Manual Lab UNI2(2)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

MANUAL DE LABORATORIO LABORA TORIO DE ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA I

EE441 2 009

Manual de laboratorio de Electrónica I

2

FIEE - UNI


FIEE - UNI

AUTORES: ING. FERNANDO LÓPEZ ARAMBURU Profesor principal de la UNI - FIEE ING. JULIO DÍAZ ALIAGA Profesor principal de la UNI – FIEE ASISTENTE: VLADIMIR OCTAVIO HURTADO CHORRILLOS Noviembre de 2 009

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FIEE - UNI

PRÓLOGO

El presente trabajo, viene a ser la parte experimental y complemento del curso de teoría: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS I (EE421), de acuerdo al Syllabus, que se dicta en la Facultad de INGENIERÍA ELÈCTRICA Y ELECTRÓNICA (FIEE) – UNI. En cada uno de los experimentos, se da un resumen del análisis teórico;

luego se proyecta los circuitos que el Sr. Alumno debe ensamblar en su mesa de trabajo. Allí mismo se le adjunta la simulación de dichos circuitos utilizando últimas versiones de software especializado, tales como Orcad/Pspice versión 10.0, Proteus 7.1, etc, para que con la ayuda de la Pc, herramienta poderosa del actual estudiante de ingeniería, pueda enfocar y encarar el funcionamiento de cada uno de los circuitos, con el objetivo de promover los cimientos de diseño y construcción de tarjetas electrónicas (Hardware), en sus diversas aplicaciones. Nuestro reconocimiento a nuestros colegas titulares del curso EE441 (LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS I ):      

Ing. Tokumori S. Ing. Cajahuaringa A. Ing. Nuñez R. Ing. Valenzuela B. Ing. Negrón C. Ing. Romero V.

De igual modo, agradecemos al Ayudante-Alumno: HURTADO CHORRILLOS, VLADIMIR OCTAVIO, por su apoyo importante en la elaboración de este manual, hacemos votos para que la nueva administración a cargo del Sr. DECANO, MSC. ING. VÍCTOR CÁCERES CÁRDENAS y el CONSEJO DE FACULTAD, gestione el equipamiento moderno de nuestro nuevo LABORATORIO DE ELECTRÓNICA, ubicado en el pabellón “Q2”, para que

este a la altura, que nuestro Alma Mater-UNI, exige y se lo merece. Dedicamos este trabajo, a nuestros estudiantes de la FIEE – UNI, jóvenes de altísimo nivel de nuestra comunidad UNI, así lo demuestran con mucho orgullo, nuestros egresados profesionales, que realizan ingeniería en el país y el mundo.

Los Autores

ING. FERNANDO LÓPEZ ARAMBURU Profesor principal de la UNI – FIEE [email protected] ING. JULIO DÍAZ ALIAGA Profesor principal de la UNI – FIEE 4

UNI/Nov/2 009


FIEE - UNI

DEDICATORIA

A la inteligencia reconocida de nuestros alumnos de Ingeniería Electrónica, Telecomunicaciones y Eléctrica, quienes dan realce y prestigio a nuestra alma Mater: UNI - FIEE.

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FIEE - UNI

CONTENIDO

Laboratorio Nº 0

Introducción

Pág. 6

RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS Laboratorio Nº 1

Pág. 9

CIRCUITOS ENCLAVADORES Y DOBLADORES DE VOLTAJE Laboratorio Nº 2 CIRCUITOS LIMITADORES Y RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ( λ / 2 ) Laboratorio Nº 3 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON TOMA CENTRAL ( λ ) Laboratorio Nº 4 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE ( λ ) Laboratorio Nº 5 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO POR CAPACIDAD Laboratorio Nº 6

Pág. 14

Pág. 19

Pág. 26

Pág. 30

Pág. 33

FILTRO LC Laboratorio Nº 7 REGULADORES DE VOLTAJE: Discretos e Integrados Laboratorio Nº 8 CURVAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR Laboratorio Nº 9

Pág. 36

Pág. 40

Pág. 43 6


FIEE - UNI

AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN BASE COMÚN Laboratorio Nº 10 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN EMISOR COMÚN Laboratorio Nº 11 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN COLECTOR COMÚN Laboratorio Nº 12 TRANSISTORES BIPOLARES EN CORTE Y SATURACIÓN Laboratorio Nº 13 CIRCUITO SCHMITT TRIGGER DISPARADOR DE SCHMITT – CONFORMADOR DE PULSOS Laboratorio Nº 14

Pág. 47

Pág. 51

Pág. 55

Pág. 59

Pág. 62

EL TRANSISTOR UNIPOLAR – FET Laboratorio Nº 15 CIRCUITO AMPLIFICADOR MULTI-ETAPA CON BJT Laboratorio Nº 16

Pág. 66

Pág. 69

AMPLIFICADOR DI FERENCIAL Laboratorio Nº 17 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR FET Laboratorio Nº 18 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR Laboratorio Nº 19

Pág. 72

Pág. 77 Pág. 82

7


FIEE - UNI

OSCILADORES BÁSICOS Y TEMPORIZADORES PROYECTOS

Pág. 87

- FUENTE INTELIGENTE CON PIC - OSCILOSCOPIO INTELIGENTE CON PIC - INTERCOMUNICADOR INALÁMBRICO (IR) - AMPLIFICADOR DE POTENCIA CON STK DATASHEETS

Pág. 93

Anexos: Manual del Osciloscopio TEKTRONIX TDS210 405

Manual del Generador de Funciones TEKTRONIX CFG253 Manual de Fuente de Alimentación Programable INSTEK PSP-

Solicitarlos en el almacén del Laboratorio de electrónica BIBLIOGRAFÍA

Pág. 99

LABORATORIO Nº 0 RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS

OBJETIVO: Mostrar al alumno las características no lineales de las resistencias semiconductoras. Utilizar los instrumentos y construcción de curvas características de elementos. MATERIAL Y EQUIPO: −

01 Fuente de Alimentación Programable O1 Fotoresistencia LDR − Cables de conexión. − 01 Resistor 100(2W), 1K Ω, 270 − K Ω

01 Termistor NTC - 470 Ω

−

01 Multímetro FLUKE 01 Protoboard − 01 foco de 120mA – 12v (ó − equiv) −

PROCEDIMIENTO: 1.- Curva característica de un foco de filamento . 1

+

0

0

I

V R F O C O

V

R

8

F

+ V F -


FIEE - UNI

Variando la tensión de la fuente V, medir los valores de V f y VR llenando la tabla adjunta y si es necesario, otros valores. V Vf VR I Rf

2

4

6

8

10

12

14

Completar el cuadro por cálculo de la corriente Calcular el valor de la resistencia del foco

R f

=

16

I =

V R

VDC VDC VDC mA Ωs

R

V f I

Trazar la curva Rf vs Vf , donde Vf representa proporcionalmente a la temperatura. 2.- Curva característica de un termistor NTC. Armar el circuito de la

figura adjunta

1

T V

F O C O

R

F

I

K

-V R +

+

R

T

V

T

1

-

T

E

9

R

M I S T N T C

O

R

2


FIEE - UNI

Verificar que la resistencia serie sea del mismo rango que el termistor y que en ningún caso se exceda de 20mA de polarización. En este caso el foco trabajará como una fuente térmica, conectado directamente a V. Variar la tensión V y tomar las lecturas de V R y V T en el termistor. Cuidar de no exceder al voltaje de trabajo del foco. V VR V T I R T

0

2

4

6

8

10

12

- Calcular el valor de la corriente en el termistor -

VDC VDC VDC mA Ωs

I =

V R

R

Calcular el valor de la resistencia RT = V T I

- Construir la curva de R T vs V considerando que V, la tensión en el foco, será proporcional a la temperatura. R T

V

3.- Curva característica de una fotoresistencia LDR. Con el mismo

circuito anterior, colocar una LDR en el lugar del termistor y en serie colocar una resistencia de 270 K Ω. Proceder con los mismos pasos del caso anterior. En este caso el foco será una fuente de luz para la fotoresistencia. 10


FIEE - UNI

1

I

K

-V R + F O C O

V

R

+

R

F

0

2

4

V

1

L

2

-

F

V VR VL I RL

L

O

6

T

8

O

R

10

L

E

S I S T D R

12

E

N

VDC VDC VDC mA Ωs

INFORME PREVIO: 1.- Hacer una introducción teórica del fundamento de conducción de

los semiconductores. 2.- Explicar la variación de la resistencia del filamento conductor en el foquito incandescente. 3.- Enumerar las resistencias semiconductoras y sus aplicaciones en electrónica / electricidad. 4.- Dibujar las curvas de cada elemento y explicar la dependencia. Utilizar el eje horizontal con el voltaje del foco para todos los casos y poder comparar las variaciones con la tensión, proporcional a la temperatura y a la luz. 5.- Dar algunas apreciaciones y conclusiones de la experiencia realizada. 6.- Investigar sobre circuitos integrados MOC y Optoelectrónicos. 7.- Indique sus observaciones y conclusiones.

11


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 1 CIRCUITOS ENCLAVADORES Y DOBLADORES DE VOLTAJE

OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento de los circuitos enclavadores (o fijadores) y dobladores de voltaje. FUNDAMENTO TEÓRICO Circuito fijador o enclavador: Es un circuito cuyo objetivo es desplazar una onda alterna en un nivel positivo de tensión continua. En la siguiente figura se muestra un ejemplo: C

V

1

i

R D

1

1

0

Durante el semiciclo negativo de la entrada, V i ,C 1 se carga al valor pico de la alterna de entrada. Si la constante de tiempo ( RC 1 ) es mucho mayor que el período de la onda, el condensador no se descargará apreciablemente durante el semiciclo positivo de y en la salida, la alterna se presentará desplazada en un nivel DC prácticamente igual al valor pico de la tensión . Doblador de tensión: Es un circuito que produce una tensión continua cuyo voltaje es el doble del valor pico de la alterna. Está formado por un circuito fijador y un detector de picos. Pueden ser: De media onda ( λ 2 ): Podemos observar, en la siguiente figura, • que está formado por un fijador de tensión y un detector de pico. Durante el semiciclo positivo conduce D1 y el condensador C 1 se carga al voltaje pico de la alterna. Durante el semiciclo negativo 12


FIEE - UNI

conduce y el condensador se carga al doble del voltaje pico de la alterna. De onda completa ( λ ): Podemos observar, en la siguiente figura, que el de onda completa está formado por 2 detectores pico. En el doblador de onda completa, en el semiciclo positivo conduce y el condensador se carga

•

al voltaje pico de la alterna. Durante el semiciclo negativo conduce D2 y el condensador C 2 se carga al doble del voltaje pico de la alterna. Al sumar las tensiones en y el voltaje se ha duplicado. C

.

D

2

* V p

+

.

