Sistemes Electrònics
Pràctica 4: Components III (Transistor)
Resum.
En aquest document es descriu l’objectiu, procediment i circuits proposats com a pràctica 4.
Aquesta pràctica té tres apartats a realitzar: Treball previ, Treball de simulació
i Treball de laboratori.
Paraules clau: Transistor. Transistor bipolar. Característica estàtica. Recta de càrrega.
4.1.- Objectius
Aquesta pràctica és la tercera dedicada als components i té com a objectiu conèixer el
funcionament dels transistors i consolidar el concepte de recta de càrrega d'un circuit. També té
com objectiu aprendre a utilitzar un software de simulació que permetrà estudiar el comportament
de circuits electrònics.
4.2.- Treball previ.
Aquest treball previ s'ha de lliurar de forma individual en el document preparat a tal efecte,
Informe Pràctica 4.
Per a realitzar-la es poden utilitzar els apunts de classe, la bibliografia recomanada de l'assignatura,
els datasheets dels fabricants dels components utilitzats i material deixat en ATENEA.
Com a treball previ a aquesta pràctica es demana fer una atenta lectura a aquest document, donant
resposta a les següents qüestions en el document Informe Pràctica 4.
1. Cerqueu, a Internet o Atenea, el full de característiques (datasheet) del transistor bipolar
BD139. Trobeu el tipus d’encapsulat del transistor i el patillatge que li correspon. Dibuixeu el
símbol, el dibuix del component i el nom dels pins del BD139 en el document Informe
Pràctica 4. Ompliu la Taula 1 de l'Informe Pràctica 4 amb els valors dels principals
paràmetres del component subministrats pel fabricant al datasheet. Proveu d’explicar
(breument) a què fa referència cadascun d’aquests paràmetres.
2. Suposant que el transistor que apareix al circuit de la Figura 1 treballa en règim lineal (zona
activa), calculeu el corrent per la base del transistor (I B ), el corrent al col·lector (I C ) i la tensió
col·lector-emissor (V CE ). A efectes de càlcul, els paràmetres del transistor són V BE = 0,6 V,
V CEsat = 0,2 V i β = 120. Ompliu, amb els resultats del càlcul, la Taula 2 de l'Informe Pràctica
4.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
Pàgina 4.1
Figura 1: Circuit de polarització d’un transistor bipolar.
3. Considerant el mateix circuit de la Figura 1, calculeu el corrent per la base del transistor (I B ),
el corrent en el col·lector (I C ) i la tensió col·lector-emissor (V CE ) per als diversos valors de
tensió de la font a la malla de base (V BB ) que apareixen a la Taula 3 del document Informe
Pràctica 4. Ompliu les columnes corresponents de la Taula 3 amb els valors obtinguts.
4. Dibuixeu la disposició dels components i la connexió dels aparells de mesura a la placa de
proves per als circuits que apareixen a les Figura 2 i Figura 3, emprant els dibuixos de la
placa de proves que apareixen en el document Informe Pràctica 4 (Figura 5 i Figura 6
respectivament).
4.3.- Treball de simulació
En aquest apartat s’utilitzarà el software de simulació de circuits electrònics MultisimLive de
National Instrumens. Es un software de lliure distribució que es pot utilitzar online i per tant, no
requereix cap instal·lació ens els vostres ordinadors. L’adreça per accedir a MultsimLive és:
• https://www.multisim.com/
Per accedir al software haureu de crear un compte de National Instrument, si no disposeu d’un. En
la següent adreça trobareu un tutorial per crear i simular els circuits proposat en aquesta pràctica.
Per activar totes les funcionalitats, us heu de registrats amb el correu UPC d'estudiant i afegiu al
vostre perfil “Profile settings”, dintre del camp "Activated Serial Number " el codi M86X44026.
•
https://www.multisim.com/get-started/
Amb els resultats obtinguts en aquesta part de la pràctica s’ha d’omplir l’apartat 4.2, treball de
laboratori, de l'Informe Pràctica 4. Aquest document s’ha de lliurar al professor al finalitzar la
pràctica.
4.3.1.- Transistor bipolar treballant en activa (lineal).
