Informes de Laboratorio

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORMES DE LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS (ML-831) Integrantes: Malpartida Custodio Oliver Alegría Talaverano Juan Pablo Carreño Seminario Victor Raul Huachaca Mejía Raul William Huamán Quispe Juan Erick Salazar Pucuhuayla Luis Miguel Rosas Retuerto Luis Felipe DOCENTE: ING PEDRO CAPCHA BUIZA

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

1


LABORATORIO 1 RECTIFICADORES DE TENSION DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

2


CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 1.1 TÍTULO RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA CAPACIDADES: 1.1.- Verifica la acción rectificadora del diodo semiconductor 1.2.- Mide las tensiones AC y DC, en el secundario del transformador y en la resistencia de carga. 1.3- Identifica con el osciloscopio la forma de onda de voltaje en el secundario del transformador y en la resistencia de carga de un circuito rectificador. INFORME PREVIO: A.-Prueba del DIODO.-Tipos de Diodos

Fig. 01 -El diodo 1N4007 tiene una rayita en el lado derecho que indica el CATODO del diodo, evidentemente el otro extremo es el ANODO del diodo.-Conectar el ohmímetro en polarización DIRECTA y registre el valor del ohmímetro. - Luego conecte el instrumento en polarización INVERSO y registre el valor del ohmímetro POLARIZACION

DIRECTA

INVERSA

1N4007

0k

294.4k

Zener 5.2V 1/2w LED

0k

1.7M

B.-Medir la Curva V vs I -Instalar el circuito de la figura 02 -Notara que si los polos de la fuente se invierten la corriente i del circuito no existe, por que el DIODO esta polarizado en INVERSO -Medir las tensiones del circuito y llenar la Tabla 01 -Con los valores obtenidos en un papel milimitrado trazar la curva del diodo V vs I conforme a la figura 03

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

3


Fig.02 TABLA 01 Vs Voltios DC Directo 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.7 2 2.4 3.5

Vd (mV) 400 591 663 697 705 714 721 728 417

Vo (mV) 0.00561 8.54 137 503 695 986 1280 1670 2670

I (mA) 0.00005 0.0854 1.37 5.03 6.95 9.86 12.8 16.7 27.6

Vs Voltios DC Inverso -4 -5 -8 -12 -17 -24 -35 -100 -200

Vd (V) -4 -5 -8 -12 -17 -24 -35 -100 -200

Vo (uV) -4 -5 -8 -12 -17 -24 -35 -100 -200

I (uA) -0.04 -0.05 -0.08 -0.12 -0.17 -0.24 -0.35 -1 -2

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

4


Fig.03

C.-Diodo como RECTIFICADOR ONDA.-

½

V= v(t)=24

I=

=

=

rD= -Instale el circuito de la figura 04 -Ponga R= 1k y v= 24 -Conecte el osciloscopio para evaluar la tensión rectificada en la carga como Vo.Dibuje la onda en la Tabla 3 -Conecte un puente con cocodrilo entre A y K del DIODO y observe la onda en el osciloscopio; esa onda es la tensión del secundario del transformador.PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

5


Retire el puente

D.-RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA.-

Instale el circuito de la fig5 Vi=24sen377t RL= 560 ohms

Fig 04

-Conecte el ORC para medir Vo en la salida RL de 560 ohms TABLA 05

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

6


Medicion es

V(t)

Vo

ORC

METER

RMS

/MEDIO

ORC

METER

RMS

/MEDIO

I ORC I=v(t)/R

RMS /MEDIO

4DIOD OS normal

16.9V

15.6V

27.9mA

-Conecte el ORC en los terminales de cada DIODO del puente y registre la onda de tensión inversa TABLA 6 VOLTIMETR O Rms medio

D1 11.7V

D2 11.3V

D3 11.7V

D4 11.3V

4-.-Cuestionario.1.-Que es un DIODO? Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. 2.-Que son materiales semiconductores? Un semiconductor es una sustancia cristalina que comprende de dos banda, la banda de valencia y la banda de conducción, ambas bandas la separa la región de energía prohibida la cual si se trata de un conductor perfecto es decir puro que no contiene ninguna impureza entonces ningún electrón de la banda de valencia pasara mediante una excitación térmica a la banda de conducción, la banda de conducción son los que le da las propiedades metálica a los semiconductores, cuando un electrón transita a la banda de conducción entonces las propiedades del semiconductor cambia además los semiconductores se comportarán como metal cuando solo un electrón está en la banda de conducción y será aislante cuando existe más de un electrones . 3.-Que datos da el fabricante para cada diodo? Tensión Inversa de Ruptura Corriente Máxima con Polarización Directa Caída de Tensión con Polarización Directa Corriente Inversa Máxima 4.-Que es un rectificador Media Onda y Onda Completa El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo. PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

7


Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. 5.-Mencione los Tipos de Diodos? Diodos de unión. - Diodos de punta de contacto. - Diodo emisores de luz. - Diodo capacitivo (varicap). - Diodo Zener. - Diodo túnel. - Diodo Gunn. 7.- ¿Que es un limitador? Un limitador o recortador es un circuito que, mediante el uso de resistencias y diodos, permite eliminar tensiones que no nos interesa que lleguen a un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir que a un determinado circuito le lleguen únicamente tensiones positivas o solamente negativas, no obstante esto también puede hacerse con un sólo diodo formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían ser perjudiciales para el mismo. FUNDAMENTO TEORICO: El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de salida (V0). Es el circuito más sencillo que puede construirse con un diodo, como lo demostraremos en la experiencia. Análisis del circuito (diodo ideal) Los diodos ideales, permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, y no conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo Polarización directa (Vi > 0) En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción, provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7 V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del germanio, que es el segundo más usado, la caída de potencial es de 0,3 V. Vo = Vi - VD → Vo = Vi - 0,7 y la intensidad de la corriente puede fácilmente calcularse mediante la ley de Ohm:

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

8


Polarización inversa (Vi < 0)

En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión de salida es igual a la tensión de entrada, y la intensidad de la corriente es nula: Vo = V i I=0 Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro. Para la presente experiencia utilizaremos cuatro diodos.

Puente Rectificador de onda completa

En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en inversa y conducen (tensión negativa). La tensión inversa de pico (PIV), en el rectificador de onda completa tipo puente es de Vp ( Voltaje pico del secundario del transformador)

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

9


MATERIALES Y EQUIPOS: 1. 4 DIODOS RECTIFICADORES 1N4001 ó SIMILAR 2. 1 RESISTENCIA DE 1 KILOOHMS ½ WATTS 3. 1 TRANSFORMADOR DE 220/12 VOLTIOS 1 AMPERIO 4. 1 PROTOBOARD 5. 1 MULTÍMETRO 6. 1 OSCILOSCOPIO 7. CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.- Arme en protoboard el circuito de la figura 1.1 (Rectificador de media onda) 2.- Con el multímetro en AC, mida la tensión en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1 = 1K Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 1.1 3.- Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1.

Voltaje en secundario del transformador (voltios) AC: 11.6V DC: 8.22V

PEDRO CAPCHA BUIZA

Voltaje en los extremos de la resistencia de carga (voltios) AC: 7.41V DC: 5.18V TABLA 1.1

Calcular la corriente que circula por el diodo (Emplear ley de ohm) (m. amp.) AC: 7.41mA DC: 5.24mA

Página

10


T1

D1 DIODE R1 1k

Figura 1.1 4.- Con el Osciloscopio medir el voltaje pico a pico (Vpp) en el secundario del transformador Vpp = 32.5V Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = 15.75V Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 11.88V 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos de la resistencia de 1K Vp (Voltaje pico o máximo) = 15.2V 6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio cuando se mide: 1. el secundario del transformador 2. Los extremos de la resistencia

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

11


FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DE LA RESISTENCIA

Usar los valores encontrados en la tabla 1.1 y los obtenidos en el punto 4, para completar lo siguiente: Vp en el secundario del transformador (voltios) Vp en la R. de carga (voltios) V medio o DC en el transformador (voltios) V medio o DC en la R. de carga (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) V eficaz o AC en la R. de carga (voltios) I p en el diodo o en la R de carga (ma.) I eficaz o AC en el diodo (ma.) PEDRO CAPCHA BUIZA I medio o DC en el diodo (ma.)