V p

D

1

D

1

C

V s

2

R

L

*

1

C

V s

1

V o

+ R L

-

V o -

D

Doblador de media onda ( λ 2 )

2

C

2

Doblador de onda completa ( λ )

El voltaje de salida no llega instantáneamente al doble del valor pico, sino que subirá su valor gradualmente y alcanzará el doble después de unos cuantos ciclos. Es posible obtener voltajes mayores empleando varios circuitos de este tipo en cascada. Invirtiendo ambos diodos se obtienen voltajes con polaridad opuesta. Nota: Los circuitos multiplicadores de voltaje trabajan con una resistencia muy grande ( R L → ∞ , Potencia nula). MATERIAL Y EQUIPO:

02 Diodos 1N4004 01 Resistor de 100KΩ, 0.5W − 02 Condensadores de − 0.33µF, 50V, sin polaridad. 01 juegos de alambres − −

03 puntas de prueba - coaxial Cables con bananas − 01 Osciloscopio TEKTRONICS− COLOR 01 Generador de funciones − TEKTRONICS −

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito, Enclavador de Voltaje:

13


FIEE - UNI

C

1

0 . 3 3

V

2 V

p ,

u f R

i

6 0

H

D

Z

1

1

1 0

0

Figura 1 2.- Conecte el generador de funciones y aplique una tensión sinusoidal con amplitud de 2 y frecuencia de 60 Hz. 3.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida (nudo A). 4.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda en la salida (nudo A). 5.- Ensamble el siguiente circuito: C

1

B

A 0 . 3 3

V

u f

i D

2

V

p ,

6 0

H

1

D

2

Z C

3

0 . 3 3

u f

Figura 2 6.- Aplique la tensión AC de entrada , con el generador, con tensión

pico de 2 V y frecuencia de 60 Hz. 7.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida (nudo A). 8.- Con el osciloscopio, mida las formas de onda en los nudos A y B del circuito. INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste las frecuencias del generador a los valores de las experiencias. 2.- ¿Por qué en el paso 3 la tensión DC es mayor que la tensión pico de entrada? 3.- ¿Por qué la tensión DC en el paso 7 es positiva? 14


FIEE - UNI

4.- ¿Qué error hay entre los valores teóricos con los simulados?

5.- Haga los gráficos de las formas de onda en los circuitos. 6.- Indique sus observaciones y conclusiones. INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Por qué en el paso 3, la tensión DC es mayor que la tensión pico de entrada? 3. ¿Por qué la tensión DC, en el paso 7 es positiva? 4. ¿Qué error hay entre los valores teóricos con los experimentales? 5. Haga los gráficos de las formas de onda en los circuitos. 6. Indique sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES Circuito de la figura 1 (Enclavador de voltaje) C

1

0 . 3 3

u f

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

V

1 0

L

= =

2 6

v 0

H

D D

z

1 1

R 1 1 0 N

4

0

0

4

0

Formas de onda en la entrada y en la carga del enclavador de voltaje

15


FIEE - UNI

4.0V

2.0V

0V

-2.0V V(R1:2) 2.0V

0V

SEL>> -2.0V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

45ms

V(V1:+) Time

Con diodo invertido C

1

0 . 3 3

u f

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

V

1 0

L

= =

2 v 6 0 H

D D

z

1 1

R 1 1 0 N

4

0

0

4

0

Formas de onda en la entrada y en la carga del enclavador de voltaje 2.0V

0V

-2.0V

-4.0V V(C1:2) 2.0V

0V

SEL>> -2.0V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

V(V1:+) Time

Circuito de la figura 2 (Doblador de voltaje) 16

35ms

40ms

45ms

50ms

50ms


C

FIEE - UNI

1

0 . 3 3

u f

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1 0

L

= =

2 v 6 0 H

D D

z

1 1

N

4

0

0

D D

4

C

N

2

0 . 3 3

0

2 1

V

u f

Formas de onda en la entrada y en la carga del doblador de voltaje 2.0V

0V

-2.0V

-4.0V V(D2:1) 2.0V

0V

SEL>> -2.0V 0s

5ms V(V1:+)

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

55ms

60ms

65ms

70ms

Time

LABORATORIO Nº 2 CIRCUITOS LIMITADORES DE VOLTAJE Y RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ( λ 2 ) OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento de los circuitos limitador y rectificador monofásico de media onda. FUNDAMENTO TEÓRICO Limitadores de voltaje: Son circuitos cuyo objetivo es evitar que una señal sobrepase el nivel de tensión deseado. Puede limitarse un pico de la señal o ambos.

17


FIEE - UNI

Rectificador de media onda ( λ 2 ): Hace que la tensión y corriente en la carga tenga una sola polaridad y sentido, respectivamente. La tensión en la carga puede ser positiva o negativa. En el siguiente gráfico se muestra un rectificador de media onda con carga resistiva: D

V

1

i n

2 2 0 v

RL

6 0 H z

Los siguientes gráficos muestran las formas de onda de la tensión de entrada ( V in ), la tensión en la carga ( V L ) y la corriente en la carga (): 400V

0V

-400V V(D1:1) 400V

200V

0V

SEL>> -200V V(R1:2) 400mA

200mA

0A

-200mA 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

-I(R1) Time

18

40ms

45ms

50ms

55ms

60ms

65ms

7 0ms


FIEE - UNI

La siguiente ecuación da la serie de Fourier de la tensión de salida.

=

V L ( t )

V m

π

+

V m 2

sen( wt ) −

∞

2V m

∑

π

k = 2 , 4 , ...

cos( kwt ) (k + 1)( k − 1)

Podemos observar que el nivel de continua que entrega el rectificador es: V LDC =

V m

π

Y que el primer armónico tiene la misma frecuencia que la entrada. MATERIAL Y EQUIPO: −

01 Fuente de Alimentación Programable 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR −

01 Diodo 1N4004

−

01 Resistor de 10KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 10KΩ, 0.5W − 03 puntas de prueba −

01 Generador TEKTRONICS 01 protoboard − −

de

funciones

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito, Limitador de Voltaje: R

1

1

k D

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

0 =

=

1 R

2 6

. 5 0 H

V z

2 1

1

V

d

0

0

c

Figura 1 Ajuste la fuente DC variable á 1 Vdc. 2.- Aplique la tensión AC sinusoidal de entrada V g , con voltaje pico de 2.5 V y frecuencia de 60 Hz. 3.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida ( V 0 ). 4.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la salida V 0 . 19


FIEE - UNI

5.- Con el osciloscopio, usando los 2 canales, mida la forma de

onda de tensión en la resistencia R1 . 6.- Ensamble el siguiente circuito Rectificador de media onda ( λ 2

):

D

V

1

g R

2

. 5

V

p

,

6

0 H

1

z 1

k

+ V o -

Figura 2 7.- Conecte el generador de funciones y aplique una tensión sinusoidal con amplitud de 2.5 Voltios y frecuencia de 60 Hz. 8.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida ( V 0 ). 9.- Con el multímetro, mida la tensión DC en el diodo D 1. 10.- Con el osciloscopio mida la forma de onda en la salida ( V 0 ). Anote el voltaje pico, el período y semiperíodo. 11.- Con el osciloscopio, usando los 2 canales, mida la forma de onda en el diodo ( V d ). 12.- Invierta el diodo y repita las mediciones de los pasos 8 al 11.

INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste las frecuencias del generador a los valores de las experiencias. 2.-Simule el circuito limitador y anote las tensiones continuas y formas de onda en cada nudo. 3.- Simule el circuito rectificador de media onda y anote las tensiones continuas y formas de onda en cada uno. INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Por qué en el paso 3, la tensión DC es negativa? 3. ¿Por qué la onda de tensión medida con el osciloscopio en R1 tiene esa forma? 4. ¿Por qué en el paso 9, la tensión medida con el multímetro es negativa? 20


FIEE - UNI

5. ¿Qué sucede en el paso 12 cuando se invierte el diodo D2 ?

6. ¿Qué error hay entre los valores teóricos con los experimentales? 7. Haga los gráficos de las formas de onda en los circuitos. 8. Indique sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1 R

V

1

1

V

k D

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

0 =

=

1 R

2 . 5 V 6 0 H z

2 1

1

V

d

0

0

c

0

Formas de onda en la carga y en el Diodo 3.0V

2.0V

1.0V

-0.0V

-1.0V

-2.0V

-3.0V 0s V (R 1: 2)

5ms V (R 1: 1)

10 ms

15ms

20ms

25ms Time

Circuito de la figura 2

21

30ms

35ms

40ms

45 ms

50ms


FIEE - UNI

D

1

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

0

L

= =

V

R

2 . 5 6 0 H

V z

1

1 k

0

Formas de onda en la carga y en el Diodo 3.0V

2.0V

1.0V

-0.0V

-1.0V

-2.0V

-3.0V 0s V (D 1:2 )

5ms V (D 1:1 )

10ms

15ms

20ms

25ms

30 ms

35ms

40ms

Time

Circuito de la figura 2 (Diodo invertido) D

1

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

0

L

= =

R 2 . 5 6 0 H

V z

1 1

0

Forma de onda en el Diodo invertido

22

k

45ms

50ms


FIEE - UNI

0.4V

0V

-0.4V

-0.8V

-1.2V

-1.6V

-2.0V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

V(D1:1) Time

LABORATORIO Nº 3 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ( ) CON TOMA CENTRAL OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento del circuito rectificador monofásico de onda completa con toma central.

FUNDAMENTO TEÓRICO Rectificador de onda completa: En el siguiente esquema se muestran dos tipos de rectificadores monofásicos de onda completa con carga resistiva: D

1 D

L

L

s

1

L

s

2

R

1

D

2

R

L

L

p

D D

3

D

4

2

Rectificador con toma central

Rectificador tipo puente

Los siguientes gráficos muestran las formas de onda de la tensión de entrada ( V L ) y la corriente en la carga ( I L ):

23


FIEE - UNI

8.0V

4.0V

0V

SEL>> -4.0V V(R1:2,D4:1) 4.0mA

2.0mA

0A

-2.0mA 0s

2m s

4 ms

6m s

8m s

10ms

12ms

14ms

16ms

18ms

20ms

22ms

24ms

2 6m s

28ms

30ms

-I(R1) Time

La siguiente ecuación da la serie de Fourier de la tensión de salida. V L ( t ) =

V m

π

−

∞

4V m

π

cos( kwt )

∑ k = 2, 4, ...

(k + 1)(k − 1)

Podemos observar que el nivel de continua que entrega el rectificador es: V LDC =

2V m

π

Y que el primer armónico tiene la misma frecuencia que la entrada. Especificaciones de los rectificadores:

Los rectificadores pueden ser descritos mediante un conjunto de parámetros que permiten compararlos y con los cuales podemos determinar al más adecuado para la aplicación que se desea. Estos parámetros son los siguientes: ( V LDC ) promedio en la carga Es el voltaje continuo que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresión:

1) Voltaje

V LDC

=

1

T

∫ V

T 0

L ( t )

dt =

1 2π

2π

∫ V

L (ϕ )

d ϕ

0

2) Corriente promedio en la carga ( I LDC )

Es la corriente continua que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresión: 24


I LDC

T

1

=

FIEE - UNI

∫ V

L ( t )

T 0

dt =

2π

1 2π

∫ I

L (ϕ )

d ϕ

0

3) Potencia promedio en la carga ( P LDC )

Es la potencia en DC que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresión: P LDC = V LDC I LDC

4) Voltaje eficaz en la carga ( V Lef )

Es la potencia en DC que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresión: V L rms

T

1

V T ∫

=

2 L( ( t )

dt

1

2π

V 2π ∫

=

0

2 L( (ϕ )

d ϕ

0

5) Corriente eficaz en la carga ( I Lef )

Incluye la corriente en DC y los armónicos que llegan a la carga. Se halla mediante la siguiente expresión: I Lef =

1

T

I T ∫

2 L( ( t )

dt

1

2π

I 2π ∫

=

0

2 L ( (ϕ )

d ϕ

0

6) Potencia AC promedio en la carga ( P LAC )

Es la potencia en la carga producida por todas las corrientes y tensiones (DC y armónicos). Se halla mediante la siguiente expresión: P LAC = V LAC I Lef

7) Eficiencia (η )

Es la relación entre las potencias DC y AC que llegan a la carga. η =

P LDC P LAC

' ) 8) Tensión eficaz de Armónicos en la carga ( V rms

Es la tensión eficaz de todos los armónicos que llegan a la carga. No incluyen a la tensión continua. Se halla mediante la siguiente expresión: ' V rms

=

V L2rms

9) Factor de forma (FF)

−

2 V LDC

Es la relación de la tensión eficaz en la carga con la tensión DC en la carga. Se halla mediante la siguiente expresión: 25


FIEE - UNI

FF =

V L rms V LDC

10) Factor de rizado (r)

Es la relación de la tensión eficaz del rizado, sin incluir la tensión DC y la tensión continua en la carga. Se halla mediante la siguiente expresión: r =

' V rms

V LDC

2 V L2rms − V LDC

=

V LDC

=

( FF ) 2

−1

11)Factor de utilización del trafo

Se halla mediante la siguiente expresión: TUF =

P LDC

V S =

Tensión eficaz en el secundario. = corriente eficaz en el secundario.

