UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ANÁLISIS ELÉCTRICO I CICLO I - 2017 Catedrático: Ing. Gerardo Marvin Jorge Hernández. Instructor: Br. Cristian Antonio Aguilar Quintanilla. Guía de Asignación I: Ley de Ohm, Kirchhoff y Amplificadores Operacionales.
Asignación 1. Calcular 1. Calcular la potencia suministrada por la fuente de voltaje dependiente de corriente.
* Asignación 1. * Guía de asignación I. * AEL115 AEL115 Ciclo I-2017. * Fuentes de tensión independientes. V1 1 0 DC 80 V2 6 3 DC 30 Vx 2 3 DC 0 Vy 4 5 DC 0 * Fuentes de tensión dependientes de corriente h1 6 5 Vx 15 * Resistencias. R1 1 2 10 R2 3 4 20 R3 4 0 30 R4 6 0 40 .control op echo echo La potencia suministrada por la fuente 15I1 es: echo let p=v(6,5)*i(vy)
print P echo echo Las corrientes i1 e i son: echo print i(Vx) print i(Vy) echo .endc .end
Como la potencia suministrada se calcula con la formula = +, donde es la corriente que entra en el terminal negativo de la fuente y es la tensión de la fuente desde su terminal positivo hacia su terminal negativo; podemos concluir que esta fuente realmente está consumiendo (o disipando) energía, es una carga para la red.
Asignación 2. Determinar el valor de R x, para el cual absorba la máxima potencia en el circuito mostrado.
* Asignación 2 * Guía de simulación I. * AEL115 Ciclo I-2017. * Fuentes de tensión independientes. V1 1 5 DC 25 Vx 4 2 DC 0 Vy 2 3 DC 0 * Fuentes de voltaje dependiente de corriente. h1 0 5 Vx 10 * Resistencias. R1 1 2 40 R2 4 0 20 Rx 3 0 1 .control * Análisis de barrido en DC. dc rx 1 100 1 plot i(Vy)*v(3) +xlabel 'Rx [Ohm]' +ylabel 'PRx [W]' .endc .end
Haciendo uso del Zoom Box se puede leer que el valor de R x para que disipe la máxima potencia es 16 Ω, disipando una potencia de 1.5625 W.
Asignación 3. Para el siguiente circuito determinar el valor de e . Identificar qué tipo de configuración se forma.
* Asignación 3 * Guía de simulación I. * AEL115 Ciclo I-2017. * Fuentes de tensión independientes. V1 1 0 DC 1.5 V2 2 0 DC 2 V3 3 0 DC 1.2 Vx 6 5 DC 0 * Amplificadores Operacionales. E1 6 0 0 4 10Meg * Resistencias. R1 1 4 20k R2 2 4 10k R3 3 4 6k R4 4 5 8k R5 5 0 4k .control op echo echo La tensión de salida Vo es: echo print V(5) echo echo La corriente io es: echo print i(Vx) echo .endc .end
Asignación Extra 1 (Asignación 4). Encontrar el equivalente Thevenin visto desde los terminales “a” y “b” aplicando el procedimiento de simulación con el comando tf o utilizando un interruptor controlado por tensión. No utilizar ningún elemento conectado entre los terminales “a” y “b”. Forma 1. Usando interruptor controlado por tensión: * Asignación Extra 1 Forma 1 usando interruptor controlado por tensión. * Guía de Asignación 1. * AEL115 Ciclo I-2017 Vs 1 0 DC 10V Vcontrol 3 0 DC 0V Vx 2 0 DC 0V * Asumiendo un valor inicial para Voc. Voc 4 0 DC 0V R1 1 x 8Ohm R2 x a 4Ohm R3 x w 16Ohm R4 z 0 1Ohm R5 z w 1Ohm Rg 3 0 10Meg Rth 4 0 10Ohm E1 w 0 z a 10Meg * Interruptor controlado por voltaje. S1 a 2 3 0 SMOD .model SMOD SW ( VT=0.001 VH=0.001 RON=0.001 ROFF=10e5 ) .control destroy all * Inicialmente el interruptor está abierto. Determinamos Voc: op echo echo Voc es: echo print v(a) * Cambiando el valor de Vcontrol para superar VT y producir un cortocircuito. alter vcontrol=10 op echo echo Isc es: echo print i(Vx) echo echo Rth=Voc/Isc es: let zth=op1.v(a)/op2.i(Vx) echo print zth