32.7V 15.2V 8.2V 5.24V 11.6V 7.41V 22.07mA 7.72mA Página 12 5.46mA


B. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (TIPO PUENTE): 1.Arme en el protoboard el circuito de la figura 1.2 (Rectificador de ONDA COMPLETA). 2. Con el multímetro en AC, mida la tensión o voltaje en: a. Los extremos del secundario del transformador. b. Los extremos de la resistencia de carga R1 Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 1.2 3. Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a. Los extremos del secundario del transformador. b. Los extremos de la resistencia de carga R1. Anotar estos valores en la tabla 1.2 TABLA 1.2 Voltaje en secundario del transformador (voltios) AC: 10.2V DC: 7.2V

Voltaje en los extremos de la resistencia (voltios) AC: 9V DC: 9.05V

Calcular la corriente que circula por la R1 (Aplicar ley de ohm) AC: 16.1mA DC: 11.3mA

Indicar la corriente que circula por cada diodo Corriente por diodo 1 = 11.2mA Corriente por diodo 2 = 11.2mA Corriente por diodo 3 = 11.3mA Corriente por diodo 4 = 11.3mA

T1

D3 D2

D1 D4

R1 1k

FIG 1.2 Rectificador de onda completa tipo puente 4. Con el Osciloscopio medir el voltaje Pico a Pico (Vpp) en el secundario del transformador Vpp = 28.6V Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = 14.3V Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 10.2V 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos de la resistencia de 1K Vp (Voltaje pico o máximo) = 12.5V 6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio cuando se mide: PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

13


1. el secundario del transformador

2. los extremos de la resistencia

FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DE LA RESISTENCIA

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

14


Usar los valores encontrados en la tabla 3.1 y los obtenidos en el punto 4, para completar lo siguiente: Vp en el secundario del transformador (voltios) Vp en la R. de carga (voltios) V medio o DC en el transformador (voltios) V medio o DC en la R. de carga (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) I p en el diodo o en la R de carga (ma.) I eficaz o AC en el diodo (ma.) I medio o DC en el diodo (ma.)

28.6V 12.5V 7.2V 9.05V 10.2V 15.8mA 11.1mA 7.7mA

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: Que el voltaje en el secundario no es exactamente 12V por lo que se procedió a tomar datos con el valor medido. El puente de diodo usado puede soportar hasta 50A, pero dada la naturaleza del circuito funciono sin ninguna dificultad.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

15


LABORATORIO 2 CURVAS DEL DIODO, DUPLICADORES DE TENSION, RECORTADORES. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR FILTROS PARA FUENTES DE ALIMENTACIÓN

CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 2 TÍTULO CURVAS DEL DIODO, DUPLICADORES DE TENSION, RECORTADORES. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR . PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

16


CAPACIDADES: 1.1.- Verifica la curva característica del diodo 1.2.- Implementa un doblador de tensión y circuitos recortadores y limitadores 1.3.- Mide la acción reguladora del diodo zener 1.4.- Verifica y analiza la acción del filtro por condensador y mider los valores de voltaje y corriente en la entrada y salida de los circuitos 1.5- Mide con el osciloscopio la forma de onda de voltaje en la salida y entrada de los circuitos INFORME PREVIO

FUNDAMENTO TEÓRICO: Diodo Zener: es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura. El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente. Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A - ánodo, K - cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa CURVA DEL DIODO ZENER Analizando la curva del diodo Zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamado voltaje o tensión de Zener, (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo Zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa Esta es la característica del diodo Zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

17


. ¿QUE HACE UN REGULADOR CON ZENER? Un regulador con diodo zener ideal mantien un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o ls variaciones de corriente en la carga. 2.- ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 3.1 3.- Mida las tensiones correspondientes y complete la tabla. 4.- Anote todos los valores medidos. Circuito: D1 DIODE +

Voltaje de la fuente 0.1V 0.2V 0.3V 0.4V 0.502V 0.72V 6.3V 2V

R1 1k

V1

Voltaje en el diodo (voltios) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.65

Corriente en el diodo 0A 0A 0A 0.05uA 2.45uA 0.12mA 5.6mA 1.34mA

Grafica Vd vs Id

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

18


Invierta la fuente de Poder para encontrar la característica inversa del diodo (Polarización inversa) Circuito 2

D1 DIODE

+

V1

R1 1k

2.- Encontrar los valores de R1 y R2 para que en los extremos de R2 exista una caída de tensión de 5 voltios. También utilizar capacitores adecuados para los filtros, Anotar los valores de voltaje entre los extremos de C1 y en c2. PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

19


CIRCUITOS 3: R1 R2

+

+

T1

C2 1uF

C1 1uF

NOTA. Escoger un valor para R1 ó R2. R1= 47k R2= 100k 4.- Circuito con diodo zener: Implementar el siguiente circuito: CIRCUITO 4 R1 500 + V1

D1 ZENER

Anotar los siguientes valores: V1(voltios) Vz ( DC)

Iz

Rz

3 6 10.5 10.9 12.5 15 20 25 30

0.04uA 1.83mA 10.7mA 11.4mA 14.6mA 19.6mA 29.4mA 39.3mA 49.2mA

75M 2.76k 0.483k 0.454k 0.356k 0.267k 0.18k 0.136k 0.11k

3V 5.08V 5.17V 5.18V 5.2V 5.23V 5.29V 5.35V 5.41V

5.- invertir la polaridad al diodo zener y Antar los valores medidos en la tabla siguiente: R1 500 + V1

PEDRO CAPCHA BUIZA

D1 ZENER

Página

20


V1(voltios) VDz IZ RZ

0.1 0.1V 0.46uA 217k

0.2 0.19V 16.5uA 11.51k

0.4 0.27V 0.27mA 1k

0.6 0.29V 0.62mA 467ohm

0.7 0.3V 0.81mA 370 ohm

1 0.31V 1.37mA 226 ohm

Con los datos de las 2 tablas dibujar VZ vs IZ.

FUNDAMENTO TEORICO Filtros para Fuentes de Alimentación Estos rectificadores con filtro están constituidos principalmente por dos diodos un transformador con toma intermedia y un condensador. Para explicar su funcionamiento tenemos que recordar que un diodo sólo permite el paso de la corriente en un sentido; en este circuito tenemos dos diodos y cada uno de ellos va a permitir el paso a la corriente en un caso opuesto. Así, uno circulará cuando la tensión de corriente alterna de entrada se encuentre en el ciclo positivo y, el otro, cuando se encuentre en el negativo. Pero si no tuviéramos la toma central el circuito estaría cortado siempre, ya que cuando uno puede conducir el otro no, y viceversa, al estar colocados en sentidos opuestos; por eso tenemos que darle una "ruta alternativa" a la corriente para que se produzca tensión de salida en los dos ciclos de entrada. Ya hemos visto cómo la tensión que entrega un rectificador no es del todo útil debido a su constante variación a lo largo del tiempo. Además, sus oscilaciones van desde un valor tope, o máximo, hasta "cero" y este es otro inconveniente ya que en el momento en que la tensión es cero, no se entrega energía alguna. Pues bien, gracias al uso de un filtro conseguiremos "alisar" esas ondulaciones en la tensión, a fin de obtener una tensión lo más parecida a una constante; además el valor mínimo no será cero sino que tendrá un valor algo positivo.

Como vemos en la ilustración correspondiente, hemos añadido un condensador en paralelo. En esta situación, si no se conectase nada entre los puntos A y B (llamados carga) el condensador comenzaría a cargarse hasta llegar a su tope. Es entonces cuando nuestro filtro ofrece una tensión constante. Esta situación sería suficiente siempre y cuando no se entregase corriente a la carga, es decir, no se conectase algo. Pero, evidentemente, sería absurdo diseñar un dispositivo electrónico para no utilizarlo. ¿Qué pasa, cuando conectamos algo a las salidas del filtro? Pues que cualquier aparato electrónico que se PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

21


conecte necesita energía para funcionar. Y esta energía eléctrica que necesita la va a tomar de dos partes; por un lado toma energía de la propia fuente y por otro de la que tiene almacenada el condensador. Esto no tendría gran importancia si no fuera por el hecho de que el condensador al descargarse va perdiendo diferencia de potencial entre sus bornes, por tanto, vuelve a bajar la tensión. Sin embargo, como la fuente está constantemente suministrando energía eléctrica, el condensador vuelve a cargarse y la tensión por tanto vuelve a subir. Es una oscilación de tensión que dependerá de qué cantidad de energía requiera el dispositivo conectado. No obstante, estas oscilaciones son bastante menores que las obtenidas directamente del rectificador, así pues, su utilización está justificada. Circuitos dobladores de Tensión Los circuitos dobladores de voltaje o tensión producen el doble de tensión en DC (corriente directa) en la salida del circuito. Se pueden implementar de dos diferentes maneras: de media onda y de onda completa y en ambos casos la frecuencia de la tensión de rizado es la misma que la de la tensión de entrada. Puede ser utilizado como preamplifcadores o como amplificadores de baja potencia Funcionamiento del doblador de tensión de ½ onda. Durante el medio ciclo de voltaje positivo a través del transformador, el diodo del segundario D1 conduce (y el diodoD2) esta en corte, mientras carga al capacitor C1 hasta el voltaje pico rectificado (vm). El diodo D1 es idealmente un circuito cerrado, corto, durante este medio ciclo, y el voltaje de entrada carga al capacitor C1 hasta (Vm) con la polaridad que se muestra en la figura A. Durante el medio ciclo negativo del voltaje segundario, el diodo D1 esta en corte y el diodo D2 se encuentra conduciendo y cargando al capacitor C2 .dado que el diodo D2 actúa como un circuito cerrado durante el medio ciclo negativo (y el diodo D1 esta abierto), podemos sumar los voltajes alrededor de la malla exterior de la cual V.C2 =2Vm. En el siguiente medio ciclo positivo, el diodo D2 no esta conduciendo y el capacitor C2 descargara a través de la carga. Si ninguna carga esta conectada a través del capacitor C2 ambos capacitores permanecerán cargados C1 a Vm y C2 a 2Vm .si, como se pudiera esperar, hay una carga conectada ala salida del doblador de voltaje, el voltaje a través del condensador C2 caerá durante el medio ciclo positivo ( ala entrada ) y el capacitor se cargara asta 2Vm durante el medio ciclo negativo .la forma de onda de salida a través del capacitor C2 es la de una señal de media onda filtrada por un filtro capacitor .el voltaje de pico inverso a través de cada diodo es 2Vm A) medio ciclo positivo B) medio ciclo negativo Circuitos limitadores

