T P N° 7

Actividad N° 1

 
Determinar el disipador adecuado para que el transistor BD135 pueda disipar 5 W sin sufrir desbocamiento térmico.

Datos y resolución

TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 3°C/W
RTCD = 1,5°C/W
Pd = 5W

RTDA = ((TJ - TA) / PD) RTJC -RTCD = ((150 - 50)°C / 5W) - 3 - 1.5 °C/W

RTDA = (20 -3 - 1.5) °C/W = 15,5 °C/W

Actividad° 2

Calcular la máxima potencia que pueda disispar el transistor TIP41, si utilizamos un disipador con una Rtda = 50 °C.

Datos y resolución

TJ = 150°
Ta = 50°c
RTJC = 4.5°C/W
RTCD = 1.3°C/W
RTDA = 50°C/W

PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (50 + 4.2 + 1.3) = 100/54 W

PD = 1.83 W

Actividad 3

Determinar el disipador adecuado para que el transistor TIP107 pueda disipar 10 W sin sufrir desbocamiento térmico.

Datos y resolución

TJ = 150°

Ta = 50°c

RTJC = 1.5°C/W

RTCD = 1.3°C/W

PD = 10 W

RTDA = ((TJ - TA) / PD) - RTJC - RTCD = ((150° - 50)°C / 10W) - 1.5 - 1.3 =>

(100 / 10 - 2.8)°C/W

RTDA = 7.2 °C/W

Activada 4

Calcular la máxima potencia que pueda disipar el transistor BD136, si utilizamos un disipador con una Rtda = 30 °C/W.

 Datos y resolución

TJ = 150°

TA = 50°c

RTJC = 4.5°C/W

RTCD = 1.3°C/W

RTDA = 50°C/W

PD = (TJ - TA) / ( RTDA + RTJC + RTCD) = (150 - 50) / (30 + 15 + 1.5) = 100 / 46.5 W

PD = 2.15 W

Actividad 5

Un amplificador de potencia tiene oomo transistor de salida un 2N3055. Calcular la resistencia térmica del disipador, sabiendo que dicho transistor tiene que disipar 25 W y que por problemas de diseño no puede superar el mismo 80 mm de longitud por necesidades de montaje.

Datos y resolución

TJ = 200°

TA = 50°c

RTJC = 0.8°C/W

RTCD = 0.4°C/w

PD = 25 W

RTDA = ((TJ - TA) / PD) - RTJA - RTCD = (150/25 - 0.8 - 0.4)° C/W = (6 - 0.8 - 0.4)°C/W

RTDA = 4.8°C/W

Modelo del disipador utlizado: 6325    ZD - 9

RTDA = 3.8°C/W

Actividad 6

Calcular la máxima potencia que puede disipar un transistor 2N1711 a una temperatura ambiente de 40 °C suponiendo que el montaje del mismo se realizó:

a) Sin disipador

b) Con un disipador que tiene Rtda = 1,5 °C/W.

a) Datos y resolución

TJ = 175°

TA = 40°c

RTJA = 220°C/W

PD = (TJ - TA) / RTJA = (175 - 40) / 220 = 135 / 220 = 

PD = 614 mW

b) Datos y resolución

RTJC = 60° C/W

RTCD = 1 °C/W

RTDA =  1.5 °C/W

PD = (TJ - TA) / (RTDA + RTJC + RTCD) = (175 - 40) / (1.5 + 60 + 1) = 135 / 62.5 W

PD = 2.16 W

Actividad 7

Un amplificador clase A, cuyo circuito se indica a continuación.

Utilizando el software aplicado se le determinara las principales características: La impedancia de entrada y de salida, la ganancia de tension y de potencia, el ancho de banda y la distorsión.

a) Calcular la impedancia de salida

La impedancia de salida en este circuito es de 1k5 sin que recorte la señal, obteniedo asi la maxima amplificacion posible

b) Calcular la impedancia de entrada.

Repetimos todos los pasos anteriores, tomamos nota de la tensión de salida, desconectando el potenciómetro.

La impedancia de salida en este circuito es de 4k3 sin que recorte la señal, obteniedo asi la maxima amplificacion posible

c) Medición de la ganancia de tensión del amplificador.

