Circuito con BC547

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Tarea (Clase del 1 de mayo). – Circuito re del Transitor BJT (BC547).
Monserrath Perales Espinoza
Luisa Mariely Vidal Mata
Lesly Miroslaw Rivera Hernández
Universidad Autónoma de Querétaro
Ingeniería en nanotecnología
5° semestre 
Microelectrónica 
Letter
4
 Para esta tarea se pidió realizar la simulación de un circuito re de un transitor BJT con el uso del transitor BC547, una señal sinusoidal de A = 1 mV y f = 1 KHz, para comprobar un resultado es la salida en Vo de una señal de -280.1 mV, además de averiguar que es necesario realizar para poder amplificar 300 la señal. .
1.INTRODUCCIÓN
A. Marco teórico
TRANSITOR BJT
La clave para el análisis en pequeña señal de los transistores es el uso de circuitos equivalentes (modelos).
Un modelo es la combinación de elementos del circuito, que permiten describir el comportamiento real de un dispositivo bajo ciertas condiciones de operación.
Existen varios modelos para el BJT, entre ellos:
De estos modelos, se analizará el modelo re del transistor bipolar.
· Modelo re
· Modelo hibrido
· Modelo Ebers-Moll, entre otros.
De estos modelos, se analizará el modelo re del transistor bipolar.
MODELO RE DEL TRANSITOR BJT
El modelo re emplea un diodo y una fuente controlada de corriente para duplicar el comportamiento de un transistor en la región de interés. Recuérdese que una fuente de corriente controlada por corriente es aquélla donde los parámetros de la fuente de corriente se controlan por medio de una corriente en otra parte de la red. De hecho, en general: Los amplificadores de transistor BJT se conocen como dispositivos controlados por corriente.
CONFIGURACIÓN DEL EMISOR COMÚN
Para la configuración de emisor común (ver fig.1a), las terminales de entrada son las terminales de base y emisor, pero el conjunto 
de salida lo componen ahora las terminales de colector y emisor. Además, la terminal de emisor es ahora común entre los puertos de entrada y salida del amplificador.
Sustituyendo el circuito equivalente re para el transistor npn dará por resultado la configuración de la Figura 1b. Adviértase que la fuente controlada por corriente aún está conectada entre las terminales de colector y de base y el diodo, entre las terminales de base y de emisor. En esta configuración, la corriente de base es la corriente de entrada, mientras que la corriente de salida aun es Ic. Recuerde, que las corrientes de base y de colector están relacionadas por la siguiente ecuación:
Fig 1. (a) Transistor BJT de emisor común (b) Modelo aproximado para la configuración de la figura 1 (a).
La corriente a través del diodo se determina por lo tanto mediante
Sin embargo, ya que la beta es normalmente mucho mayor que 1, se hace uso de la siguiente aproximación para el análisis de corriente:
La impedancia de entrada se determina por medio de la siguiente relación:
Donde:
· Zi: Impedancia de entrada
· Vi: Voltaje de entrada
· Ii: Corriente de entrada 
· Vbe: Voltaje base-emisor
· Ib: Corriente de base
El voltaje Vbe se halla a través de la resistencia del diodo, como se muestra en la Figura 2. El uso de la ley de Ohm conduce a:
Fig 2. Determinación de Zi empleando el modelo aproximado.
La sustitución nos lleva a que la impedancia de entrada es:
 