Los circuitos limitadores (o recortadores) hacen uso de los diodos pero de un modo distinto al que hemos estudiado desde el punto de vista de la rectificación. Recortador serie: La posibilidad de colocar el diodo serie en uno u otro sentido posibilita que "recortemos" semiciclo positivos o negativos. Recortador paralelo: Este tipo de recortador varía la posición del diodo pero basa su operativa en similares premisas. Recortador polarizado: Esta clase de recortados utiliza una segunda polarización en serie con el diodo paralelo recortador. Esto se traduce en que el límite de conducción se ve incrementado, mientras que el valor absoluto de V P (segunda polarización) será mayor que el valor absoluto de la tensión alterna de entrada (V AC). En la ilustración correspondiente PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

22


vemos un recortador polarizado negativo y un recortador doble que utiliza dos polarizaciones contrarias sobre dos diodos (Va y Vb).

MATERIALES Y EQUIPOS: 2 DIODOS RECTIFICADORES 1N4001 1 RESISTENCIA DE 1 KILOOHMS Capacitores de 1 uf, 10 uf, 100 uf y 1000uf 1 TRANSFORMADOR DE 220/12-0-12 VOLTIOS 1 AMPERIO 1 PROTOBOARD 1 MULTÍMETRO 1 OSCILOSCOPIO CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.- ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 2.1 (Rectificador de onda completa con filtro por capacitor. 2.- Con el multímetro en AC, mida la tensión en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos deL CAPACITOR c1 Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 2.1 3.- Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1.

TABLA 2.1

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

23


CAPACITOR C2

Voltaje en secundario del Voltaje en los Calcular la corriente transformador (voltios) extremos de la que circula por el resistencia de carga diodo (Emplear ley (voltios) de ohm) (m. amp.)

1 uf

AC: 17.1V

DC: 6.74V

DC: 6.12mA

10 uf

16V

8.72V

8.27mA

100 uf

16V

7.85V

7.65mA

1000 uf

16V

7.87V

7.51mA

4.- CON EL OSCILOSCOPIO MEDIR EL VOLTAJE PICO A PICO (Vpp) en el secundario del transformador. Vpp= 34.25V

FIG 2.1 Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = 16.9V Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 11.8V 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos Del capacitor: Tener en cuenta la tensión de rizado. VDC = 6.74V (1 uf) VDC = 8.72V (10 uf) VDC = 7.85V (100 uf) VDC = 7.87V (1000 uf)

6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio, para cada caso PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

24


FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DEL CAPACITOR CUANDO c = 10 uf

CUANDO c =1000 uf

CIRCUITO 2: dobladores de tensión: PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

25


FORMA DE ONDA EN LA SALIDA CUANDO A) R= 100 ohm B) R= 1 Mohm Voltaje(V) vs Tiempo (R=100ohm)

Voltaje(V) vs Tiempo (R=1Mohm)

Valores de voltaje DC en la salida: CIRCUITOS RECORTADORES (LIMITADORES) Implementar LOS SIGUIENTES CIRCUITOS:

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

26


1.V4 -10/10V

R3 1k IN4001 Vo

1kHz

+ V1 5V

Onda de salida y de entrada

2.V4 -10/10V 1kHz

R3 1k IN4001

+ V1 5V

1N4001

+

V2 Vo 10V

Onda de salida y de entrada

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

27


CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: Para el circuito 1 se contempla que cuando se usa un condensador de mayor capacidad la señal de salida sale con menor ruido. Para el circuito 3 los limites tanto superior como inferior de la señal recortada son valores que se obtiene a partir del valor de las fuentes de voltaje

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

28


LABORATORIO 3 EL TRANSISTOR BIPOLAR CIRCUITOS DE POLARIZACION CURVAS CARACTERÍSTICAS

CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 3 TÍTULO EL TRANSISTOR BIPOLAR CIRCUITOS DE POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES BJT’s CURVAS CARACTERÍSTICAS CAPACIDADES: 1.1.- Determina las corrientes y voltajes de los circuitos de polarización de BJT’s básicos. 1.2.- Implementar y obtener el cuadro de voltajes de los circuitos de polarización de BJT’s básicos. PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

29


1.3.- Verifica la curva característica del transistor INFORME PREVIO: 1. Indicar las características eléctricas del Transistor BC548 (ECG 123AP). Considerar h FE =  para todos los cálculos. - Voltaje de ruptura, colector-emisor con la base de circuito abierto V CEO = 30 - Corriente nominal continua colector I C = 100 mA - Nominal total de disipación de potencia P totales = 500 mW - Frecuencia de Transición (producto ganancia-ancho de banda) f t = 150 MHz mínimo (300 MHz típico) 2. Asignar un nombre a cada tipo de polarización que se presenta a continuación (revisar textos). 3. Calcular IB, IC, VCE, VRC, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga.

IB= 5.56µA IC= 1.16mA VCE= 4.48V VRC= 4.55V VC= 4.45V VB= 0.66V VE= 0V

╔ VCE= 4.48V Q ╣ ╚ IC= 1.16mA 4.

Calcular IB, IC, VCE, VRC, VRE, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

30


IB= 6.93µA IC= 1.4mA VCE= 2.16V VRC= 5.44V VRE= 1.4V VC= 3.56V VB=2.07V VE= 1.4V

╔ VCE= 2.16V Q ╣ ╚ IC= 1.4mA 5.


IB= 6.8193µA IC= 1.42mA VCE= 4.74V VRC= 5.54V VRE= 1.71V PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

31


VC= 6.46V VB= 2.38V VE= 1.71V ╔ VCE= 4.74V Q ╣ ╚ IC= 1.42mA 6.

Calcular IB, IC, VCE, VRC, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga.

IB= 17.7µA IC= 3.51mA VCE= 2.46V VRC= 9.54V VC= 2.46V VB= 0.69V VE= 0V

╔ VCE= 2.46V Q ╣ ╚ IC= 3.51mA 7.


IB= 4.29µA IC= 0.86mA PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

32


VCE= 1.09V VRC= 2.32V VRE= 8.59V VC= 9.68V VB= 9.24V VE= 8.59V

╔ VCE= 1.09V Q ╣ ╚ IC= 0.86mA MATERIALES Y EQUIPOS: 2 transistor 2N2222 2 transistor BC 548 Resistencias 1 K, 1.2 K, 2.7K, 3.9 K, 6.8K ,27K, 100K, 1000K, 1500K 1 PROTOBOARD 1 Multímetro Digital 1 Multímetro Analogico 1 OSCILOSCOPIO 1 fuente de alimentación de 0 a 12 v CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.

Con el rango del ohmímetro en Rx1 (multímetro analógico) ó posición Diodo Test (Multímetro Digital), determinar la Base, Colector y Emisor considerando:

multímetro analógico : multímetro digital :

(+)punta negra, (-) punta roja. (+)punta roja, (-) punta negra.

2. Monte el circuito de la figura:

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

33


3. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT.

VB 0.64V

VC 4.47V

VE 0V

VCE 4.47V

VCB 3.83V

VRC

4.55V

VRE 0V



VB 2.04V

VC 3.56V

VE 1.4v

VCE 2.15V

VCB 1.49V

VRC

5.4V

VRE 1.3V


PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

34



VB 2.37V

VC 6.44V

VE 1.68V

VCE 4.74V

VCB 4.08V

VRC

5.55V

VRE 1.7V


9. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. VB 0.68V

VC 2.45V

VE 0V

VCE 2.45V

VCB 1.77V

VRC

9.54V

VRE 0V


8.

Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. VB 9.25V

VC 9.72V

PEDRO CAPCHA BUIZA

VE 8.62V

VCE 1.1V

VCB 0.47V

VRC

2.31V

VRE 8.61V

Página

35


Características de los transistores Transistor 2N2222

Transistor BC142

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

36


INFORME FINAL (Grupal) 1. 2.

