Este documento describe el diseño e implementación de un preamplificador para micrófono capacitivo con una ganancia de 100 usando transistores JFET. El diseño se realizó analíticamente y se simuló en CircuitMaker, aunque la simulación no arrojó resultados precisos. El circuito físico requirió modificaciones para lograr la ganancia deseada y usar un transistor sustituto al especificado originalmente. El presupuesto total fue de $4.68.

1. FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE ELECTRONICA
ASIGNATURA: ELECTRONICA 1
CICLO 01 – 09
PROYECTO 2:
PREAMPLIFICADOR PARA MICROFONO CAPACITIVO
Docente:
Ing. Tania Martínez.
Integrantes:
García Meléndez Samael Aarón GM040490
Bruno Clapos Fabián BC050243
Alvarado Pérez Eva Tatyana AP030203
CIUDADELA DON BOSCO, 26 DE MARZO DE 2009

2. Definición del problema.
Diseñar e implementar un circuito con transistores de efecto de campo FET,
que sirva como preamplificador para un micrófono, con una ganancia de
100.
Para ello es necesario:
- Dominar y utilizar las técnicas de análisis de transistores JFET
propuestas en la referencia bibliográfica.
- Estudiar e interpretar las curvas características del transistor
seleccionado, y los datos proporcionados por el fabricante.
- Verificar y corregir las anomalías que existan entre el modelo
teórico y el modelo practico.

3. DISEÑO DEL AMPLIFICADOR.
ANALISIS MATEMATICO:
Según la referencia bibliográfica, se tiene el siguiente modelo de diseño:
El primer paso, es seleccionar el punto Q de operación del transistor,
compuesto por un VGS(Q), VDS(Q) y un IDS(Q).
El segundo paso es realizar una ecuación de lazo entre el dreno y la fuente:
Ecuación (1)
Resolviendo para RS y RD, establecemos una constante:
Ecuación (2)
El tercer paso, es resolver RD, para ello, retomamos la ecuación de
ganancia de voltaje del transistor:
Ecuación (3)

4. Si despejamos para RD, obtenemos una ecuación cuadrática:
Ecuación (4)
Con lo que obtenemos dos valores para RD. Escogemos el positivo, y este
debe cumplir la condición de ser menor que k1, sino implicaría una RS
negativa.
Hora resolvemos para R1 y R2 con las ecuaciones:
Ecuación (5)
Ecuación (6)
RG es a la resistencia equivalente de R1||R2, y se obtiene a partir de la
ecuación de ganancia de corriente:
Ecuación (7)

5. DISEÑO DEL CIRCUITO.
Seleccionamos el transistor JFET 2N3819, el cual, según la hoja técnica del
fabricante, su curva de ID versus VDS es:
El punto en rojo en la grafica indica el punto Q escogido, de donde puede
deducirse que:
VDS(Q)=3V
ID(Q)=2.2mA
VGS(Q)=-0.8V
Y según los datos proporcionados por la hoja técnica se tiene también:
gm=6.5 mS
Y según los propósitos del proyecto, la ganancia de voltaje debe ser 100.
Por motivos prácticos, desarrollaremos el circuito para una ganancia de
120, y con un potenciómetro, según la reacción del instrumental, así
regularemos la salida.

6. Por lo que:
AV=120
Y decidimos tener un circuito sin resistencia de carga, por lo que RL=0.
Ahora, tomamos la ecuación (2) y resolvemos:
Ahora, con la ecuación (4) realizamos:
Con lo que tenemos que :
RD1=0 OHM
RD2=3.9 k OHM
Se cumple la condición que RD sea menor que K1.
Volvamos a la ecuación (2) y tenemos:
Ahora, necesitamos encontrar RG, para ello empleamos la ecuación (7):

7. Establecemos una ganancia de corriente de 2.
Retomamos la ecuación 5 y tenemos:
Y con la ecuación (2) tenemos:
Por lo que nuestro listado de componentes es:
- Una resistencia de 3.9 k OHM
- Una resistencia de 200 OHM
- Una resistencia de 1.6 kOHM
- Una resistencia de 48 OHM
- Un capacitor cerámico de 470 uF
- Una capacitor de papel de 10 uF
- Un capacitor cerámico de 1 uF
Los capacitores, se escogen preferentemente, para una frecuencia de audio,
no superior a 40 kHz.

8. ESQUEMA DEL AMPLIFICADOR.
Esquema de diseño.

9. BITACORAS DE PRUEBAS DEL CIRCUITO.
vie 20 dom 22 lun 23 mier 25 jue 26
Analisis y tratamiento de las tecnicas para el diseño
Diseño y bosquejo del circuito en casa del compañero Bruno.
Simulaciones por computadora
Compra de componentes
Prueba del circuito y modificaciones en lab CIIT Fund Generales.
Presentacion del proyecto
Mar-09
Evento

10. DIAGRAMA FINAL.
Las pruebas en el simulador fueron fallidas, pues no arrojaba los resultados
deseados. En cambio, en las pruebas del circuito físico, se obtuvieron
resultados aproximados, aunque fueron necesarios algunos cambios, para
lograr la ganancia de 100, por lo que el circuito de implementación es:
El cambio, se debe principalmente, a que el diseño se baso en el 2N3819, el
cual no fue encontrado en tiendas de electrónica, por lo que se opto por su
sustituto el 2SK192, además la máxima ganancia obtenida fue de 10, por lo
que fue necesario realizar una réplica del circuito, conectarla encascada y
obtener una ganancia de 10x10=100

11. PRESUPUESTO:
PU Cantidad PT
- resistencia de 2K OHM 0.27 2 $0.54
-resistencia de 750 OHM 0.27 2 $0.54
-resistencia de 3K OHM 0.27 2 $0.54
-potenciómetro de 5KOHM 0.63 2 $1.26
-transistores JFET 2SK192 0.90 2 $1.00
total: $4.68
Los capacitores, así como el alambre para breadboard son excedentes de
proyectos anteriores, por lo que no se toman en cuenta en los costos.

12. Limitaciones:
- La simulación en CircuitMaker fue fallida, pues no mostraba
correctamente la señal de salida. Se edito las librerías de
componentes, con el transistor 2N3819, junto con sus
características a partir de la información de la hoja técnica
proporcionada. Los datos en la simulación mejoraron, aun así, no
se acercaban a los resultados prácticos.
- No se encontró en las tiendas de electrónica el transistor 2N3819,
por lo que fue sustituido por uno equivalente, lo que provoco un
cambio ligero en el diseño del circuito, para obtener los valores de
ganancia deseada.
- Fue anulado el capacitor de entrada, que recibe la señal, pues por
su proceso de carga y descarga, atenuaba la Vin.

13. ANEXOS.