Para hallar re se hace con la siguiente formula:
En otras palabras, un elemento resistivo en la terminal del emisor se refleja en el circuito de entrada por un factor multiplicativo . En la Figura 3, se observa el impacto que tiene re sobre la impedancia de entrada (Zi).
Fig 3. Impacto que tiene re sobre Zi.
Para la configuración de emisor común, los valores típicos de Zi que se definen mediante re, oscilan desde unos cuantos cientos de ohms hasta el orden de los kilohms, con valores máximos de entre 6 y 7 kilohms.
Para la impedancia de salida (Zo) las características de interés son el conjunto de salida de la Figura 4, obsérvese que la pendiente de las curvas se incrementa con el aumento en la corriente de colector. Cuanto más elevada sea la pendiente, menor será el nivel de la impedancia de salida (Zo). 
 Fig 4. Definición de ro para la configuración de emisor común.
Se puede ver que cuanto más cambie VCE por el mismo cambio de Ic, mayor será la resistencia de salida en esa región. Dicho de otro modo, cuanto más horizontal es la curva mayor es la resistencia de salida.
2. Objetivo
· Lograr simular en multisim el circuito re del transitor BJT con el uso del transitor BC547, una señal senosoidal de A = 1 mV y f = 1 KHz, además de averiguar que es necesario realizar para poder amplificar 300 la señal.
3. METODOLOGIA
A.Materiales (usados en la simulación)
1. Osciloscopio
2. Resistencias de 3 KΩ, 470 KΩ
3. 2 Capacitores de 10 µΩ 
4. Fuentes de voltaje 
B.Procedimiento
1. Simular el circuito en el programa Multisim (circuito re del transitor BJT). 
4. Simulación en multisim
El esquema guía usado para crear la simulación fue el siguiente:
Fig 5. Esquema guía del circuito.
Cálculos:
Por lo que, 
Y con Ic, 
Como , es posible amplificar, aunque lo ideal sería que diera un valor de 6 V.
Y usando el modelo re (ver fig.6): 
Fig 5. Esquema guía del circuito re.
Se sustituye el transitor y todo lo que está a 12 V junto con los capacitores para que se usen Xc , Ie y el corto.
Para Vo/Vi:
 y 
Por lo que teóricamente esta configuración amplifica 280.1 veces la señal de entrada (en mV).
SIMULACIÓN DEL CIRCUITO 
Fig 6. Circuito re simulado (amplificador con transitor BJT).
RESULTADOS DE LA SIMULACIÓN
Fig 7. Resultados: amplificación de la señal en un tamaño de 280.1 mV aproximadamente.
Para que diera esa amplificación en la simulación fue necesario modificar la frecuencia y el valor de los Vrms, inicialmente se pedía un valor de Vrms de 0.0001 V y una frecuencia de 1000 Hz, pero el valor de la amplificación salía de un tamaño de -279.6 aproximadamente, muy cercano al valor solicitado, por lo que se optó por cambiar a valores de 0.0204 de Vrms y de 10,000 Hz, así de ese modo se cumplía con el requisito de ampliar 280.1 mV, que significa que ocurre un desfase con signo negativo.
Y respondiendo a la pregunta de ¿qué se puede hacer para obtener una amplificación de 300 veces?, se tiene que es necesario tener otros valores de resistencias, por lo que, calculando, se tiene que:
· 
· 
· 
· 
· 
 
G = 300 para obtener una amplificación de 300.
 
De la teoría se sabe que la β de este transitor tiene un valor de 200, por lo que:
 
Y haciendo mallas, se obtiene que:
a) 
b) 
Cumpliéndose: 
· 
· 
· 
Por lo que, para cumplir con la condición de tener una amplificación de 300, es necesario tener resistencias de 470 Ω por una de 869 Ω.
Conclusiones:
Se logró cumplir con las condiciones de amplificación, y esto fue posible gracias al conocimiento adquirido sobre la configuración en re de los transitores BJT, como por ejemplo, el hecho de conocer que cada capacitor maneja un valor de β diferente, es muy importante, ya que todos los demás valores cambian por lo que es necesario calcular todos los valores que requiere el circuito cada que se tenga un condensador diferente y pasa exactamente lo mismo en el caso de los transitores, ya que también estos manejan un valor de beta diferente para cada tipo de éstos; es decir, siempre hay que considerar y tener presente que cada tipo de transitor tienen especificaciones diferentes, igual que con el caso de los condensadores, por lo que para lograr la polarización correcta es necesario hacer todos los cálculos en base a esos valores, así como también es relevante que conociendo todo lo anterior ya mencionado, que se pueden cumplir con condiciones si es que se desea un valor específico de algo, ya sea como en el caso de esta tarea de obtener específicamente ciertos valores de amplificación o ya sea para cumplir con valores específicos de los componentes que se quiera o solicite utilizar.
REFERENCIAS
Martínez, B. (2015). Modelaje-transistores-bjt[Versión Electrónica]. Recuperado de: https://es.slideshare.net/bradyalanquirozmartinez/modelajetransistoresbjt?from_action=save
Haros, R. (2018). Análisis corriente alterna y modelo re. Modelo re para análisis de corriente alterna [Versión Electrónica]. Centro de Enseñanza Técnica y SuperiorRecuperado de: https://www.studocu.com/es-mx/document/centro-de-ensenanza-tecnica-y-superior/electronica-analogica/apuntes/analisis-corriente-alterna-y-modelo-re/3143935/view
se 
REFERENCIAS
[1] García, V. (2015). VOLTÍMETRO CON LCD [Versión Electrónica]. Recuperado de: https://www.hispavila.com/voltimetro-con-arduino/ y https://www.diarioelectronicohoy.com/blog/voltimetro-digital-con-arduino
[2] Vicente Gia. Voltímetrov1 0. Video recuperado de: https://youtu.be/-j-H61yGqSA