+enem-rita Universidad /utónoma /utónoma de Puela 0+U/P0 1acultad de Ciencias de la 2lectrónica 01.C.2.0 01.C.2.0
*PRÁCTICA 4* "
Oscil!o" !e "eljci#$ co$ UJT ” 23U4P5 6 Docente:
P751. 89CT57 :/;U2< P27U=3U9/ 75:275 Materia: Materia:
=istemas electrónicos de potencia Periodo: Periodo:
otoño
&'%>
Fecha: Puebla, Pué. A 06 de noviembre del 2014
PRÁCTICA 4: “OSCILADOR DE RELAJACIÓN CON UJT” INTRODUCCIÓN: Para esta práctica utilizaremos el transistor UJT, normalmente se emplea por lo general osciladores, estos son diseñados con capacitares y resistencias. Con la teoría antes vista en la exposición uscamos reproducir uno similar solo !ue a"ora a#o las condiciones !ue el pro$esor a impuesto, en este caso se nos asigno !ue el oscilador de rela#ación mane#ara de salida una $recuencia !ue anduviera entre %&'(%)'*z. +a#o este es!uema se dee calcular la , una vez "allando su valor exacto despu-s "allar los capacitares capacitares y resistores correspondientes para !ue !ue nos de la $recuencia de salida !ue uscamos.
Objetivo: iseñar iseñar y construir un oscilador oscilador de rela#ació rela#aciónn con el UJT y !ue genere una $recuencia !ue vaya de %&' a %)'*z.
%"co te#"ico /!uí presentamos las características ásicas e in$ormación !ue se necesita saer para !ue se pueda comprender el $uncionamiento de algunas partes de la práctica 2l transistor de Uni#untura 2ste dispositivo se utiliza, $undamentalmente, como generador de pulsos de disparo para =C7 y T74/Cs. 2l UJT es un componente !ue posee tres terminales? dos ases y un emisor, tal como se muestra en la siguiente $igura?
2n la $igura se puede apreciar la constitución de un UJT, !ue en realidad está compuesto solamente por dos cristales. /l cristal P se le contamina con una gran cantidad de impurezas, presentando en su estructura un n@mero elevado de "uecos. =in emargo, al cristal ; se le dopa con muy pocas impurezas, por lo !ue existen muy pocos electrones lires en su estructura. 2sto "ace !ue la resistencia entre las dos ases 7++ sea muy alta cuando el diodo del emisor no conduce. Para entender me#or cómo $unciona este dispositivo, vamos a valernos del circuito e!uivalente de la $igura siguiente?
7 % y 7 & e!uivalen a la resistencia de los tramos de cristal ; comprendidos entre los terminales de las ases. 2l diodo e!uivale a la unión $ormada por los cristales P(; entre el terminal del emisor y el cristal ;. :ientras el diodo del emisor no entre en conducción, la resistencia entre ases es igual a? =i en estas condiciones aplicamos una tensión de alimentación 8++ entre las dos ases, la tensión !ue aparece entre el emisor y la ase será la !ue corresponda en el circuito e!uivalente a 7%A es decir, en el divisor de tensión se cumplirá !ue?
=i llamamos B7 %7 ++, la ecuación !ueda? 8 % B 8++. 2l t-rmino representa la relación intrínseca existente entre las tensiones 8 % y 8++. /sí, por e#emplo, si un UJT posee una relación intrínseca característica igual a ',6D y !ueremos determinar la tensión !ue aparecerá entre el terminal de emisor y la ase % al aplicar %&8 entre ases, astará con operar de la siguiente $orma? /l valor de 8 % se le conoce como tensión intrínseca, y es a!u-lla !ue "ay !ue aplicar para !ue el diodo comience a conducir. 2n nuestro e#emplo, si aplicamos una tensión de 68 al emisor, -ste no conducirá, ya !ue en el cátodo del diodo existe un potencial positivo de %',&8 correspondiente a la tensión intrínseca, por lo !ue dic"o diodo permanecerá polarizado inversamente. =in emargo, si aplicamos una tensión superior a %',E8 Flos %',&8 de 8 % más ',G8 de la tensión de arrera del diodo H, el diodo comenzará a conducir, produci-ndose el disparo o encendido del UJT. 2n resumen, para conseguir !ue el UJT entre en estado de conducción es necesario aplicar al emisor una tensión superior a la intrínseca. Una vez !ue conseguimos !ue el diodo conduzca, por e$ecto de una tensión de polarización directa del emisor respecto a la ase %, los portadores mayoritarios del cristal P F"uecosH inundan el tramo de cristal de tipo ;
comprendido entre el emisor y dic"a ase Frecordar !ue el cristal P está $uertemente contaminado con impurezas y el ; d-ilmenteH. 2ste e$ecto produce una disminución repentina de la resistencia 7 % y, con ella, una reducción de la caída de tensión en la ase % respecto del emisor, lo !ue "ace !ue la corriente de emisor aumente consideralemente.
