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Electrónica I. Guía 7
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Facultad: Ingeniería.
Escuela: Electrónica.
Asignatura: Electrónica I.
Lugar de ejecución: Fundamentos Generales,
aula 3.21 (Edificio 3, 2da planta).
PUNTO DE TRABAJO DE CD DEL BJT
Objetivos generales

Verificar el punto de operación de un transistor de unión bipolary cómo repercute este en la amplificación
de las señales.
Objetivos específicos


Determinar las coordenadas del punto de operación de un transistor bipolar utilizando técnicas
experimentales.
Analizar el efecto que tiene la ubicación del punto de operación sobre el desempeño de todo el circuito.
Materiales y equipo






1 Unidad PU-2000 con PU-2200.
1 Placa DEGEM EB-111.
1 Osciloscopio de doble trazo.
2 cables de conexión para osciloscopio.
2 Cables de conexión para el multímetro.
6 conectores de 2mm para la placa DEGEM.
Introducción teórica
El término polarización es un término totalmente inclusivo de la aplicación de voltajes de DC para establecer un
nivel fijo de corriente y voltaje. Para amplificadores con transistores, la corriente y voltaje de DC resultantes
establecen un punto de operación en las características que definen la región que se empleará para amplificar la
señal aplicada. Como el punto de operación es un punto fijo en las características, también se llama punto
quiescente (abreviado punto Q). Por definición, quiescente significa quieto, inmóvil, inactivo1. La figura 1
muestra una característica del dispositivo de la salida general para establecerla operación del dispositivo en
cualquiera de estos u otros puntos dentro de la región activa.
Las capacidades máximas se indican en las características de la figura 1 por medio de una líneahorizontal para la
corriente máxima del colector (ICmax) y una línea vertical para el voltaje máximode colector a emisor (VCEmax) La
curva (PCmax) define la restricción de potencia nominal máximaen la misma figura. En el extremo inferior de las
escalas se encuentran la región de corte,definida por IB ≤ 0 A y la región de saturación, definida por VCE ≤
VCEsat.
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Página 162, Electrónica teoría de circuitos y dispositivos electrónicos, 10m Edición.
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El dispositivo BJT podría ser polarizado para que opere afuera de estos límites máximos, pero el resultado de tal
operación acortaría considerablemente la duración del dispositivo o lodestruiría. Si nos limitamos a la región
activa, podemos seleccionar muchas áreas o puntos deoperación diferentes tales como los mostrados por los
puntos A, B, C y D elegidos al azar en la figura 1.
Figura 1. Varios puntos de operación dentro de los límites de funcionamiento de un transistor.
En la figura 2 se muestra un circuito de polarización por divisor de tensión capaz de compensar los desequilibrios
producidos por la ICB0, β y VBE. Las variaciones de ICB0, β y VBE por efecto de la temperatura se traducen en un
aumento de la corriente de colector IC. Cuando la IC tiende a aumentar la caída de tensión en RE también aumenta,
como la tensión en el divisor de tensión en el punto A es casi constante, el aumento de voltaje en RE provoca que
disminuya el voltaje entre base-emisor y esto a su vez disminuye la IB lo que provoca una reducción de IC y esto
compensa su subida, en consecuencia manteniéndola estable ante variaciones de la temperatura.
Figura 2. Circuito de polarización por divisor de tensión.
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Procedimiento
PARTEI: PUNTO DE TRABAJO DE CD.
1. Introduzca la tarjeta EB-111 al PU-2000 por las guías hasta el conector.
2. Identifique el circuito de la Figura 3 el cual contiene al transistor Q4. Está en la parte inferior izquierda. ¿Cuál
es el código que identifica a Q4? _______________
3. Usando el óhmetro determine el valor de los resistores presentes en el circuito de la figura 3, además
determine el valor de los capacitores C1 y C2.
R11 =
R14 =
RV3 =
R12 =
R15 =
C1 =
R13 =
R16 =
C2 =
4. Ajuste PS-1 a 10 Voltios.
5. Implemente el circuito de la Figura 3.
Figura 3. Amplificador con transistor BJT.
6. Ajuste RV3 para que el voltaje medido entre colector y emisor sea 5Vdc (o lo más cerca posible), que es
aproximadamente la mitad de la tensión de alimentación del colector. De ser necesario cortocircuite R11. Si
mide con respecto a tierra los voltajes medidos de VC=5.84Vdc y VE=0.88Vdc.
7. Apague las fuentes del PU-2000 y mida el valor óhmico al que ha ajustado RV3 para lograr que VCE = 5.0 V.
RV3 = ______________. Luego de realizar la medición de RV3 lleve las fuentes de voltaje a su valor original.