Presentar los cuadros de voltajes totalmente llenos. Hacer una comparación entre los voltajes calculados y medidos para cada caso.

CIRCUITO 1 Calculado Medido

VB 0.66V 0.59V

VC 4.45V 4.31v

VE 0V 0V

VCE 4.48V 4.47V

VCB 3.79V 3.91V

4.55V 4.5V

VB 2.07V 2.15V

VC 3.56V 3.54V

VE 1.4V 1.52V

VCE 2.16V 2.1V

VCB 1.49V 1.5V

5.44V 5.8V

VB 2.38V 2.38V

VC 6.46V 6.4V

VE 1.71V 1.8V

VCE 4.74V 4.7V

VCB 4.08V 4.1V

5.54V 5.5V

VB 0.69V 0.71V

VC 2.46V 2.43V

VE 0V 0V

VCE 2.46V 2.5V

VCB 1.77V 1.83V

VB 9.25V 9.1V

VC 9.72V 9.8V

VE 8.62V 8.93V

VCE 1.1V 1.2V

VCB 0.47V 0.5V

VRE 0V 0V

VRC


VRE 1.4V 1.4V

VRC


VRE 1.71V 1.6V

VRC


VRE 0V 0V

VRC

9.54V 9.6V


VRE 8.61V 8.5V

VRC

2.31V 2.4V

3.

¿Por qué existe gran diferencia entre lo calculado y medido en el caso de Polarización Fija? Principalmente por que el valor de las resistencias, que debido a las tolerancias existe un error además de que la resistencia requerida usada sino un equivalente con resistencias en serie 4. ¿Cuál de los circuitos de polarización resultó más exacto entre lo calculado y medido? El circuito 3 fue el más exacto debido a que se buscó de manera más precisa el valor de las resistencias.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

37


LABORATORIO 4 DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR MONOETAPA CONEXIÓN EN CASCADA EL AMPLIFICADOR DARLINGTON

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

38


CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 4.1

TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR MONO-ETAPA I.- CAPACIDADES 1.1.- Polariza y construye un circuito amplificador monoetapa basado con un transistor bipolar 1.2.- Mide experimentalmente los parámetros de la ganancia de tensión y corriente, impedancia de entrada y de salida que van a caracterizar la etapa justificando las desviaciones existentes con los valores obtenidos en forma teórica. 1.3.- Construye un circuito amplificador multietapa. 1.4.- Implementa un circuito amplificador cascodo. 1.5.- Implementa un circuito amplificador Darlington. II.- INFORME PREVIO 1. ANÁLISIS DE UN AMPLIFICADOR MONOETAPA BASADO EN UN TRANSISTOR BIPOLAR A) Determinar el valor de las resistencias del circuito de la figura 11.1 para que la tensión de colector Vc tenga el valor especificado. Comprobar experimentalmente el resultado. 12V

Vs -50/50mV 1kHz

Rs 600

1uF + Vi

Rc 3.3k Q1 2N3904

R2

Re 330

Vo

+

R1

Ce 1uF

Figura 11.1 Amplificador mono-etapa B) Determinar teóricamente la ganancia en tensión Av = Vo/Vi y Avs = Vo/ Vs en el rango de frecuencias medias. Comprobar estos valores con Proteus. Verificar experimentalmente estos valores, y compararlos con los obtenidos de forma teórica, justificando, si fuesen necesarios, las desviaciones existentes entre ambos datos. En la configuración EC se observa un desfasaje de 180º entre la entrada Vi y la salida Vo. Tambien las medidas experimentales en pequeña señal se deben realizar con tensiones en alterna lo mas baja posible. Para obtener el valor de Vs, conecta directamente el generador de señal al osciloscopio. C) Determinar teóricamente la impedancia de entrada. Comprobar este valor en el laboratorio de modo experimental, usando para ello el esquema de la figura 11.2 PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

39


La impedancia de entrada es independiente del valor de la resistencia Ri que se coloque a la entrada. La única condición es que Ri debe ser de un valor que permita una variación significativa entre Vi1 y Vi2. Para obtener los mejores resultados se recomienda que Ri tenga una valor aproximado a la impedancia de entrada calculada en forma teórica. El desfasaje entre Vi1 y Vo debe ser de 180º. En caso contrario, modificar la frecuencia de entrada hasta que se verifique esa condición.

Vs -50m/50mV

Rs

Ri

Cs +

CL Vo + RL

1kHz

FIGURA 11.2 Montaje para calcular la impedancia de entrada y salida Vi2 Zi =-----------Vi1 – Vi2 --------------Ri

Vo – Vo’ Zo = [------------] RL Vo’

D) Retirar el capacitor Cs y conectar el generador de señal directamente. Medir el punto de trabajo del transistor. Explicar que ha sucedido en el circuito. ¿Por el generador de pequeña señal puede circular componentes de continua? E) Aumentar la amplitud de la señal de entrada hasta que se produzca recorte en la señal de salida. Comprobar ese valor con proteus y justificarlo desde el punto de vista teórico. F) Determinar teóricamente la ganancia de corriente Ai = io/ ii y comprobar se coincide con el resultado práctico. Para ello, colocar una resistencia Ri a la entrada como en la figura 11.2, de forma que: Vo --------Rc Ai =---------------Vi1 –Vi2 ------------Ri La manera más directa de verificar que este resultado es correcto es comprobar que Ai = Av ( Zi/Rc) G) Medir experimentalmente la impedancia de salida utilizando el montaje de la figura 11.2. Para ello, realizar los siguientes pasos: -

Medir la tensión de salida Vo para una amplitud de entrada, con la llave abierta. Conectar una carga, de modo que RL ≈ Zo ( Zo teórica), y cerrar la llave. Medir la tensión de salida Vo’. La Zo se obtiene a partir de ambas tensiones.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

40


Verificar que al cerrar la llave la señal de entrada Vi del amplificador y la tensión en Vo’ tienen el desfasaje correcto; si esto no ocurriese se debe aumentar el valor de CL, o bien la frecuencia de trabajo. --Para medir Zo, se realizan dos medidas: Uno con la llave abierta y otra con la llave cerrada ¿ Por que?. .En este informe se adicionaran los cálculos teóricos realizados. Adjuntar impresión de los resultados obtenidos en la simulación. Materiales y equipos: - 2 transistores 2N2222 - 3 transistores BC142 - Resistencias según los circuitos del 1 al 3 - Capacitores según los circuitosdel 1 al 3 - Un generador de funciones - 1 Protoboard - 1 Multímetro - 1 Osciloscopio - 2 fuentes de alimentación de 0 a 30v - Cables telefónicos III. PROCEDIMIENTO 1. Arme en el circuito de la figura 1, 2 y 3. 2. Mida las tensiones y corrientes correspondientes de Vce, Vbe, Ic, Ib de cada Transistor (en DC). 3. Mida con el osciloscopio las tensiones pico-pico, de salida de cada transistor. 4. Anote todo los valores medidos. 5. En forma teórica hallar el punto de operación de los circuitos Darlington y cascada. 6. Para el circuito en cascada, hallar la ganancia de tensión Av. Circuito 1 A.- CONEXIÓN EN CASCADA: Vcc 24V

1kHz

C1 22uF +

R5 150k

Q1 2N2222 R2 22k

R4 1.2k

C2 10uF

C4 22uF +

R7 4.7k Q2 2N2222 +

C5 22uF +

R3 4.7k

+

V1 -100u/100uV

R1 150k

R6 22k

R8 1.2k

C3 10uF

R9 10k

Figura1 PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

41


Vpp en la salida de Q1 a 1Khz. =___________ Ganancia de tensión: __________ Vpp en la salida de Q2 a 1Khz.=___________ Ganancia de tensión:_________ Ganancia de tensión total: Salida de Q2 y entrada de Q1.