V S I S

I S

MATERIAL Y EQUIPO: −

02 Diodos 1N4004

01 Resistor de 1.8Ω, 2W − 01 Resistor de 2.2KΩ, 0.5W − 01 Transformador de 220 −

01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR 01 Multímetro FLUKE − 03 puntas de prueba − −

−

01 protoboard

V AC

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito rectificador de onda completa con

toma central:

D

1

+

RL T R A N S F O R M A D O R

2

. 2

K

V -

L

2 2 0 V a c ,

L

s

1

1 2 V a c

R s

6p 0 H z L

s

2

1 Ω. 8

1 2 V a c

D

26

2

L


FIEE - UNI

Figura 1 Verifi fiq que que el enc enchufe hufe para ara 220 V AC esté estén n en bue buenas nas 2.- Veri condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC a la toma y aplique la tensión AC de entrada. 4.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida ( V L ). 5.- Con el multímetro, mida la tensión eficaz en la salida ( V Lef ). 6.- Con el multímetro, multímetro, mida la tensión eficaz en los secundarios secundarios del transformador. 7.- Con el multímetro en DC, mida la tensión en cada diodo. Ponga el terminal rojo en el ánodo. 8.- Mida la corriente promedio promedio en un diodo. 9.- Mida la corriente promedio promedio en la carga. 10.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 11.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en cada diodo. Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 0

0

12.- Invierta los diodos como se muestra a continuación: D

1

+

RL T R A N S F O R M A D O R

2

. 2

K

V

L

L

2 2 0 V a c ,

s

1

1 2 V a c

H z L 6p 0 L

s

2

1 2 V a c

D

2

Figura 2 13.- Repita los pasos del 4 al 6. INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.2.- Simule Simule el circu circuit ito o rect rectifi ifica cado dorr de onda onda comp comple leta ta y anot anote e las las tensiones continuas y forma de onda en la carga. 27


FIEE - UNI

3.- ¿Para qué sirve RS ?

4.- Anote las formas de onda en los los diodos y compárelas con las que entrega el transformador. 5.- Invierta los diodos y repita los pasos 2 y 3 del informe previo. INFORME FINAL:

1. Haga Haga una tabla compara comparando ndo los valores valores teóricos teóricos con los valore valoress experimentales. 2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Dibuje la forma forma de de onda onda de de la carga. 4. ¿Cuánto es la máxima tensión inversa que soportan los diodos? 5. ¿Po ¿Por qué qué al medir dir la ten tensió sión con continu tinua a en el dio diodo, resu result lta a negativa? 6. ¿Qué sucede cuando se invierten los diodos? 7. ¿Para qué puede servir RS ? 8. ¿Qué ¿Qué relación relación hay entre entre la corrient corriente e promedi promedio o en un diodo y la corriente promedio en la carga? 9. ¿Por qué en en este circuito circuito no se debe debe invertir invertir sólo un diodo? diodo? 10. ¿Por qué no es es conveniente usar este cir circuito con con alta corriente? 11.Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 12. Determine Potencia en carga, Potencia en Diodos y Potencia del sistema. 13.Grafique las ondas de voltaje y corriente, si la carga es R-L (inductiva).

SIMULACIONES Circuito de la figura 1

V

T V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

= =

1

0 2 6

2 0

0 H

V z

L

D

1

D

1

N

4

0

0

+

4 V

-

X 1

2

L

s

1

L

s

2

V

R

1

1

. 8

D

2

D

1

R 2 . 2 k

V

p

0 0

28

N

4

0

0

4


FIEE - UNI

Forma de ondas en la entrada, en el diodo y en la carga R L=2.2K Ω

20V

10V

0V

-10V V(R2:2) 20V

0V

-20V

SEL>> -40V V(D1:1,R2:2) 20V

0V

-20V 0s

5m s

10 m s

15 m s

20m s

2 5 ms

30 m s

3 5m s

40 ms

45 ms

5 0 ms

V(D1:1) Time

Circuito de la figura 2 (Con Diodos invertidos)

D

V

D

1

+

1 N

4

0

V

0

-

4

T X 1 V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

0

L

= =

2 2 0 V 0 H z

6

L

2

L

s

1

L

s

2

V

R

1

1

. 8

R 2 . 2 k

V

p

0 0

29

D

2

D

1 N

4

0

0

4


FIEE - UNI

Forma de ondas en la entrada, en el diodo y en la carga R L=2.2K Ω

10V

0V

-10V

-20V V(R2:2) 40V

20V

0V

SEL>> -20V V(D1:2,R2:2) 20V

0V

-20V 0s

5ms

10ms

15m s

20m s

25ms

30ms

35ms

40 ms

45 ms

50ms

V(D1:2) Time

LABORATORIO Nº 4 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ( ) TIPO PUENTE OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento del circuito rectificador monofásico de onda completa con diodos configurados MATERIAL Y EQUIPO: −

04 Diodos 1N4004

01 Resistor de 2.2KΩ, 0.5W Transformador de − 01 220 V AC −

01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR − 03 puntas de prueba −

−

PROCEDIMIENTO: 30

01 protoboard


FIEE - UNI

1.- Ensamble el siguiente circuito rectificador de onda completa tipo

puente:

D

1

D

3

T R A N S F O R M A D O R

+

RL L

2 2 0 V a c ,

L

s

1

1 2 V a c

2

6p 0 H z L

s

2

. 2

K

V

L

1 2 V a c D

2

D

4

Figura 1 2.- Verifique que el enchufe para 220 V AC estén en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC al primario del transformador. 4.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida ( V L ). 5.- Con el multímetro, mida la tensión eficaz en la salida ( V L rms ). 6.- Con el multímetro, mida la tensión eficaz en el secundario del transformador. 7.- Con el multímetro en DC, mida la tensión en cada diodo. Ponga el terminal rojo en el ánodo. 8.- Mida la corriente promedio en un diodo. 9.- Mida la corriente promedio en la carga. 10.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 11.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en los diodos D2 y D4 . Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 12.- Invierta los diodos como se muestra a continuación:

D

1

D

3

T R A N S F O R M A D O R

+

RL L

2 2 0 V a c ,

L

s

1

1 2 V a c

2

6p 0 H z L

s

2

. 2

K

V -

1 2 V a c D

2

Figura 2 31

D

4

L


FIEE - UNI

13.- Repita los pasos del 4 al 6. INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa y anote las tensiones continuas y forma de onda en la carga. 3.- Anote las formas de onda en los diodos y compárelas con las que entrega el transformador. 4.- Invierta los diodos y repita los pasos 2 y 3 del informe previo. INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Dibuje la forma de onda en la carga. 4. ¿Cuánto es la máxima tensión inversa que soportan los diodos? 5. ¿Por qué al medir la tensión continua en el diodo, resulta negativa? 6. ¿Qué sucede en el paso 11 cuando se invierten los diodos? 7. ¿Qué relación hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? 8. ¿Por qué en este circuito no se debe invertir sólo uno de los diodos? 9. Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 10. Analice una fuente DC, simétrica con doble polaridad. De Ud. sus observaciones y recomendaciones. 11. Analice su circuito puente, si la carga es R-L (inductivo). SIMULACIONES Circuito de la figura1

32


FIEE - UNI

D R

2

R

1

D

3

3 V

1

k

1

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

V

R

1

0

L

= =

6

+

k

1 2 V p

2 2 0 V 0 H z

2

D

0

2

D

1

. 2 k

4

V

-

0

Formas de onda en la entrada a la salida del transformador y en la carga 8.0V

4.0V

0V

SEL>> -4.0V V(R1:2,D2:1) 20V

0V

-20V V(TX1:3) 400V

0V

-400V 0s

5ms

10ms

15 ms

20ms

25ms

30ms

V(V1:+) Time

Circuito de la figura 2 (Invirtiendo los diodos)

33

35ms

40 ms

45ms

50 ms


FIEE - UNI

D

1 D

R 1

2

R

k

1

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= = =

6

k

V

+

V

R

1

0

L

3

3

1 2 V p

2 2 0 V 0 H z

2

D

0

2

D

1

. 2 k

4

V

-

0

Formas de onda en la entrada a la salida del transformador y en la carga pero con diodos invertidos

4.0V

0V

-4.0V

SEL>> -8.0V V(D1:1,R1:1) 20V

0V

-20V V(TX1:3) 400V

0V

-400V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40 ms

45ms

50 ms

V(V1:+) Time

LABORATORIO Nº 5 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO POR CAPACIDAD OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento del circuito rectificador monofásico de onda completa con toma central. 34


FIEE - UNI

MATERIAL Y EQUIPO:

02 Diodos 1N4004 − 03 Resistor de 1.8Ω, 2W − 01 Resistor de 2.2KΩ, 0.5W Condensador electrolítico − 01 1000µf, 25V − 01 Transformador de 220 V AC

01 Multímetro FLUKE − 03 puntas de prueba − 01 protoboard 01 Osciloscopio − TEKTRONICS-COLOR −

−

de

PROCEDIMIENTO:

1.- Ensamble el siguiente circuito: D

R s 1 1

1

. 8

C

T r a n s f o r m a d o r 1 L

2 2 0 V a c ,

L

s

1

1 2

V a c

1 2

V a c

0 0

0 U

1

+

F

2

. 2

Vk

p

L

6 0 H z L

s

2

R s 3

D

R s 2 1

1

. 8

-

2

. 8

Figura1 2.- Verifique que el enchufe para 220 V AC estén en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC al primario del transformador. 4.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida ( V L ). 5.- Con el multímetro, mida la tensión eficaz en la salida ( V L rms ). 6.- Con el multímetro, mida la tensión eficaz en el secundario del transformador. 7.- Mida la corriente promedio en la carga. 8.- Con el osciloscopio en DC, mida la forma de onda de corriente en

cada diodo (Ayuda: Mida las tensiones en RS 1 y RS 2 usando los dos canales del osciloscopio). Anote los valores pico y los tiempos. 9.- Con el osciloscopio, mida la corriente DC en cada diodo. 10.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 35


FIEE - UNI

11.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en cada diodo. Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 12.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la RS 3 . Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa más filtro y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Anote las formas de onda en los diodos y compárelas con las que entrega el transformador. 4.- Halle la forma de onda de corriente que entrega el secundario del transformador. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores 2.

3. 4. 5. 6.

7. 8. 9.

experimentales. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? Dibuje la forma de onda en la carga. ¿Cuánto es la máxima tensión inversa que soportan los diodos? ¿Cuánto es la corriente pico que circula por el condensador? ¿Qué se ve en el paso 12 y como lo explica? ¿Qué relación hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? Indique y explique sus observaciones y conclusiones. Determine: Tensión de rizado (V r) y Factor de rizado(r%).