8. Realice las siguientes mediciones colocando el multímetro en medición Vdc:
VBE =
VCE =
VR16=VE =
VR12 =
VR13 =
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9. Con las mediciones anteriores realice los siguientes cálculos:
NOTA:Donde se ha denominado VE es la tensión de Emisor a tierra.
𝐼𝐶 =
𝑉𝑃𝑠1 − 𝑉𝐶𝐸 + 𝑉𝐸
𝑅14
=
mA (Ecuación 1)
𝑉𝑅13
𝑅13
=
A
𝐼𝐶
𝐼𝐵
=
𝐼𝐵 =
𝛽=
(Ecuación 2)
(Ecuación 3)
PARTE II. DESPLAZAMIENTO DEL PUNTO DE TRABAJO.
10.
11.
12.
13.
Corrobore con el multímetro que el VCE = 5Vdc.
Encienda la computadora.
Conecte el adquisidor de datos Picoscope 2204A a la computadora por medio del cable USB.
Conecte una sonda al canal A y la otra sonda al canal B del adquisidor de datos.
14. Haga clic izquierdo en
>> Desarrollo >>
.
15. Dé clic izquierdo en el menú: Tools >> Preferences, seleccione la pestaña Regional Language y seleccione
el idioma de su predilección. Por último dé clic en el botón Aceptar.
16. En la sección inferior de la pantalla ajuste el Disparo (Trigger) del osciloscopio a Auto.
17. Cambie el Volt/Div del Ch-A a ±2V y el Time/Div a 200 s/Div.
18. Ajuste el generador de funciones del PU2200 a una onda senoidal de 2 kHz, con una amplitud de 0.4 Vp y DC
OFFSET en posición OFF.
19. Conecte el generador de funciones del PU2200 al circuito así como se muestra en la figura 4.
Figura 4. Amplificador a transistor BJT en corriente alterna.
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En el Picoscope:
20. Coloque el acople del canal B en AC.
21. Cambie el Volt/Div del Ch-B a ±5V.
PU2200:
22. Ajuste la amplitud del generador para que, la tensión del colector (canal 2 - B) se observe una señal senoidal
sin distorsión de aproximadamente 4 Vp-p (una señal distorsionada NO es una copia fiel de la señal que la
originó). Si tiene dificultades consultar con su instructor de laboratorio.
En el Picoscope:
23. Coloque el acople del canal B en DC.
24. Cambie el Volt/Div del Ch-B a ±10V.
25. ¿La onda que observa tiene nivel de offset?___________
26. ¿Cuál es su valor? _________________________.
En el Picoscope:
27. Dé clic izquierdo en: Editar >> Copiar como imagen.
o
28. Dé clic izquierdo en: Editar >> Copiar ventana completa como imagen.
29. Escriba los valores de: amplitud, Vmax y Vmin para ambos canales del osciloscopio.
Nota: De ser necesario, dé clic izquierdo en: Measurements >> Add measurement y agregue las mediciones
que le sean de utilidad para obtener dichos valores. También puede utilizar los cursores para obtener la
información requerida2.
PU2200:
30. Incremente la amplitud del generador senoidal justo antes de que observe distorsión en la tensión del colector
(medición realizada en el osciloscopio), ya sea en las crestas o los valles de la onda y tome nota de su valor
(Vo) pico a pico así como del valor de la señal de entrada (Vi) pico a pico.
(Vo)pp = _____________
(Vin)pp = _____________
31. Reduzca la amplitud del generador al mínimo y desconecte el generador de señales.
32. Ajuste a RV3 para que la tensión de trabajo sea VCE = 8 voltios. De ser necesario quite el cable en paralelo a
R11. Si mide con respecto a tierra los voltajes medidos de VC=8.32Vdc y VE=0.32Vdc.
NOTA: Si tiene dificultades para lograrlo pida ayuda a su instructor de laboratorio.
33. Apague las fuentes del PU-2000 y mida el valor óhmico al que ha ajustado RV3 para lograr que VCE = 8.0 V.
RV3 = ______________. Luego de realizar la medición de RV3 lleve las fuentes de voltaje a su valor original.
34. Vuelva a conectar el generador y ajuste la amplitud del generador senoidal de manera similar al
procedimiento que ejecutó anteriormente (30), pero la señal que dibujará debe mostrar una PEQUEÑA
distorsión ya sea en las crestas o en los valles de la onda. Repita los pasos 20 al 29.
(Vc)offset = _________________________
(Vo)pp = _____________
(Vin)pp = _____________
2
Revise la guía 4, páginas 6 a la 8: ELE111_G4_Circuitos rectificadores.pdf
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35. Reduzca la amplitud al mínimo y desconecte el generador de señales.
36. Ajuste RV3 para que el voltaje medido entre colector y emisor sea 2.5Vdc (o lo más cerca posible). De ser
necesario cortocircuite R11. Si mide con respecto a tierra los voltajes medidos de VC=3.80Vdc y VE=1.30Vdc.
