COMUNICACIONES

1. Universidad Autonoma de Baja California
.
1
PRINCIPIOS DE AMPLIFICACION
Marcos Marcos Fernando
e-mail: fmarcos@uabc.edu.mx
RESUMEN: Se comprobó las características de un
amplificador, además, se midieron los efectos de los
capacitores de acoplamiento de un amplificador y efecto
de un capacitor bypass.
1 INTRODUCCIÓN
La amplificación de señales se ha vuelto una
necesidad, un requerimiento para el desarrollo y la
aplicación de los sistemas electrónicos, y buscar la
forma correcta y más eficaz de realizar esto se ha vuelto
un todo un reto. Esta necesidad ha provocado una
amplia investigación,y claramente se puede observar en
los avances que se han presenciado las últimas
décadas, primero la invención de los transistores de
tubos,los cuales tenían un gran volumen y por supuesto
también peso, pero hoy en día con la invención del
transistor, surgió un gran desarrollo en la electrónica y
claro también un aumento en sus aplicaciones.
En proceso de amplificar, los transistores
desarrollan un papel fundamental, pues bajo ciertas
condiciones, pueden entregar a una determinada carga
una potencia de señal mayor de la que absorben. El
análisis de un amplificador mediante su asimilación a un
cuadrípolo (red de dos puertas), resulta interesante ya
que permite caracterizarlo mediante una serie de
parámetros relativamente simples que nos proporcionan
información sobre su comportamiento.
En los amplificadores,gracias a los transistores se
consigue la intensidad de los sonidos y de las señales
en general y el proceso de amplificación es lo que se
pretende analizar con el desarrollo de la práctica y se
limitara a conocer los efectos de algunos componentes
que conforman un circuito amplificador.
2 TEORIA
El transistor es un dispositivo semiconductor de
tres capas que consiste de dos capas de material tipo N
y una capa tipo P, o bien, de dos capas de material tipo
P y una tipo N. al transistor de la izquierda se le llama
transistor NPN,en tanto que al de la derecha se le llama
transistor PNP, ver Figura 1.
Figura 1. Tipos de transistores
Para la polarización las terminales que se
muestran en la figura anterior se indican mediante las
literales E para el emisor, C para el colector y B para la
base.
La abreviatura BJT, del transistor bipolar de unión,
suele aplicarse a este dispositivo de tres terminales. El
término bipolar refleja el hecho de que los huecos y los
electrones participan en el proceso de inyección hacia el
material polarizado de forma opuesta. Si sólo se utiliza
un portador (electrón o hueco), entonces se considera
un dispositivo unipolar.
Configuración de Base Común
Para la configuración de base común con
transistores PNP y NPN. La terminología de la base
común se deriva del hecho de que la base es común
tanto a la entrada como a la salida de la configuración. A
su vez, por lo regular la base es la terminal más cercana
a, o que se encuentra en, el potencial de tierra
En la región activa la unión base - colector se
polariza inversamente, mientras que la unión emisor -
base se polariza directamente,la región activa se define
mediante los arreglos de polarización,en el extremo más
bajo de la región activa, la corriente del emisor (IE) es
cero; esa es la verdadera corriente del colector y se
debe a la corriente de saturación inversa IC0.
Configuración de Emisor Común
Se le denomina configuración de emisor común
debido a que el emisor es común o hace referencia a las
terminales tanto de entrada como de salida (en este
caso,es común tanto a la terminal de base como a la de
colector). Una vez más, se necesitan dos conjuntos de
características para describir por completo el
comportamiento de la configuración de emisor común:
uno para el circuito de entrada o base-emisor y otro para
el circuito de salida o colector-emisor.
En la región activa de un amplificador de base
común la unión del colector-base se encuentra
polarizada inversamente, mientras que la unión base-
emisor se encuentran polarizada directamente.
