Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Torre Delgado Paul EXPERIMENTO Nº 5 CIRCUITO GENERADOR DE FUNCIONES OBJETIVO: Estudiar el funcionamiento de un circuito generador de funciones. Generación de onda triangular, rectangular y sinusoidal. NOTA : El profesor debe realizar una breve introducción del experimento y sus objetivos. Así mismo debe permanecer durante toda la sesión del experimento, para responder y formular las preguntas necesarias.
MATERIAL Y EQUIPO: - 01 Osciloscopio - 02 Fuentes de alimentación (ó una doble) - 01 Multímetro digital - 03 CI 741 (OPAM) - 08 Transistores: BC136, 4 x BC548, 3 x BC558 ó equivalentes - 08 Diodos: 1N4148 ó equivalentes - 10 Resistencias: 2x 510 , 2x 1 K, 10 K, 2 x 56 K, 3 x 100 K - 01 Condensador de 0.1 uF - 01 Condensador electrolítico polarizado de 47uF/16V - 05 Potenciómetros: 100 , 1 K, 5K y 2 x 10 K - 01 Tablero de Conexión - 01 Alicate
INFORMACION PREVIA: Los circuitos generadores de funciones tienen múltiples aplicaciones en Electrónica. Las versiones más simples son capaces de presentar salidas de onda triangular, cuadrada y sinusoidal. Estas son funciones del tiempo y de ahí el nombre de estos circuitos. La salida de onda sinusoidal permite por ejemplo medir la ganancia de un amplificador de audio y con la señal triangular o la cuadrada podemos hacer mediciones de la linealidad del amplificador y de su respuesta en frecuencia. En el presente experimento se estudiará un circuito sencillo generador de funciones que emplea componentes discretos y circuitos integrados, pudiéndose analizar la función de cada uno de ellos. PROCEDIMIENTO: a. Arme el circuito de la figura 5-1 (no conectar aún la alimentación) b. Regule las salidas de las fuentes de poder a +12V y -12V. Luego córtele la alimentación (no toque los controles de ajuste de tensión) c. Una la tierra de éstas al común del circuito bajo prueba. d. Conecte los "vivos" de las fuentes a los puntos indicados en la figura 5-1. PAGINA 1
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e. f.
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Vuelva a "encender" las fuentes de poder. Proceda a trabajar con su circuito.
LOS PASOS DESCRITOS SON RECOMENDACIONES QUE DEBEN SEGUIRSE CUANDO SE TRABAJE CON FUENTES DE PODER DE DOBLE POLARIDAD. SE PUEDE HACER EXTENSIVO AL CASO EN QUE SE TRABAJE CON DOS O MAS FUENTES DE LA MISMA POLARIDAD.
Fig. 5-1
g. h. i. j.
Ajustando Rc obtenga 0 voltios en el punto (D) Ajuste RB a su posición media y R A a su máximo valor. Con el osciloscopio observe las formas de onda en los puntos (A),(B) y (C). Anote las amplitudes y tiempos medidos en el paso anterior. Dibuje las formas de onda observadas cuidadosamente. Punto A:
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Punto B:
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Punto C:
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Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Delgado Paul k.
Mueva el cursor del potenciómetro R B hacia uno y otro extremo y observe los efectos en las formas de onda existentes en (A), (B) y (E). Dibuje las formas de ondas y anote sus observaciones. Punto A:
Punto B:
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Punto C:
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Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Delgado Paul l. m.
Ajuste RB para su simetría de 50% en la forma de onda en el punto (B). Mueva el cursor del potenciómetro R A y repita las gráficas y observaciones (A), (B) y (E).
Punto A:
Punto B:
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Punto E:
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Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Delgado Paul n.
o. p.
¿Cuál es la mínima frecuencia observada de señal? ¿Cuál es la máxima? fmínima = 161 Hz fmáxima = 555 Hz Ajuste RA en su posición media y proceda a variar la tensión en (D) con ayuda del potenciómetro R C. Haga nuevamente observaciones en (A), (B) y (E). Grafique las formas de onda. Punto A:
Punto B:
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Punto E:
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Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Delgado Paul q.
Con RD en su extremo de mínima resistencia proceda a observar la tensión en (C). Gire el cursor de R D hasta que aparezca una onda sinusoidal de baja distorsión. Grafique y mida su amplitud.
r.- Haga un barrido en frecuencia, observe y grafique la señal en (C). Gráfica que muestra una onda senoidal de amplitud y una frecuencia de
Gráfica que muestra una onda senoidal de amplitud 0.8V y una T= 1.75ms.
