Guía de Laboratorio

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICADEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA GUIA DE LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS (ML-831) DOCENTE: ING PEDRO CAPCHA BUIZA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 1 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA INTRODUCCION Los laboratorios y experiencias de esta guía de laboratorio de Análisis y Diseño de Circuitos electrónicos, tiene por finalidad complementar la teoría con la práctica y la investigación para que el estudiante de Ingeniería Mecánica realice los diseños, mediciones y conclusiones de los laboratorios propuestos. En esta guía de laboratorio se cubre una gama de experiencias electrónicas que la iniciamos con la función rectificadora del diodo semiconductor, hasta circuitos amplificadores Operacionales. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 2 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA INDICE LABORATORIO 1: RECTIFICADORES DE TENSION DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA LABORATORIO 2 CURVAS DEL DIODO, DUPLICADORES DE TENSION, RECORTADORES. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR FILTROS PARA FUENTES DE ALIMENTACION LABORATORIO 3 EL TRANSISTOR BIPOLAR. CURVAS CARACTERÍSTICAS Y POLARIZACIÓN EN DC. APLICACIONES COMO SEGUIDOR EMISOR Y COMO COMUTADOR. LABORATORIO 4 DISEÑO Y ANALISIS DE UM AMPLIFICADOR MONOETAPA CONEXIÓN EN CASCADA , EL AMPLIFICADOR DARLINGTON. LABORATORIO 5 PARAMETROS Y AUTOPOLARIZACION DEL FET LABORATORIO 6 DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL LABORATORIO 7 APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL LABORATORIO 8 DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE ONDAS LABORATORIO 9 PROYECTO Y DISEÑO DE UN CIRCUITO APLICADO AL CURSO PEDRO CAPCHA BUIZA Página 3 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CRITERIOS DE EVALUACION  Informe previo.- Este deberá contener los cálculos teóricos, que ha efectuado el grupo, los cuales serán comparados con el valor experimental y sacado los porcentajes de error para parámetro analizado en el experimento. Este informe será entregado en el instante que se llegue al aula,  Informe Final.- Este deberá contener los valores experimentales medidos en el laboratorio los cuales serán anotados en una hoja adicional el cual estará firmada por el profesor del curso y será entregado adjunto al informe final, El informe final tendrá las siguientes partes: a.- Caratula b.- Objetivos de la experiencia c.- Fundamento teórico d.- Solución del cuestionario que se plantea en cada laboratorio que incluye los resultados de la experiencia en cuadros y gráficos en caso los hubiese. e.- Observaciones y conclusiones f.- Hoja de datos firmada por el profesor.  Durante la realización de la experiencia el profesor podrá hacer preguntas a cada alumno del grupo correspondiente que será considerado como test oral.  Los puntajes asignados en la calificación de las diferentes partes que comprenden la experiencia son: 1.- Informe Previo …………………………… 5 Puntos 2.- Asistencia ………………………………… 6 Puntos 3.- Concluir toda la experiencia …………… 2 Puntos 4.- Informe Final ………………………………3 Puntos La entrega del informe final será una semana después de realizada la experiencia. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 4 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 1 RECTIFICADORES DE TENSION DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 5 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 1.1 TÍTULO RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA CAPACIDADES: 1.1.- Verifica la acción rectificadora del diodo semiconductor 1.2.- Mide las tensiones AC y DC, en el secundario del transformador y en la resistencia de carga. 1.3- Identifica con el osciloscopio la forma de onda de voltaje en el secundario del transformador y en la resistencia de carga de un circuito rectificador. INFORME PREVIO: A.-Prueba del DIODO.-Tipos de Diodos Fig. 01 -El diodo 1N4007 tiene una rayita en el lado derecho que indica el CATODO del diodo , evidentemente el otro extremo es el ANODO del diodo.- -Conectar el ohmímetro en polarización DIRECTA y registre el valor del ohmímetro. - Luego conecte el instrumento en polarización INVERSO y registre el valor del ohmímetro POLARIZACION DIRECTA INVERSA 1N4007 Zener 5.2V 1/2w LED B.-Medir la Curva V vs I -Instalar el circuito de la figura 02 -Notara que si los polos de la fuente se invierten la corriente i del circuito no existe, por que el DIODO esta polarizado en INVERSO -Medir las tensiones del circuito y llenar la Tabla 01 -Con los valores obtenidos en un papel milimitrado trazar la curva del diodo V vs I conforme a la figura 03 Fig.02 TABLA 01 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 6 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Fig.03 C.-Diodo como RECTIFICADOR ½ ONDA.- V= v(t)=24 I= = = rD= -Instale el circuito de la figura 04 -Ponga R= 1k y v= 24 -Conecte el osciloscopio para evaluar la tensión rectificada en la carga como Vo.- Dibuje la onda en la Tabla 3 -Conecte un puente con cocodrilo entre A y K del DIODO y observe la onda en el osciloscopio; esa onda es la tensión del secundario del transformador.- Retire el puente PEDRO CAPCHA BUIZA Página 7 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA - D.-RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA.- Instale el circuito de la fig5 Vi=24sen377t RL= 560 ohms Fig 05 -Conecte el ORC para medir Vo en la salida RL de 560 ohms - TABLA 05 Mediciones V(t) Vo I ORC METER ORC METER ORC I=v(t)/R RMS /MEDIO RMS /MEDIO RMS /MEDIO 4DIODOS normal -Conecte el ORC en los terminales de cada DIODO del puente y registre la onda de tensión inversa TABLA 6 D1 D2 D3 D4 ORC Rms medio VOLTIMETRO Rms PEDRO CAPCHA BUIZA Página 8 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA medio 4-.-Cuestionario.- 1.-Que es un DIODO? 2.-Que son materiales semiconductores? 3.-Que datos da el fabricante para cada diodo? 4.