Respuesta en frecuencia del amplificador en cascada: Vin f Vo Av

100μv 100 Hz

100μv 400 Hz

100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 700 H 1 K 2k 10K 100k 1M

100μv 12 M

Graficar la respuesta en frecuencia del amplificador: Circuito 2 B.- CONFIGURACION DARLINGTON, COMO SEGUIDOR EMISIVO:

Q1 Vce

Vbe

Q2 Ic

Ib

Vce

Vbe

Ic

Ib

Vcc 20V V1 -100m/100mVC5 22uF +

R1 75k

2N2222 2N2222 R3 100k

1kHz R2 12k

C3 22uF +

+ 100uF C1

R8 15k

R9 10k

Figura 2 Dibujar las formas de onda de entrada y salida. Hallar Av.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

42


Circuito 3 C.- CONEXIÓN CASCODO

Medir en DC el punto de operación de los transistores BC142. TRANSISTOR Q1 Q2 Q3

Vbe

Ib

Vce

Ic

1.- Dibujar las formas de onda en: a.- La salida de Q2 y en la resistencia R5 2.- Anotar el voltaje pico a pico de salida. 3.- La ganancia de voltaje es: OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

43


LABORATORIO 5 PARAMETROS Y AUTOPOLARIZACIÓN DEL FET (EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO)

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

44


CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 5 TÍTULO PARAMETROS Y AUTOPOLARIZACION DEL FET CAPACIDADES 1.1 Obtiene los parámetros y curva de transconductancia del JFET 1.2 Comprueba la autopolarización del mismo. INFORME PREVIO SIMBOLOS DEL FET TRANSISTORES DE UNIÓN FET (JFET) (Joint Field Effect Transistor - Transistor de Unión de Efecto de Campo )

Canal N

Canal P

TRANSISTORES MOSFET Con tres terminales o patillas y sustrato unido a la fuente "S"

Tipo Empobrecimiento N

Tipo Empobrecimiento P

Tipo Enriquecimiento N

Tipo Enriquecimiento P

PUNTO DE TRABAJO (Q) El punto de trabajo nos permitirá introducir el concepto de recta de carga en continua y al mismo tiempo conectar con los temas de ubicación y estabilidad del punto Q. El análisis del punto de trabajo de un dispositivo, como ya se sabe, se puede llevar a cabo de dos formas diferentes: analítica (realizando un análisis matemático de todas las ecuaciones implicadas) o gráfica (recta de carga en continua). Obtener el punto de trabajo Q de un dispositivo consiste básicamente en obtener el valor de las diferentes tensiones y corrientes que se establecen como incógnitas en el funcionamiento el mismo. PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

45


El método analítico, se basa en resolver el sistema de ecuaciones que se establece teniendo en cuenta: las leyes de Kirchoff aplicadas a las tensiones y corrientes que definen el funcionamiento del dispositivo; las ecuaciones que se obtienen del comportamiento del mismo, según la región de funcionamiento (circuito equivalente); y las relaciones eléctricas del circuito de polarización usado. Si se desea realizar el análisis gráfico, hay que disponer en primer lugar de las curvas de funcionamiento del transistor (curvas características de entrada y salida), que se podrían obtener también como representación de las ecuaciones que definen el comportamiento del transistor. Sobre estas curvas se traza la denominada recta de carga en continua (impuesta por el circuito eléctrico externo del transistor), y los puntos de intersección de esta recta con las curvas del dispositivo establece los posibles puntos de trabajo Q. El siguiente paso es determinar exactamente cuál de esos posibles puntos es el de funcionamiento. En la tabla siguiente se resumen las ecuaciones de red para cada una de las configuraciones allí mostradas, la determinación de tales ecuaciones se realiza aplicando correctamente las leyes de voltaje de Kirchoff a las mallas de la red.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

46


2.- Como se obtiene la curva de transferencia Io vs Vgs indicando los puntos de operación y las rectas de polarización Io  (1 / Rs ).Vgs Obtenidas de Vgs  IoRs por inducción de la curva aproximar los datos de FEJFET como son Idss y Vp Determinación gráfica de la curva de transferencia

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

47


La gráfica de la curva de transferencia se puede realizar directamente a partir de la ecuación 5.3 o bien a partir de una curva de características del JFET como la mostrada en la figura 7.6. En la figura 7.8 se ha obtenido la curva de transferencia de un JFET a partir de la curva de la figura 7.6, obsérvese que se anotan en el eje horizontal negativo los valores de Vgs y luego se hacen corresponder con valores de Id sobre el eje vertical positivo, entonces al unir estos puntos se obtiene la gráfica de transferencia.

Figura 7.8 Obtención de la curva de transferencia para las características de drenaje Determinación matemática de la curva de transferencia. Mediante un análisis de la ecuación Shockley se han obtenido los puntos anotados en la Tabla T2. Estos puntos son válidos para todo JFET y son suficientes para el trazado de la curva de transferencia.

POLARIZACIÓN DEL FET El análisis puede realizarse matemáticamente o bien gráficamente con muy poca diferencia en la exactitud de los resultados, se optará por realizar el análisis gráfico ya que este representa un significativo ahorro de tiempo y es ventajosamente más ilustrativo. Recuérdese que cuenta con un sistema de dos ecuaciones, la primera (no lineal) representa las características del dispositivo, mientras que la segunda (lineal) representa la configuración de la red y que el método matemático consiste en hallar una solución simultanea de las ecuaciones, mientras que el gráfico consiste en hallar la intersección de las curvas representativas de cada ecuación, tal intersección representa la solución y es el punto de operación, de trabajo o de estabilidad Q.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

48


Se traza la curva de transferencia en la región negativa a partir de los puntos clave de la ecuación de Shockley numerados. Para la determinación de la parte positiva, se da un valor arbitrario de Vgs tal como Vgs=1, este valor se sustituye en la ecuación de Shockley resultando: Id=Idss(1-Vgs/Vo)2=10.67mA Para hallar la ecuación de la recta de carga, se utilizan las ecuaciones de divisor de voltaje, resultando: Vg=100k*15/100k+3M=0.48V Vgs=Vg-IdR=0.48-1000Id La segunda ecuación es la correspondiente a la recta de carga, para su trazado se pueden hallar cualquiera de los puntos: Id=0Vgs=0.48v Vgs=0Id=0.48mA La recta de carga se muestra en la figura, entonces el punto de operación es la intersección entre las dos curvas, es decir:

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

49


PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

50


MATERIALES Y EQUIPOS: 1 JFET canal 2N5457 1 resistor de 220 ohm 1 resistor de 1M. 1 resistor de 2.2 K 1 resistor de 10 K 1 resistor de 1K. 1 resistor de 22 k. Capacitores de 1 uf /25V 10 uf/25v 0.01 uf/50 v, 1 multímetro 2 fuentes de poder 1 protoboard 1 generador de funciones 1 OSCILOSCOPIO CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.- Obtenga la hoja de especificaciones del JFET 2N5457. 2.- ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 5.1

DESARROLLO En el desarrollo de esta práctica emplearemos la definición de cada uno de los 2 primeros parámetros para su medición práctica. También tomaremos algunas mediciones para obtener la curva de transconductancia del JFET que emplearemos. 3. CIRCUITO PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

51


FIG 5.1 V1 variarlo desde 1.5 V hasta 13 V. Medir la corriente I D. Observar en el momento que la corriente ID =constante.. En ese momento IDSS = ID VDD = V1 ID (ma) VDS (V)

1.5 v

2v

2.5 v

2.8 v

3v

4v

5v

6v

10 v

5.02

6.6

8.08

8.89

9.38

10

10

10

10

0.39

0.55

0.72

0.84

0.94

1.8

2.8

3.8

7.8

Graficar VDS vs ID

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

52


Circuito 2 V3 fuente variable Incremente el valor de VGG = V3 hasta que ID = 0. En ese momento tome la lectura de VGS (OFF) = vGS

VGG ID (ma) VGS (v)

0 37.1 1.5

1 33.2 2.5

PEDRO CAPCHA BUIZA

2 29.1 3.5

3 25 4.5

4 20.9 5.5

5 16.7 6.5

6 12.6 7.5

7 8.47 8.5

8 4.32 9.5

9 0.18 10.5

Página

53


Para obtener la curva de transconductancia o transferencia del JFET complete la siguiente tabla, tomando para ello lecturas del circuito anterior. ID VGS

10 0.0

4.9 -0.3

PEDRO CAPCHA BUIZA

1.6 -0.6

0.9 -0.7

0 -1.0

0 -1.2

0 -1.5

0 -1.7

0 -2.0

Página

54


LABORATORIO 6 DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL

CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 6 TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL CAPACIDADES 1.1 Implementa y analiza circuitos con amplificadores con el circuito integrado LM324. 1.2 Comprueba el uso de las diversas configuraciones del mismo. 1.3 Comprueba las diversas aplicaciones del amplificador operacional

