Informe Final-Componente Práctico. 2016 I (21-04) Electrónica Análoga. Janier Rene Urbina Cod.1123322633 Universidad Nacional Abierta y a Distancia
Resumen: Debido a que el Amplificadores 201425 es equivalente al curso Electrónica Análoga 243006 se ha creado una única guía integrada de experimentos para el desarrollo de prácticas de laboratorio in-sito, en la que usted debe identificar según el curso que matriculo los experimentos a desarrollar.
INTRODUCCIÓN El presente trabajo contiene la solución al componente practico planteado para la adquisición de conocimientos acerca de Electrónica Análoga, Representa los datos correctos. Obtenidos en cada momento.
Electrónica Análoga - 243006 I.
Experimentos del 1 al 7
EXPERIMENTO No.1:
EL DIODO
Fig. No.1 circuito rectificador de media onda CONCLUSION: Se aprecia la onda rectificada en la salida después del Diodo, las ondas se desfasan por una leve caída de tensión en el Diodo. II.EXPERIMENTO No.2: TRANSISTOR BJT
EL
RECTIFICADOR Se requiere procesar la señal que entrega el osciloscopio. 1.1 Anexar imagen de la señal resultante en R1. ¿Que concluye luego de la prueba del circuito?
2.1 Dadas las formulas: *VCE = VC *Beta = IC / IB *IB= (VBB – VBE) / RB *PD= VCE
* IC Dado el circuito Transistor BJT NPN Emisor Común: Completar la siguiente tabla: VC
RC
8v
80Ω
IB
0.5m A
VB 6.82v
RB
12.6 KΩ
Dadas Las Formulas:
PD
0.8wa tt
Resultados de Multímetro:
VC 7.3 v
RC 80Ω
IB
1.03 mA
VB 6.4v
RB
12.6k Ω
PD
0.78 watt
III.EXPERIMENTO NO.3: EL FET. AMPLIFICADOR DE RF CON JFET Los amplificadores de RF son usados para restaurar señales débiles que son captadas por una antena en los diferentes circuitos de transmisión y recepción de información, un ejemplo de esto es la radio FM. Construir en el simulador el siguiente amplificador con JFET que RS R RG supondremos se aplicara 500Ω 3.3k 1MΩ para restaurar la baja Ω amplitud de la señal recibida por la antena de un receptor de radio FM cuyas frecuencias de operación se ubican en la banda de VHF. Se debe polarizar el Amplificador en un punto Q llamado también punto estable para que el JFET logre amplificar linealmente la señal. Basándonos en las características de transferencia del JFET 2N3819 optamos por elegir los siguientes parámetros para el diseño: Dónde: ID= 3mA, VD= 10V y VCC= 20V. De catálogo Tememos: IDSS puede Variar de 2mA a 20mA… para nuestro diseño Tomaremos IDSS=16mA y VGS (off) = -8V
Figura No.4 Circuito Amplificador de RF con JFET
3.1 Completar luego de los cálculos La Tabla:
V
1.0v
Gm 0.0 02
AV 6.66
3.2
Simular en análisis transitorio utilizando el programa Spice Student dibujando al menos 3 ciclos de la señal de 80 MHz de frecuencia generada por Vin, incluir pantallazo de gráficas de la señal de entra y la de salida.
3.3
Porque no es posible usar un osciloscopio común para visualizar la señal de entrada y salida del anterior circuito. R/ debido a la escala es muy alta.
los 180°.
En el circuito de la figura 5 la red desfasadora está formada por R1 + P1 y C, que tiene aplicada la tensión presente entre ánodo y cátodo del SCR. La señal de control, variable en fase y amplitud 3.4 ¿Cuál es el tipo de Polarización por la acción de P1 se extrae en extremos de C y aplicada al JFET del Circuito? se aplica entre puerta y cátodo a través de la R/ es auto polarización. con el diseño de resistencia limitadora R2 y el diodo D1 que resistencia Rs a tierra y a la vez es un modelo de previene la descarga de C durante los semiciclos polarización por divisor de tensión. negativos. 3.5 ¿Cuál es la función de los capacitores C1 y C2 en el circuito? R/ estos capacitores sirven de acople y desacople y mejorar una respuesta de frecuencia. 3.6 ¿Es ID = IS? ¡Justifique su respuesta! R/ En los JFET IG es amperios.
En el análisis del funcionamiento del control debe tenerse presente que cuando el valor de la reactancia que presenta C es mucho mayor que el de la resistencia serie asociada con éste R1 + P1 (P1 al mínimo), el circuito se comporta como capacitivo, la tensión que se extrae del condensador es máxima y se puede considerar en fase con la tensión aplicada; la conducción del SCR se produce casi al inicio de cada semiperiodo positivo.
