección VI Simulaciones, Sección VII Análisis, Sección VIII Conclusiones, Sección IX Bibliografía

III. MARCO TEÓRICO

Transistor FETEl transistor de efecto de campo (FET) es un

dispositivo de tres terminales que se utiliza en varias aplicaciones que coinciden, en gran medida, con las del transistor BJT, una de las características más importantes del FET es su alta impedancia de entrada.

Existen 2 tipos de JFET: de canal N y de canal P.

Figura 1. Transistor FETFuente: Los Autores

JFET de canal NLa unión puerta – canal, se encuentra polarizada en

inversa, por lo que prácticamente no entra ninguna corriente a través del terminal de la puerta.

El JFET de canal P Tiene una estructura inversa a la de canal n; siendo

por tanto necesaria su polarización de puerta también inversa respecto al de canal n.

Espejo de corriente Un espejo de corriente es una configuración con la que

se pretende obtener una fuente corriente constante, esta configuración consta de dos transistores y una resistencia, si se quisiera regular el circuito en el caso que los transistores no fueran idénticos la corriente que circula en R1 está dada por:

IR1=IC 1+ IB1+ IB2Donde IC1 es la corriente del colector de Q1, IB1 es la

corriente de base de Q1, IB2es la corriente de base de Q2.La corriente de colector de Q1 viene dada por la ecuación:

IC 1=β∗IB1Multivibrador astable

Este tipo de funcionamiento del temporizador 555 se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito y que se repite en forma continua.

PRACTICA 2APLICACIONES DE UN CIRCUITO

GENERADOR DE CORRIENTE CONSTANTE Ortega Cajamarca Edison Mauricio

[email protected] de Analógica II (G3)

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La señal de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2.

Los tiempos de duración, tanto en nivel alto como en nivel bajo, dependen de los valores de las resistores: R1 y R2 y del capacitor C1.

Esquemas y Cálculos:

a. Circuito generador de corriente constante con BJT

Q12N3904**

Q22N3904*

R15kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

Vcc=10 V ;Ic=2mA ; β=375 ;Vbe 1=Vbe 2

Rf =Vcc−VbcIc

Rf =10V −0.7 V2 mA

Rf =4.65KΩ

Rcarga=VccIc

Rcarga= 10V2mA

Rcarga=5 KΩ

b. Circuito generador de corriente constante con FET

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC

12V

2

R32kΩ

VCC

1

0

IDDS=10 mAVP=−3VVD=11.92

RD=VDID

≈ 1 K Ω

ID=8.22mAVRS=0.08V

RS=0.088.22

=10 Ω

c. Circuito generador de onda de diente de sierra

f=5Hz; β=80; t=200ms; c=33uF; Ic=10mA

Rc= t0.7∗C

Rc= 200 ms0.7∗33 uF

2


Rc=8 . 6 KΩ

Ib= Icβ

Ib=10 mA80

Ib=125 uA

Rb=Vcc−0.7 VIb

Rcarga=10V −0.7 V125 uA

Rcarga=904 KΩ

τ=Rc∗C

τ=8.6 kΩ∗33 uF

τ=283.8 ms

d. Circuito que carga linealmente un condensador en 3 segundos.

555_VIRTUALTimer

GND

DIS

OUTRST

VCC

THR

CON

TRI

452ΩR1

865ΩR2

3.3mFC

10nFCf

12VVs

8

4

1

0

7

t 1=0.69(RA × RB)t 2=0.69 RB ×C 1

t 1=3 st 2=3 s

C 1=3300uF3=0.69RB(3300uF )

RB= 30.69(3300 uF )

RB=1.31 K Ω3=0.69(RA ×1.31 K Ω)(3300uF )

RA= 30.69 (1.31 K Ω)(3300 uF)

RA=1 K Ω

IV. EQUIPOS Y MATERIALES Pinzas Protoboard Multímetro Fuente de CC Software de simulación (Multisim) Transistores MPF 102 Transistores 2N3904 Resistencias comerciales Integrado 555

V. DESASARROLLO

Tablas, Mediciones y Graficas:

a) Tabla de mediciones circuito de corriente constante:

R I(mA)medidos I(mA)simulados4.1k 2.32 2.34.6k 2.12 2.24.9k 2.01 2.15k 1.97 1.856k 1.6 1.511k 0.8 1

11.76k 0.5 0.6

Grafica corriente vs carga:

b) Circuito de corriente constante FET:

RD I(mA)medidos I(mA)simulados1KΩ 8.23 8.2820Ω 8.23 8.2550Ω 8.22 8.2330Ω 8.21 8.2220Ω 8.21 8.2840Ω 8.20 8.1

3


20Ω 8.19 8.1510Ω 8.17 8.125Ω 8.24 8.2

3KΩ 3.68 3.54.7KΩ 2.38 2.310KΩ 1 1

Grafica corriente vs carga:

VI. SIMULACIONES

a. Circuito generador de corriente constante con BJT

Q12N3904**

Q22N3904*

R15kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

U1DC 1e-009Ohm

1.959m A+

-

Figura 2.Circuito generador de corriente constante con resistencia de carga 5kΩ

Fuente: Los Autores

Q12N3904**

Q22N3904*

R13kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

U1DC 1e-009Ohm

2.080m A+

-


Fuente: Los Autores

Q12N3904**

Q22N3904*

R14kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

U1DC 1e-009Ohm

2.029m A+

-


Fuente: Los Autores

Q12N3904**

Q22N3904*

R14.1kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

U1DC 1e-009Ohm

2.024m A+

-

Figura 5.Circuito generador de corriente constante con resistencia de carga 4.1kΩ