Configuración de Colector Común
La configuración de colector común se utiliza sobre
todo para propósitos de acoplamiento de impedancia,
debido a que tiene una alta impedancia de entrada y una
baja impedancia de salida, contrariamente a las de las
configuraciones de base común y de un emisor común.
3 DESARROLLO
Los siguientes componentes electrónicos y equipo
son necesarios para realizar la práctica
- 1 Resistencia 10 KΩ
- 1 Resistencia 3.9 KΩ
- 1 Resistencia 390 Ω
- 1 Resistencia 270 Ω
- 2 Capacitores de 10μf
- 1 Capacitor 50 μfd.
- 1 Transistor 2N2222A
- 1 Interruptor sencillo.
- Osciloscopio
- Generador de Funciones.
- Protoboard.
- Cable y pinzas peladoras.
Procedimiento
El circuito mostrado en la Figura se monto en
nuestro protoboard.
R2

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2
Figura 2. Amplificador de señales
El circuito armado es el siguiente
Figura 3.
Se midió la señal de salida y la frecuencia de
nuestro circuito conectando un osciloscopio en el
Capacitor “C2” de nuestro circuito, asegurándonos
primero que el switch “J1” este abierto. Los resultados
son los siguientes.
Figura 4. Señal del amplificador con switch abierto
(Amarilla-Señal de salida y Azul-Señal de entrada)
Analizados nuestros resultados anteriores, lo
siguiente fue cerrar el switch “J1” de nuestro circuito y
observar cuales son los resultados.
Las señales obtenidas son
Figura 5. Señal de Amplificador con switch cerrado
(Amarilla-Señal de salida y Azul-Señal de entrada)
Lo siguiente fue medir la corriente de colector, para
ellos se abrió el circuito para poder conectar nuestro
multímetros en el lugar indicado.
En las Figuras 6 Y 7 se pueden ver las mediciones
realizadas.
Figura 6. Medición de corriente con switch abierto.
Figura 7. Medición de corriente con switch cerrado
De acuerdo con los datos obtenidos, se midió la
ganancia (Ver cálculos en Datos experimentales y datos
calculados) obtenida por nuestro amplificador en ambos
casos (Con switch abierto y cerrado)
Para tener un mayor panorama del comportamiento
del amplificador, se realizaron modificaciones en la
frecuencia de nuestra señal de entrada y se hizo la
comparación de ganancia en cada caso (Ver resultados
en Datos experimentales y datos calculados).
En las graficas 1 y 2 se puede observar el efecto
de la variación de frecuencia con respecto a la ganancia
de voltaje con el switch abierto y cerrado
respectivamente obtenido en la simulación.
Con switch abierto

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3
Grafica 1.
Con switch cerrado
Grafica 2.
La grafica 3 y 4 muestras igualmente la variación
de ganancia de voltaje con el cambio de frecuencia con
switch abierto y cerrado respectivamente,
Con switch abierto
Con switch cerrado
4 DATOS EXPERIMENTALES Y DATOS
CALCULADOS
Tabla 1.
Frecuencia (Hz) Ganancia
(Simulación)
Ganancia
(Practica)
1 0.224 0.241
10 1.2 1.3
100 1.41 1.24
1 K 1.38 1.51
10 K 1.37 1.24
100 K 1.37 1.20
1M 1.37 1.14
Tabla 2.
Frecuencia Ganancia
(Simulación)
Ganancia
(Practica)
1 Hz 0.21 1.3
10 Hz 1.53 3.91
100 Hz 10.9 -
1 KHz 33.1 30.66
10 KHz 34.3 31.1
100 KHz 34.4 30.3
1MHz 34.4 36.74
Tabla 3. Efectos de cambiar el capacitor C2.