SIMULACIONES Circuito de la figura 1 36


FIEE - UNI

D

R s 1 1

1

. 8

1

0

0

0

u Cf

1

+ V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

1

0 =

=

L

2 2 0 v 6 0 h Z

L

s

1

L

s

2

2

V

. 2

0

p

R s 3

0

D

R s 2 1

1

Vk

V

L

-

. 8

2

. 8 0

Formas de señal en el secundario y en la carga 12V

8V

4V

SEL>> 0V V(D1:2) 20V

10V

0V

-10V

-20V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40 ms

V(TX1:4) Time

Forma de onda de la corriente en la carga R L = 2.2 K Ω 5.0mA

4.0mA

3.0mA

2.0mA

1.0mA

0A 0s

2ms

4ms

6ms

8ms

10ms

12ms

14ms

16ms

-I(R4) Time

37

18ms

20ms

22ms

24ms

26ms

28ms

30ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 6 FILTRO LC

OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento del filtro L-C con circuito rectificador monofásico de onda completa con toma central. MATERIAL Y EQUIPO: −

03 Diodos 1N4004

01 Potenciómetro de 1K Ω 01 multímetro FLUKE − 02 puntas de prueba − − 01 protoboard 01 juego de cables − −

01 Resistor de 1.8Ω, 2W − 01 Resistor de 220Ω, 0.5W − 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR − 01 Transformador de 220 V AC á 120-12 V AC − 01 Transformador de 220 V AC á 150-15 V AC −

PROCEDIMIENTO:

1.- Ensamble el siguiente circuito: p L

D

D

1

1

N

4

0

2 2 0 V a cL 6 0 H z

s

1

L

s

2

D R

1

1

. 8

2 s

L

L

0 4

T r a n s f o r m a d o r L

1 s

D

p

0

3 1

N

4

0 0

4

C 1

RL

1 0

0

u

f

2

2

+ 0

VL -

0 D

R p

2

=

1 D

1

N

4

0 0

4

1 K 3

2

Figura 1 2.- Verifique que el enchufe para 220 V AC estén en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC solo al primario del transformador de 12-012. 4.- Coloque el potenciómetro P en 0Ω. 5.- Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida ( V L ). 38


FIEE - UNI

6.- Con el multímetro, mida la tensión eficaz en la salida ( V L rms ).

39


FIEE - UNI

7.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la

salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 8.-Con el osciloscopio, mida la forma de onda de corriente que entrega el transformador. Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 9.- Con el osciloscopio, vea la forma de onda que entrega el rectificador. Variando el potenciómetro, P, determine la inductancia crítica. INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Anote las formas de onda en los diodos y compárelas con las que entrega el transformador. 4.-Determine un método, mediante el osciloscopio para hallar la inductancia crítica. 5.- Importancia del diodo D3. INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Dibuje la forma de onda en la carga. 4. ¿Qué se observa en el paso 9? 5. ¿Qué relación hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? 6. ¿Por qué en este circuito no se debe invertir solo uno de los diodos? 7. Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 8. Determine tensión de rizado (V r) y factor de rizado(r%). 9. ¿El circuito puede resonar con algún armónico? Explique las consecuencias de esta situación.

40


FIEE - UNI

SIMULACIONES Circuito de la figura 1 D

D

1

1

L

N

4

0

0

4

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

D

1 =

L

0

L

= =

2 6

2 0

0 H

L

z

V

s

R

1

1

1 L

b

r e

2

2

5

a

k

m

H

3 D

V

1

N

4

0

0

4

p L

s

1

2

C 1

. 8

1 0

R 0

u

f

2

2

0

2

0 D

D

0

2

1

N

V 1 4

0

0

4

a

l u 3

e

=

1

0

2

Formas de señal en el secundario y en la carga 200pV

100pV

0V

-100pV V(L1:2) 400V

200V

0V

-200V

SEL>> -400V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

V(TX1:1) Time

41

40ms

45ms

50ms

55ms

60ms

65ms

70ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 7 REGULADORES DE VOLTAJE DISCRETOS e INTEGRADOS OBJETIVO: Analizar y experimentar los diversos reguladores de voltaje. Efectuando mediciones del voltaje de entrada salida. Además analizar los márgenes del voltaje de rizado en reguladores serie.

MATERIAL Y EQUIPO:

Transistores: De potencia NPN, Opamp 741 − Resistores de 1KΩ, 2KΩ, 20KΩ, 100KΩ, Capacitores 100uf, 47uf, 2x10uf 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR −

− −

− −

−

01 Diodo Zener 350Ω

−

01 panel de conexiones

01 Multímetro FLUKE 01 Fuente de Alimentación Programable

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el circuito de la figura1: Q Q

R

1

1

6

V

d

1 N

2

2

2

2

1 1

V

2

V

k

o

c R D

2 D

2 2

1

N

7

4

6

0

C k

5

1 0

u

Figura 1 2.- Calcular el voltaje regulado resultante del circuito A. 3.- Variando el voltaje de entrada V i desde de 10v a 16v. efectuar la medición del voltaje regulado V 0 . 10 11 12 13 14 15 16 V i V 0

4.-Compare el resultado del voltaje obtenido en el paso 2 con las mediciones del paso 3. 42


FIEE - UNI

5.- Implementar el circuito 2 siguiente: V

Q Q

i

R

V

U

v

L

M

7

1

0

k

2

V

o

7

4

0

V

d

7 1

c

0

R

4 1

k

C

2 R

5

V

O

U

0

u

f

T

-

R

V

V

4 N

2

+

4 1 -

D

2

1

+

D

R

0

5

4

2

3

k 1

2

N

3

1 V

2 2

2

0

6 1

0

5 2

V

d

k

c

Figura 2 6.- Calcular el voltaje de salida V 0 del circuito B. 7.- Variando el voltaje de entrada V i desde 10v a 24v medir V 0 . V i

V 0

8.-Compare el resultado del voltaje obtenido en el paso 6 con las mediciones del paso 7. INFORME PREVIO:

1.- Buscar en los manuales y detallar la información de los transistores de potencia usados en reguladores de voltaje. 2.- Analizar el circuito básico de regulador serie. 3.- Analizar el circuito regulador serie con operacional. INFORME FINAL:

1. Comparar los valores experimentales y teórico del voltaje regulado. 2. Explicar el efecto de3 regulación en ambos circuitos. 3. Qué otros parámetros intervienen en la regulación. 4. Observaciones y conclusiones.

43

L 2

0


FIEE - UNI

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1 Q

1 Q

R V 1

6 V

d

N

2

2

2

2

1 1

1

2

V o

k

c

V

R D

2

2 D

2

1

N

7

4

0

k

C

6

1

1 0

0

0 0

0

0

Forma de onda en la carga 2.8V

2.4V

2.0V

1.6V

1.2V

0.8V

0.4V

0V 0s

1 ms

2ms

3ms

4 ms

5ms

V(C1:2) Time

44

6ms

7ms

8ms

9ms

10ms


FIEE - UNI

Circuito de la figura 2 V

Q Q

i

2 2

N

2

2

2

2

V

o

V

R 1

3

V

2

5

4

U L

M

7

1

4

0

0

R

k

4 1

k

C

2 R

4 1

O

U

0

u

f

L 2

T

-

R

V

2

0

5 2

0

6 1

0

c

5

V 7

d

V

4 N

V

+

-

D

0

7 1

1

+

v

D

R

0 1

V

3

k

V

d

k

c

0

0

0

0

Forma de onda en la carga 5.0V

4.0V

3.0V

2.0V

1.0V

0V 0s

10ms

20 ms

30ms

40ms

5 0ms

60m s

7 0ms

8 0ms

V(VO) Time

LABORATORIO Nº 8 CURVAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR 45

90m s

100 ms

0


FIEE - UNI

OBJETIVO: Obtención de las curvas características del transistor Bipolar. MATERIAL Y EQUIPO:

01 transistor 2N2222 ó 2N3904 01 Resistor de 100Ω, 0.5W − 01 Resistor de 10KΩ, 0.5W − 01 Potenciómetro de lineal − 50KΩ, 0.5W 01 Potenciómetro de lineal − 500KΩ, 0.5W

01 protoboard − 01 Fuente de Alimentación Programable − 01 Multímetro FLUKE

−

−

−

02 puntas de prueba

PROCEDIMIENTO:

1.-Mida las resistencias y los potenciómetros con el multímetro y anote los valores. 2.- Determine los terminales del transistor con el multímetro (use las escalas para diodos y de ganancia del transistor). 3.- Ensamble el siguiente circuito:

5 5

0

0

0

K

k

1

I B B 1

0

k

0

0

K

I C

D C

=

1

C

E

Figura 1 4.- Verifique las conexiones, ajuste la fuente a 12 V DC y conéctela al

circuito. 5.- La corriente de base ( I B ) la puede ajustar con el potenciómetro de 500KΩ. La corriente de base ( I B ) la puede medir indirectamente con la tensión en la resistencia de 10KΩ. La tensión de colector-emisor ( V CE ) la puede ajustar con el potenciómetro de 50K Ω. La 46


FIEE - UNI

corriente de colector ( I C ) la puede medir indirectamente con la tensión en la resistencia de 100Ω. 6.- Curvas I C vs V CE . Ajuste y mantenga I B en 40µA y llene la siguiente tabla: V CE (V)

0.2 0.5 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

9

10

I C (mA

) Ajuste y mantenga I B en 80µA y llene la siguiente tabla: V CE (V)

0.2 0.5 1

2

3

4

5

6

7

8

I C (mA

) 7.- Curvas I C vs I B : ( β =

I C I B

)

Mantenga V CE = 5V y llene la siguiente tabla: I B (µA)

2

5

10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0

I C (mA

) β

8.- Curvas I B vs V BE :

Mantenga V CE = 5V y llene la siguiente tabla: I B (µA)

10

20

30 40 50 60 70 80 90 10 0

11 12 0 0

V CE (V)


similar. 2.- Simule los pasos de la guía de laboratorio y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Con los valores obtenidos con el simulador, haga las gráficas de las curvas: I C vs V CE , I C vs I B , β vs I C é I B vs V BE . INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 47


FIEE - UNI

2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Haga las gráficas de las curvas: I C vs V CE , I C vs I B , β vs I C é I B vs V BE . ¿Qué diferencia observa entre las curvas teóricas y experimentales? 4. Indique y explique sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES Circuito de la figura1 (Curvas del Transistor 2N2222A)

R

1

1 I

V

0

0

c

e

V 3

Q Q

1 2

N

2

2

2 2

A

I 1 1

0

u

A

d

c

0

0

48

1 0

V


FIEE - UNI

200mA

IB = I1 150mA

100mA

50mA

0A 0V

2V

4V

6V

8V

10V

12V

1 4V

16V

18V

20 V

22V

24V

26V

2 8V

30V

IC(Q1) V(VCE)

LABORATORIO Nº 9 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN BASE COMÚN

OBJETIVO: Estudio de las características del amplificador en base común. Cálculo MATERIAL Y EQUIPO:

−

01 transistor 2N2222 ó 2N3904 02 Resistores de 1KΩ, 0.5W 01 Resistor de 5.6KΩ, 0.5W 01 Resistor de 10KΩ, 0.5W

−

01 Resistor de 91KΩ, 0.5W

−

01 Resistor de 15KΩ, 0.5W

−

01 protoboard

− − −

−

01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR

01 Multímetro FLUKE − 03 puntas de prueba Generador de funciones − 01 TEKTRONICS − 02 Condensadores electrolíticos de 10µF, 16V − 01 Condensadores electrolíticos de 100µF, 16V −

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente amplificador en base común:

49


1

k

1

0

0

u

FIEE - UNI

Q

f

1

E

C 5

B

. 6 K

1

0

+

Vg

1

k

V

9

i n

1

u

f

K

1 1

-

1

0

u

5

+

RL

V

0

k

k

L

-

f 1

2

V

d

c

0

0


circuito. 3.- Con el multímetro, mida la tensión DC en colector ( V C ), emisor ( V E ) y base ( V B ), respecto a la referencia. Desconecte la señal. 4.- Usando el osciloscopio, ajuste la tensión del generador para que la señal de entrada ( V in ) mida 10m V pico , con frecuencia 1KHz. 5.- Mida el voltaje de señal de salida ( V L ). Desconecte la resistencia de carga ( RL ), y mida nuevamente el voltaje de señal de salida. 6.- Mida la relación de fase entre V in y V L usando los dos canales del

osciloscopio. 7.- Varíe la frecuencia del generador y llene la siguiente tabla, con V in =10mV pico : V in ( V pico

) f(Hz)

10 0

50 1K 2K 5K 10 0 K

15 K

20 K

25 K

30 K

35 K

50 K

V L ( V pico

) 8. Con

las mediciones realizadas, ¿Cómo impedancia de entrada del circuito ( Z i )? 9. Con las mediciones realizadas, ¿Cómo impedancia de entrada del circuito ( Z 0 )?

determinaría

la

determinaría

la


similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 50


FIEE - UNI

2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensión vs frecuencia, usando la escala semilogarítmica. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. i L

6.- Determine

iG

V L

= _ _ _ ,

V G

= _ _ _

INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de entrada ( V in ) y de la carga ( V L ). 4. Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensión: ( Av = 5.