-Que es un rectificador Media Onda y Onda Completa 5.- Cual es el circuito equivalente para la conducción de los diodos en un rectificador de onda completa? 6.-Mencione los Tipos de Diodos? 7.- ¿Que es un limitador? 8.- ¿Que es corriente de saturación inversa? 9.- ¿Que es polarización?. 10.- ¿Que es tiempo de recuperación inversa? 11.- ¿Que son donadores y aceptores? 12.- ¿Cuál es valor medio y RMS de una onda rectificada en la carga en un circuito similar al de la figura 5, Si la tensión del secundario del transformador es 110 voltios RMS?.- 13.- ¿Cuál es el valor medio de una onda trifásica de 24 voltios rectificada? FUNDAMENTO TEORICO: El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de salida (V0). Es el circuito más sencillo que puede construirse con un diodo, como lo demostraremos en la experiencia. Análisis del circuito (diodo ideal) Los diodos ideales, permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, y no conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo Polarización directa (Vi > 0) En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción, provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7 V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del germanio, que es el segundo más usado, la caída de potencial es de 0,3 V. Vo = Vi - VD → Vo = Vi - 0,7 y la intensidad de la corriente puede fácilmente calcularse mediante la ley de Ohm: Polarización inversa (Vi < 0) PEDRO CAPCHA BUIZA Página 9 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión de salida es igual a la tensión de entrada, y la intensidad de la corriente es nula: Vo = V i I=0 Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro. Para la presente experiencia utilizaremos cuatro diodos. Puente Rectificador de onda completa En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en inversa y conducen (tensión negativa). La tensión inversa de pico (PIV), en el rectificador de onda completa tipo puente es de Vp ( Voltaje pico del secundario del transformador) MATERIALES Y EQUIPOS: 1. 4 DIODOS RECTIFICADORES 1N4001 ó SIMILAR 2. 1 RESISTENCIA DE 1 KILOOHMS ½ WATTS 3. 1 TRANSFORMADOR DE 220/12 VOLTIOS 1 AMPERIO 4. 1 PROTOBOARD 5. 1 MULTÍMETRO 6. 1 OSCILOSCOPIO 7. CABLES TELEFÓNICOS PEDRO CAPCHA BUIZA Página 10 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA PROCEDIMIENTO: 1.- Arme en protoboard el circuito de la figura 1.1 (Rectificador de media onda) 2.- Con el multímetro en AC, mida la tensión en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1 = 1K Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 1.1 3.- Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1. Voltaje en secundario del Voltaje en los Calcular la corriente que transformador (voltios) extremos de la circula por el diodo (Emplear resistencia de carga ley de ohm) (voltios) (m. amp.) AC: AC: AC: DC: DC: DC: TABLA 1.1 T1 D1 DIODE R1 1k Figura 1.1 4.- Con el Osciloscopio medir el voltaje pico a pico (Vpp) en el secundario del transformador Vpp =_______________ Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = _______________ Y luego el voltaje eficaz o alterno será = ________________ 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos de la resistencia de 1K Vp (Voltaje pico o máximo) =____________ 6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio cuando se mide: 1. el secundario del transformador 2. Los extremos de la resistencia PEDRO CAPCHA BUIZA Página 11 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR Voltaje (Voltios) Tiempo FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DE LA RESISTENCIA Voltaje (Voltios) Tiempo Usar los valores encontrados en la tabla 1.1 y los obtenidos en el punto 4, para completar lo siguiente: Vp en el secundario del transformador (voltios) Vp en la R. de carga (voltios) B. V medio o DC en el transformador (voltios) V medio o DC en la R. de carga (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) I p en el diodo o en la R de carga (ma.) I eficaz o AC en el diodo (ma.) I medio o DC en el diodo (ma.) RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (TIPO PUENTE): 1. Arme en el protoboard el circuito de la figura 1.2 (Rectificador de ONDA COMPLETA). 2. Con el multímetro en AC, mida la tensión o voltaje en: a.Los extremos del secundario del transformador. b. Los extremos de la resistencia de carga R1 Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 1.2 3. Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a. Los extremos del secundario del transformador. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 12 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA b. Los extremos de la resistencia de carga R1. Anotar estos valores en la tabla 1.2 TABLA 1.2 Voltaje en secundario del Voltaje en los Calcular la corriente que transformador (voltios) extremos de la circula por la R1 (Aplicar ley resistencia de ohm) (voltios) AC: AC: AC: DC: DC: DC: Indicar la corriente que circula por cada diodo Corriente por diodo 1 = Corriente por diodo 2 = Corriente por diodo 3 = Corriente por diodo 4 = T1 D3 D1 R1 D2 D4 1k FIG 1.2 Rectificador de onda completa tipo puente 4. Con el Osciloscopio medir el voltaje Pico a Pico (Vpp) en el secundario del transformador Vpp = Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos de la resistencia de 1K Vp (Voltaje pico o máximo) = 6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio cuando se mide: 1. el secundario del transformador 2. los extremos de la resistencia PEDRO CAPCHA BUIZA Página 13 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR Voltaje (Voltios) Tiempo FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DE LA RESISTENCIA Voltaje (Voltios) Tiempo Usar los valores encontrados en la tabla 3.1 y los obtenidos en el punto 4, para completar lo siguiente: Vp en el secundario del transformador (voltios) Vp en la R. de carga (voltios) V medio o DC en el transformador (voltios) V medio o DC en la R. de carga (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) I p en el diodo o en la R de carga (ma.) I eficaz o AC en el diodo (ma.) I medio o DC en el diodo (ma.) CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 14 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 2 CURVAS DEL DIODO, DUPLICADORES DE TENSION, RECORTADORES. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR FILTROS PARA FUENTES DE ALIMENTACIÓN CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS PEDRO CAPCHA BUIZA Página 15 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 2 TÍTULO CURVAS DEL DIODO, DUPLICADORES DE TENSION, RECORTADORES. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR . CAPACIDADES: 1.1.- Verifica la curva característica del diodo 1.2.- Implementa un doblador de tensión y circuitos recortadores y limitadores 1.3.- Mide la acción reguladora del diodo zener 1.4.- Verifica y analiza la acción del filtro por condensador y mider los valores de voltaje y corriente en la entrada y salida de los circuitos 1.5- Mide con el osciloscopio la forma de onda de voltaje en la salida y entrada de los circuitos INFORME PREVIO FUNDAMENTO TEÓRICO: Diodo Zener: es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura. El diodo zener es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente. Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A - ánodo, K - cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa CURVA DEL DIODO ZENER Analizando la curva del diodo Zener se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamado voltaje o tensión de Zener, (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo Zener, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa PEDRO CAPCHA BUIZA Página 16 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Esta es la característica del diodo Zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente . ¿QUE HACE UN REGULADOR CON ZENER? Un regulador con diodo zener ideal mantien un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o ls variaciones de corriente en la carga. 2.- ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 3.1 3.- Mida las tensiones correspondientes y complete la tabla. 4.- Anote todos los valores medidos. Circuito: D1 DIODE + V1 R1 1k Voltaje de la fuente Voltaje en el diodo Corriente en el diodo (voltios) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 17 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Grafica Vd vs Id Corriente diodo (Voltios) Voltaje diodo Invierta la fuente de Poder para encontrar la característica inversa del diodo (Polarización inversa) Circuito 2 D1 DIODE V1 R1 + 1k Id ma Vd (v) 2.- Encontrar los valores de R1 y R2 para que en los extremos de R2 exista una caída de tensión de 5 voltios. También utilizar capacitores adecuados para los filtros, Anotar los valores de voltaje entre los extremos de C1 y en c2. CIRCUITOS 3: T1 R1 + C1 + R2 1uF C2 1uF PEDRO CAPCHA BUIZA Página 18 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA NOTA. Escoger un valor para R1 ó R2. R1= R2= 4.- Circuito con diodo zener: Implementar el siguiente circuito: CIRCUITO 4 R1 500 + V1 D1 ZENER Anotar los siguientes valores: V1(voltios) Vz ( DC) Iz Rz 3 6 10.5 10.9 12.5 15 20 25 30 5.- invertir la polaridad al diodo zener y Antar los valores medidos en la tabla siguiente: R1 500 + V1 D1 ZENER V1(voltios) 0.1 0.2 0.4 0.6 0.7 1 VDz IZ RZ Con los datos de las 2 tablas dibujar VZ vs IZ. S PEDRO CAPCHA BUIZA Página 19 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FUNDAMENTO TEORICO Filtros para Fuentes de Alimentación Estos rectificadores con filtro están constituidos principalmente por dos diodos un transformador con toma intermedia y un condensador. Para explicar su funcionamiento tenemos que recordar que un diodo sólo permite el paso de la corriente en un sentido; en este circuito tenemos dos diodos y cada uno de ellos va a permitir el paso a la corriente en un caso opuesto. Así, uno circulará cuando la tensión de corriente alterna de entrada se encuentre en el ciclo positivo y, el otro, cuando se encuentre en el negativo. Pero si no tuviéramos la toma central el circuito estaría cortado siempre, ya que cuando uno puede conducir el otro no, y viceversa, al estar colocados en sentidos opuestos; por eso tenemos que darle una "ruta alternativa" a la corriente para que se produzca tensión de salida en los dos ciclos de entrada. Ya hemos visto cómo la tensión que entrega un rectificador no es del todo útil debido a su constante variación a lo largo del tiempo. Además, sus oscilaciones van desde un valor tope, o máximo, hasta "cero" y este es otro inconveniente ya que en el momento en que la tensión es cero, no se entrega energía alguna. Pues bien, gracias al uso de un filtro conseguiremos "alisar" esas ondulaciones en la tensión, a fin de obtener una tensión lo más parecida a una constante; además el valor mínimo no será cero sino que tendrá un valor algo positivo. Como vemos en la ilustración correspondiente, hemos añadido un condensador en paralelo. En esta situación, si no se conectase nada entre los puntos A y B (llamados carga) el condensador comenzaría a cargarse hasta llegar a su tope. Es entonces cuando nuestro filtro ofrece una tensión constante. Esta situación sería suficiente siempre y cuando no se entregase corriente a la carga, es decir, no se conectase algo. Pero, evidentemente, sería absurdo diseñar un dispositivo electrónico para no utilizarlo. ¿Qué pasa, cuando conectamos algo a las salidas del filtro? Pues que cualquier aparato electrónico que se conecte necesita energía para funcionar. Y esta energía eléctrica que necesita la va a tomar de dos partes; por un lado toma energía de la propia fuente y por otro de la que tiene almacenada el condensador. Esto no tendría gran importancia si no fuera por el hecho de que el condensador al descargarse va perdiendo diferencia de potencial entre sus bornes, por tanto, vuelve a bajar la tensión. Sin embargo, como la fuente está constantemente suministrando energía eléctrica, el condensador vuelve a cargarse y la tensión por tanto vuelve a subir. Es una oscilación de tensión que dependerá