Capacitor
(F)
Corriente de
Base (A)
Corriente de
colector (A)
Corriente
Salida C2 (A)
0,1n 0A 0 2,424u
1n 180,082n 970,49n 24,2u
10n 1,4u 9,75u 238,397u
100n 10,937u 72,916u 1,8m
1u 19,411u 124,319u 3,17m
10u 20,019u 127,593u 3,266m
100u 20,055u 127,883u 3,274m
1000u 21,864u 127,865u 3,274m
Tabla 4. Efectos de cambiar el capacitor C1.
Capacitor
(F)
Corriente de
Base (A)
Corriente de
colector (A)
Corriente
Salida C2 (A)
0,1n 21,78u 3,012m 824,201n
1n 21,769u 3,012m 8,241u
10n 21,756u 3,009m 82,305u
100n 21,472u 2,0907m 785,94u
1u 20,081u 1,167m 2,994m
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1 100 10000 1000000
Ganacia
Frecuencia (Hz)
Simulación
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 100 10000 1000000
Ganancia
Frecuencia (Hz)
Simulación
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
0.1 10 1000 100000
Ganancia
Frecuencia (Hz)
0
5
10
15
20
25
30
35
0.1 10 1000 100000
Ganancia
Frecuencia (Hz)

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4
10u 20,016u 127,593u 3,266m
100u 20,024u 12,806u 3,272m
1000u 20,015u 1,3u 3,272m
5 ANALISIS DE RESULTADOS
5.1 Discusión de la precisión y exactitud de
las mediciones.
El circuito se opero a diferentes frecuencias, y se
observo el efecto del capacitor bypass, se obtuvieron
buenos resultados, hay un parecido en lo simulado y lo
práctico.
5.2 Análisis de los posibles errores de
medición.
Surgieron errores de medición, pero estas fueron
solucionadas.
5.3 Descripción de cualquier resultado
anormal.
Al momento de desarrollar la práctica se
presentaros errores en la medición del circuito, y lo que
sucedía es que la señal que se media en el osciloscopio
no era el esperado,esto se distorsionaba demasiado, el
circuito se reviso y se armo varias veces y aun así
prevalecía el problema, hasta que se opto por cambiar
las puntas del osciloscopio y se soluciono el problema.
5.4 Interpretación de los resultados
Los resultados obtenidos nos muestran que este
tipo de amplificadores son una buena opción en
aplicaciones que requieran altas amplificaciones, como
por ejemplo audio, pero hay que tomar en cuenta que la
calidad de la señal no sea la mejor, para ello ha de ser
bueno optar por amplificadores de potencia, todo
depende de la aplicación que se les vaya a dar a los
circuitos.
6 APENDICE
1. Determine el Punto Q del Transistor con el
Interruptor J1 Abierto.
La región de saturación se da cuando
𝐼 𝑚𝑎𝑥 =
𝑉𝑐𝑐
𝑅 𝐶 + 𝑅 𝐸
=
6𝑉
390Ω + 270Ω
= 9.09𝑚𝐴
Y el voltaje de corte se da cuando
𝑉𝐶𝐸 = 6𝑉
Por lo tanto de acuerdo a las mediciones
realizada, la corriente en cd en el colector es de
3.51 mA y el voltaje colector-emisor es 3.675V
Por lo tanto el punto Q se muestra a
continuación.
Grafica 5.
2. Determine el Punto Q del Transistor con el
Interruptor J1 Cerrado.
La corriente en cd en el colector es de 3.54
mA y el voltaje colector-emisor es 3.655V, punto Q
se muestra a continuación.
Grafica 6.
3. Explique la diferencia entre ambos resultados.
El punto Q de el transistor se movio hacia
abajo al momento de cerrar el switch, la corriente
de colector aumento unos cuantos nano amperes y
el voltaje aumento unos cuantos milivolts,se puede
decir que el punto Q se mantuvo en el mismo lugar.