echo .endc .end
Forma 2. Usando comando tf : * Asignación Extra 1 Forma 2 usando comando tf. * Guía de Asignación 1. * AEL115 Ciclo I-2017 Vs 1 0 DC 10 R1 1 x 8 R2 x y 4 R3 x w 16 R4 z 0 1 R5 z w 1 E1 w 0 z y 10Meg Voc a 0 DC 0 Rth a b 1 .control destroy all tf v(y) vs let voc=(transfer_function*@vs) let rth=output_impedance echo echo La solución usando el comando tf es: echo echo Voc es: echo print voc echo echo Rth es: echo print rth
echo echo .endc .end
Forma 3. No solicitada, usando barrido en DC. * Asignación Extra 1 Forma 1 No solicitada Usando barrido en DC. * Guía de Asignación 1. * AEL115 Ciclo I-2017 V1 1 0 DC 10 Vr q 0 DC 0 R1 1 x 8 R2 x y 4 R3 x w 16 R4 z w 1 R5 z 0 1 Rx y q 1 E1 w 0 z y 10Meg .control * Análisis de barrido en DC. dc rx 1 100 1 plot i(Vr)*v(y,q) +xlabel 'Rx [Ohm]' +ylabel 'PRx [W]' .endc .end
Asignación Extra 2 (Asignación 5). Resolver el circuito de la asignación anterior, pero cambiando el amplificador operacional ideal por el LF356 o el LMC6482A. Investigar en internet los sub-circuitos de dichos componentes. Paginas donde pueden encontrarse los sub-circuitos para muchos dispositivos electrónicos. (C) National Semiconductor, Inc.: http://spot.pcc.edu/~mfarrell/resources/spice/library%20directory/lm741.sub Motorola Operational Amplifier Macromodel Library: http://espice.ugr.es/espice/src/modelos_subckt/spice_complete/m_opamp.lib * Diese Spice-Bibliothek kopieren in das Verzeichnis "C:\Program Files\LTC\LTspiceIV\lib\sub": https://home.zhaw.ch/hhrt/LTspice/ZHAW.lib Usando el comando tf se hace la solución para este problema. * Asignación Extra 1 usando comando tf. * Guía de Asignación 1. * AEL115 Ciclo I-2017 Vs 1 0 DC 10V VDD 2 0 DC 15V VSS 3 0 DC -15V R1 1 x 8Ohm R2 x y 4Ohm R3 x w 16Ohm R4 z 0 1Ohm R5 z w 1Ohm *XAMP
* + *X1_LF356 z y 2 3 w LF356_MC *X1_LMC6482A z y 2 3 w LMC6482A * Valores iniciales asumidos para Voc y Rth. Voc a 0 DC 0V Rth a b 1Ohm * LF356 operational amplifier *"MACROMODEL" SUBCIRCUIT * * CONNECTIONS: * 1 - NON-INVERTING INPUT * 2 - INVERTING INPUT
* 3 - POSITIVE POWER SUPPLY * 4 - NEGATIVE POWER SUPPLY * 5 - OUTPUT * .SUBCKT LF356_MC 1 2 3 4 5 * c1 11 12 8.660E-12 c2 6 7 9.50E-12 dc 5 53 dx de 54 5 dx dlp 90 91 dx dln 92 90 dx dp 4 3 dx egnd 99 0 poly(2) (3,0) (4,0) 0 .5 .5 fb 7 99 poly(5) vb vc ve vlp vln 0 13.26E6 -10E6 10E6 10E6 -10E6 ga 6 0 11 12 377.0E-6 gcm 0 6 10 99 3.770E-9 iss 3 10 dc 120.0E-6 hlim 90 0 vlim 1K j1 11 2 10 jx j2 12 1 10 jx r2 6 9 100.0E3 rd1 4 11 2.653E3 rd2 4 12 2.653E3 ro1 8 5 30 ro2 7 99 30 rp 3 4 6.000E3 rss 10 99 1.667E6 vb 9 0 dc 0 vc 3 53 dc 3.6 ve 54 4 dc 3.6 vlim 7 8 dc 0 vlp 91 0 dc 20 vln 0 92 dc 20 .model dx D(Is=800.0E-18) .model jx PJF(Is=15.00E-12 Beta=1.184E-3 Vto=-1) .ends *////////////////////////////////////////////////////////////////////// * (C) National Semiconductor, Inc. * Models developed and under copyright by: * National Semiconductor, Inc. *///////////////////////////////////////////////////////////////////// * Legal Notice: This material is intended for free software support.