6. 7. 8. 9.

V L V in

) vs frecuencia, usando escala

semilogarítmica (Curva de Bode). ¿Qué impedancia de entrada tiene el amplificador? ¿Qué impedancia de salida tiene el amplificador? Indique y explique sus observaciones y conclusiones. Calcule y verifique: f L=_ _ _ , f H=_ _ _ , f T=_ _ _ Grafique VL vs VG.

SIMULACIONES Circuito de la figura 1 Q R

1

C

2 Q

1

k

1

N

3

1

C

9 0

4

C

1 0

0

u

o l e c

f

1 R 5

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

R

1

2

R

3

t o r

. 6

0

0

u

f

5 k

S

a

4

V

0

L

= =

1 1

0 K

m H

V

1

R 6 1 0

k

z C 1 0

0

9

1

V

2

1

2

k

2 0

u

f

R 1

3 5

k

0

51

l i d

0 V

d

c


FIEE - UNI

Forma de onda en la entrada y en salida (carga)

40mV

20mV

0V

-20mV

SEL>> -40mV V(R7:2) 949.2mV

949.0mV

948.8mV

948.6mV

948.4mV 0s

0 .2m s V(C2:2)

0.4m s

0.6ms

0 .8ms

1.0 ms

1. 2m s

1. 4ms

1.6ms Time

52

1.8m s

2. 0ms

2.2ms

2.4ms

2.6 ms

2. 8ms

3 .0ms


FIEE - UNI


R 1

6

C

k

1

Q Q

2 0

0

u

3 2

N

3

9 0

4

f V

V

R 5 R

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

R

2

4 . 6

3

1

0

L

= =

1

1 0 m V K H z

1

k C

1

9 R

1

0

u

1

k

2

f

V 1

5

1

0

1

k 2

V

0

Forma de onda en la salida, sin la carga

6.80V

6.75V

6.70V

SEL>> 6.65V V(Q3:c) 949.2mV

949.0mV

948.8mV

948.6mV

948.4mV 0s

0.2ms V(C2:2)

0.4ms

0.6ms

0. 8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms

1.6ms Time

53

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4m s

2.6ms

2.8ms

3.0ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 10 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN EMISOR COMÚN OBJETIVO: Estudio de las características del amplificador en emisor común, Z in y MATERIAL Y EQUIPO:

01 transistor 2N2222 ó 2N3904 − 02 Resistores de 1KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 5.6KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 10KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 15KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 91KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 100KΩ, 0.5W

02 Condensadores electrolíticos de 10µF, 16V 01 protoboard −

−

−

01 Condensadores electrolíticos de 100µF, 16V 01 Multímetro FLUKE − −

01 Generador de funciones TEKTRONICS 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR − −

03 puntas de prueba

−

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente amplificador en emisor común: Z Z

9

i

1

k

5

. 6

o

k

C

i

B 1

+ V

i

g

-

0

0

k

1

0

u

f

1

0

u

f

E

1

V

1

5

1

0

k

0

0

u

K C

i n 1

-

=

1

2

V

+

RL

+ G

L

VL f

k

0


circuito. 3.- Con el multímetro, mida la tensión DC en colector ( V C ), emisor ( V E ) y base ( V B ), respecto a la referencia. Desconecte la señal. 54


FIEE - UNI

4.- Usando el osciloscopio, ajuste la tensión del generador para que

la señal de entrada ( V in ) mida 10m V pico , con frecuencia 1KHz. 5.- Usando el osciloscopio, mida el voltaje de señal de salida ( V L ). Desconecte la resistencia de carga ( RL ), y mida nuevamente el voltaje de señal de salida. 6.- Mida la relación de fase entre V in y V L usando los dos canales del

osciloscopio. 7.- Varíe la frecuencia del generador y llene la siguiente tabla, con V in =10mV pico V in ( V pico )

f(Hz)

10 0

50 1K 2K 5K 10 0 K

15 K

20 K

25 K

30 K

35 K

V L ( V pico )

10.Con

las mediciones realizadas, ¿Cómo determinaría la impedancia de entrada del circuito ( Z i )? 11.Con las mediciones realizadas, ¿Cómo determinaría la impedancia de entrada del circuito ( Z 0 )? 12.Retire “C = 100uf” del emisor y repita todos los pasos anteriores. 13. Inserte un C=20pf en bornes B y C del BJT, llene la tabla del paso 7. INFORME PREVIO: 1.- Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensión vs frecuencia, usando la escala semilogarítmica. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. 6.- Determine

i L iG

= _ _ _ ,

V L V G

= _ _ _

INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de entrada ( V in ) y de la carga ( V L ). ¿Qué relación de fases hay entre ellas? 55

50K


FIEE - UNI

4. Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la

ganancia de tensión: ( Av = 5. 6. 7. 8. 9.

V L V in


semilogarítmica (Curva de Bode). ¿Qué impedancia de entrada tiene el amplificador? ¿Qué impedancia de salida tiene el amplificador? Indique y explique sus observaciones y conclusiones. Calcule y verifique: f L=_ _ _ , f H=_ _ _ , f T=_ _ _ Grafique VL vs VG

SIMULACIONES Circuito de la Figura 1 V

2 R

1

2

V

d

c

R

3

1 5

9

1

. 6

k

k

C

3

0 R

6

C

Q 1

0

0

k

1

0

u

1

V

1

u

f

1 Q

f

0

2

N

3

9

0

4 R

V

R R

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= = =

5

0

8 0

1

1

0

L

2

1

5

k

1 0 m V 1 K H z R 4 1 k

C 1

4 0

0

u

f

0

Forma de onda en la entrada del transistor y en la carga R L=10k

56

5 0

k


FIEE - UNI

8.365V

8.360V

8.355V

8.350V

8.345V V(R3:1) 10mV

5mV

0V

-5mV

SEL>> -10mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0 .6ms

0.8ms

1. 0m s

1.2m s

1.4ms

1.6m s

1.8ms

2.0ms

2 .2 ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

Time

Retiramos el Condensador C=10uf.

V

2 R

1

2

V

d

c

R

3

1 5

9

1

. 6

k

k

C

3

0 R

6

C

V

1 Q

1

0

0

k

1

0

u

0

u

f

1 Q

f

1

2

N

3

9

0

4 R

V

R R

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= = =

5

0

8 0

1

0

1

0

L

2

5

1

5

k

1 0 m V 1 K H z R 4 1 k

0

Forma de onda en la entrada del transistor y en la carga R L=10k

57

k

3.0ms


FIEE - UNI

8.358V

8.356V

8.354V

8.352V

8.350V V(R3:1) 10mV

5mV

0V

-5mV

SEL>> -10mV 0s

0. 2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1 .4 ms

1.6ms

1.8m s

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

Time

LABORATORIO Nº 11 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN COLECTOR COMÚN OBJETIVO: Estudio de las características del amplificador en colector común, llamado también seguidor emisivo, Z in y Zout. MATERIAL Y EQUIPO:

01 transistor 2N2222 ó 2N3904 01 Resistores de 100Ω, − 0.5W 01 Resistor de 1KΩ, 0.5W − 01 Resistor de 15KΩ, − 0.5W 01 Resistor de 91KΩ, − 0.5W 01 Resistor de 100KΩ, − 0.5W 01 Multímetro FLUKE − −

02 Condensadores electrolíticos de 10µF, 16V 03 puntas de prueba − −

01 Condensadores electrolíticos de 100µF, 16V −

−

01 protoboard

01 Generador de funciones TEKTRONICS 01 Osciloscopio TEKTRONICS− COLOR −

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente amplificador en colector común: 58


FIEE - UNI

Zi 9

1

k

C

Z

o

B 1

0

0

k

+ V

i

g

1

0

u

f

1

V

-

V

E 1

+ G

2

1

5

0

K 1

i n

0

i

k

u

f

R

+ L

VL

L 1

-

0

0

-

0


circuito. 3.- Con el multímetro, mida la tensión DC en colector ( V C ), emisor ( V E ) y base ( V B ), respecto a la referencia. Desconecte la señal. 4.- Usando el osciloscopio, ajuste la tensión del generador para que la señal de entrada ( V in ) mida 50m V pico , con frecuencia 1KHz. 5.- Usando el osciloscopio, mida el voltaje de señal de salida ( V L ). Desconecte la resistencia de carga ( RL ) y mida nuevamente el voltaje de señal de salida. 6.- Mida la relación de fase entre V in y V L usando los dos canales del osciloscopio. 7.- Varíe la frecuencia del generador y llene la siguiente tabla, con V in =50mV pico V in ( V pico )

f(Hz)

10 0

50 0

1K 2K 5K 10 K

15 K

20 K

25 K

30 K

35 K

50K

V L ( V pico )

8. Con

las mediciones realizadas, ¿Cómo impedancia de entrada del circuito ( Z i )? 9. Con las mediciones realizadas, ¿Cómo impedancia de entrada del circuito ( Z 0 )?

determinaría

la

determinaría

la


similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensión vs frecuencia, usando la escala semilogarítmica. 59


FIEE - UNI

4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. i L

6.- Determine

V L

= _ _ _ ,

iG

V G

= _ _ _

INFORME FINAL:

1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de entrada ( V in ) y de la carga ( V L ). ¿Qué relación de fases hay entre ellas? 4. Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensión: ( Av =

V L V in


semilogarítmica (Curva de Bode). ¿Qué impedancia de entrada tiene el amplificador? ¿Qué impedancia de salida tiene el amplificador? Indique y explique sus observaciones y conclusiones. Calcule y verifique: f L=_ _ _ , f H=_ _ _ , f T=_ _ _ Grafique VL vs VG.

5. 6. 7. 8. 9.