de qué cantidad de energía requiera el dispositivo conectado. No obstante, estas oscilaciones son bastante menores que las obtenidas directamente del rectificador, así pues, su utilización está justificada. Circuitos dobladores de Tensión Los circuitos dobladores de voltaje o tensión producen el doble de tensión en DC (corriente directa) en la salida del circuito. Se pueden implementar de dos diferentes maneras: de media onda y de onda completa y en ambos casos la frecuencia de la tensión de rizado es la misma que la de la tensión de entrada. Puede ser utilizado como preamplifcadores o como amplificadores de baja potencia Funcionamiento del doblador de tensión de ½ onda. Durante el medio ciclo de voltaje positivo a través del transformador, el diodo del segundario D1 conduce (y el diodoD2) esta en corte, mientras carga al capacitor C1 hasta el voltaje pico rectificado (vm). El diodo D1 es idealmente un circuito cerrado, corto, durante este medio ciclo, y el voltaje de entrada carga al capacitor C1 hasta (Vm) con la polaridad que se muestra en la figura A. Durante el medio ciclo negativo del voltaje segundario, el diodo D1 esta en corte y el diodo D2 se encuentra conduciendo y cargando al capacitor C2 .dado que el diodo D2 actúa como un circuito cerrado durante el medio ciclo negativo (y el PEDRO CAPCHA BUIZA Página 20 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA diodo D1 esta abierto), podemos sumar los voltajes alrededor de la malla exterior de la cual V.C2 =2Vm. En el siguiente medio ciclo positivo, el diodo D2 no esta conduciendo y el capacitor C2 descargara a través de la carga. Si ninguna carga esta conectada a través del capacitor C2 ambos capacitores permanecerán cargados C1 a Vm y C2 a 2Vm .si, como se pudiera esperar, hay una carga conectada ala salida del doblador de voltaje, el voltaje a través del condensador C2 caerá durante el medio ciclo positivo ( ala entrada ) y el capacitor se cargara asta 2Vm durante el medio ciclo negativo .la forma de onda de salida a través del capacitor C2 es la de una señal de media onda filtrada por un filtro capacitor .el voltaje de pico inverso a través de cada diodo es 2Vm A) medio ciclo positivo B) medio ciclo negativo Circuitos limitadores Los circuitos limitadores (o recortadores) hacen uso de los diodos pero de un modo distinto al que hemos estudiado desde el punto de vista de la rectificación. Recortador serie: La posibilidad de colocar el diodo serie en uno u otro sentido posibilita que "recortemos" semiciclo positivos o negativos. Recortador paralelo: Este tipo de recortador varía la posición del diodo pero basa su operativa en similares premisas. Recortador polarizado: Esta clase de recortados utiliza una segunda polarización en serie con el diodo paralelo recortador. Esto se traduce en que el límite de conducción se ve incrementado, mientras que el valor absoluto de VP (segunda polarización) será mayor que el valor absoluto de la tensión alterna de entrada (VAC). En la ilustración correspondiente vemos un recortador polarizado negativo y un recortador doble que utiliza dos polarizaciones contrarias sobre dos diodos (Va y Vb). MATERIALES Y EQUIPOS: 2 DIODOS RECTIFICADORES 1N4001 1 RESISTENCIA DE 1 KILOOHMS Capacitores de 1 uf, 10 uf, 100 uf y 1000uf 1 TRANSFORMADOR DE 220/12-0-12 VOLTIOS 1 AMPERIO PEDRO CAPCHA BUIZA Página 21 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1 PROTOBOARD 1 MULTÍMETRO 1 OSCILOSCOPIO CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.- ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 2.1 (Rectificador de onda completa con filtro por capacitor. 2.- Con el multímetro en AC, mida la tensión en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos deL CAPACITOR c1 Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 2.1 3.- Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1. TABLA 2.1 CAPACITOR Voltaje en secundario Voltaje en los Calcular la corriente C2 del transformador extremos de la que circula por el (voltios) resistencia de carga diodo (Emplear ley (voltios) de ohm) (m. amp.) 1 uf AC: DC: DC: 10 uf 100 uf 1000 uf 4.- CON EL OSCILOSCOPIO MEDIR EL VOLTAJE PICO A PICO (Vpp) en el secundario del transformador. Vpp= FIG 2.1 Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = Y luego el voltaje eficaz o alterno será = PEDRO CAPCHA BUIZA Página 22 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos Del capacitor: Tener en cuenta la tensión de rizado. VDC = (1 uf) VDC = (10 uf) VDC = (100 uf) VDC = (1000 uf) 6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio, para cada caso FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR Voltaje (Voltios) Tiempo FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DEL CAPACITOR CUANDO c = 10 uf Y CUANDO c= 1000 uf) Voltaje (Voltios) Tiempo CIRCUITO 2: dobladores de tensión: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 23 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FORMA DE ONDA EN LA SALIDA CUANDO A) R= 100 ohm B) R= 1 Mohm Voltaje (Voltios) R = 100 ohm Tiempo Voltaje (Voltios) R = 1 Mohm Tiempo Valores de voltaje DC en la salida: CIRCUITOS RECORTADORES (LIMITADORES) Implementar LOS SIGUIENTES CIRCUITOS: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 24 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1.- R3 1k V4 -10/10V IN4001 Vo 1kHz + V1 5V 2.- R3 1k V4 -10/10V IN4001 1N4001 V2 Vo 1kHz + V1 10V + 5V Dibujar la onda de entrada y la onda de salida. Dibujar la función de transferencia de Vi y Vo Dibujar Vo vs i CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 25 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 3 EL TRANSISTOR BIPOLAR CIRCUITOS DE POLARIZACION CURVAS CARACTERÍSTICAS CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 3 TÍTULO EL TRANSISTOR BIPOLAR CIRCUITOS DE POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES BJT’s CURVAS CARACTERÍSTICAS CAPACIDADES: 1.1.- Determina las corrientes y voltajes de los circuitos de polarización de BJT’s básicos. 1.2.