INFORME PREVIO AMPLIFICADORES OPERACIONALES

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

55


INTRODUCCIÓN El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de los computadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentes operaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al surgimiento de una nueva era en los conceptos de diseñó de circuitos. Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacio. El uso generalizado de los AOs no comenzó realmente hasta los años 60, cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales, fabricándose módulos que realizaban la circuiteria interna del amplificador operacional mediante el diseño discreto de estado sólido. Entonces, a mediados de los 60, se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. En unos pocos años los amplificadores operacionales se convirtieron en una herramienta estándar de diseño, abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos. INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES Si existe un elemento estrella en los sistemas electrónicos analógicos ese elemento es sin duda el amplificador operacional. Con él podremos amplificar señales, atenuarlas, filtrarlas, etc. Los sistemas de control analógico encuentran en el amplificador operacional un elemento de conmutación sumamente simple e incluso años atrás fue empleado para el diseño de computadoras analógicas (de ahí el nombre de operacionales). El conocimiento a nivel básico del amplificador operacional proporciona al diseñador una herramienta de valor incalculable. Partir del amplificador operacional sin siquiera conocer el funcionamiento del transistor podría parecer un error. Esta consideración pierde importancia si tenemos en cuenta que en la actualidad el transistor como componente discreto ha quedado relegado a usos muy puntuales, siendo su coste similar al de un amplificador operacional. Ante esta situación, la respuesta correcta es disponer en primer lugar de los conocimientos necesarios para operar con amplificadores operacionales y posteriormente abordar la teoría clásica de transistor, por ser esta última más compleja. EL MODELO IDEAL Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico activo siendo capaz de ofrecer una tensión de salida en función de una tensión de entrada. Vamos a considerar única y exclusivamente el amplificador operacional ideal, que aun no existiendo en la vida real, es una aproximación muy precisa y perfectamente válida para el análisis de sistemas reales. Un amplificador operacional presenta cinco patillas. Dos de ellas son las entradas del dispositivo; la primera de ellas llamada entrada inversora se halla indicada en los esquemas con un signo menos, la otra denominada entrada no inversora se indica mediante un signo más. Otro de las patillas del amplificador operacional corresponde a la salida del dispositivo mientras que las dos restantes corresponden a la alimentación requerida por el dispositivo (±Vcc). Una vez nos hemos familiarizado con las patillas podemos pasar a indicar las características de un amplificador operacional. Debido a que en ningún momento

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

56


entraremos en el diseño interno del circuito deben ser asumidas. Recordamos una vez más que son características teóricas, si bien las reales se aproximan a las teóricas: Ancho de banda infinito (podemos trabajar con señales de cualquier frecuencia). Tiempo de conmutación nulo Ganancia de tensión infinita. Impedancia de entrada infinita. Impedancia de salida nula. Corrientes de polarización nulas. Tensión de desplazamiento nula (si bien no es estrictamente cierto, diremos que la diferencia de potencial entre las entradas inversora y no inversora nula). Margen dinámico ±Vcc (la tensión de salida puede a nivel teórico alcanzar el valor de la tensión de alimentación, en la práctica se aproxima pero no puede ser igual ya que se producen saturaciones en el dispositivo). AMPLIFICADOR INVERSOR La configuración más sencilla es la inversora. Dada una señal analógica (por ejemplo de audio) el amplificador inversor constituye el modo más simple de amplificar o atenuar la señal (en el ejemplo propuesto modificar el volumen de la señal).

Se comenzará por la configuración más adecuada para nuestros propósitos: el modo amplificador inversor. Hemos afirmado anteriormente que la impedancia de entrada del dispositivo es infinita, por lo cual no circulará corriente en el interior del amplificador operacional y las resistencias R1 y R2 estarán dispuestas en serie. Por encontrarse estas resistencias dispuestas en serie la corriente que atravesará ambas será la misma, podemos afirmar por tanto: A continuación se va a demostrar como Va es nula. Si tenemos en cuenta que la ganancia de tensión de un amplificador operacional debe atender a la relación salida/entrada: Al ser una de las características del ampop la ganancia en tensión infinita podemos intuir que la única solución válida es disponer a la entrada del ampop de una tensión nula.

Al llegar a este punto se destaca que no debe confundirse la entrada del ampop constituida por las patas inversora y no inversora con la entrada de la etapa amplificadora inversora. Se llega a la conclusión de que la diferencia de potencial en la entrada del operacional debe ser nula. Puesto que en el circuito la pata no inversora se halla conectada a tierra el valor de Va será nulo o de lo contrario la diferencia de tensión en la entrada del ampop no sería nula.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

57


Al analizar a continuación el resultado obtenido se puede ver claramente que la tensión de salida es proporcional a la tensión de entrada, siendo el factor de proporcionalidad una constante que definimos con las resistencias R1 y R2. Se acaba de diseñar el primer amplificador, ya que este simple amplificador operacional puede atenuar o amplificar las señales aplicadas a su entrada. El nombre de inversor viene dado por el signo negativo presente en la fórmula. Es decir, el montaje invierte la fase de la señal; este detalle no puede pasarse por alto para señales que requieran cuidar su fase. Finalmente debemos destacar la presencia de la resistencia R3, cuya misión no es sino la de compensar los posibles efectos no deseados debidos a imperfecciones en el funcionamiento de los amplificadores operacionales reales. En concreto busca disminuir el efecto nocivo de unas intensidades de polarización residuales presentes en las entradas del ampop (lo que conlleva una impedancia de entrada elevada pero no infinita). Antes de continuar con las siguientes configuraciones es de suma importancia comprender completamente el amplificador inversor. AMPLIFICADOR NO INVERSOR Este circuito presenta como característica más destacable su capacidad para mantener la fase de la señal. El análisis se realiza de forma análoga al anterior.

Se ha razonado que la diferencia de tensión en las patillas de entrada del amplificador operacional ha de ser nula, por lo que la tensión presente en la patilla inversora será la misma que la presente en la no-inversora. Por hallarse las resistencias R1 y R2 en serie, la corriente que las atravesará será la misma y conocida, ya que sabemos el valor de R1 y las tensiones en sus extremos (Vin y 0):

Resulta sencillo despejar de esta expresión la ganancia:

Se puede apreciar como no existe signo negativo en la expresión (no se invierte la señal), siendo además la ganancia siempre superior a la unidad. Este circuito no permite por consiguiente atenuar señales. Se hará una puntualización con respecto a la conveniencia de uso del inversor / no inversor. La inversión de fase no resulta significativa en el tratamiento de señales alternas, ya que dichas señales varían entre semiciclos positivos y negativos. Un amplificador inversor aplicado a una señal alterna tiene como resultado una simple inversión de fase. Sin embargo en señales de continua el resultado es bien distinto. Si deseamos duplicar una tensión continua e introducimos a la entrada de un amplificador inversor 2V a la salida tendremos - 4V (negativos), lo cual puede ser un inconveniente en determinadas aplicaciones. La elección de una etapa u otra depende por consiguiente de las condiciones concretas de diseño. AMPLIFICADOR MEZCLADOR O SUMADOR Esencialmente no es mas que un amplificador en configuración inversora. Difiere de este último en la red resistiva empleada en sustitución de la resistencia R1 utilizada en el ejemplo de configuración inversora. PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

58


El desarrollo matemático es el mismo. Debido a la ganancia de tensión infinita del amplificador para que la tensión de salida sea un número finito la tensión de entrada debe ser nula. Puesto que una de las patillas (la no-inversora en este caso) se encuentra conectada a tierra a través de la resistencia Re, la otra patilla (patilla inversora) debe presentar también este valor. Debido a la impedancia de entrada infinita del amplificador, la suma de intensidades que atraviesen las resistencias R1,R2,...Rn será igual a la intensidad que atraviese la resistencia Rs (según la primera ley de Kirchhoff). Por tanto podemos afirmar que:

Despejando la tensión de salida:

Al llegar a este punto se debe particularizar la presente configuración para obtener un sumador. Si se afirma la igualdad entre las resistencias R1=R2=...=Rn y además se hace que este valor coincida con el de la resistencia Ro se obtiene una tensión de salida igual a la suma algebraica de tensiones de entrada (con la correspondiente inversión de fase). Nótese la importancia de esta particularización para la comprensión de los antiguos calculadores analógicos:

CIRCUITO SEGUIDOR Esta sencilla configuración ofrece una tensión de salida igual a la tensión de entrada, no produciéndose ganancia alguna.

El montaje se emplea fundamentalmente como adaptador de impedancias, ya que no consume corriente en su entrada (impedancia de entrada infinita) ofreciendo señal en su salida (impedancia de salida nula). Vout =Vin Su nombre está dado por el hecho de que la señal de salida es igual a la de entrada, es decir, sigue a la de entrada. AMPLIFICADOR CON ALIMENTACIÓN ASIMÉTRICA Hasta ahora las configuraciones operaban con tensión simétrica ±Vcc. La configuración que a continuación pasamos a describir presenta la ventaja de operar con una tensión única. Para que este montaje funcione es necesario aplicar la mitad de la tensión de alimentación a la entrada no inversora del amplificador (creando una tierra virtual para la PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

59


etapa equivalente a la mitad de la tensión de alimentación). Esto se consigue mediante las resistencias R1.

Puesto que la entrada del amplificador presenta una impedancia infinita, las dos resistencias R1 y R2 se hayan dispuestas en serie y por ellas circulará la misma intensidad. Si llamamos Va a la tensión aplicada a la entrada no inversora del amplificador:

Por tanto conocemos las tensiones en los extremos de la resistencia R3 y por la ley de Ohm la intensidad que atravesará dicha resistencia. Por encontrarse R3 y R4 en serie la intensidad que circula por R4 será la misma que la que circula por R3, de donde podemos obtener el valor de Vout.