:ientras la corriente de emisor sea superior a la de mantenimiento F4 vH, el diodo permanecerá en conducción como si de un iestale se tratase. 2sta corriente se especi$ica normalmente en las "o#as de características y suele ser del orden de Dm/. 2n la $igura de la derec"a, se muestra el aspecto de una de las curvas características de un UJT. 8 pFpunto 3%H nos indica la tensión pico !ue "ay !ue aplicar al emisor para provocar el estado de encendido del UJT Frecordar !ue 8 p B 8% I ',GH. Una vez superada esta tensión, la corriente del emisor aumenta Fse "ace mayor !ue 4 pH, provocándose el desceado del UJT cuando la corriente de mantenimiento es in$erior a la de mantenimiento 4 v Fpunto 3&H.
A&liccio$es !el UJT Una de las aplicaciones del UJT más com@n es como generador de pulsos en diente de sierra. 2stos pulsos resultan muy @tiles para controlar el disparo de la puerta de T74/C= y =C7. 2n la siguiente $igura, se muestra el es!uema de uno de estos circuitos.
=u $uncionamiento es como sigue? /l aplicar una tensión 8 CC al circuito serie 7(C, $ormado por la resistencia variale 7 = y el condensador C =, dic"o condensador comienza a cargarse. Como este condensador está conectado al emisor, cuando se supere la tensión intrínseca, el UJT entrará en conducción. eido a !ue el valor ó"mico de la resistencia 7 % es muy pe!ueño, el condensador se descargará rápidamente, y en el terminal de + %aparecerá un impulso de tensión. /l disminuir la corriente de descarga del condensador, sore el emisor del UJT, por dea#o de la de mantenimiento, -ste se descea y comienza otro nuevo ciclo de carga y descarga del condensador. /sí, se consigue !ue en el terminal de la ase % aparezca una señal pulsante en $orma de diente de sierra, !ue puede utilizarse para controlar los tiempos de disparo de un =C7 o de un T74/C. Para regular el tiempo de disparo es su$iciente con modi$icar el valor ó"mico de la resistencia variale 7 =, ya !ue de -sta depende la constante de tiempo de carga del condensador.
2n la siguiente $igura, se muestra una típica aplicación del generador de pulsos de diente de sierra con UJT para controlar el disparo de un =C7. :ediante este circuito controlamos la velocidad de un motor serie Fo de cual!uier otro tipo de carga? estu$as, lámparas, etcH gracias a la regulación de la corriente !ue realiza sore medio ciclo del =C7. Para controlar la velocidad
del motor, asta con modi$icar la $recuencia de los pulsos en dientes de sierra, lo cual se consigue variando el valor del potenciómetro 7=.
Des""ollo E'&e"i(e$tl Para e#ecutar la práctica adecuadamente "icimos los cálculos previos para colocar los dispositivos electrónicos adecuados y así !ue pudiera $uncionar la práctica como se puede visualizar en la $igura aH el armado del circuito.