R

3 9

R

1

1

0

k

C

1

1

K Q

1

0

u

Q

1

2

N

V O A R

F M E

F P Q

=

0

C

L

= =

1 v 5

1

R 0 K

m H

V z

2

2

2

f

V

V V F

2

1

2 1

5

k

R

4 1

0

60

k

3 0

0

u

f V

R

6

1

0

0

V

2

1

2


FIEE - UNI

Forma de onda en la carga R L = 100 Ω

300mV

200mV

100mV

SEL>> 0V V(R6:2) 50mV

0V

-50mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

Time

Circuito de la figura 1 (Sin la carga)

R

3 9

R

1

1

0

k

C

1

1

K Q

1

0

u

Q

1

2

N

f

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

0

L

= =

1 v 5

1

R 0 K

m H

V z

2 1

5

V

k

R

4 1

0

61

k

2

2

2

2

V

2

1

2


FIEE - UNI

Forma de onda en la salida sin carga

400mV

300mV

200mV

SEL>> 100mV V(Q1:e) 50mV

0V

-50mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

Time

LABORATORIO Nº 12 TRANSISTORES BIPOLARES EN CORTE Y SATURACIÓN OBJETIVO: Mostrar al alumno las características de los transistores bipolares en estado de conmutación, las operaciones en las zonas de corte y saturación así como la identificación de las rectas de carga y punto de MATERIAL Y EQUIPO:

02 Condensadores electrolíticos de 47µF − 01 Resistor de 180KΩ, 56KΩ, 22KΩ, 15KΩ,3.3KΩ − 02 Resistor de 1K Ω − 02 Resistor de 47K Ω − 02 Transistores BJT iguales −

−

− −

V

R 1 1: 1.- Armar el circuito de la figura

V O A R

F M E

F P Q

02 Fuentes de Alimentación Programables Cables de conexión 01 protoboard V 1 R 2 − 02 Diodos LED 1 k 1

PROCEDIMIENTO:

V V F

01 Multímetro FLUKE

−

= L

0 =

=

1

3 1 6

0 0

V H

z

8

0

k

62

Q

o

1

B

C

5

4

8

A

2

V


FIEE - UNI

Figura 1 2.- Polarizar el dispositivo y midiendo V C y V B obtener la siguiente

tabla: Vin (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VC (V) VB (V) IC (mA) IB (uA) Beta 3.- A partir de esta tabla graficar la curva de transferencia de entrada a salida V C vs V i n . Si es necesario, tomar medidas de puntos intermedios. 4.- Graficar la curva de transferencia de corrientes ( I C vs I B ) y el beta de las mismas (BETA vs I C ). 5.- Armar el circuito de la figura 2

R

3 4

V 1

2

V

d

7

R k

4 1

k

4

c

Q

2

B

R

6 5

6

C

R K

5

5 1

k

Figura 2 6.- Medir las tensiones V C , V E y V B para trazar la recta de carga del

circuito, variando R2. R2

56K

47K

22K 63

15K

3.3K


FIEE - UNI

VB (V) VC (V) VE (V) IC (mA) IB (uA) Zona 7.- Determinar las corrientes y graficar la recta de carga en el plano

vs V CE del transistor. Indicar la zona de operación correspondiente.

I C

IC

VC

Zona

RC = 0 RC = 1K RC = 3.3K

8.-Graficar en un mismo plano las diferentes rectas de carga, a colores, indicando las zonas de operación. Adjuntar las fotocopias de los manuales con los datos de los transistores utilizados. 9.- Armar el circuito de la figura 3 y averiguar cual BJT está en corte y cual está en saturación.

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1 V

1 1

R

2 1

R

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

Q

1

8

0

k

1

V

I

B

3 0

L

= =

1 6

0 0

V H

z

0

0

64

0

k

C

5

4

8

A

2

V


FIEE - UNI

Formas de onda en la entrada de voltaje y corriente

40uA

0A

-40uA

-80uA -I(R1) 5V

0V

-5V

-10V V(Q1:b) 10V

0V

SEL>> -10V 0s

5m s

10ms

15 ms

20ms

25ms

30ms

35m s

40ms

45ms

V(R1:1) Time


V

1 1

R

2 1

R

Q

1

0

k

1 V I

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

B 1

8

0

k

3 0

L

= =

1 6

0 0

V H

z

0

0

65

C

5

4

8

A

2

V

50ms


FIEE - UNI

Formas de onda en la entrada y en la carga

20mA

10mA

0A IC(Q1) 15V

10V

5V

SEL>> 0V V(R2:1) 10V

0V

-10V 0s

5ms

10ms

15m s

20m s

25ms

30ms

35ms

40 ms

45ms

5 0ms

V(R1:1) Time

LABORATORIO Nº 13 CIRCUITO SCHMITT TRIGGER DISPARADOR DE SCHMITT – CONFORMADOR DE PULSOS OBJETIVO: Dar a conocer la configuración del circuito Schmitt como la aplicación de transistores en corte y saturación. Analizar sus aplicaciones como conformador de pulso y eliminación de ruidos mediante el cambio de niveles. Lograr el lazo de histéresis en las curvas de transferencia V 0 MATERIAL Y EQUIPO:

02 transistores NPN 2N3904 − Resistores de 6.2KΩ, 1KΩ, 2KΩ, 10KΩ, 510K Ω 01 osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Generador de funciones TEKTRONICS. −

− −

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito. 66

−

01 protoboard − 01 Multímetro FLUKE

−

02

Fuentes Alimentación Programables

de


FIEE - UNI

V 5

R

C

6

. 2

V

d

1

R

k

2 R

R

B

1

V V F

O A R

F M E

F P Q

V

= L

0

v 5

= =

1

0

Q

1 k

4

c

4

Q

2

N

3

i n

9

B

5

1

0

4

V

Q

k

2

V

o

k

2

0

C

5

Q

2

N

3

E

v K

H

z R

E 1

k

Figura 1 2.- Polarizar y medir los terminales de los transistores para

determinar la zona de operación. VC1 (V) = VE1 (V) = VB1 (V) = Estado Q1 =

VC2 (V) = VE2 (V) = VB2 (V) = Estado Q2 =

3.- Colocar en Vin una fuente DC y aumentar de 1v en 1v hasta 5,

hasta encontrar un cambio en V0. Si es necesario repetir el procedimiento aumentando V in desde cero hasta V H = V E 1 + V BE . V E 1* =

V H =

4.- Disminuir Vin desde 5v hasta cero de de 1v en 1v hasta lograr un

nuevo cambio en V 0. Si es necesario, ajustar los valores de Vin en bajada, para determinar el nivel V L = V E 1* + V BE aproximadamente. V L =

5.- Los niveles de cambio en subida ( V H ) son distintos para los

niveles de cambio en bajada ( V L ). 67


FIEE - UNI

6.- Aplicar una señal V in senoidal de 0 a 5 voltios a 1KHz y medir con

el osciloscopio V 0 . Dibujar la forma de onda con la máxima precisión. 7.- Colocar el osciloscopio en modo X-Y: (X=CH1=V in; Y=CH2=V0) y dibujar las curvas de transferencia, indicando los valores determinantes de los cambios. 8.- Explicar las utilidades de usar histéresis en la conformación de pulsos. Indicar algunas aplicaciones. 9.- Desarrollar teóricamente la polarización del circuito y mostrar fórmulas para calcular los valores V H y V L en función de los elementos del circuito.

68


FIEE - UNI

SIMULACIONES


V 5

R

C

6

. 2

V

d

4

0

c

1

R

k

2 R

B

C

2

V

o

k

2

V

R

B

1

0

Q

1 k

Q

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

=

V

0

4

2

N

3

i n

v L = 5 v = 1 K H

9

5

1

0

4

0

Q

k

5

Q

V

2

N

3

9

E

z R

E 1

k

0 0

Formas de ondas en la salida y en la entrada 6.0V

5.0V

4.0V

SEL>> 3.0V V(VO) 5.0V

0V

-5.0V 0s

0.2ms V(RB1:1)

0.4 ms

0.6 ms

0.8ms

1.0ms

1. 2ms

1.4ms

1.6ms Time

69

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 14 EL TRANSISTOR UNIPOLAR – FET

OBJETIVO: Estudiar las características de los transistores unipolares de efecto de campo (FET ó TEC), tanto en su polarización como en operación en señal alterna. Identificación de los terminales, sistema de polarización, im edancia de entrada niveles de señales sin distorsión. MATERIAL Y EQUIPO:

01 FET canal N NTE 312 − Resistores de 1KΩ, 2KΩ, 10KΩ, 5.6KΩ, 3.3KΩ, 1MΩ Capacitores 2x10uf, 47uf (25v) 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Generador de funciones TEKTRONICS −

− − −

01 panel de conexiones − Conductores de conexión − 01 Potenciómetro de 10K 01 Multímetro FLUKE 02 Fuentes de Alimentación Programables −

− −

PROCEDIMIENTO:

1.- Colocar el dispositivo en el protoboard y reconocer sus terminales. Dibujar su esquema de pines y colocar sus datos: RDS = RGD = RGS=

2.- Armar el circuito de la figura 1.

70


1

2 V

d

V c

FIEE - UNI

2

R

1

2

k

C

D

2 S

1

G C E

n

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

a

1

0

1

U

3

1

1

K

H

2

+

2

1 R

m

a

f

R R

0

u

f

1 5

0

l i d

S u

0 =

=

1

t r a d

J

a

V

1

3

M

C

z

1

0

4

V

k

-

o

3

k 4

7

u

f

Figura 1 3.- Polarizar el circuito y medir los terminales del FET con respecto a tierra, evaluando el punto de operación. VD = VDS = VS =

VGS = VG = ID =

4.- Repetir el paso anterior para los valores de R D y RS indicados.

RD = 1 K RD = 3.3 K RD = 5.6 K

RD = 2 K

RS = 3.3 K RD = 5.6 K RD = 1 K

VD VS 5.- Graficar las curvas de transferencia y las rectas de carga en cada

caso. Trazar las rectas de polarización y de carga indicando los puntos de operación logrados. Evaluar por extrapolación I Dss y Vpo, asi como la transconductancia g m. 6.- Aplicar una señal Vi de 50mV, 1Khz senoidal y medir la señal V o a fin de determinar la ganancia del transistor. Vo =

AV

=

V 0 V i

7.- Aumentar la amplitud de V i hasta lograr una deformación de V o y

determinar la máxima amplitud de la salida que se puede obtener sin distorsión. Vo(máx.) sin distorsión =

Vi(máx.) = 71


FIEE - UNI

8.- Retirar el condensador C s y evaluar la ganancia, así como la

máxima señal obtenible sin distorsión. AV

Vo(máx.) =

=

9.- Armar el circuito de la figura mostrada (fig. 2), dando el punto Q y la ganancia de tensión. Explicando las ventajas y desventajas que se logra. C 0

1 . 1

J 1 U 3

C 1

1

u f R

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

R

3

1

0

= =

1

5 0 m V K H z

3 . 3

k

1

Figura 2

72

0 V

0

u

f

2 k

R

0

L

2

2

d

V c

2

3

1 3


FIEE - UNI

SIMULACIONES


1

2 V

d

V c

2

R

1

2

k

0

C

D

2 S

1

G C E

1

n t r a d

a

1

0

V O A R

F M E

F P Q

=

1

U

3

1

l i d

V

1

2 R

R

1

2

1 R

= =

a

f

f

0

L

u

S u

V

V V F

J

0

5 0 m V K H z

1

0

3

M

C 1

4

3

k 4

7

u

0

f

0

Forma de onda en la carga y en la entrada

7.33448V

7.33446V

7.33444V

7.33442V V(D) 50mV

0V

SEL>> -50mV 0s

0.2ms V(ENTRADA)

0. 4ms

0.6 ms

0.8m s

1.0ms

1.2m s

1.4ms

1.6ms Time

73

1.8m s

2.0ms

2.2m s

2.4ms

2.6 ms

2. 8m s

3 .0m s


FIEE - UNI

Retirando el condensador C s

1

2 V

d

V c

2

R

1

2

k

0

C

D

S 1

G C E

a

1

0

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

n t r a d

1

u

J

1

U

3

1

V

R

5 0 m V K H z

u

l i d

f

1

2

S

1

R

2

1 R

= =

0

a

V

f

0

L

2

4 0

3

M 1

k

0

0

Forma de onda en la carga y en la entrada 7.334452V

7.334448V

7.334444V

7.334440V V(D) 50mV

0V

SEL>> -50mV 0s

0. 2m s V(ENTRADA)

0 .4ms

0 .6m s

0. 8ms

1. 0ms

1.2ms

1.4m s

1. 6ms Time

74

1.8 ms

2.0m s

2.2ms

2. 4ms

2.6 ms

2. 8ms

3. 0 ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 15 CIRCUITO AMPLIFICADOR MULTI-ETAPA CON BJT OBJETIVO: Estudiar y aplicar el concepto de amplificadores de varias etapas, evaluar las ganancias, distorsión, manejo de señales pequeñas y