- Implementar y obtener el cuadro de voltajes de los circuitos de polarización de BJT’s básicos. 1.3.- Verifica la curva característica del transistor INFORME PREVIO: 1. Indicar las características eléctricas del Transistor BC548 (ECG 123AP). Considerar hFE =  para todos los cálculos. 2. Asignar un nombre a cada tipo de polarización que se presenta a continuación (revisar textos). PEDRO CAPCHA BUIZA Página 26 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 3. Calcular IB, IC, VCE, VRC, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga. 4. Calcular IB, IC, VCE, VRC, VRE, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga. 5. Calcular IB, IC, VCE, VRC, VRE, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga. 6. Calcular IB, IC, VCE, VRC, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 27 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 7. Calcular IB, IC, VCE, VRC, VRE, VC, VB, VE, además ubicar el punto Q en la recta de Carga. MATERIALES Y EQUIPOS: 2 transistor 2N2222 2 transistor BC 548 Resistencias 1 K, 1.2 K, 2.7K, 3.9 K, 6.8K ,27K, 100K, 1000K, 1500K 1 PROTOBOARD 1 Multímetro Digital 1 Multímetro Analogico 1 OSCILOSCOPIO 1 fuente de alimentación de 0 a 12 v CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1. Con el rango del ohmimetro en Rx1 (multímetro analógico) ó posición Diode Test (Multímetro Digital), determinar la Base, Colector y Emisor considerando: multímetro analógico : (+)punta negra, (-) punta roja. multímetro digital : (+)punta roja, (-) punta negra. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 28 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Unión Directa Inversa Estado BE BC 2. Monte el circuito de la figura: 3. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. VB VC VE VCE VCB VRC VRE 4. Monte el circuito de la figura: 5. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. VB VC VE VCE VCB VRC VRE PEDRO CAPCHA BUIZA Página 29 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 6. Monte el circuito de la figura: 7. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. VB VC VE VCE VCB VRC VRE 8. Monte el circuito de la figura: 9. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. VB VC VE VCE VCB VRC VRE 10. Monte el circuito de la figura: 8. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 30 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA VB VC VE VCE VCB VRC VRE Características de los transistores Transistor 2N2222 Transistor BC142 INFORME FINAL (Grupal) 1. Presentar los cuadros de voltajes totalmente llenos. 2. Hacer una comparación entre los voltajes calculados y medidos para cada caso. Ejemplo: POLARIZACIÓN FIJA VB VC VE VCE VCB VRC VRE Calculado Medido PEDRO CAPCHA BUIZA Página 31 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 3. ¿Por qué existe gran diferencia entre lo calculado y medido en el caso de Polarización Fija? 4. ¿Cuál de los circuitos de polarización resultó más exacto entre lo calculado y medido?. 5. De acuerdo a la ubicación del punto Q, en la recta de Carga. ¿En qué zona se ubica cada una de las polarizaciones? 6. Utilice un software de simulación y verificar los circuitos desarrollados (Pspice, workbench, Circuit-Maker, Orcad). 7. Observaciones y conclusiones. Los Profesores. LABORATORIO 4 DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR MONOETAPA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 32 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CONEXIÓN EN CASCADA EL AMPLIFICADOR DARLINGTON CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 4.1 TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR MONO-ETAPA I.- CAPACIDADES 1.1.- Polariza y construye un circuito amplificador monoetapa basado con un transistor bipolar 1.2.- Mide experimentalmente los parámetros de la ganancia de tensión y corriente, impedancia de entrada y de salida que van a caracterizar la etapa justificando las desviaciones existentes con los valores obtenidos en forma teórica. 1.3.- Construye un circuito amplificador multietapa. 1.4.- Implementa un circuito amplificador cascodo. 1.5.- Implementa un circuito amplificador Darlington. II.- INFORME PREVIO 1. ANÁLISIS DE UN AMPLIFICADOR MONOETAPA BASADO EN UN TRANSISTOR BIPOLAR PEDRO CAPCHA BUIZA Página 33 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 12V R1 Rc 3.3k Vs Rs Vo 600 1uF Q1 -50/50mV + 2N3904 Vi + R2 Re 1kHz Ce 330 1uF A) Determinar el valor de las resistencias del circuito de la figura 11.1 para que la tensión de colector Vc tenga el valor especificado. Comprobar experimentalmente el resultado. Figura 11.1 Amplificador mono-etapa B) Determinar teóricamente la ganancia en tensión Av = Vo/Vi y Avs = Vo/ Vs en el rango de frecuencias medias. Comprobar estos valores con Proteus. Verificar PEDRO CAPCHA BUIZA Página 34 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA experimentalmente estos valores, y compararlos con los obtenidos de forma teórica, justificando, si fuesen necesarios, las desviaciones existentes entre ambos datos. En la configuración EC se observa un desfasaje de 180º entre la entrada Vi y la salida Vo. Tambien las medidas experimentales en pequeña señal se deben realizar con tensiones en alterna lo mas baja posible. Para obtener el valor de Vs, conecta directamente el generador de señal al osciloscopio. C) Determinar teóricamente la impedancia de entrada. Comprobar este valor en el laboratorio de modo experimental, usando para ello el esquema de la figura 11.2 La impedancia de entrada es independiente del valor de la resistencia Ri que se coloque a la entrada. La única condición es que Ri debe ser de un valor que permita una variación significativa entre Vi1 y Vi2. Para obtener los mejores resultados se recomienda que Ri tenga una valor aproximado a la impedancia de entrada calculada en forma teórica. El desfasaje entre Vi1 y Vo debe ser de 180º. En caso contrario, modificar la frecuencia de entrada hasta que se verifique esa condición. Cs CL Rs Ri Vo Vs + + -50m/50mV RL 1kHz FIGURA 11.2 Montaje para calcular la impedancia de