4.3.1.A.- Munteu el circuit de la Figura 2 anant amb cura amb la polaritat de la font, la polaritat
dels aparells de mesura i la col·locació del transistor. Amb V BB = 8 V, mesureu el corrent per la
base del transistor (I B ), el corrent al col·lector (I C ), la tensió base-emissor (V BE ) i la tensió
col·lector-emissor (V CE ). Anoteu els resultats a les cel·les corresponents de la Taula 4 de
l'Informe Pràctica 4.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
Pàgina 4.2
En el transistor NPN seleccionat modifiqueu el paràmetre BF (Max forward beta) a 120A/A. Per
això, cliqueu sobre el transistor i aneu a la finestra Item on hi ha els paràmetres del model del
component.
Per canviar la polaritat dels amperímetres, cliqueu sobre la figura i en la finestra Item cliqueu sobre
“Flip corrent Measurement”
Figura 2: Circuit amb transistor bipolar en zona activa.
4.3.1.B.- Per al mateix circuit mostrat a la Figura 2, mesureu el corrent per la base del transistor
(I B ), el corrent al col·lector (I C ) i la tensió col·lector-emissor (V CE ), amb els valors de tensió de
la font de base (V BB ) proposats a la Taula 5 de l'Informe Pràctica 4. Ompliu les columnes
corresponents de la Taula 5 amb les mesures realitzades.
4.3.1.C.- Amb les dades de les Taules 3 i 5 dibuixeu la recta de càrrega corresponent al circuit de
col·lector del transistor bipolar (gràfica V CE -I C ) tant per als valors teòrics com per als mesurats.
Empreu la quadrícula de la Figura 7 de l'Informe Pràctica 4.
4.3.2.- Transistor bipolar treballant en commutació (tall i saturació).
Munteu el circuit que apareix a la Figura 3. Pareu atenció a que el resistor R B ha canviat respecte
a l’anterior muntatge. Com V BB s’utilitzarà un senyal TTL, per això configureu el generador
“clock voltage” amb un senyal quadrat de 1 kHz de freqüència, 5 V d’amplitud. Copieu a la
Figura 8 de l'Informe Pràctica 4 la gràfica proporcionada per MultiSim Live amb els senyals
V BE i V CE en la mateixa figura i amb el fons blanc.
Figura 3: Circuit amb transistor bipolar treballant en commutació.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
Pàgina 4.3
Observeu la relació que existeix entre la tensió V BB i la tensió V CE . Identifiqueu la relació entre el
nivell (alt o baix) de la tensió de control i el comportament del transistor com un interruptor tancat
(V CE a nivell baix) i obert (V CE a nivell alt).
4.3.3.- Circuit d’aplicació del transistor bipolar: detector crepuscular.
En aquest apartat es construirà un sistema basat en una LDR (Light Depending Resistor), donat
per la figura 4, per a activar un LED en funció de la intensitat de llum.
Figura 4: Circuit detector crepuscular.
El component LDR que es vol utilitzar és el NSL-19M51 que té un corba característica resistència
lux representada en la figura 5.
Figura 5: Corba característica resistència-lux del NSL-19M51
Atès que l’entorn MultisimLive no disposa d’aquest model de component, utilitzarem un
potenciòmetre de valor màxim 1000 kΩ al que permetrem una variació en el 0% i el 100%.
Munteu el circuit que apareix a la Figura 6. Verifiqueu el seu funcionament.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
Pàgina 4.4
R2
R1
Figura 6: Circuit detector crepuscular.
Mesureu la tensió entre el col·lector i l’emissor del transistor i el corrent de col·lector i completeu
la Taula 7 de l'Informe Pràctica 4.
Justifica si el transistor està treballant en commutació. (Tall-Saturació). Calcula un nou valor per
R1 per aconseguir saturar el transistor d’aquesta manera s’aconseguirà la màxima lluminositat en
el led. Mesureu la tensió entre el col·lector i l’emissor del transistor i el corrent de col·lector i
completeu la Taula 8 de l'Informe Pràctica 4.
4.4.- Treball de laboratori
Amb els resultats obtinguts a aquesta part de la pràctica s’ha d’omplir l’apartat 4.3, treball de
laboratori, de l'Informe Pràctica 4. Aquest document s’ha de lliurar al professor al finalitzar
la pràctica.
4.4.1.- Transistor bipolar treballant en activa (lineal).
4.4.1.A.- Munteu el circuit de la Figura 7 anant amb cura amb la polaritat de la font, la polaritat
dels aparells de mesura i la col·locació del transistor. Amb V BB = 8 V, mesureu el corrent per la
base del transistor (I B ), el corrent al col·lector (I C ), la tensió base-emissor (V BE ) i la tensió
col·lector-emissor (V CE ). Anoteu els resultats a les cel·les corresponents de la Taula 9 de
l'Informe Pràctica 4.