MATERIAL Y EQUIPO:

02 transistores NPN BC548 ó equivalente, PNP BC559 ó equivalente. Resistores de 4.7KΩ, 22KΩ, 10KΩ, − 1.2KΩ, 1.5KΩ, 2x1KΩ , 220Ω 01 Osciloscopio TEKTRONICS− COLOR −

01 protoboard 01 Multímetro FLUKE

− −

01 Fuente de Alimentación Programable Capacitores 100uf, 47uf, 2x10uf −

−

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito, de la figura1: R

9

2 V 1

2

V

d

2

0

2

c

R R

1

R

5

3

4 1

4

7

k

1

. 2

Q

R

+

1

8 0

C 0

k

1

1

0

B

u

C

4 8

R

V g

B

C

5

5

9

C

A

A

1

4

2

R C

2

2

k

1

k

f

1

0

0

u

f

. 5

4

0

S

a

u

f

R

6

2 1

-

u

2

f R

7

k

1

5

3

k

Q

ii

C

k

l i d

0

+

L 1

i

a

0

k

VL -

Figura 1 2.- Polarizar el circuito y medir en DC las tensiones de cada dispositivo para determinar el punto Q de cada uno de ellos. 75


VC1 (V) = VE1 (V) = VB1 (V) =

FIEE - UNI

VC2 (V) = VE2 (V) = VB2 (V) =

3.- Evaluar el punto de operación Q1

I C 1

=

Q2

V CE 1 =

= V CE 2 =

I C 1

4.- Aplicar una señal senoidal de 10mV p-p a 1KHz, y con ayuda del

osciloscopio medir la señal de salida en el colector del transistor Q y el RL. VC1 (AC) = AV1 = AV(total) =

V0 = AV2 =

5.- Colocar el condensador del emisor 2 en paralelo a 1K + 220

Ω,

es decir del emisor 2 hacia fuente (tierra en AC) y tratar de medir nuevamente las salidas de cada transistor, (tratar de hacer Q 2 de alta ganancia).


similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensión vs frecuencia, usando la escala semilogarítmica. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. 6.- Determine

i0 ii

= _ _ _ ,

V 0 V in

= _ _ _

INFORME FINAL:

1.- Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. 2.- ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo los explica? 3.- Dibuje la forma de onda de entrada ( V in ) y de la carga ( V L ). ¿Qué relación de fases hay entre ellas? 76


FIEE - UNI

4.- Dibuje el gráfico de respuesta en frecuencia indicando la

ganancia de tensión: ( Av =

V L V in


semilogarítmica (Curva de Bode).

77


FIEE - UNI

SIMULACIONES Circuito de la figura 1 R

9

2 V 1

2 V

d

2

0

2

c

R R

1

R

5

3

4 1

4

7

k

C

1 . 2

3 7

u

f

k

k

0

Q Q

E

R t r a d

n

8 a

1 V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

0

C 0

k

1

1 0

B u

5

4

B

C

5

5

V

R R

4

R

2

C

1

0 K

m H

1

4

0

S

a

u

f

l i d

a

V

2

2

k

1

k

1

6

R

7

2 1

1

C

A

8 A

0 =

=

9

f

V

1

C

1

2

0

0

u

. 5

k

1

0

f

z

0

Formas de ondas en la salida y en la entrada

3.5V

3.4V

3.3V

3.2V V(Q2:c) 10mV

5mV

0V

-5mV

SEL>> -10mV 0s

0.2ms V(ENTRADA)

0.4 ms

0.6 ms

0.8ms

1.0ms

1. 2ms

1.4ms

1.6ms Time

78

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 16 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

OBJETIVO: Estudio de las características de funcionamiento del amplificador MATERIAL Y EQUIPO: − − − − − − − −

03 transistores 2N2222 ó 2N3904 01 Resistor de 100Ω, 0.5W

01 Fuente de Alimentación Programable − 02 puntas de prueba 01 Resistor de 220Ω, 0.5W − 04 Condensadores electrolíticos de 100nF, 16V 05 Resistor de 1KΩ, 0.5W 01 Resistor de 4.7KΩ, 0.5W − 01 protoboard 01 Resistor de 10KΩ, 0.5W − 01 Multímetro FLUKE 02 Resistores de 220KΩ, 0.5W Generador de funciones − 01 TEKTRONICS 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR −

PROCEDIMIENTO:

1.- Armar el circuito de la figura 1: V

R 7 1 k

R 8 2 0 0

R 1

k

C

C

9

R 1 1 k

k

V C

R 1 1 k

0

0

n

2

2 2

2 2 Q

Q 2 C

-

N

f

Vi 1

0

0

N

f

Figura 1 79

R 5 1 k

R 6 1 k

2

2 2

2 3

1 N

2 n

3

2

R 3 1 k

R 4 2 2 0

o C

+

R 2 1 0 0

R 1 1 2 2 0 k

1 Q 2

1

0

2

2 2

2

1

0

0

n

f


FIEE - UNI

2.- Mediciones en DC, haciendo uso del multímetro: Haga V i = 0 . Mida la tensión en cada nodo del circuito. 3.- Conecte el osciloscopio a la salida y aplique una señal de entrada V i = 200mV p − p . Anote los valores pico en la entrada y de las tres formas de salida: V i =

_________ ,

V 0 (max) = _________.

4.- Con el nivel de V i del paso 3, mida la respuesta en frecuencia del

F (Hz)

1 0

50 10 0

20 0

30 50 1K 2K 0 0

3K

5K

6K

V 0 (Vpico

) circuito:

(Verificar en cada medición que V i NO VARIE) 5.- Mida la relación de fases entre las salidas desbalanceadas en el colector 1 y en el colector 2 INFORME PREVIO:

1.-Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Determine los voltajes continuos en todos los nudos del circuito. 3.- Determine los puntos de operación de los transistores. 4.- Determine la ganancia de tensión del circuito. 5.- Determine la respuesta en frecuencia del circuito. 6.-Haga una tabla con todos los valores teóricos obtenidos en la simulación. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores

experimentales. 2. ¿Por qué las salidas desbalanceadas están desfasadas? 3. ¿Por qué es posible evitar que los transistores se saturen? ¿Qué ventaja tiene ello? 4. Haga el gráfico de la respuesta en frecuencia y determine hasta dónde llega el rango de frecuencias bajas y dónde empieza el rango de frecuencias altas? 80


FIEE - UNI

5. ¿Por qué un Opamp usa por lo menos un amplificador diferencial en su diagrama? 6. ¿Cómo determina el CMRR? Explique. 7. Determine la curva de Bode de este amplificador. 8. Haga una lista de sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES


V V

1

2

V

C

d

C

C

C

c

R 7 1 0 k

R 2

0

8 2

0

R k

1

9

R

1 1

k

0

k

R 1 1 2 2 0 k C

Q C

C

1 Q

1

2

0

0

n

f

Q

1

3

4 0

0

n

f

1 2

V

N Q

2 2 2 2 A 2 N 2 2 2

1

0

0

n

f

2 A

R 1 2 0

0 R V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

1 k

R 1

Q

3

3

k Q

1

2

N

0

L

= =

1 0 m V 1 K H z C R

2

R

R 1

1

0

0

2

2

4 2

0

0

n

0

5

R

f 4 . 7 k

0

Forma de onda en la carga y en la entrada

81

6 1

k

2

2 2

2 A


FIEE - UNI

40mV

0V

SEL>> -40mV V(C4:2) 10mV

0V

-10mV 20ms V(V1:+)

21ms

22ms

23ms

24ms

25ms

26ms

27ms

28ms

29ms

30ms

Time

LABORATORIO Nº 17 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR FET

OBJETIVO: Analizar la polarización de transistores Unipolares y familiarizarse con los cuidados al utilizar estos dispositivos, trazar las rectas de carga, transferencia y verificar la ganancia de tensión.

MATERIAL Y EQUIPO: −

01 Transistor JFET: 2N5485 ó 2N5486 (Canal N).

− −

−

−

Resistores de 1MΩ, 33KΩ, 10KΩ, 5.6KΩ, 3.3KΩ 1KΩ (1/4 W) 01 Generador TEKTRONICS

de

funciones

PROCEDIMIENTO:

1.- Armar el circuito de la figura 1:

82

− − −

Condensadores: 0.1uf, 10uf, 500uf (16v) 01 panel de conexiones 01 Multímetro FLUKE 01 Fuente de Alimentación Programable 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR


V

FIEE - UNI

C

C

R 1

0

d k

C 0 . 1

u f J

J

1

2

N

o

1

5

4 8

0

V u

f

5 R

+ V

C R

g

g 1

-

M

R

1

3

L 3

k

s 5

3

o

. 3

0

0

u

f

k

Figura 1 2.- Teniendo cuidado de verificar la conexión del JFET, medir el

punto de operación, tomando las tensiones de los terminales del transistor respecto a tierra, las corrientes tomadas en forma indirecta (

V RS

I RS ).

No tomar entre terminales del dispositivo, ni medir las resistencias internas con el multímetro, pues se pueden exceder las corrientes permitidas en directa, conociendo que trabaja con el Gate polarizado en inversa. Circuito Original

RS = 1 K

RS= 5.6 K

RS = 3.3 K

RD = 5.6 K

VD VS VG 3.- Con el circuito original, aplicar una señal Senoidal de 20mVoltios

(pico) a una frecuencia de 1Khz y determinar la Ganancia de tensión midiendo la salida V 0 = _________. 4.- Aumentar el nivel de V i hasta observar una distorsión en la señal de salida V 0 . La deformación no debe llegar a recortar la señal, sino hasta apreciar una alinealidad, deformando las ondulaciones positivas y negativas en distinta proporción V 0 (max) = _________. 5.- Manteniendo V i constante, variar la frecuencia del generador llenando la tabla adjunta. F (Hz) 5 0

10 0

20 0

50 0

1K 2K 5K 10 K 83

20 K

50 K

100 K

200 K

2M


FIEE - UNI

V 0

(Verificar en cada medición que

V i

NO VARIE)

6.- Retirar el condensador Cs= 500uf y determinar la Ganancia de

tensión:

V 0 V i

= AV

7.- Armar el circuito de la figura mostrada (fig. 2), dando el punto Q y la ganancia de tensión. Explicando las ventajas y desventajas que se logra. J C 0

1 . 1 u

J

2

1 N

5

4

8

C

5

1

f R

V V V F

O A R

F M E

F P Q

=

1

R

3

1

0

= =

1

5 0 m V K H z

3

. 3 k

1

0 V

0

u

f

2 k

R

0

L

2

d

V c

2

3

1 3

Figura 2

INFORME PREVIO:

1.-Obtener de los manuales, información sobre los dispositivos a utilizar y presentar los datos más importantes. 2.- Resolver teóricamente el circuito propuesto, obteniendo la ganancia en pequeña señal y usando los parámetros respectivos.

INFORME FINAL: 1. Presentar las mediciones efectuadas (los cálculos) con todas las

mediciones del circuito en una hoja. 2. Trazar la curva de transferencia I D vs VGS indicando los puntos de operación de la tabla anterior y las rectas de polarización I D

 1  =  −   V GS , obtenidas de: R  S 

V GS = − I D RS

Por inducción de la curva, aproximar los datos del FET como son: I DSS y V P 0 . Explicar las observaciones que diera lugar. 3. Trazar la curva de transferencia I D vs VDS indicando los puntos de operación obtenidos. Indicar la zona del transistor y la recta de carga en cada caso. 84


FIEE - UNI

4. Explicar porque se limita V 0 (max) sin distorsión de señal. 5. Dibujar la curva 20log( AV ) vs log(f) [respuesta en frecuencia].

