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MATERIA:  Fundamentos de electricidad y electrónica

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MATERIA:  Fundamentos de electricidad y electrónica

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Familiarizarnos con el transistor BJT y su uso como interruptor y amplificador de señales demostrando su funcionamiento y características de un amplificador emisor común de una pequeña señal.

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• Generador de señales
• Fuente de voltaje DC
• Osciloscopio Digital
• Resistencias (2.7KΩ, 3.9KΩ, 4.7KΩ, 10KΩ, 22KΩ)
• Potenciómetro 10KΩ
• Condensadores (2.2 uF, 10uF)
• Transistor NPN 2N3904 o 2N2222
• Pareja Fototransistor y Diodo Infrarrojo
• Protoboard

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Comenzamos construyendo el siguiente circuito usando un diodo de luz infrarroja y un fototransistor.

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Como podemos observar en los siguientes vídeos, cada vez que que acercamos el cartón al fototransistor, el led se enciende o como en el caso contrario de del otro vídeo, se apaga.

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A continuación se nos pidió armar el siguiente circuito haciendo uso de un transistor BJT 2N3904 y una fuente de voltaje VCC=15V y conectando una señal sinusoidal de 0.1 Vp y 5kHz como entrada
del circuito.

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Después de haber montado el circuito procedimos a conectar el canal 1 del osciloscopio a la entrada del circuito y el canal 2 a la
salida para medir la ganancia en voltaje.

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El transistor como interruptor.
Debemos recordar que el transistor cuenta con dos regiones, las cuales son corte y saturación, cuando el transistor se encuentra en la regón de corte (Que el voltaje base - emisor sea menor que 0.7v), es como si fuera un circuito abierto, por lo cual no fluye corriente; En el caso contrario, cuando el transistor se encuentra en saturación (El voltaje base-emisor sea mayor de 0.7v) actua como si fuera un circuito cerrado por lo cual fluye corriente.

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En el circuito tenemos una luz infrarroja que genera frecuencias que las captura el fototransistor, sin embargo, al estar en un ambiente abierto el fototransistor no captura las suficiente frecuencias para generar el voltaje para superar la región de corte que hay en el transistor, por lo cual el diodo led no enciende debido a que no fluye corriente. Cuando colocamos un objeto arriba de la luz infrarroja hace que las señales que se generen se reflejen y lleguen más al fototransistor, este genera más voltaje en la base del transistor llegando a la región de saturación, creando un circuito cerrado, fluye corriente y el led enciende.

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En el segundo video, lo que se hace es añadir otro transistor en circuito para que suceda lo contrario, que siempre este encendido y cuando se tapa se apague.
De esta forma, lo que se hace es invertir las funciones del primer transistor, permitiendo que la corriente este siempre fluyendo y se vea interrumpida cuando el fototransistor generé más voltaje.

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La ganancia de voltaje se obtiene al dividir la amplitud del canal 2 (la señar amplificada) sobre la amplitud del canal 1(la señal de entrada), por lo cual nos da 61,22V de ganancia.

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Removemos el capacitor 2 (el polarizado) del circuito, por lo cual obtenemos, esto:

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Pareciese que la señal de salida (por la grafica del osciloscopio) es menor, esto sucede porque las escalas en la se encuentran las dos señales son distintas, sin embarga, observando la amplitud, la señar de salida sigue siendo mayor.
Al medir la ganancia de voltaje
obtenemos 2,12V.

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Como podemos observar la ganancia se redujo al 3,46%. Esto sucede por que el capacitor polarizado, estaba en paralelo con una resistencia, por lo cual a la señal de salida al encontrarse con estas dos salidas, se limitaban la mayoria por el capacitor por que su opisición era menor que el de la resistencia; Al remover el capacitor ya toda la señal estaba limitada por la resistencia, lo cual reduce drasticamente la ganancia.
Si removemos la resistencia y dejamos solo el capacitor, sucedera que se saturaria la señal, debido a que ya todo sale por el capacitor, agregando el riesgo del que el capacitor se dañe.

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En caso A, removemos el capacitor 1, y lo sustituimos por un capacitor de 0.047μF, y optenemos los siguientos resultados:

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La ganancia de voltaje en este caso es: 75,12V

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En caso B, removemos el capacitor 3, y lo sustituimos por un capacitor de 0.047μF, y optenemos los siguientos resultados:

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La ganancia de voltaje en este caso es: 65,92V

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Como podemos observar del punto anterior, al cambiar los capacitores el voltaje de ganancia varia un poco.

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En el caso de reemplazar el primer capacitor, el voltaje de ganancia aumenta, esto se debe a que el capacitor 1 es el que  controla la señal de entrada, al ser menor, presenta menor reactancia capacitiva y la señal de entrada es superior, permitiando que la señal de salida se un poco mayor.

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En el caso de reemplazar el capacitor 3, notamos lo primero, es como se reduce la frecuencia de la señal de entrada.
Y la ganacia de voltaje a aumenta un poco, esto es debido de forma similar al punto anterior, el capacitor por ser de menor valor, hay menor reactancia capacitiva, lo cual produce un poco más de amplitud.

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El labor de los capacitores es de limitar la amplitud de la onda, para que esta siempre este entre los valores de corte y saturación, y asi evitar que la señal se vea distorsionada por la amplitud, es decir, si decidimos aumentar la señal, podra llegar al valor de saturación y la grafica se vería como sí estuviera cortada por la parte superior.
En este orden de ideas el capacitor uno, limita la señal de entrada, y de igual forma sirve de seguridad para evitar algun daño sobre el transistor, y el capacitor tres, es limitar la señal de salida.

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Se debe aclarar primero el uso del BJT como switch/compuerta negadora y luego explicar el funcionamiento por etapas del circuito

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La ganancia no se expresa con unidades de voltaje.
El uso del condensador en paralelo no esta bien explicado

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El análisis de resultados al cambiar los condensadores de acople/desacople son confusos. No puede dar una ganancia mayor a la del 1er circuito

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OJO: En ninguna circunstancia hay un cambio en la frecuencia de la señal!!