4. Cuál es la función de los capacitores C1 y C2
Son capacitores de acoplamiento, la función
del capacitor 1 es dejar pasar la señal alterna de
entrada a nuestro circuito, el capacitor 2 cumple
una función similar, esta deja salir la señal de
nuestro circuito, ambos bloquean la señal de
corriente directa que pudiera entrar o salida de
nuestro circuito, si no colocáramos cualquiera o
ambos capacitores, podríamos decir que nuestro
circuito no está funcionando o que no se le está
aplicando ningún voltaje en la entrada, ya que el
circuito no amplifica ninguna señal si no cuenta con
el capacitor 1 y no emite señal sin el capacitor 2.
5. Determine la reactancia Capacitiva de C1, C2,
C3.
La reactancia viene dada por la siguiente
ecuación:
𝑋 𝐶 =
1
2𝜋𝑓𝐶
𝑋 𝐶1 = 𝑋 𝐶2 =
1
2𝜋(1000)(10𝑥10−6
)
= 15,9158827
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8
Ic(mA)
Vce
Ic max
Vce max
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8
Ic(mA)
Vce (V)
Vce max
Ic max

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5
𝑋 𝐶3 =
1
2𝜋(1000)(50𝑥10−6
)
= 3,18317653Ω
6. Explique que la pasa a la Corriente de Colector
al conmutar el Interruptor de apagado a
encendido.
Cuando nosotros realizamos la medición de la
corriente con el interruptor abierto, la corriente de
colector es muy pequeña (Corriente del orden de
los micro amperes), pero cuando cerramos el
interruptor, la corriente se dispara, alcanzando un
valor muy grande comparado a cuando el
interruptor estaba abierto (Corriente del orden de
los mili amperes).
7. Que le pasa a la ganancia conforme aumenta la
frecuencia.
La ganancia aumenta conforma aumenta la
frecuencia, pero esto solo hasta cierto punto, ya
que al alcanza un valor muy alto, la ganancia se
mantiene constantes (Ver Tabla 1 en Datos
experimentales y datos calculados)
8. Determine como varia la Corriente de Colector,
si se incrementa la frecuencia a 100 Khz y
mantiene el interruptor cerrado.
9. Que aplicación práctica le darías a este
amplificador.
Amplificación de señales de audio.
10. Explica que sucedería si se cambian los valores
de C1 y C2.
Cuando cambiamos el capacitor “C1”
gradualmente de uno mayor a uno mayor y
dejamos “C2” con su valor establecido desde el
inicio,lo que se obtiene es que la corriente de base
aumenta y por lo tanto también lo hace la corriente
de colector, de esta manera tenemos una mayor
cantidad de corriente saliendo por “C2”. Ahora, si
dejamos “C1” estable y cambiamos “C2”
gradualmente de una valor pequeño a uno más
grande,lo que obtenemos es una decremento muy
pequeño en la base, pero la corriente de colector
disminuye de una manera considerable a
comparación de la corriente de base, pero se
puede observar que la corriente que sale de
nuestro circuito aumenta conforma el valor de
capacitor “C2” aumenta su valor (Ver Tabla 3 y 4
en Datos experimentales y datos calculados)
7 CONCLUSION
Se armó un circuito, a este se le ingreso una señal
y de acuerdo a los resultados que obtuvimos se
concluyó que nuestro circuito amplificaba y no actuaba
como un interruptor, anteriormente no le había tomado
importancia a los capacitores de acoplamiento en un
circuito de este tipo, bueno en realidad no sabía para
que funcionaba y ahora comprendíque estos sirven para
permitir el paso y salida de nuestra señal alterna. El
efecto que provoca un capacitor en el emisor del
amplificador es en verdad sorprendente, ya que la
amplificación aumenta de una forma muy considerada.
8 BIBLIOGRAFIA
C. J. Savant, Jr. Roden Martin S, Carpenter
Gordon. Diseño electrónico.México DF. Mc Graw-Hill.
Inc, 1998.
Boylestad RobertI, Introducción al análisis de
circuitos,10ma Edición,Pearson Educación,México,
2004,ISBN 970-26-0448-6