Amplificador de Simetria Complementaria

“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y MECATRONICA CARRERA PROFESIONAL DE ING.ELECTRONCA “AMPLIFICADOR DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA”

CURSO

:

Laboratorio Electrónica Analógica II

PROFESOR

:

Marina Valdivia, Jesús Oscar

INTEGRANTES

:

Sacsa Chulluncuy, Carlos Alberto Huamán Chávez, Alfredo Montes Carhuapoma, Joel Pampa Condori, Joel

TURNO

:

NOCHE

LIMA – PERÚ 2014 Fenómeno de Histéresis

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LABORATORIO N°2 AMPLIFICADOR DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA

I. OBJETIVOS: Estudio del funcionamiento del amplificador de simetría complementaria

II. EQUIPOS Y MATERIALES: 

- Un (01) Voltímetro analógico



- Un (01) Amperímetro analógico



- Tres (03) conductores rojos, 25 cm



- Tres (03) conductores azules, 25 cm



- Tres (03) Resistencia de 220 Ω 1W, 1 KΩ y 10 KΩ



- Un (01) Transistor 2N2222



- Un (01) Transistor 2N3906



- Un (01) Opamp LM741



- Un (01) Protoboard



- Un (01) Generador de ondas.



- Dos (02) Fuentes de alimentación



- Un (01) Osciloscopio.

.

.

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III. FUNDAMENTO TEÓRICO En el amplificador push-pull (en el cual se utilizan dos transistores del mismo tipo), se requiere para su funcionamiento de dos excitaciones desfasadas 180º, una con respecto a la otra, para aplicarlas a las bases de los transistores y así obtener una salida completa. Este desfasaje se logra con un transformador cuyo secundario tenía dos salidas con punto común. A continuación se verá cómo se evita usar transformadores en la entrada y en la salida, a requisito de que se usen dos transistores complementarios (uno NPN y otro PNP). Tal amplificador es llamado AMPLIFICADOR DE SIMETRIA COMPLEMENTARIA. Se denominan transistores complementarios (o par machado o matched pair) a un par de transistores tipo PNP y NPN cuyas características de ganancias, potencias, etc. son iguales o muy similares.

Se denominan transistores complementarios (o par machado o matched pair) a un par de transistores tipo PNP y NPN cuyas características de ganancias, potencias, etc. son iguales o muy similares. Las ventajas y desventajas de estos amplificadores en comparación con los amplificadores push-pull se enumerarán posteriormente.

Fig. 1: Circuito básico de un amplificador de simetría complementaria.

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La condición que deben cumplir V1 y V2 es que polaricen de tal modo a Q1 y Q2 que estos trabajen simétricamente y en clase B (corrientes en reposo cero). Se hace V2 = VCC/2 a fin de que VCEQ1 = VCEQ2 = VCC/2 y los dos transistores estén al corte simultáneamente (clase B). De lo contrario, si V10, ICQ2=0); y si V20, ICQ1=0), lo cual nos permite una operación simétrica de los transistores. La tensión en la unión de los emisores será: VE = VCC/2 Se puede ver con las condiciones anteriores que: VBE1 = VBE2 = 0 e ICQ1= ICQ2 =0 Podemos ver ahora qué ocurre cuando la tensión de señal Vin toma valores positivos y negativos.

En el semiciclo positivo de Vin la tensión en bases se hace más positiva que la tensión en los emisores: VB > VE Lo cual hace que Q1 conduzca y Q2 permanezca en corte. El sentido de las corrientes se indican en la fig 2a y 2b, nótese que IL1 = Ie1

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Para el semiciclo negativo VE>VB, lo cual abre a Q1 y hace conducir a Q2. La corriente en la carga es: IL2 = Ie2 De este modo, la carga está alimentada medio ciclo de Vin por Q1 y el otro medio ciclo por Q2 DISTORSION DE CRUCE: Debido a que las características de entrada base-emisor de los transistores reales es tal que para tensiones pequeñas base-emisor, el transistor prácticamente no conduce. Recién este comienza a hacerlo cuando se supera cierto valor (la tensión de codo o tensión umbral, Vγ), que es aproximadamente 0.2V para transistores de Ge y de 0.6V para los de Si. La tensión de salida tiene la forma que se observa en el siguiente gráfico:

Se puede notar en la fig.5 que existe cierta zona alrededor de los puntos Vb = 0, para los cuales ninguno de los transistores conduce, lo que acarrea una distorsión en la forma de onda en la salida (proporcional a la señal iB1 – iB2), llamada distorsión por cruce (o de cross over). Esta distorsión se evita polarizando directamente las junturas base-emisor de Q1 y Q2 de modo que exista entre ellas una tensión igual a la tensión de codo. Una forma simple de lograr esto es, colocando una resistencia (de pequeño valor) entre las bases de Q1 y Q2 de modo que se ocasiona una caída de tensión en ella suficiente para tener polarizados ligeramente a los transistores (ver fig. 4).