entrada y salida Vi2 Vo – Vo’ Zi =------------ Zo = [------------] RL Vi1 – Vi2 Vo’ --------------- Ri D) Retirar el capacitor Cs y conectar el generador de señal directamente. Medir el punto de trabajo del transistor. Explicar que ha sucedido en el circuito. ¿Por el generador de pequeña señal puede circular componentes de continua? E) Aumentar la amplitud de la señal de entrada hasta que se produzca recorte en la señal de salida. Comprobar ese valor con proteus y justificarlo desde el punto de vista teórico. F) Determinar teóricamente la ganancia de corriente Ai = io/ ii y comprobar se coincide con el resultado práctico. Para ello, colocar una resistencia Ri a la entrada como en la figura 11.2, de forma que: Vo --------- Rc Ai =---------------- Vi1 –Vi2 ------------- PEDRO CAPCHA BUIZA Página 35 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Ri La manera más directa de verificar que este resultado es correcto es comprobar que Ai = Av ( Zi/Rc) G) Medir experimentalmente la impedancia de salida utilizando el montaje de la figura 11.2. Para ello, realizar los siguientes pasos: - Medir la tensión de salida Vo para una amplitud de entrada, con la llave abierta. - Conectar una carga, de modo que RL ≈ Zo ( Zo teórica), y cerrar la llave. Medir la tensión de salida Vo’. La Zo se obtiene a partir de ambas tensiones. Verificar que al cerrar la llave la señal de entrada Vi del amplificador y la tensión en Vo’ tienen el desfasaje correcto; si esto no ocurriese se debe aumentar el valor de CL, o bien la frecuencia de trabajo. --Para medir Zo, se realizan dos medidas: Uno con la llave abierta y otra con la llave cerrada ¿ Por que?. .En este informe se adicionaran los cálculos teóricos realizados. Adjuntar impresión de los resultados obtenidos en la simulación. Materiales y equipos: - 2 transistores 2N2222 - 3 transistores BC142 - Resistencias según los circuitos del 1 al 3 - Capacitores según los circuitosdel 1 al 3 - Un generador de funciones - 1 Protoboard - 1 Multímetro - 1 Osciloscopio - 2 fuentes de alimentación de 0 a 30v - Cables telefónicos III. PROCEDIMIENTO 1. Arme en el circuito de la figura 1, 2 y 3. 2. Mida las tensiones y corrientes correspondientes de Vce, Vbe, Ic, Ib de cada Transistor (en DC). 3. Mida con el osciloscopio las tensiones pico-pico, de salida de cada transistor. 4. Anote todo los valores medidos. 5. En forma teórica hallar el punto de operación de los circuitos Darlington y cascada. 6. Para el circuito en cascada, hallar la ganancia de tensión Av. Circuito 1 A.- CONEXIÓN EN CASCADA: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 36 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Vcc 24V R1 R3 C1 R5 150k 150k R7 C4 V1 4.7k 22uF 22uF C5 + 4.7k + -100u/100uV 22uF + Q1 Q2 2N2222 2N2222 + 1kHz + R4 C3 R9 R2 C2 R6 R8 10k 22k 1.2k 10uF 1.2k 10uF 22k Figura1 Vpp en la salida de Q1 a 1Khz. =___________ Ganancia de tensión: __________ Vpp en la salida de Q2 a 1Khz.=___________ Ganancia de tensión:_________ Ganancia de tensión total: Salida de Q2 y entrada de Q1. Respuesta en frecuencia del amplificador en cascada: Vin 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv f 100 Hz 400 Hz 700 H 1 K 2k 10K 100k 1M 12 M Vo Av Graficar la respuesta en frecuencia del amplificador: Circuito 2 B.- CONFIGURACION DARLINGTON, COMO SEGUIDOR EMISIVO: Q1 Q2 Vce Vbe Ic Ib Vce Vbe Ic Ib Vcc 20V V1 R1 2N2222 -100m/100mVC5 75k 22uF + 2N2222 R3 C3 1kHz 100k 22uF + + R8 R9 100uF 15k 10k R2 C1 12k PEDRO CAPCHA BUIZA Página 37 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Figura 2 Dibujar las formas de onda de entrada y salida. Hallar Av. Circuito 3 C.- CONEXIÓN CASCODO Medir en DC el punto de operación de los transistores BC142. TRANSISTOR Vbe Ib Vce Ic Q1 Q2 Q3 1.- Dibujar las formas de onda en: a.- La salida de Q2 y en la resistencia R5 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 38 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 2.- Anotar el voltaje pico a pico de salida. 3.- La ganancia de voltaje es: OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: LABORATORIO 5 PARAMETROS Y AUTOPOLARIZACIÓN DEL FET (EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO) PEDRO CAPCHA BUIZA Página 39 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 5 TÍTULO PARAMETROS Y AUTOPOLARIZACION DEL FET CAPACIDADES 1.1 Obtiene los parámetros y curva de transconductancia del JFET 1.2 Comprueba la autopolarización del mismo. INFORME PREVIO SIMBOLOS DEL FET TRANSISTORES DE UNIÓN FET (JFET) (Joint Field Effect Transistor - Transistor de Unión de Efecto de Campo ) Canal N Canal P TRANSISTORES MOSFET Con tres terminales o patillas y sustrato unido a la fuente "S" PEDRO CAPCHA BUIZA Página 40 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Tipo Tipo Tipo Tipo Empobreci- Empobreci- Enriqueci- Enriqueci- miento N miento P miento N miento P 1.- Explicar cómo se obtiene el punto “Q” de trabajo de la figura 1 2.- Como se obtiene la curva de transferencia Io vs Vgs indicando los puntos de operación y las rectas de polarización Io  (1 / Rs ).Vgs Obtenidas de Vgs  IoRs por inducción de la curva aproximar los datos de FEJFET como son Idss y Vp 3.- Como se Traza la curva de transferencia Id Vs Vgs indicando los puntos de operación obtenidos Indicar la zona del transistor JFET y la recta de carga en cada caso 4.- Para el Ckto. de la figura 2 se pide los valores de Id=? y Vds = ? Datos: Idss=12 mA, Vp=-4V, Figura 1 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 41 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Figura 2 MATERIALES Y EQUIPOS: 1 JFET canal 2N5457 1 resistor de 220 ohm 1 resistor de 1M. 1 resistor de 2.2 K 1 resistor de 10 K 1 resistor de 1K. 1 resistor de 22 k. Capacitores de 1 uf /25V 10 uf/25v 0.01 uf/50 v, 1 multímetro 2 fuentes de poder 1 protoboard 1 generador de funciones 1 OSCILOSCOPIO CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.- Obtenga la hoja de especificaciones del JFET 2N5457. 2.- ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 5.1 DESARROLLO En el desarrollo de esta práctica emplearemos la definición de cada uno de los 2 primeros parámetros para su medición práctica. También tomaremos algunas mediciones para obtener la curva de transconductancia del JFET que emplearemos. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 42 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 3. CIRCUITO R1 220 Q1 + V1 2N5457 FIG 5.1 V1 variarlo desde 1.5 V hasta 13 V. Medir la corriente ID. Observar en el momento que la corriente ID =constante.. En ese momento IDSS = ID VDD = 1.5 v 2v 2.5 v 2.8 v 3v 4v 5v 6v 10 v V1 ID (ma) VDS (V) Graficar VDS vs ID Corriente ID VDS Circuito 2 V3 fuente variable Incremente el valor de VGG = V3 hasta que ID = 0. En ese momento tome la lectura de VGS (OFF) = vGS PEDRO CAPCHA BUIZA Página 43 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA R1 220 V2 1.5V Q1 + V1 2N5457 + 10V V3 + VGG 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ID VGS ID VGS (v) Para obtener la curva de transconductancia o transferencia del JFET complete la siguiente tabla, tomando para ello lecturas del circuito anterior. ID VGS 0.0 -0.3 -0.6 -0.7 -1.0 -1.2 -1.5 -1.7 -2.0 3.-circuito 3 Arme el circuito de autopolarización PEDRO CAPCHA BUIZA Página 44 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 12V R2 2.2k C1 1uF + C3 0.01uF Q1 V1 2N5457 00m/100mV R1 R4 1M R3 1k + 1k C2 1kHz 10uF Reportar: 1,- Valores obtenidos de IDSS, VGS(OFF) . Compara estos valores con los especificados con el fabricante. 2.- Valores y curva de transconductancia 3.- Ganancia de voltaje del JFET 4.- Como se obtiene el puntoQ de trabajo del jFET OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES PEDRO CAPCHA BUIZA Página 45 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 6 DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 6 TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR OPERACIONAL CAPACIDADES 1.1 Implementa y analiza circuitos con amplificadores con el circuito integrado LM324. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 46 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1.2 Comprueba el uso de las diversas configuraciones del mismo. 1.3 Comprueba las diversas aplicaciones del amplificador operacional INFORME PREVIO MATERIALES Y EQUIPOS 1 .Osciloscopio digital 1 Multímetro Digital 1 Fuente DC os 1 Generador de Ondas 1 Protoboard Resistencias los que se indican en los circuitos Condensadores electrolíticos los que se indican en los circuitos. Polarización de +12 y -12 voltios Los valores utilizados son los listados: R1 = R4 = 5K; R2 = R3 = 100K. R1 = 20K; R2 = 50K. R3 = 400K, R4 = 5K . PROCEDIMIENTO A.- AMPLIFICADOR INVERSOR 1. Implementar el circuito de la figura 1 un amplificador en topología inversora con el circuito integrado 2xM741.C PEDRO CAPCHA BUIZA Página 47 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Figura 1 Realizar las siguientes pruebas: 1 Conectar la entrada “a” a tierra y medir con el voltímetro la tensión continua en Vo esta debe ser cero .Si la tensión Vo no es cero, conecte un potenciómetro entre el pin 1 y el pin 5 del 741 y el terminal variable del potenciómetro conecte a la fuente negativa, accione el potenciómetro hasta lograr que Vo sea cero 2. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 2 00 mV y f =1 00 Hz. ( conectar a l a e n t r a d a “ a ” y t i e r r a ) y ver la salida del amplificador. 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada, grafique ambas señales 4 Incrementar en pasos de 500mv la señal y observar el fenómeno cuando se llega a 2 V. 5. Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador 6 Utilizar la frecuencia más alta del generador para introducir una señal al amplificador, observar la salida y concluir B.- AMPLIFICADOR NO INVERSOR 1. Implementar el circuito de la figura 2 un amplificador en topología n o inversora con el circuito integrado 2xM741.C Figura 2 Realizar las siguientes pruebas: 2. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 2 00 mV y f = 1 00 Hz. y ver la salida del amplificador. 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con PEDRO CAPCHA BUIZA Página 48 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA la señal de entrada, grafique ambas señales 4 Incrementar en pasos de 500mv la señal y observar el fenómeno cuando se llega a 2 V. 5. Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador 6. Utilizar la frecuencia más alta del generador para introducir una señal al amplificador, observar la salida y concluir Nota: Este amplificador tendrá un comportamiento similar al amplificador inversor con la diferencia de que si se aplica un voltaje positivo a la entrada, a la salida se obtiene un voltaje positivo y amplificado, es decir en fase con la entrada. La ganancia de lazo cerrado está dada por: Av = 1 + (Rf/R1) C.- AMPLIFICADOR SEGUIDOR EMISIVO 1. Implementar el circuito de la figura 3 Figura 3. Circuito amplificador seguidor emisivo Realizar las siguientes pruebas: 2. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 5 00 mV Pico a Pico y f = 2 K Hz. a la entrada del amplificador . 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada, grafique ambas señales 4 ¿Qué relación hay entre la salida y la entrada? D.- SUMADOR Y RESTADOR 1 Implementar el circuito de la figura 4 2. Hallar en forma teórica V1 y V2, así mismo hallar Vo en función de Va y Vb para los siguientes casos : Si: Va = V1 y Va = V2 Va = V2 y Va = V1 3 Usando el Osciloscopio medir Vo para los casos del paso 2, ¿hay diferencia? Mida con el voltímetro V1 y V2 y compare con los valores hallados en el paso 2 4 ¿En cuál de los casos del paso 2, es sumador y cual es restador? PEDRO CAPCHA BUIZA Página 49 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Figura 4. Circuito sumador restador CUESTIONARIO 1. Hacer el fundamento teórico de cada uno de los amplificadores implementados en el laboratorio. 2. Compare las características técnicas de los amplificadores operacionales LM741, LM308 Y TL 082. 