Implementación de un trazador de curvas y extractor de parámetros de transistores portátil basado en Analog-Discovery

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema experimental para la caracterización de transistores bipolares de unión (BJT), combinando el uso del dispositivo portátil Analog Discovery con los entornos de programación MATLAB y WaveForms. El objetivo es facilitar la extracción de parámetros clave del transistor mediante técnicas de medida en continua, pequeña señal y frecuencia, validando modelos clásicos como el híbrido-π y el de Giacoletto. Se ha trabajado con un transistor NPN BC547C, ampliamente utilizado en aplicaciones analógicas. La caracterización en continua ha permitido obtener curvas de entrada y salida, así como parámetros estáticos como la ganancia en continua, la tensión umbral de activación y la tensión de Early. A partir de estas medidas se ha definido un punto de operación adecuado. Posteriormente, mediante el análisis en pequeña señal, se ha caracterizado la respuesta dinámica del transistor bajo excitaciones senoidales de baja amplitud. Se ha medido la ganancia experimental, identificado los parámetros del modelo π, y derivado los parámetros h. Finalmente, se ha realizado un análisis en frecuencia que ha permitido extraer las capacidades parásitas del dispositivo y completar el modelo de Giacoletto. El trabajo ha requerido el desarrollo de scripts personalizados tanto en MATLAB como en WaveForms, especialmente para automatizar barridos, extracción de impedancia, respuesta en frecuencia y representación gráfica. Además, se ha propuesto un diseño de placa para integrar las funcionalidades del montaje experimental, abriendo la puerta a futuras mejoras de tipo hardware y software. Se ha buscado así un procedimiento reproducible, flexible y escalable.

This work presents the development of an experimental system for the characterization of bipolar junction transistors (BJTs), combining the use of the portable Analog Discovery device with the MATLAB and WaveForms programming environments. The goal is to facilitate the extraction of key transistor parameters through DC, small-signal, and frequency- domain measurements, validating classical models such as the hybrid-π and Giacoletto. The study focuses on an NPN BC547C transistor, widely used in analog applications. DC characterization enabled the extraction of input and output curves, as well as static parameters such as current gain, threshold voltage, and Early voltage. Based on these measurements, an appropriate operating point was defined. Subsequently, small-signal analysis was used to characterize the transistor’s dynamic response under low-amplitude sinusoidal excitation. The experimental voltage gain was measured, π- model parameters were identified, and h-parameters were derived. Finally, frequency-domain analysis allowed the extraction of parasitic capacitances and the completion of the Giacoletto model. Custom scripts were developed in both MATLAB and WaveForms to automate sweeps, impedance extraction, frequency response analysis, and data visualization. Additionally, a PCB was proposed to integrate the experimental setup, enabling future improvements in both hardware and software. The overall objective was to establish a reproducible, flexible, and scalable methodology.