* The file may be copied, and distributed; however, reselling the * material is illegal *////////////////////////////////////////////////////////// *LMC6482A CMOS Dual OP-AMP MACRO-MODEL *////////////////////////////////////////////////////////// * connections: non-inverting input * | inverting input * | | positive power supply * | | | negative power supply * | | | | output * | | | | | * | | | | | .SUBCKT LMC6482A 1 2 99 50 40 * CAUTION: SET .OPTIONS GMIN=1E-16 TO CORRECTLY MODEL INPUT BIAS CURRENT. *Features: *Operates from single or dual supplies *Rail-to-rail input and output swing *Ultra low input current = 10fA *Slew rate = 1.2V/uS *NOTE: Model is for single device only and simulated * supply current is 1/2 of total device current. * Noise is not modeled. * Asymmetrical gain is not modeled. *****************INPUT STAGE************** I1 99 4 17U M1 5 2 4 99 MOSFET R3 5 50 5.651K M2 6 7 4 99 MOSFET R4 6 50 5.651K *Fp2=5.9 MHz C4 5 6 2.3868P G0 98 9 6 5 4.4165E-2 R0 98 9 1K DP1 1 99 DA DP2 50 1 DB DP3 2 99 DB DP4 50 2 DA *For accurate Ib , set GMIN<=1E-16 on .OPTIONS line. ***********COMMON MODE EFFECT*********** I2 99 50 420.5U *^Quiescent current EOS 7 1 POLY(1) 16 49 .75E-3 1
*Offset voltage..........^ R8 99 49 40K R9 49 50 40K ***************POLE STAGE*************** *Fp=13.3 MHz G3 98 15 9 49 1E-3 R12 98 15 1K C5 98 15 11.967P ************POLE/ZERO STAGE************* *Fp=600 KHz, Fz= 1.4MHz G5 98 18 15 49 1E-3 R14 98 18 1K R15 98 19 750 C6 19 18 151.58P *********COMMON-MODE ZERO STAGE********* *Fpcm=20 KHz G4 98 16 POLY(2) 1 49 2 49 0 2.812E-8 2.812E-8 L2 98 17 7.958M R13 17 16 1K **************SECOND STAGE************** EH 99 98 99 49 1 G1 98 29 18 49 5.6667E-6 R5 98 29 100.37MEG V2 99 8 1.56 D1 29 8 DX D2 10 29 DX V3 10 50 1.56 **************OUTPUT STAGE************** F6 99 50 VA7 1 *^Dynamic supply current F5 99 35 VA8 1 D3 36 35 DX VA7 99 36 0 D4 35 99 DX E1 99 37 99 49 1 VA8 37 38 0 G6 38 40 49 29 16.667E-3 R16 38 40 2.3886K V4 30 40 .77 D5 30 99 DX V5 40 31 .77 D6 50 31 DX *Fp1=2.343 Hz
C3 29 39 17P R6 39 40 1K ***************MODELS USED************** .MODEL DA D(IS=2E-14) .MODEL DB D(IS=1E-14) .MODEL DX D(IS=1E-14) .MODEL MOSFET PMOS(VTO=0 KP=1.842E-3) .ENDS * .control destroy all tf v(y) vs let voc=(transfer_function*@vs) let rth=output_impedance echo echo La solución usando el comando tf es: echo echo Voc es: echo print voc echo echo Rth es: echo print rth echo echo .endc .end
Solución para el LF356.
Solución para el LMC6482A. La razón por la cual no coinciden los resultados usando sub-circuitos de amplificadores operacionales en lugar de dispositivos ideales, es debido a que estos si cuentan con una resistencia de entrada finita y una resistencia de salida distinta de cero.