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Gráfica que muestra una onda senoidal de amplitud 842mV y una T= 0.8ms.
s.- Reemplace la fuente de corriente, por:
12V
12V
BC558AP
BC558AP
+
UA741
47uF +
1k
BC558AP -12V
10k 50%
12V 12V 2/10V +
UA741 +
BC548A
UA741
1MHz BC548A
BC548A
-12V
0.1uF -12V A
100k
100 50% 1k
56k
BC548A
100k
Varíe la corriente I, modificando V IN entre 0V y 11.96V Llene la siguiente Tabla: PAGINA 12
100k
Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Delgado Paul VIN (V) F (Khz)
2V 1.34
4V 2.47
6V 3.45
8V 3.45
10V 3.25
12V 3.11
Para 1 Khz, mida: I = 1.463 mA I’ = 1.485 mA
t.- Introduzca por VIN las siguientes ondas y grafique la salida senoidal en simultáneo con VIN: Gráfico de Vin de la primera señal de entrada
Gráfico de Vout de la segunda señal de entrada
Gráfico de Vin de la segunda señal de entrada
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Gráfico de Vout de la segunda señal de entrada
v. Cuestionario 1. - ¿Cuál sería la utilidad del circuito de la Fig. 5-1? El circuito mencionado es un generador de ondas senoidales, cuadradas y triangulares el cual permite variaciones de frecuencia y de offset por medio de controles apropiados para cada caso. 2. - Describa el funcionamiento del circuito de la Fig. 5-1.
- El circuito formado por los diodos paralelos y el transistor BC548 y el potenciómetro Rb cumplen la función de formar la onda senoidal. - El potenciómetro Ra controla la frecuencia de la señal oscilatoria. - El potenciómetro Rb controla y realiza la igualdad de las características del transistor. - Así mismo la onda cuadrada esta formada por el circuito compuesto por la R de 56K y 1K junto con la fuente de 12V que alimenta al opamp 741. - El otro opamp 741 es el que conforma la onda triangular. PAGINA 14
Universidad Ricardo Palma 2013 Facultad de Ingeniería Electrónica Alumno: La Torre Delgado Paul - El potenciómetro Rc controla el ciclo de servicio como por ejemplo la onda cuadrada convierte en la salida del comparador entonces la salida es una señal triangular o diente de sierra. - El potenciómetro Rd controla a los diodos para tener contraface la cual se necesita para la señal senoidal. 3. - ¿Cómo se analiza matemáticamente la conformación de ondas senoidales?
Cuando la señal de entrada es menor en magnitud que V1 ninguno de los diodos podrá conducir entonces la señal de entrada será la misma que a la salida luego cuando la señal es superior a V1 entonces D2 empezara a conducir, esto es; Vi > V1 ----> Vo = V1 + ( Vi – V1 ) x ( R5 / ( R4+R5 ) ) Esto implica que cuando V1 se eleva la pendiente se va reduciendo esto formara la cresta senoidal, luego al llegar al valor de V2 el D1 en ese momento empieza a conducir y es cuando se logra el doblamiento de la señal, por ultimo cuando los voltajes se hacen negativos se repite todo el proceso pero en forma invertida esto es se trabajara o formara la la cresta negativa de la señal senoidal. 4. - En el último circuito ¿Cuál es la relación teórica entre I/I’?
I / I’ = 1.463 Amp / 1.485 Amp = 0.985 5. - Describa lo sucedido cuando V IN es como se indica en t ¿Para qué serviría la modificación del circuito?
Si Vin es una onda cuadrada entonces podemos considerar unos y ceros lógicos o niveles altos o niveles bajos en la entrada teniendo a la salida del circuito variaciones en la frecuencia según la señal que tengamos a la entrada este tipo de comportamiento es el mismo que el de un generador FSK. 6. - ¿Cuál de las formas de onda producidas tiene mayor distorsión? ¿Por qué?
Podemos decir que la señal con mayor distorsión es la senoidal debido al tipo de circuito que la conforma esto se debe a que los componentes enseriados tienden a formar capacitancias parásitas entre elemento y elemento estas señales parásitas deformaran en mayor medida las crestas superiores e inferiores de la señal senoidal. PAGINA 15
LAB. CIRCUITOS ELECTRONICOS III EXP. 5 7. - ¿Cómo puede variar usted el “ciclo útil” de la onda cuadrada en este generador?
Esto se hace variando el potenciómetro Rc de 1k hasta lograr que el periodo de funcionamiento sea el mas amplio posible teniendo en cuenta que este no debe distorsionar. 8. - ¿Cómo aceleraría la conmutación de operacional Schmitt Trigger?
El Schmitt Trigger debe estabilizar las ondas y variando el nivel de continua se lograra una señal limpia, simétrica y lo fundamental sin distorsión, debido a esto los tiempos de conmutación son menores por lo tanto la onda lograra ser más estable en menor tiempo. 9. - ¿ Aproximadamente, calcule la resistencia de salida de la fuente de corriente del paso s? Con los datos de las corrientes I e I’ experimentales podremos hallar la R
requerida. Entonces, como los voltajes para los dos deben ser iguales por ser paralelas tendremos que: V= R.I V’=R’.I’
Por esto sabemos que:
Entonces:
R’ = R.I / I’ = ( 1000 x 1.463 ) / 1.485 R’ = 985
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R.I = R’.I’