No se puede concluir la explicación de esta configuración sin mencionar los condensadores (de valor elevado para que no influyan en las señales alternas) situados a la entrada y a la salida del circuito. Tanto a la entrada como a la salida aparece en la señal una componente de continua de la mitad de la tensión de alimentación. Los condensadores evitan el paso de dicha componente (ya que un condensador es un circuito abierto para una señal continua). Por tanto, puesto que de los dos sumandos el segundo de ellos es una señal continua y como ya hemos dicho es eliminada por los condensadores el valor de la tensión de salida corresponde únicamente al primero de los términos calculados:

Debido a los mencionados condensadores de desacoplo esta configuración puede usarse únicamente con señales alternas. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL Este circuito presenta como característica notable la amplificación de la diferencia entre las dos tensiones de entrada. Presenta el inconveniente de que la impedancia de entrada del amplificador disminuye sensiblemente y además las dos resistencias R1 y las dos R2 deben ser exactamente iguales.

Puesto que sabemos que las tensiones de las patillas inversora y no inversora deben ser iguales, podemos afirmar que tanto las resistencias R1 y R2 superiores como las R1 y R2 inferiores se encuentran en serie. Planteando las ecuaciones: PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

60


De estas dos igualdades (donde Va es la tensión de entrada tanto en la patilla no inversora como en la inversora) podemos obtener la tensión de salida en función de los valores R1, R2 y las tensiones de entrada Para ello despejamos lo valores Va de ambas expresiones obteniendo:

Igualando ambas expresiones resulta trivial obtener la expresión final de la tensión de salida:

Como se puede ver esta configuración amplifica o atenúa la diferencia existente en las dos entradas V2 y V1. Se realiza un estudio comparativo de las características de 11 amplificadores operacionales presentes en el mercado, los cuales han sido seleccionados de diferentes fabricantes. También se han incluido dos amplificadores de instrumentación en el estudio comparativo, puesto que son circuitos bastante relacionados con los amplificadores operacionales (constan de tres de ellos colocados en una determinada estructura) que aportan ciertas ventajas frente a los primeros. Tabla Comparativa En la siguiente tabla se muestran los 11 amplificadores operacionales y los dos amplificadores de instrumentación que he escogido y se aportan datos de las características eléctricas más importantes de cada uno de ellos. Alguna característica como la resistencia de salida no se ha incluido porque era una información que tan sólo estaba disponible por dos de los dispositivos. Entre estos operacionales, se encuentra el LM741, el operacional cuyo uso está más extendido mundialmente, y del cual pueden verse en esta tabla sus ventajas e inconvenientes. También señalar que los parámetros incluidos en la tabla son los valores típicos de los dispositivos (no máximos ni mínimos). También señalar que los parámetros incluidos en la tabla son los valores típicos de los dispositivos (no máximos ni mínimos).

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

61


PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

62


ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS He incluido información sobre amplificadores de 4 fabricantes distintos. Algunas características eléctricas de algunos dispositivos no estaban disponibles y por ello no han podido ser incluidas en la tabla. Los amplificadores que aparecen en la tabla poseen características que los diferencian entre sí por lo que cada uno de ellos es adecuado para diferentes aplicaciones. A continuación paso a explicar cada uno de ellos: LM741 Este dispositivo es un amplificador de propósito general bastante conocido y de uso muy extendido. Sus parámetros son bastante regulares, no teniendo ninguno que sea el mejor respecto a los de los demás, pero en conjunto presenta una alta impedancia de entrada, pequeños offset (de corriente y de voltaje) en la entrada y buenos parámetros. LM725 Este amplificador es un modelo bastante similar al LM741, pero que mejora bastantes de sus parámetros. Tiene unos valores para la corriente y el voltaje de offset de entrada menores, su corriente de polarización también es menor y su CMRR más elevado. Sin embargo, la impedancia de entrada de este dispositivo es inferior a la que presenta el LM741. LF411 Este dispositivo posee excelentes parámetros. Tiene uno offset de entrada y una corriente de polarización de valores muy bajos. Además su impedancia de entrada es la más elevada de todas (junto con el MAX430). Es uno de los amplificadores operacionales de National Semiconductors para aplicaciones de máxima precisión. OPA124 Este chip es el que presenta los valores más bajos de corriente offset de entrada y de corriente de polarización de entrada. Posee una impedancia de entrada elevadísima, la cual se presenta como una resistencia en paralelo con un condensador. Es uno de los mejores amplificadores operacionales que he analizado. NE5533 Este chip es el que posee (a nivel general) peores prestaciones de todos los amplificadores que se encuentran en el estudio. Su impedancia de entrada es la menos alta de todas y su corriente de polarización la más elevada. Es un amplificador para aplicaciones en las que no se requiera de alta precisión. NE/SE5532 Este dispositivo está diseñado a partir de dos amplificadores operacionales con alta ganancia que se colocan de manera opuesta para presentar compensación en los parámetros. También está pensado para que pueda operar en un rango amplio de voltajes de alimentación. Posee elbandwith (ancho de banda) más alto de todos los amplificadores que se han analizado. NE/SE5514 Este dispositivo se presenta como un amplificador operacional para aplicaciones con altas exigencias. Presenta una corriente de polarización bastante baja y unas corrientes y voltajes de offset con valores también bajos. La impedancia de entrada de este dispositivo es una de las más altas de todos los amplificadores que he analizado y por ello este dispositivo es apropiado cuando trabajemos con un elemento que disponga de una impedancia de salida muy elevada. NE/SE5230 Este amplificador operacional presenta una característica diferenciadora respecto al resto de amplificadores y que no está mostrada en la tabla, la cual consiste ven que está especialmente diseñado para trabajar con voltajes de alimentación muy bajos. De este modo este operacional se puede alimentar con ±18V o con ±1,5V. Otros amplificadores, con tensiones de alimentación tan bajas no pueden funcionar correctamente, por lo tanto este dispositivo es ideal cuando haya que utilizar un amplificador operacional en una placa en la cual se quiera utilizar un mismo voltaje (por PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

63


ejemplo niveles TTL) para alimentar toda la circuitería. Sus parámetros son en general buenos presentando pequeños valores de offset a la entrada. NE/SE532 Este chip posee buenos parámetros, pero dos de ellos destacan sobre los demás. Es el amplificador con mayor rango de voltaje de entrada ±16 V y también es el que posee mayor límite en la corriente de salida. Este amplificador puede atacar cargas con un valor de corriente casi el doble a la de otros amplificadores. MAX430 Este amplificador presenta unos parámetros que le acercan a los de los amplificadores de instrumentación. Esta diseñado para presentar una alta precisión. Posee el valor de offset de entrada más bajo de todos los amplificadores y también los valores más altos de rechazo al modo común CMRR y al voltaje de alimentación PSRR. También cabe destacar que posee la impedancia de entrada más alta de todos los amplificadores, y me hace pensar que aunque el fabricante presenta este dispositivo como un amplificador operacional, su estructura tal vez esté compuesta por tres operacionales como los amplificadores de instrumentación. MXL1001 El fabricante presenta a este dispositivo como un amplificador operacional de precisión. Posee muy buenos parámetros y cabe destacar que es el dispositivo con uno de los mayores rangos de voltaje de entrada (±14 V). Me ha llamado la atención que en la documentación técnica de este sensor, el fabricante aporta una imagen ampliada del diseño PCB que posee el amplificador operacional internamente y señala sobre el dibujo los diferentes lugares desde donde surgen los pines hacia el exterior del chip. AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN Se presentan las características eléctricas de dos de estos dispositivos. Se puede observar como sus parámetros son muy buenos. Cabe destacar que la impedancia de entrada se da como una resistencia en paralelo con un condensador. Los valores para el CMRR, así como el bandwith, se dan para una serie de ganancias, no como en los amplificadores operacionales que se da siempre el mismo valor. La ganancia de estos dispositivos se consigue modificando una resistencia Rg que se coloca en dos patitas que presenta el chip, y no afecta a la impedancia de entrada del dispositivo. El fabricante los presenta como amplificadores de precisión. MATERIALES Y EQUIPOS 1 .Osciloscopio digital 1 Multímetro Digital 1 Fuente DC os 1 Generador de Ondas 1 Protoboard Resistencias los que se indican en los circuitos Condensadores electrolíticos los que se indican en los circuitos. Polarización de +12 y -12 voltios Los valores utilizados son los listados: R1 = R4 = 5K; R2 = R3 = 100K. R1 = 20K; R2 = 50K. R3 = 400K, R4 = 5K

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

64


. PROCEDIMIENTO A.- AMPLIFICADOR INVERSOR 1. Implementar el circuito de la figura 1 un amplificador en topología inversora con el circuito integrado 2xM741.C