Rojo: Entrada

Amarillo: Salida

Vop = 1.2 Vp 

Vorms = Vop / 1.41 = 12Vp / 1.41 = 0.85 Vrms

Vip = 0.95 Vp

Virms = Vip / 1.41 = 0.95Vp / 1.41 = 0.67 Vrms

Entrada

dBm = 20 log 0.67 / 0.775 + 10 log 600 / 4300

dBm = -1.26 + (- 8.55)

dBm1 = - 9.82

Salida

dBm = 20 log 0.85 / 0.775 + 10 log 600 / 1500

dBm = 0.8 + (- 3.98)

dBm2 = - 3.17

G = dBm2 - dBm1 => - 3.17 - (- 9.82) = 6.65 dB

d)Medición de la potencia de salida del amplificador.

e)Ensayo de la respuesta en frecuencia del amplificador:

Frecuencia de corte superior

Recuadro verde = frecuencia de corte superior: 97.2087 KHz

Recuadro rojo = Caida de 3 dB: -0.6

Recuadro azul = ganancia dentro del ancho de banda: 2.4177

Frecuencia de corte Inferior

Recuadro verde = frecuencia de corte superior: 46.9257 Hz

Recuadro rojo = Caida de 3 dB: -0.6

Recuadro azul = ganancia dentro del ancho de banda: 2.4177

Cambio de fase:

Recuadro rojo 1 = Frecuencia de corte inferior: 46.9257

Recuadro rojo 2 = Frecuencia de corte superior: 96.8770 KHz

f) Determinación de la distorsión por diversos métodos.

Grafica del Espectro

Cuadro de espesificaciones:

g) Partiendo de las mediciones y cálculos de los parámetros determinados en el circuito elabore una tabla de todas las características técnicas de la etapa.

Actividad 8

Diseñar una amplificador clase A con un grupo Darlington sabiendo que la potencia de salida es de 3 W y la tensión máxima excursión simétrica de señal sin deformación de salida es de 25 Vpk.

a) Características del transistor utilizado:

 Transistor utilizado: 2N6036

Estructura del transistor: PNP
Maxima potencia disipada en continua por el colector(Pc): 40w
Limite de VCb: 60v
Limite de VCe: 60v
Maxima corriente de colector: 4A
Tj: 150ºC
Encapsulado: TO126




b)Los cálculos de diseño de la etapa:


PL = 3w    Vopk = 25v

Rendimiendo(n%) = (PL/Pcc) . 100 
Rendimiento elegido 30%

Pcc = (PL/n%) . 100 = (3w/30%) . 100
Pcc = 10w

Pcc = Vcc . Icq = 10w

Adoptamos Vcc = 50v

Por lo tanto:
 Icq = Pcc / Vcc = 200mA

Pdt max =  Icq . Vceq
Adoptamos Vceq = 25v


Pdt max = 200mA . 25v 
Pdt max = 5w


Calculo de RC Y RE:

Vcc - Icq . (RC+RE) - Vceq = 0

50v - 200mA.(RC+RE) - 25v = 0

25v/200mA = RC + RE

RC + RE = 125ohm

Adoptamos:

RC = 56ohm    RE = 68ohm


Calculo de R1 y R2:

Adoptamos R1 = 2,7k, R2 = 1k

Vbb = (Vcc. R2) / (R1+R2)

Vbb = (50v.1k) / (2,7k+1k)

Vbb = 13,5v

Rbb = R1//R2 = 2,7k//1k

Rbb = 730ohm

Así quedaría el diseño del circuito

c) Valores del punto de funcionamiento estático.


Por los cálculos determinados en el punto anterior:
Vceq = 25v
Icq = 200mA


d)Medición del rendimiento de potencia de la etapa.


Rendimiendo(n%) = (PL/Pcc) . 100


PL= 3w
Pcc= 10w


n% = (3w / 10w) . 100
n% = 30%



e) Cálculo de disipación térmica del transistor y diseño del 
disipador.
Icq = 200mA
Vceq= 25v


Pdt max = Icq . Vceq

Pdt max = 5w

Rtjc = 1,5°C/w
Rtcd = 0,8°C/w
tj = 150°C
ta = 50°C 

Rtda = tj - ta  - Rtjc - Rtcd

          Pdtmax

Rtda = 17,7°C/w

f) Medición de la polarización y análisis grafico del punto de funcionamiento de los transistores. 

Se midió si coincidían los valores teóricos con los prácticos de polarización

 g) Análisis de la respuesta en frecuencia del sistema

 

h) Análisis de la distorsión armónica. 

Gráfica de fourier:

 

 Tabla de la grafica de Fourier:

 

i) Partiendo de las mediciones y cálculos de los parámetros determinados en el circuito elabore una tabla de todas las características técnicas de la etapa. 

Actividad 10

Redacte las conclusiones finales del TP haciendo una síntesis sobre los resultados obtenidos en el mismo.

En este Trabajo Practico se pudo observar distintos tipos de comportamientos de un amplificador con respecto a la disipación, otra de las diferiencias con las cuales estuvimos experimentando fue el ponerle o no un disipador. Obtuvimos nuevos conocimientos como el de utilizar la tabla de calculo de los disipadores, tambien como medir la distorcion armónica esto es muy importante por que es un factor impresindible en la calidad de los amplificadores.