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0.2 (Ge) ó 0.7 (Si) La elección de RD para polarizar adecuadamente la juntura base-emisor de Q1 y Q2, es un poco delicada, debido a que una pequeña variación de la tensión VBE provoca grandes cambios de corriente de colector, por lo cual, con un valor demasiado pequeño de VRD no se eliminará satisfactoriamente la distorsión de cruce. En cambio, si la tensión es demasiado grande, trae como consecuencia distorsión para niveles grandes de señal, ya que cada transistor conducirá más de medio ciclo, lo cual hará que las corrientes de conducción se traslapen con las corrientes que deja conducir el otro transistor. Prácticamente entonces, el amplificador debe trabajar en clase AB. Pero la corriente de colector, para evitar la distorsión de cruce, es tan pequeña que se puede decir que su forma de trabajo es clase B. La polarización de las junturas base-emisor se hace para que cumpla dos funciones: a) Evitar la distorsión de cruce o “cross-over” b) Estabilizar la polarización de Q1 y Q2 contra variaciones de temperatura. La forma más simple de polarizar en clase AB es mediante una red resistiva. Este esquema no es satisfactorio debido a que si la polarización es poca, la distorsión de cruce sigue siendo severa y, si es mucha, la corriente de colector será alta, los transistores disiparán más potencia pudiendo destruirse o acortar drásticamente su tiempo de vida y la eficiencia disminuirá. Este tipo de polarización es más efectivo cuando la fuente de alimentación es regulada pero no permite la compensación por variación de temperatura en las junturas baseemisor.

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IV. PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito: Verifique las conexiones de las tensiones DC aplicadas al amplificador operacional, antes de encender el circuito

2.- Mediciones en DC: Poner: Vg = 0 Mida la tensión en el punto E respecto a tierra: VE = 11.39 v. Mida la tensión en el punto B respecto a tierra: VB = 11.74 v. Mida la tensión en el pin 2 del 741: V2 = 1.037 v. Mida la tensión en el pin 3 del 741: V3 =. 1.2 mv.

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3.- Aplique la señal de entrada Vg con frecuencia de 1 KHz, Aumente Vg hasta que se obtenga máxima excursión simétrica en la salida. Anote los valores pico: Vg =

1.2

; Vsalida =

1.03 V

Dibuje las formas de onda en los puntos B y E 4.- Con el nivel de Vg del paso 3 mida la respuesta en frecuencia del circuito:

Frecuencia (Hz)

Tabla 100

V salida (Vpico) 1.08 V.

500

1K

2K

5K

10K

1.05 V.

1.03 V.

1.02 V.

992 mV

984 Mv

20K 30K

50K

70K

100K

332 mV

212 mV

140 mV

5.- Desconecte el resistor R4, de 10 KΩ, del punto E y conéctelo al punto B Reduzca Vg para obtener en la salida 3 Voltios pico Dibuje la forma de onda de salida.

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Dibuje la forma de onda en el punto B.

V. OBSERVACIONES: .

1. La señal de voltaje de entrada es igual a la señal de voltaje de salida, debido a que como está unido las bases, solo amplifica la corriente mas no altera la señal de voltaje. Por eso el nombre de amplificadores de potencia.

2. La particularidad que tiene un amplificador en una configuración de colector común en alterna, la señal de entrada se aplica por la base y la señal de salida se toma por el emisor.

3. La amplificación de voltaje en una configuración de colector común es menor a un 98%, pero la ganancia en corriente si es alta.

4. Se llama complementaria porque un transistor es PNP y el otro NPN, uno trabaja con la parte positiva y la otra con la parte negativa, luego se unen y vuelve a generar la onda original pero amplificada en corriente.

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5. Push Push, (Traducido sería algo así como tira y afloja),

Hay un ligero problema asociado con la disposición de amplificador, los transistores requieren una diferencia de 0,7 V entre la base y el emisor con el fin de que empiecen a trabajar.. Como podemos ver en las dos gráficas de la tensión de salida no refleja perfectamente la tensión de entrada. Hay una zona llamada cruz o distorsión, debido a que el transistor no lo está llevando a cabo debido a que requieren 0.7 V.

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VI. OBSERVACIONES: En la simulación en Proteus se verifica que la señal de entrada es muy similar a la señal de salida. Esto por la configuración de base común, donde solo se amplifica la corriente mas no el voltaje.

Los voltajes en el pin2 y pin3 del LM471, son iguales debido a que está en una configuración Push Pull.

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Se puede ver que este circuito es complementario porque uno es PNP y el otro es NPN, porque uno trabaja con la parte negativa y la otra con la parte positiva:

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