Figura 1

Simulación

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

65


Realizar las siguientes pruebas: 1 Conectar la entrada “a” a tierra y medir con el voltímetro la tensión continua en Vo esta debe ser cero .Si la tensión Vo no es cero, conecte un potenciómetro entre el pin 1 y el pin 5 del 741 y el terminal variable del potenciómetro conecte a la fuente negativa, accione el potenciómetro hasta lograr que Vo sea cero 2. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 2 00 mV y f =1 00 Hz. ( conectar a l a e n t r a d a “ a ” y t i e r r a ) y ver la salida del amplificador. 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada, grafique ambas señales 4 Incrementar en pasos de 500mv la señal y observar el fenómeno cuando se llega a 2 V. 5. Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador 6 Utilizar la frecuencia más alta del generador para introducir una señal al amplificador, observar la salida y concluir

Simulación del Procedimiento Paso 700mV

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

66


Para 1.2V

Para 1.7V

B.- AMPLIFICADOR NO INVERSOR 1. Implementar el circuito de la figura 2 un amplificador en topología n o inversora con el circuito integrado 2xM741.C

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

67


Figura 2 Realizar las siguientes pruebas: 2. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 2 00 mV y f = 1 00 Hz. y ver la salida del amplificador. 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada, grafique ambas señales 4 Incrementar en pasos de 500mv la señal y observar el fenómeno cuando se llega a 2 V. 5. Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador 6. Utilizar la frecuencia más alta del generador para introducir una señal al amplificador, observar la salida y concluir Nota: Este amplificador tendrá un comportamiento similar al amplificador inversor con la diferencia de que si se aplica un voltaje positivo a la entrada, a la salida se obtiene un voltaje positivo y amplificado, es decir en fase con la entrada. La ganancia de lazo cerrado está dada por:

Av = 1 + (Rf/R1)

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

68


Simulación del Procedimiento Para 0.7V

Para 1.2V

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

69


Para 1.7V

Para 2V

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

70


C.- AMPLIFICADOR SEGUIDOR EMISIVO 1. Implementar el circuito de la figura 3

Figura 3. Circuito amplificador seguidor emisivo Realizar las siguientes pruebas: 2. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 5 00 mV Pico a Pico y f = 2 K Hz. a la entrada del amplificador . 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada, grafique ambas señales 4 ¿Qué relación hay entre la salida y la entrada?

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

71


D.- SUMADOR Y RESTADOR 1 Implementar el circuito de la figura 4 2. Hallar en forma teórica V1 y V2, así mismo hallar Vo en función de Va y Vb para los siguientes casos : Si: Va = V1 y Va = V2 Va = V2 y Va = V1 3 Usando el Osciloscopio medir Vo para los casos del paso 2, ¿hay diferencia? Mida con el voltímetro V1 y V2 y compare con los valores hallados en el paso 2 4 ¿En cuál de los casos del paso 2, es sumador y cual es restador?

Figura 4. Circuito sumador restador

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

72


PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

73


LABORATORIO 7 APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

74


CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 7 TÍTULO APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL CAPACIDADES 1.4 Implementa y analiza circuitos con amplificadores con el circuito integrado LM324. 1.5 Comprueba el uso de las diversas configuraciones del mismo. 1.6 Comprueba las diversas aplicaciones del amplificador operacional

INFORME PREVIO MATERIALES Y EQUIPOS 1 .Osciloscopio digital 1 Multímetro Digital 1 Fuente DC os 1 Generador de Ondas 1 Protoboard Resistencias los que se indican en los circuitos Condensadores electrolíticos los que se indican en los circuitos. Polarización de +12 y -12 voltios PROCEDIMIENTO DEL INFORME FINAL A.- INTEGRADOR BASICO 1

Implementar el circuito de la figura 1 y aplicar una señal de entrada Vin de onda rectangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz. Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6. Repetir el paso anterior cambiando C1 por 0.00022uF. Con Vin =1V pico ,llenar la tabla observando la forma de onda en la salida..

2 3 4

Figura 1 Circuito Integrador

f

50Hz

100Hz

800Hz

1Khz

5KHz

10Khz 50Khz 100KHz 150Khz

Vo PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

75


Forma de onda B.- DIFERENCIADOR BASICO

1

Implementar el circuito de la figura 2 y aplicar una señal de entrada Vin de onda Triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz.

Figura 2 Circuito Derivador 2 3 4

Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6. Repetir el paso anterior cambiándola resistencia de realimentación de 10K por 1 M. Con Vin =1V pico ,llenar la tabla observando la forma de onda en la salida..

50Hz

f

100Hz

800Hz

1Khz

5KHz

10Khz 50Khz 100KHz 150Khz

Vo Forma de onda C.- OPAMP COMO COMPARADOR 1 Implementar el circuito de la figura 3 y aplicar una señal de entrada Vin de onda triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz.

Figura 3 Circuito Comparador 2

Medir el voltaje y dibujar la forma de onda de la salida Vo.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

76


3

Repetir el paso anterior con Vin= 1 V pico y a una frecuencia de 10Khz señal senoidal.

D.- BASCULA DE SCHMITT 1

Implementar el circuito comparador de Histéresis de la figura 4 y aplicar una señal de entrada Vin de onda triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz.

Figura 4 Circuito Báscula de Schmitt 2 3

Medir el voltaje y dibujar la forma de onda de la salida Vo. Medir con el multímetro el voltaje en la resistencia de 100K.

CUESTIONARIO 1 2 3

Comparar la ganancia teórica y experimental de los circuitos integrador y Diferenciador. Con los valores obtenidos del circuito comparador con Histéresis, graficar Vo comparado con Vin y determine el voltaje de Histéresis Vh.. Dea sus observaciones y conclusiones.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

77


LABORATORIO 8 DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE ONDAS

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

78


CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 8 TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE PULSOS CAPACIDADES a. Implementa y analiza circuitos con el circuito integrado 555. b. Comprueba el aislamiento eléctrico de los circuitos de entrada y salida.. c. Comprueba las diversas técnicas necesarias acerca delos generadores de pulsos para poder aplicarlos en circuitos digitales a control de potencia en AC y DC.

MATERIALES Y EQUIPOS 1 .Osciloscopio digital 1 Multímetro Digital 1 Fuente DC 1 Generador de Ondas 1 Protoboard Resistencias los que se indican en los circuitos Condensadores electrolíticos los que se indican en los circuitos. 1 Motor DC o AC 2 leds 1 CI 555 1 CI MOC30222 (optotriac) 1 Triac BT137 o su equivalente.. PROCEDIMIENTO

A.- GENERADOR DE ONDAS 1 Armar el circuito de la figura 1.

Figura 1 2 Con el osciloscopio observar las formas de onda en el terminal 3 del C.I. 555, graficar y anotar sus mediciones .Comprobar si es un generador de pulsos. 3 Si variamos el potenciómetro aumentando la resistencia observar que sucede con el ancho de pulso, anote.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

79


B.- APLICACION DE DIGITALES A CONTROL DE POTENCIA EN AC Y DC. 1

Armar el circuito de la figura 2.

Figura 2 2 Conectar el circuito generador de pulsos y 12 V DC o 12 VAC dependiendo del motor si es de corriente continua o de corriente alterna respectivamente. 3 Observe si el motor está en movimiento. 4 Con el multímetro medir las tensiones en los siguientes terminales 1-2,6-4, A1-A2. 5 Variar el potenciómetro del generador de pulso observar la velocidad del motor si aumenta o disminuye.

C.- INFORME FINAL 1 Explique cómo funciona el circuito del paso 4 2 Si no se aplica la tensión del generador de pulsos ¿sigue en movimiento el motor. ? Justifique su respuesta.

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

80


LABORATORIO 9 PROYECTO Y DISEÑO DE UN CIRCUITO APLICADO AL CURSO

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

81


CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 9 TÍTULO DISEÑO DE UN PROYECTO

EL ALUMNO REALIZARA UN DISEÑO DONDE APLIQUE LA TEORÍA DEL CURSO, EMPLEANDO LOS DISPOSITIVOS Y COMPONENTES Y CIRCUITOS EMPLEADOS EN CLASE. PRESENTACIÓN DE UN INFORME DEL DISEÑO A REALIZAR EL INFORME CONSISTIRÁ EN 1.- CARATULA 2.-INDICE 3.-INTRODUCCION 4.- CAPITULOS CAPITULO 1 MARCO TEORICO DEL PROYECTO CAPITULO 2 CIRCUITO A IMPLEMENTAR EN DIAGRAMA DE BLOQUE CIRCUITO DEASARROLLADO EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO. 5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES} 6.- ANEXOS 7.- BIBLIOGRAFIA. SEMANA 8 PRESENTACION DEL AVANCE DEL PROYECTO SEMANA 15 SUSTENTACION PRESENTACIÓN FINAL DEL PROYECTO, EN IMPRESO Y ACABADO

PEDRO CAPCHA BUIZA

Página

82

Informes de Laboratorio

Recommend Documents