IV.EXPERIMENTO NO.4: EL TIRISTOR CONTROL DE FASE DE MEDIA ONDA
Cuando se pretende desarrollar un control del ángulo de encendido del SCR partiendo de la misma tensión que alimenta a la carga, es preciso recurrir a circuitos capaces de retardar la señal de disparo durante un intervalo regulable mientras transcurre todo el semiciclo de conducción del dispositivo. La configuración más sencilla para conseguirlo se puede materializar utilizando una red desfasadora serie R-C, a cuyos extremos se aplica una fracción de la tensión que ha de estar presente en la carga. La propia naturaleza de la red R-C introduce un desfase variable entre 0° y 90° respecto de la tensión aplicada, pudiéndose conseguir con una adecuada relación de valores resistencia- capacidad un control pleno de la corriente por la carga entre los 0° y prácticamente
Figura No.5 Circuito rectificador controlado de media onda.
4.1. Realizar el montaje y prueba del circuito de la Figura 5. Usar multímetro para medir tensiones y el osciloscopio para graficarlas
como digitales. Un amplificador operacional puede ser conectado en lazo cerrado como un amplificador inversor o como un amplificador no inversor. En el primer caso, la señal de salida está desfasada 180° con respecto a la señal de entrada, mientras que en el segundo las dos señales están en fase. Prácticamente todos los montajes prácticos con amplificadores operacionales están fundamentados en estas dos configuraciones. A continuación examinaremos los siguientes circuitos 4.2. Observar la tensión de salida para diferentes valores del potenciómetro P1. ¿Qué sucede cuando la resistencia disminuye? R/ no hay disparo
AMPLIFICADOR INVERSOR
4.3. ¿Para qué valor de P1 la potencia entregada a la carga es la mitad de la potencia máxima? R/ aproximadamente de 5 kohm 45 grados IV.4 Calcule los ángulos de disparo y conducción para al menos 6 valores distintos de P1 Registrar los valores en una tabla. Angulo 45 Resistencia 5k
0 30 6ohm 2.2k
25 2k
20 1.8k
15 1.5k
Emplear la siguiente ecuación: A. Ángulo de conducción ⱷt2 = 180º ángulo de disparo ⱷt1 V.EXPERIMENTO NO.5 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Los amplificadores operacionales, introducidos oficialmente al mercado a mediados de la década de 1960, son dispositivos de estado sólido extremadamente versátiles y fáciles de usar que se emplean como bloques constructivos básicos de en gran variedad de circuitos electrónicos, tanto análogos
Señal senoidal de entrada Vin =200mV de amplitud pico, a una frecuencia de 1khz sin componente DC (Offset = 0). R1 = 10 kΩ y R2 = 20 kΩ. Use el amplificador operacional llamado uA741. El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC.
1
Usando el osciloscopio visualice la señal de𝑉 = − 50 /10 = − 5 entrada y salida. (Anexe las gráficas resultado 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉 ∗ 𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉0= −5 ∗ 200𝑉𝑉 de la simulación al informe.) 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 1 V Calcule teóricamente el voltaje de salida Vout. ¿Coincide con el valor de Vout medido? 𝑉𝑉𝑉𝑉/ 𝑉𝑉𝑉 = -(𝑉2/ 𝑉1) Donde AMPLIFICADOR NO INVERSOR Despejando obtenemos: 𝑉𝑉𝑉𝑉 =vin (-R2/R1) 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 2(-2)=-4 Vin = 2 Vout= -4 R/ no, porque hay cambios en la Resistencia. Y voltajes En la práctica.
2
¿Que concluye luego de cambiar el valor de R2 a 50kΩ? R/: Al cambiar el valor de la resistencia R2 a un valor más alto, se puede observar cómo la ganancia aumenta en proporción, de esta forma se concluye que entre más alto sea el valor de la resistencia R2 mayor será el voltaje de salida.
Use el amplificador operacional llamado uA741.
El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC. 5.2.1 Usando el osciloscopio visualice la señal de entrada y salida. (Anexe las gráficas resultado de la simulación al informe.)
5.2.2Calcule teóricamente el voltaje de salida Vout.
CIRCUITO DIFERENCIADOR Este circuito tiene aplicaciones interesantes, como por ejemplo la extracción de bordes de ondas cuadradas, también puede convertir una forma de onda en la equivalente a la derivada de la misma.
¿Coincide con el valor de Vout medido?