1igura aH :uestra la simulación del circuito armado para la practica > Colocamos un UJT &;&> con los valores descritos en la $igura aH !ue $ueron previamente calculados. Ka armado el circuito "icimos las mediciones con el osciloscopio F$igura H de la $recuencia !ue teníamos con una resistencia en especí$ico, despu-s tuvimos !ue encontrar la ƞ real de UJT para poder así otener una $recuencia de$inida. ;uestro rango de $recuencia se encontraa en %&%(%)' por lo !ue decidimos separarlas en D di$erentes para !ue así cada !uien otuviera una $recuencia $i#a.
espu-s de eso solo !uedaa modi$icar los potenciómetros para otener la resistencia adecuada para la $recuencia determinada como se muestran en los resultados. 2n el osciloscopio oservamos dos di$erentes ondas? • •
+ase % +ase&
1igura H :uestra los puntos de medición de la practica )
RESULTADOS: 2n este apartado se muestra los resultados otenidos? Para empezar necesitamos realizar un cálculo teórico y en ase a estos cálculos armar el circuito, una vez !ue se ensamlo todo con el osciloscopio "allar !ue $recuencia otenemos para despu-s retroceder en los cálculos y ver !u- valor de tiene exactamente el dispositivo.
%e!ici#$ )*++
Te#"ico '.D)0
/"ora una vez encontrada nos disponemos a realizar los cálculos para !ue las $recuencias !ue utilizamos sean exactas el rango es de F%&'(%)'H.
Tala de valores otenidos en la practica >, para las distintas $recuencias.
/!uí empezamos con la $recuencia %&&*z 2lementos para esta medición 7esistor variale F Capacitor HZ $recuencia 54.58 122 8olta#e pico(pico
Calculada
8alores D>.LM R '.%N1 KΩ %&&.'*z G.6'854.50
124
53.70
126
53.75
53.72
128
52.20
52.50
130
51.23
51.48
Real
53.78
aH grá$ica de la salida H valor de la resistencia con multímetro
/!uí con la $recuencia %&>*z 2lementos para esta medición 7esistor variale Capacitor $recuencia 8olta#e pico(pico
8alores D).GLM '.%N1 %&>.%*z G.6'8
H valor de la resistencia con multímetro aH grá$ica de la salida /"ora con la $recuencia %&*z 2lementos para esta medición 7esistor variale Capacitor $recuencia 8olta#e pico(pico
aH grá$ica de la salida Continuando con la $recuencia %&6*z 2lementos para esta medición 7esistor variale Capacitor $recuencia
8alores D).&LM '.%N1 %&.%*z G.6'8
H valor de la resistencia con multímetro
8alores D&.>LM '.%N1 %&G.E*z
8olta#e pico(pico
aH grá$ica de la salida
G.6'8
H valor de la resistencia con multímetro
K por @ltimo la $recuencia %)'*z 2lementos para esta medición 7esistor variale Capacitor $recuencia 8olta#e pico(pico
8alores D%.6LM '.%N1 %)'*z G.6'8
aH grá$ica de la salida
H valor de la resistencia con multímetro
Conclusión 2n esta práctica se pudo constatar !ue la temperatura en el amiente puede modi$icar el $actor el cual es sumamente importante ya !ue modi$ica los parámetros de la $recuencia a lo cual nos lleva a la idea !ue la manipulación de $recuencias en osciladores de rela#ación "ec"os con UJT son sistemas !ue tami-n se re!uieren del control de $actores externos en este caso la temperatura. 2sta práctica nos "iso ad-ntranos a las ideas ásicas de control principal mente por!ue nos "ace ver !ue en el diseño de circuitos, uno de los $actores !ue in$luye a la "ora del diseño, es el "ec"o de considerar !ue existen variales externas al circuito !ue podrían alterar la linealidad en el proceso, esto "ace "incapi- a !ue se necesitan etapas de control para ver !ue lo !ue se tiene a la salida se realmente el valor deseado, dic"o de otra $orma etapas de comparación. 2s tipo de conclusiones son a las !ue se llegan cuando se oserva !ue se necesita "acer aproximados del $actor realizar pruea y luego recalcular en ase a los resultados experimentales y !ue luego de esto se vea !ue el $actor solo tendrá ese valor mientras se mantenga esa temperatura, "ace notar la $alta total de linealidad del sistema.