37. Apague las fuentes del PU-2000 y mida el valor óhmico al que ha ajustado RV3 para lograr que VCE = 2.5 V.
RV3 = ______________. Luego de realizar la medición de RV3 lleve las fuentes de voltaje a su valor original.
38.
39. Vuelva a conectar el generador y ajuste la amplitud del generador senoidal de manera similar al
procedimiento que ejecutó anteriormente (30), pero la señal que dibujará debe mostrar una PEQUEÑA
distorsión ya sea en las crestas o en los valles de la onda. Repita los pasos 20 al 29.
(Vc)offset = _________________________
(Vo)pp = _____________
(Vin)pp = _____________
40.
41.
42.
43.
Desconecte las puntas del osciloscopio, apague el osciloscopio y la aplicación Picoscope 6.
Apague la computadora y el monitor de la misma.
Apague el PU-2000 desactive los controles o en su defecto colóquelos en posición mínima.
Entregue el material al encargado de la práctica y deje ordenada la mesa de trabajo.
Análisis de Resultados
1. Trace la recta de carga de DC del circuito estudiado.
2. Ubique en la gráfica anterior los tres puntos de “Q” que analizó durante la práctica (VCE=5.0 V, VCE=8.0 V
y VCE=2.5 V).
3. Calcule de forma teórica los puntos “Q” analizados en la práctica. Para realizar esto utilice los valores de los
componentes que determinó a través del procedimiento y para el valor de β utilice el dato que proporciona el
fabricante (en el manual impreso ECG o NTE).
NOTA: En este punto realice un análisis numérico, POR FAVOR REALICE SOLAMENTE EL ANÁLISIS
NUMERICO, EVITE REALIZAR EL ANÁLISIS ALGEBRAICO.
4. En la gráfica del literal 1, ubique los puntos calculados en el ítem anterior.
5. En el paso 29 (cuando VCE = 5.0 V) determinó un valor máximo y mínimo de la señal de salida. Mediante
cálculos demuestre que estos datos son correctos. Para esta labor utilice el valor de β que calculó en el paso
9 del procedimiento.
NOTA: Tenga claro que en este punto no se le está pidiendo explicaciones textuales sino procesos
matemáticos.
Investigación Complementaria
1)
2)
Investigue (para el transistor específico de esta práctica) cuales son los datos técnicos que se encuentran en la
versión impresa de los manuales ECG o NTE.
Tome nota de los valores numéricos concretos de los parámetros anteriores.
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4)
5)
6)
7)
8)
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Investigue porque durante la práctica se le llama RL (resistor de carga) a R14.
Investigue cual es la función de C1 en la operación del circuito.
Investigue cual es la función de C2 en la operación del circuito.
Qué es un tono monofónico.
Diseñar e implementar un amplificador de pequeña señal, basado en transistores BJT - PNP, que proporcione
una Ganancia de Voltaje Av = 10 +/- 5% a una carga especifica (se realizarán dos pruebas una con carga de
1KΩ introduciendo un tono monofónico a una frecuencia de 1KHz o mayor al amplificador, y la otra con
una bocina de 4Ω, las cuales deberá traer el estudiante). La señal de entrada será de Audio y proporcionada
por un reproductor típico (reproductor de mp3, teléfono, CD player, etc. propiedad del estudiante) que será
calibrado al 50 % del volumen máximo posible.
Diseñar e implementar un amplificador de pequeña señal, basado en transistores BJT - NPN, que
proporcione una Ganancia de Voltaje Av = 2.5 +/- 0.25% con voltajes de alimentación de 12Vdc. La
intención es poder regular la amplitud de salida del generador del osciloscopio Picoscope 2204A (AWG) de
2Vp a 5Vp en un rango de frecuencias de pequeña señal. Considere el acople de impedancia de salida del
generador, verifique el datasheet del dispositivo.
Bibliografía



Savant C. - Roden M. - Carpenter G. “Diseño electrónico: Circuitos y sistemas”, tercera edición PRENTICE
HALL 2000.
DEGEMSYSTEMS“Curso EB-111 Fundamentos de los semiconductores I”, Primera edición. I.T.S Inter
Training Systems Ltd 1993.
Boylestad, R-Nashelsky, L, “Electrónica: Teoría de Circuitos y dispositivos electrónicos”, decima edición
PRENTICE HALL 2009.
Enlaces:
 ftp://kim.ece.buap.mx/pub/profesor/JCC/Libros/Dispositivos%20electronicos%208va%20ed-Floyd.pdf
 http://www.ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/7transistores.pdf
 http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/polarizacion-transistor.pdf
 http://tonos.com.es/diferencia-entre-monofonico-y-polifonico/