𝑉𝑉𝑉𝑉/ 𝑉𝑉𝑉 =1+ 𝑉2 /𝑉1 Donde 𝑉 = 1+𝑉2/ 𝑉1 Despejando obtenemos: 𝑉𝑉𝑉𝑉 = − 𝑉2/ 𝑉1 ∗ 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉 ∗ 𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 2 ∗ 200𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 2 ∗ 200𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 4𝑉v R/ no, porque hay cambios en la Resistencia. y voltajes En la práctica y voltajes
5.2.3¿Que concluye luego de cambiar el valor deR2 a 50kΩ? 5.3.1 ¿Cuál es la forma de onda que presenta la R/: En éste caso podemos observar que Como el salida R2? (Anexar grafica Visualizada en el amplificador es No Inversor, el voltaje de salida osciloscopio). es positivo, además que al cambiar a un mayor valor la R2, el voltaje de salida siempre será mayor. 𝑉 = 1 + 50 /10 = 6 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 𝑉 ∗ 𝑉𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 6 ∗ 200𝑉𝑉 𝑉𝑉𝑉𝑉 = 1200mV
5.3.4 Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? R/: En este caso la señal de entrada cambió de
5.3.2 Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada. R/ 90grados. Igual Como se puede apreciar en la gráfica, la señal de salida es mucho más grande que la señal de entrada aprox. 10 veces el valor pico de la señal de entra.
5.3.3 Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? R/: Como resultado de aplicar mediante el generador de onda una señal cuadrada, podemos observar que ambas señales, tanto la de entrada como lo de salida se ven afectadas, convirtiendo la señal de entrada en una cuadrada y la señal de salida en una señal que si analizamos bien, tiene una secuencia dependiendo de la carga y descarga
ser senoidal en primera instancia a ser triangular como se ve en la captura siguiente, y resaltamos de nuevo el comportamiento de la señal de salida.
5.3.5 ¿Porque es recomendable usar la resistencia Rin? R/: La Rin es muy importante porque ayuda a estabilizar el circuito, de lo contrario sin la presencia de la misma el voltaje de salida se perjudicaría sin haber la división de voltaje adecuada.
CIRCUITO INTEGRADOR Montar el siguiente circuito: V.4.1
del condensador del circuito.
¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida? (Anexar grafica visualizada en el osciloscopio).
R/: La forma de onda presentada a la salida es de una señal senoidal coseno de salida
V.4.2
Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada.
R/: En este caso la señal de entrada cambió a
ser triangular, y la señal de salida se volvió de nuevo senoidal.
R/: Igual como se puede apreciar en la gráfica, la
señal de salida es mucho más grande que la señal de entrada aprox. 4 veces el valor pico de la señal de entrada. De 90 grados.
EL SEGUIDOR DE VOLTAJE
5.4.3Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? R/: Como resultado de aplicar mediante el generador de onda una señal cuadrada, podemos observar que ambas señales, tanto la de entrada convirtiéndose en una señal cuadrada como la de salida convirtiéndose en
Vout Vin Circuito A vs Circuito B
una señal triangular.
5.4.4 Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido?
sucede?
R/: Al cambiar el valor de la resistencia de carga por una de menor valor se produjo una caída de voltaje, por lo tanto podemos deducir que el amplificador ya no está configurado para ser un seguidor de voltaje y en ésta forma se produce una división mayor en la tensión.
VI. 1
Observar y comparar los circuitos A y B ¿Que concluye?
R/: Al observar ambos circuitos podemos concluir que corriente siempre tomará el camino menos resistivo, por tanto cuando se pone una resistencia de un valor bajo en paralelo con una de un gran valor, el flujo de la corriente técnicamente tratará de omitir el camino con la resistencia de mayor valor, tomando el otro camino con menor “dificultad”. 2
Ahora Observe el siguiente circuito donde se le agrega al divisor de voltaje anterior un amplificador operacional configurado como seguidor de voltaje. ¿Que concluye?
Ve
f 100H 200H 500H 1KH 2KH 5KH 10KH
1 1 1 1.3 3.6 22 88
Vs 1Vpp 1 1 1 1 1 1
A 1 1 1 0,76923077 0,27777778 0,04545455 0,01136364
FILTRO PASABAJAS DE SEGUNDO ORDEN
6.1.1 Monte el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.
AdB
6.1.2 Fije el generador a 100 Hz. Ajuste el
0 0 0 2,2788 26,848 -
nivel de la señal para obtener 1Vpp en la salida del filtro.
R/: Podemos concluir que el amplificador
3
EXPERIMENTO NO.6 FILTROS ACTIVOS
6.1.3 Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico.