6. Explicar la ganancia obtenida en el paso5. 7. Armar el circuito de la figura mostrada (fig. 2), dando el punto Q y la ganancia de tensión. Explicando las ventajas y desventajas que se logra.


85


FIEE - UNI

1

R 1

0

V

V c

d

2

3 k

0 C

C

1

0

. 1

u f

J

1

2

N

J

V

5

4

3

1

0

u

f

8 5

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

= =

2 1

R 3

1

0 0 K

m H

R 1 1 0 0

V z

0

0

0

K

R 3

2 . 3

C 4 5 0 0

k

0

u

3

f

0

0


3.6V

3.4V

3.2V V(J1:d) 20mV

0V

SEL>> -20mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms

1.6ms Time

86

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms


FIEE - UNI

Circuito de la figura 2 (Sin C= 22uf)

1

R 1

0

V

d

V c

2

3 k

0 C

C

1

0

. 1

u f

J

1

2

N

J

V

5

4

1

3

0

u

f

8 5

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

= =

2 1

R 3

1

0 0 K

m H

R 1 1 0 0

V z

0

0

0

K

R 3

2 . 3

3

k

0

0


9.18V

9.17V

9.16V V(J1:d) 20mV

0V

SEL>> -20mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms

1.6ms Time

87

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 18 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR: DIAGRAMA DE BODE OBJETIVO: Estudio de un amplificador transistorizado para determinar su respuesta en frecuencia, para obtener su correspondiente diagrama de Bode. MATERIAL Y EQUIPO: − − − − −

− −

01 Fuente de Alimentación Programable 01 protoboard − 01 Multímetro FLUKE − 03 puntas de prueba − 01 Potenciómetro de 5K Ω − 01 Generador de Funciones −

01 transistor 2N2222 ó 2N3904 01 Resistor de 22KΩ, 0.5W

−

01 Resistor de 3.3KΩ, 0.5W 01 Resistor de 2KΩ, 0.5W 01 Resistor de 220Ω, 0.5W 02 Condensadores de 100nF 01 Condensadores electrolíticos de 1µF, 16V

TEKTRONICS.

01 Osciloscopio TEKTRONICS-

−

COLOR

PROCEDIMIENTO:

1.- Armar el circuito de la figura 1: +

R 2

1

2

v

1 2

R 3 3 . 3

k

k

C C 1

0

0

Q N

2

i n

1 2

2

2

o

1 0 2

0

f

1 R 2 2 k

i

f

R

+ V

n

R 2

0

k

V

4 2

0

C 1

-

Figura 1 88

+

5

-

E u

f

o


FIEE - UNI

2.- Mediciones en DC: Poner

V i

= 0.

Mida la tensión en el Colector respecto a tierra:

V C = ..................

Mida la tensión en el Emisor respecto a tierra:

V E = .......... ........

Mida la tensión en la Base respecto a tierra:

V B = .......... ........

Mida la tensión en la fuente respecto a tierra:

V F = .......... ........

Halle el punto de operación: I CQ =

(V F − V C ) 3.3 K Ω

V CEQ = V C − V E V BEQ = V B

− V E

3.- Aplique una señal de entrada V i con mínimo voltaje a una

frecuencia de 1Khz. El potenciómetro de 5KΩ se usará para ajustar la señal de entrada en caso que la amplitud mínima del generador sea muy grande. V 0 = _________. 4.- Conecte el osciloscopio a la señal de entrada y a la salida y

aumente – pico.

V i

hasta que la señal de salida aumente a 2 voltios pico V i =

_________ ,

V 0 (max) = _________.

Dibuje la forma de onda en la salida anotando los voltajes de los picos positivo y negativo. 5.- Con el nivel de V i del paso 3, mida la respuesta en frecuencia del

circuito: F (Hz)

1 0

50

10 0

20 0

30 0

V 0 (Vpico)

89

50 1K 2K 0

3K

5K

6K


(Verificar en cada medición que

FIEE - UNI

V i

NO VARIE)

INFORME PREVIO:

1.-Haga los cálculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o similar. Ajuste la tensión y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Determine los voltajes continuos en todos los nudos del circuito. Determine también la corriente total que consume el circuito y la potencia que disipa cada componente 3.- Determine la respuesta en baja y en alta frecuencia, las frecuencias de corte inferior a 3db. 4.- Repita el paso 3, pero ahora use el programa MATLAB. 5.-Haga una tabla con todos los valores teóricos obtenidos en la simulación.

INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores 2. 3.

4. 5. 6.

experimentales. Grafique la ganancia de tensión vs. Frecuencia, con los datos del paso 5 de la experiencia. Determine, con las mediciones, la frecuencia de corte inferior ( W L ) y superior ( W H ). ¿Por qué la ganancia en frecuencia bajas disminuye respecto al rango de frecuencias medias? ¿Cómo haría para aumentar el ancho de Banda (BW) de este amplificador? Haga una lista de sus observaciones y conclusiones.

90


FIEE - UNI

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1 V V

V

C

1

2

C

C

C

C

C V

d

c R

1

2

2

k

R

3

3

. 3

k

0 C

Q C

1

1

0

0

0

n

f

V

1 Q

1

2

0

n

2

N

2

2

2

2

f R

V

V V V F

O A R

F M E

F P Q

= L

= =

1

1

0

R 1

5

0 K

m H

0

k

2

V

R

z

5

2

k

4 2

2

C 0

1

3 u

f

0

Forma de onda en la carga y en la entrada 800mV

400mV

0V

-400mV

SEL>> -800mV V(SALIDA) 10mV

5mV

0V

-5mV

-10mV 0s

50us

100u s

150us

200us

2 50us

V(ENTRADA) Time

91

300us

350us

400us

450us

500us


FIEE - UNI

Diagrama de Bode V

V

C

1

2

C

C

V

C

C

C V

d

c R

1

2

0

2

k

R

3

3

. 3

k

C

Q C

Entrada

1

1

0

0

Salida 0

n

f VDB

1 Q

1

2

0

n

2

N

2

2

2

2

f

R 1

1 0

V V

a d

V c c

R

1

5 0

k

2 C 2

k

R

3

4 2

2

0

1

0

0

u

f

0

50

0

-50

-100 1.0Hz 10Hz DB(V(SALIDA))

100Hz

1.0KHz

10KHz

100KHz

1.0MHz

Frequency

92

10MHz

100MHz

1.0GHz

10GHz

100GHz


FIEE - UNI

LABORATORIO Nº 19 OSCILADORES BÁSICOS Y TEMPORIZADORES OBJETIVO: Analizar y experimentar los generadores de pulso con dispositivos básicos. Asimismo las funciones de temporización con el IC555. MATERIAL Y EQUIPO:

Circuito Integrado 555, 741 − Resistores de 100KΩ, 330KΩ, 470KΩ, 860KΩ, 1MΩ, 1.6MΩ, 2.2MΩ − 01 panel de conexiones Condensadores: 1uf, 4.7uf, 10uf, 16uf, 25uf, 50uf y 50pf

01 Multímetro FLUKE Fuente de alimentación − 01 programable

−

−

−

−

01 Osciloscopio COLOR

TEKTRONICS-

PROCEDIMIENTO:

1.- Implementar el siguiente circuito: R

2

R

1

V

1

5

V

0

1

0

K

1

0

K

4 R 2

V 0 . 2

7 u

f

0

D

o

3

4

8

E

S D

T R T O

U

5 C O N T R U T GP NU TD 5 5 5 a 1

0

c

1

EV TC C 7 I S C H A I G G E R6 H R E S H

0

d

R

G

E

O

L

O

L

D

l t 5

0

p

f

0

Figura 1 T c

= 0.693( R1 + R2 )C T d = 0.693 R2 C T = T c + T d

DC (%) =

Tc

Td T 93

T C T d

x 100%


FIEE - UNI

2.- Para diversos valores de resistencias y condensadores llenar la

tabla siguiente: Calculados teóricamente y obtenidos en medición experimental.

R1 (KΩ) R2 (KΩ) C (uf) TC (seg) Td (seg) T (seg) f (Hz) DC (%) Tabla 1 3.- Compare los resultados teóricos y experimentales. 4.- Implementar el circuito B siguiente: S

W

1 0

1

0

0

k

V

2 0

5

V

d

c

R 4 R 2

V

o

E T

8

O

U

O T GP

N NU 5

D

i o

d o

L

0

e d

4

S EV TC C 7 D I S C H A R R I G G E R6 T H R E S H O C

3

U

T TD 5 5

5 R

O

C G

0

E L

D

L

a l t

1

5

0

0

p

f

0

Figura 2

Donde:

T

94

T =1.1 RC


FIEE - UNI

5.- Para diversos valores de R y C. Llenar la tabla siguiente: Calculados teóricamente y obtenidos en el experimento. R1 (KΩ) C (uf) T (seg) Tabla 2 6.- Compare los resultados teóricos y experimentales.

INFORME PREVIO:

1.- Investigar las características técnicas del IC555 y tecnologías de fabricación. 2.- Analizar el circuito básico oscilador (Generador de pulsos) con el IC555. 3.- Analizar el circuito básico temporizador con el IC555. INFORME FINAL:

1. Presentar las tablas 1 y 2 con valores y resultados teóricos y otra tabla con valores experimentales. Comentar los resultados. 2. Explicar el resultado del funcionamiento del circuito A. 3. Explicar el resultado del funcionamiento del circuito B. 4. Observaciones y conclusiones.

95


FIEE - UNI


R

2

R

1

V

1

5

V

0 1

0

K

V

1

0

K

d

8 2 4 5 6 7 0

. 2 7

u f 5

0

0

p

f

c

U

5

V C C T R I G G E R3 V o R E SO E U T T P U T C O N T R O L T H R E S H O L D D I S C H A R G E G N D 5 5 5 C 1

0

0

V

R

5 1 k R b

r e

0


6.0V

4.0V

2.0V

0V

SEL>> -2.0V V(VO) 6.0V

4.0V

2.0V

0V 0s

10us

20us

30us

40us

50us

V(R2:2) Time

96

60us

70us

80 us

90us

100us


FIEE - UNI


5

V

V

D

C

5

2

V

R

D

C

5

0

0

V

d

C

5

V

D

C

7

k 1

5

D

8 R

1

V

0

c

8 2 4 5 6 7

0 2 U

9 C

V

1

0

1

C 5

0

p

6

V C C T R I G G E R3 R E SO E U T T P U T C O N T R O L T H R E S H O L D D I S C H A R G E G N D 5 5 5 C 1

V

o V

R

3

0

6 1 k R b

f 0 . 0 1

0

U

u f

0

0

r e

0


6.0V

4.0V

2.0V

0V

-2.0V V(U6:OUTPUT) 6.0V

4.0V

2.0V

SEL>> 0V 0s

1 us V(U6:THRESHOLD)

2us

3us

4us

5us Time

Proyectos 97

6us

7us

8us

9u s

10 us


FIEE - UNI

A continuación adjuntamos algunos proyectos utilizando PIC’s, STK e Inalámbrico. Se sugiere al señor alumno ampliar y mejorar estos circuitos de acuerdo a la aplicación.

Fuente Digital con PIC

Osciloscopio casero con PIC 98


99

FIEE - UNI


FIEE - UNI

Auricular Inalámbrico IR Circuito Transmisor

Circuito Receptor

100


FIEE - UNI

Amplificador de Audio con STK – 086

101


FIEE - UNI

DATASHEETS

102


103

FIEE - UNI


104

FIEE - UNI


105

FIEE - UNI


106

FIEE - UNI


FIEE - UNI

BIBLIOGRAFÍA 107

Manual Lab UNI2(2)

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