T.P N° 8

Actividad 1

Para el siguiente amplificador en simetría complementaria, sabiendo que la fuente de alimentación Vcc=50V. Vee=50V, y el resto de los componentes RG=600ohm, R1=10kohm, R2=47kohm, RL=8ohm, Q1=MDJ243, Q2=MJD253, D1=D2=1N4001, C1= 1uF.

Calcular:

a) La potencia de salida teniendo en cuenta que V1=18vp, F=1Khz.

PL = 1/2 . ((Vo eficaz) ^2 / RL)

PL = 12.25 W

Potencia medida en el circuito:

PL = 34,14 W

La potencia de salida entregada a la carga es de 12,25 Watts (calculada) y la medida es 34,14 W.

b) Máxima potencia disipada por los transistores.

PDmax = (2 . Vcc^2) / (3.14^2 . RL)

Pdmáx = 63,32 W

La máxima potencia que pueden disipar ambos transistores es de 63,32 Watts.

c) Análisis en continua del circuito.

Ic = Vcc * Rc

Ic = 3,63 mA

Vce = Vcc - Ic Rc

Vce = 36,9 V

d) Potencia suministrada por la fuente.

PS = (2 / 3.14) . (Vo eficaz / RL) . VCC

Pcc = 55,7 W

La potencia total suministrada por la fuente es de 55,7 Watts.

e) Rendimiento teórico y real.

ŋ = 0,22 x 100

ŋ = 22 %

El rendimiento real de este circuito es del 22 %. El valor teórico máximo es de 78 % aprox.

Actividad 2

2) El siguiente circuito representa un amplificador de potencia en simetría complementaria, y al cual estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim. 

A continuación se dará una guía detallada del procedimiento de ensayo, como así también las mediciones que se deberán obtener.

Dibuje el circuito de la figura teniendo en cuenta que el interruptor J1 esté abierto, la señal de entrada deberá ser senoidal con Vi=50mV y frecuencia 1000Hz, el potenciómetro de entrada puesto a mínimo(a masa)  la tensión de la fuente de alimentación Vcc=0V

a) Cierre el interruptor comience a aumentar la tensión de alimentación hasta que los amperímetros indiquen una Ie de 220mA. Verifique que la tensión de alimentación en este caso debería ser Vcc=20v. 

b) Conecte un osciloscopio en RL y aumente el nivel de señal de entrada accionado la tecla de control sobre el pote de manera que a la salida haya máxima excursión de señal sin deformación. Atención si la señal de salida muestra evidencia de una distorsión de cruce, aumente poco a poco la tensión de alimentación Vcc hasta que desaparezca la distorsión.

c) Determine los valores del punto de funcionamiento estático en todos los transistores.

Transistor T1:

Icq = 6 pA = 0 A

Vceq = 0,05 mV = 0 V

  

Transistores T2 y T3:

De esta manera se miden T2 y T3

Ie2 = 13 nA = 0 A

Ie3 = 5 nA = 0A

Vce = 0,281 V

d) Calcule la disipación térmica de los transistores. Potencia necesaria:

 siendo que PL = 28.6 mW

Pdmax = 11,44 mW

Potencia que soportan los transistores:

Pdmax = 576,9 mW


Los transistores no requieren disipadores.

e) Realice la medición del rendimiento de potencia de la etapa

n = 0,05

n = 5,26 %

f) Realice el análisis de la respuesta en frecuencia del sistema

Ancho de banda: 307 KHz

g) Realice el análisis de la distorsión armónica.

 

h) 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 3

Estudiaremos su comportamiento utilizando el programa Multisim y determinaremos:

a) Descripción del circuito, explicado detalladamente cada etapa.

Nos encontramos con un circuito amplificador con una salida cuasi-complementaria. Obtiene este nombre porque en su salida se utiliza una configuración Darlington para poder fabricar un transistor PNP de potencia (debido a que los fabricantes de transistores no realizan estos mismos, se debe emplear esta configuración).Básicamente, el circuito contiene una señal Vi inyectada a un AO "LM741", configurado de manera "no inversor", para de esta manera tener un nivel de tensión mayor en la entrada. Tanto el transistor T1 como el transistor T2 se encuentran para proteger a T5 y T6, respectivamente, de eventuales cortocircuitos que se pudieran producir en la salida del circuito. T3 y T5 provocan una configuración Darlington que "simularía" el transistor NPN, pero con una capacidad de ganancia mayor, y en el caso de T4 y T6 realizarían lo mismo para formar un transistor PNP de potencia. R18 y C5 formaría lo que se llama una red Zobel.
Este circuito está hecho con el objetivo de utilizar el transistor PNP de potencia, debido a que éstos no son fabricados.


b) Medición del rendimiento de potencia de la etapa.

 

Vo = 5.275 V

n =0,109
n = 10,9 %

c) Calculo de disipación térmica de los transistores y diseño de los disipadores.

Potencia necesaria: 

PL = 4,03 mW

Pdmax = 1,6 mW

Potencia que soportan los transistores:

Pdmax = 576,9 mW

Los transistores no requieren disipadores.

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

Transistor T1:
Icq = 6,6 mA
Vceq = 2,016 V

Transistor T2:
Icq = 12 mA
Vceq = 2,27 V

Transistor T3:
Icq = 13 mA
Vceq = 36,56 V

Transistor T4:
Icq = 3,73 uA
Vceq = 38,77 V

Como medir los transistores T5 y T6:

Transistor T5:
I = 3,16 mA
V = 37,85 V

Transistor T6:
I = 2,48 mA
V = 38,15 V

e) Análisis de la respuesta en frecuencia del sistema.

Ancho de banda:  7,81KHz

f) Análisis de la distorsión armónica.

  

g) Corriente máxima de cortocircuito.

h) En función de los parámetros analizados confeccione una tabla de las especificaciones técnicas de la etapa.

Actividad 4

Se desea proyectar una etapa de potencia de clase B en simetría cuasi complementaria de manera que entregue: 

RL = 8 Ohm   Po = 4W

a) Descripción del circuito

b) Diseño teórico del amplificador
 

c) Cálculo de disipación térmica de los transistores

d) Diseño de la red Zobel

T = Rz . Cz

T = L / R

Si --> RZ = R

CZ --> L / R^2

e) Diseño de la red contra sobre intensidades.

f) Implementación final con valores comerciales y verificación de la polarización de todos los transistores.

g) Calculo final del rendimiento real del sistema.

h) Realizar una simulación del comportamiento del circuito con Multisim obteniendo en forma practica la polarización de todos los transistores, la sensibilidad, la respuesta en frecuencia en modulo y fase, la distorsión armónica y la potencia de salida.

Actividad 5

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

 

En este trabajo practico pudimos observar los distitos tipo de comportamientos de los circuitos en clase B. También pudimos calcular la potencia total disipado en los transistores, de esta manera pudimos saber si seria necesario la utilización de disipadores o no. Pudimos aprender las diferentes configuraciones del "par complementario" de transistores, con una salida cuasi-complementario. Tambien vimos el circuito simple de clase B. Ademas vimos: caracteriscas de polarización de los transistores, analsis de distorción armónica, respuesta en frecuencia del circuito, etc.