6.1.4 Cambie la frecuencia a 200 Hz. Mida los voltajes de entrada y salida. Anote los datos en la tabla.
6.1.5 Repita el paso 2.2 para las frecuencias
está ofreciendo el mismo voltaje de salida que de entrada, de tal forma que en su aplicación veríamos que mantiene un voltaje constante igual de entrada y salida.
6.1.6 Calcule la ganancia de voltaje para cada
Realice el montaje del siguiente circuito cambiando el valor de la resistencia de carga 100Ω por una de 50Ω. ¿Qué
6.1.7 Mida y registre la frecuencia de corte fc.
restantes de la tabla. frecuencia de la tabla. También calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.
R/: La frecuencia de corte se encuentra bien por
arriba o por debajo de los 3dB o -3db para éste caso hablamos de una atenuación de 3dB, ya que como se observa en la tabla se produce una atenuación en la señal. Así pues, la frecuencia de corte para este ejemplo está aproximadamente en: f 1.1k
Vent 1.4 Vpp
Vsal 1vpp
FILTRO PASAALTAS DE SEGUNDO ORDEN
A 0,71428571
f 1.1k
6.2.6 Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia en la tabla. También calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.
6.2.7 Mida y anote la frecuencia de corte fc R/: Para este caso podemos observar que todas
AdB -2,92256071
Vent 1.4 Vpp
las señales por debajo de 1KHz se atenúan, así pues la frecuencia de corte se encuentra por arriba o por debajo de los -3db, analizando la tabla podemos ver que la frecuencia de corte que más se A AdB aproxima a los 0,71428571 -2,92256071 -3dB es:
Vsal 1vpp
6.2.1 Monte el circuito de la siguiente
f
Vent
Vsal
A
AdB
100Hz
110Vpp
1Vpp
0,00909091
-40,8278537
200Hz
28Vpp
1Vpp
0,04
-28,9431606
pico – pico.
500Hz
4,5Vpp
1Vpp
0,2222222
-13,0642503
6.2.4 Fije el generador a 5 kHz. Mida y registre el voltaje de entrada.
1KHz
1,4Vpp
1Vpp
0,71428571
-2,92256071
6.2.5 Repita el paso 2.3 para las demás
2KHz
1Vpp
1Vpp
1
0
5KHZ
1Vpp
1Vpp
1
0
10KHz
1Vpp
1Vpp
1
0
figura, el Amp Op es el uA741. 6.2.2 Fije el generador a 10 kHz. Ajuste el nivel de la señal para obtener 1 Vpp en la salida del filtro.
6.2.3 Mida y anote el voltaje de entrada
frecuencias de la tabla. dB
7.1.4 Mida y registre la frecuencia de salida en la tabla.
EXPERIMENTO No.7 OSCILADORES OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN 7.1.1 Monte el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741. 7.1.2
7.1.5 Mida y registre el ángulo de fase entre Vsal (terminal 6) con respecto a la terminal R/ El ángulo que se obtiene es de 90 grados
OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR 7.2.1Monte el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.
Calcule la frecuencia de oscilación del circuito. Registre esta frecuencia en la Siguiente tabla.
f calculada 1KHz
f medida R= 7957,7441
ⱷ° 20
7.1.3 Ajuste R2 para obtener una onda senoidal, Vsal, lo más grande posible sin recorte excesivo o distorsión. (El nivel de la señal deberá estar unos 15 V pp.)
7.2.2 Conecte el circuito de la figura con un C de 0.022 µF. 7.2.3 Mida y registre el voltaje pico - pico y anexe las gráficas mostradas en el Osciloscopio para las formas de onda en TP 1 yV Sal en la tabla siguiente. C, µF
TP 1 Forma de onda
V pp
Vsal Forma de onda
V pp
0.022
Cuadrada
28.3
triangular
1.2.
0.047
Cuadrada
28.2
triangular
1.3.
cuadrada
28.2
triangular
1.26
0.1
7.2.1 ¿Cuál es la frecuencia aproximada que excita al integrador? R/ la frecuencia estimada que excita al integrador es 1 KHZ 7.2.2 Explique por qué la salida del integrador disminuye cuando el capacitor, C, aumenta. R/ el condensador se va cargando, la ractancia del condensador disminuye, la relación de resistencia condensador/Rin sigue aumentándola tensión de salida sigue aumentando.
CONCLUSIONES
Durante las prácticas se logra desarrollar lo propuesto en las guías de laboratorio.
Familiarizarse con el uso y manejo de herramientas como osciloscopio y el generador de funciones.
Aplicar los conocimientos teóricos
Plasmar los circuitos de la guía en físico con los componentes requeridos para apreciar los cálculos teóricos.
Los procesos realizados permiten facilitar la interpretación y manipulación de la señales generadas