⚠ Munteu el transistor
conforme al punt 1 de les
qüestions prèvies. No us
equivoqueu en el patillatge.
Figura 7: Circuit amb transistor bipolar en zona activa.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
⚠ A la Figura 7 apareixen dos
amperímetres i un voltímetre,
però només es disposa de dos
multímetres
els
quals
s’utilitzaran com amperímetre,
mentre que com voltímetre
s’utilitzarà l’oscil·loscopi.
Pàgina 4.5
4.4.1.B.- Amb les dades obtingudes a l’apartat anterior calculeu el paràmetre β i ompliu la Taula
10 de l'Informe Pràctica 4.
4.4.1.C.- Per al mateix circuit mostrat a la Figura 7, mesureu el corrent per la base del transistor
(I B ), el corrent al col·lector (I C ) i la tensió col·lector-emissor (V CE ), amb els valors de tensió de
la font de base (V BB ) proposats a la Taula 11 de l'Informe Pràctica 4. Ompliu les columnes
corresponents de la Taula 11 amb les mesures realitzades.
4.4.1.D.- Amb les dades de les Taules 3 i 11 dibuixeu la recta de càrrega corresponent al circuit
de col·lector del transistor bipolar (gràfica V CE -I C ) tant per als valors teòrics com per als
mesurats. Empreu la quadrícula de la Figura 9 de l'Informe Pràctica 4.
4.4.2.- Transistor bipolar treballant en commutació (tall i saturació).
Munteu el circuit que apareix a la Figura 8. Pareu atenció a que el resistor R B ha canviat respecte
a l’anterior muntatge, i que en aquest cas no s’utilitzarà ni l'amperímetre ni el voltímetre: observeu
els senyals d’interès amb l’oscil·loscopi. Com V BB s’utilitzarà un senyal TTL, per això configureu
el generador de funcions amb un senyal quadrat de 1 kHz de freqüència, 5 V d’amplitud i offset
2,5 V. Amb el Canal I de l’oscil·loscopi observeu el senyal V BB i amb el Canal II observeu la
tensió col·lector-emissor del transistor (V CE ). Dibuixeu ambdues senyals a la retícula de la Figura
10 de l'Informe Pràctica 4.
Figura 8: Circuit amb transistor bipolar treballant en commutació.
Observeu, amb ajut de l’oscil·loscopi la relació que existeix entre la tensió V BB i la tensió V CE .
Identifiqueu la relació entre el nivell (alt o baix) de la tensió de control i el comportament del
transistor com un interruptor tancat (V CE a nivell baix) i obert (V CE a nivell alt).
4.4.3.- Circuit d’aplicació del transistor bipolar: detector crepuscular.
En aquest apartat es construirà un sistema basat en una LDR (Light Depending Resistor) per a
activar un LED en funció que hi hagi o no llum.
Munteu el circuit que apareix a la Figura 9. Verifiqueu el seu funcionament.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
Pàgina 4.6
Figura 9: Circuit detector crepuscular.
Mesureu la tensió entre el col·lector i l’emissor del transistor, i completeu la Taula 12 de l'Informe
Pràctica 4.
A continuació munteu el circuit anterior però substituint el valor de R1 pel calculat al vostre apartat
de simulació
⚠ Tingueu especial cura en muntar correctament el LED, no confondre ànode i càtode.
4.5.- Material necessari per al treball de laboratori
Equip:
• 1 Font d’alimentació.
• 2 Multímetres.
• 1 Generador de senyal.
• 1 Oscil·loscopi.
• 1 Placa de proves
Components:
• 1 resistència de 220 Ω, 1 kΩ, 47 kΩ, 10 kΩ i 100 kΩ (1/4W).
• 1 transistor bipolar BD139.
• 1 LED
• 1 LDR
4.6.- Conclusions
Un cop feta la pràctica, l’estudiant/a s’ha d’haver familiaritzat amb el funcionament del transistor
bipolar. Serà capaç de diferenciar entre el treball en zona lineal i en saturació d'un transistor.
També tindrà clar el concepte de recta de càrrega.
Bibliografia
[1] Storey, Neil. “Electronics. A System Approach”. Pearson, 2009.
[2] Bishop, Owen. “Electronics. Circuits and Systems”. Elsevier, 2011.
Sistemes Electrònics 2024_25_T
Pràctica 4
Pàgina 4.7