Fuente: Los Autores

4


Q12N3904**

Q22N3904*

R14.5kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

U1DC 1e-009Ohm

2.004m A+

-

Figura 6.Circuito generador de corriente constante con resistencia de carga 4.5kΩ

Fuente: Los Autores

Q12N3904**

Q22N3904*

R111kΩ

R24.6kΩ

VCC

10V

U1DC 1e-009Ohm

0.905m A+

-


Fuente: Los Autores

b. Circuito generador de corriente constante con FET

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC12V

R31kΩ

U1

DC 1e-009Ohm

8.053m A+

-

Figura 8.Circuito generador de corriente constante con RD=1kΩ

Fuente: Los Autores

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC12V

R32kΩ

U1

DC 1e-009Ohm

5.302m A+

-

Figura 9.Circuito generador de corriente constante con RD=2kΩ

Fuente: Los Autores

Q1A

2N3954*

R110Ω

R2

1kΩKey=A 50 %

VCC12V

R3550Ω

U1

DC 1e-009Ohm

8.166m A+

-

Figura10.Circuito generador de corriente constante con RD=550Ω

Fuente: Los Autores

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC12V

R3820Ω

U1

DC 1e-009Ohm

8.099m A+

-

Figura 11.Circuito generador de corriente constante con RD=820Ω

5


Fuente: Los Autores

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC12V

R3220Ω

U1

DC 1e-009Ohm

8.251m A+

-


Fuente: Los Autores

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC12V

R320Ω

U1

DC 1e-009Ohm

8.304m A+

-


Fuente: Los Autores

Q1A

2N3954*

R110Ω

VCC12V

R310Ω

U1

DC 1e-009Ohm

8.304m A+

-

Figura 14.Circuito generador de corriente

constante con RD=20ΩFuente: Los Autores

c. Circuito generador de onda diente de sierra

VCC10V

Rf23kΩ

Q5

2N3904

Q6

2N3904

Rcarga23.1kΩ

3.054m A+-

Figura 15.Circuito generador de corriente diente de sierra con resistencia de carga 3.1kΩ

Fuente: Los Autores

VCC10V

Rf3kΩ

Q1

2N3904

Q2

2N3904

Rcarga3.3kΩ

2.985m A+-

Figura 15.Circuito generador de corriente diente de sierra con resistencia de carga 3.3kΩ

Fuente: Los Autores

Señal obtenida con el osciloscopio del simulador:

Figura 15.Circuito generador de corriente diente de sierra obtenida en simulador

Fuente: Los Autores

Señal obtenida con el osciloscopio digital del laboratorio:

6


Figura 15.Circuito generador de corriente diente de sierra obtenida en osciloscopio

Fuente: Los Autores

d. Circuito que carga linealmente un condensador en 3 segundos.

Figura 15.Circuito carga lineal un condensador en 3 segundos obtenida en osciloscopio

Fuente: Los Autores

Figura 15.Circuito carga lineal un condensador en 3 segundos obtenida en simulador

Fuente: Los Autores

VII. ANÁLISIS

Para el cálculo de las fuentes de corriente constante debemos tomar en cuenta las características mencionadas en el data sheet de cada tipo de transistor ya que de estas depende la exactitud de nuestros cálculos. Al observar las gráficas y tablas obtenidas a partir de los datos simulados, calculados y medidos, los valores varían muy poco tienen un error de más o menos 0.2.El punto de trabajo debe ser la mitad del voltaje de entrada así obtendremos desde el principio los valores de ID y VDS.En el circuito generador diente de sierra debemos tener en cuenta el tiempo de carga y descarga del condensador.

ANALYSIS

For the calculation of the constant current sources must take into account the characteristics mentioned in the data sheet for each type of transistor and these depend on the accuracy of our calculations.By looking at the graphs and tables obtained from the simulated data, calculated and measured values vary little with an error of plus or minus 0.2.The working point should be half the input voltage from the start and get the values of ID and VDS.In the sawtooth generator circuit we must consider the charge and discharge time of the capacitor.

VIII. CONCLUSIONES

Observamos que los valores calculados con los medidos varían muy poco por la calidad del transistor y el fabricante, pero debemos tener mucho cuidado con no exceder los valores máximos del transistor.

Para una mayor exactitud de los cálculos debemos tratar de aproximar al máximo las resistencias a los valores comerciales.

En el circuito generador de diente de sierra debemos tomar en cuenta el valor del capacitor ya que este controla el tiempo de carga y descarga.

El valor de ID en los circuitos realizados deber de ser bien baja, un recomendación seria que este entre los 10mA ya que con esto nos evitamos la caída de tensión y voltaje.

CONCLUSIONS

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We note that the calculated values with the measured vary little for the quality of the transistor and the manufacturer, but we must be very careful not to exceed the maximum values of the transistor.

For greater accuracy of the calculations, we try to approximate the maximum resistance to commercial values.

In circuit Sawtooth generator must take into account the value of the capacitor as this controls the loading and unloading time.

The value of ID in the circuits must be well made floor, a recommendation would be between 10mA this because with this we avoid the voltage drop and voltage.

IX. BIBLIOGRAFÍA

[1] Robert Boylestad. Electrónica Teoría de Circuitos Editorial, Prentice Hall Hispanoamericana S.A, Décima Edición.[2] Malvino. Principios de Electrónica, Editorial Mc Graw Hill, Sexta Edición,

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