3. Para cada uno de los amplificadores implementados graficar las formas de onda tanto de la entrada, como de la salida y comparar si están o no en fase, hallar también la ganancia experimental si es que lo tuvieran. 4. Para el circuito restador y sumador indique con claridad cuando es sumador y cuando es restador, compare en cada caso con los valores teóricos indicar el error respectivo. 5. ¿Qué opinión puede omitir acerca del OFFSET ¿ ¿Se puede controlar? 6. Anote sus conclusiones y observaciones (por lo menos 4) PEDRO CAPCHA BUIZA Página 50 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 7 APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS PEDRO CAPCHA BUIZA Página 51 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 7 TÍTULO APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL CAPACIDADES 1.4 Implementa y analiza circuitos con amplificadores con el circuito integrado LM324. 1.5 Comprueba el uso de las diversas configuraciones del mismo. 1.6 Comprueba las diversas aplicaciones del amplificador operacional INFORME PREVIO MATERIALES Y EQUIPOS 1 .Osciloscopio digital 1 Multímetro Digital 1 Fuente DC os 1 Generador de Ondas 1 Protoboard Resistencias los que se indican en los circuitos Condensadores electrolíticos los que se indican en los circuitos. Polarización de +12 y -12 voltios PROCEDIMIENTO DEL INFORME FINAL A.- INTEGRADOR BASICO 1 Implementar el circuito de la figura 1 y aplicar una señal de entrada Vin de onda rectangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz. 2 Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6. 3 Repetir el paso anterior cambiando C1 por 0.00022uF. 4 Con Vin =1V pico ,llenar la tabla observando la forma de onda en la salida.. Figura 1 Circuito Integrador f 50Hz 100Hz 800Hz 1Khz 5KHz 10Khz 50Khz 100KHz 150Khz Vo Forma de onda PEDRO CAPCHA BUIZA Página 52 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA B.- DIFERENCIADOR BASICO 1 Implementar el circuito de la figura 2 y aplicar una señal de entrada Vin de onda Triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz. Figura 2 Circuito Derivador 2 Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2, 3 y 6. 3 Repetir el paso anterior cambiándola resistencia de realimentación de 10K por 1 M. 4 Con Vin =1V pico ,llenar la tabla observando la forma de onda en la salida.. f 50Hz 100Hz 800Hz 1Khz 5KHz 10Khz 50Khz 100KHz 150Khz Vo Forma de onda C.- OPAMP COMO COMPARADOR 1 Implementar el circuito de la figura 3 y aplicar una señal de entrada Vin de onda triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz. Figura 3 Circuito Comparador 2 Medir el voltaje y dibujar la forma de onda de la salida Vo. 3 Repetir el paso anterior con Vin= 1 V pico y a una frecuencia de 10Khz señal senoidal. D.- BASCULA DE SCHMITT PEDRO CAPCHA BUIZA Página 53 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1 Implementar el circuito comparador de Histéresis de la figura 4 y aplicar una señal de entrada Vin de onda triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz. Figura 4 Circuito Báscula de Schmitt 2 Medir el voltaje y dibujar la forma de onda de la salida Vo. 3 Medir con el multímetro el voltaje en la resistencia de 100K. CUESTIONARIO 1 Comparar la ganancia teórica y experimental de los circuitos integrador y Diferenciador. 2 Con los valores obtenidos del circuito comparador con Histéresis, graficar Vo comparado con Vin y determine el voltaje de Histéresis Vh.. 3 Dea sus observaciones y conclusiones. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 54 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 8 DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE ONDAS CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 8 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 55 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE PULSOS CAPACIDADES a. Implementa y analiza circuitos con el circuito integrado 555. b. Comprueba el aislamiento eléctrico de los circuitos de entrada y salida.. c. Comprueba las diversas técnicas necesarias acerca delos generadores de pulsos para poder aplicarlos en circuitos digitales a control de potencia en AC y DC. MATERIALES Y EQUIPOS 1 .Osciloscopio digital 1 Multímetro Digital 1 Fuente DC 1 Generador de Ondas 1 Protoboard Resistencias los que se indican en los circuitos Condensadores electrolíticos los que se indican en los circuitos. 1 Motor DC o AC 2 leds 1 CI 555 1 CI MOC30222 (optotriac) 1 Triac BT137 o su equivalente.. PROCEDIMIENTO A.- GENERADOR DE ONDAS 1 Armar el circuito de la figura 1. Figura 1 2 Con el osciloscopio observar las formas de onda en el terminal 3 del C.I. 555, graficar y anotar sus mediciones .Comprobar si es un generador de pulsos. 3 Si variamos el potenciómetro aumentando la resistencia observar que sucede con el ancho de pulso, anote. B.- APLICACION DE DIGITALES A CONTROL DE POTENCIA EN AC Y DC. 1 Armar el circuito de la figura 2. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 56 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Figura 2 2 Conectar el circuito generador de pulsos y 12 V DC o 12 VAC dependiendo del motor si es de corriente continua o de corriente alterna respectivamente. 3 Observe si el motor está en movimiento. 4 Con el multímetro medir las tensiones en los siguientes terminales 1-2,6-4, A1-A2. 5 Variar el potenciómetro del generador de pulso observar la velocidad del motor si aumenta o disminuye. C.- INFORME FINAL 1 Explique cómo funciona el circuito del paso 4 2 Si no se aplica la tensión del generador de pulsos ¿sigue en movimiento el motor. ? Justifique su respuesta. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 57 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 9 PROYECTO Y DISEÑO DE UN CIRCUITO APLICADO AL CURSO CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 9 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 58 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA TÍTULO DISEÑO DE UN PROYECTO EL ALUMNO REALIZARA UN DISEÑO DONDE APLIQUE LA TEORÍA DEL CURSO, EMPLEANDO LOS DISPOSITIVOS Y COMPONENTES Y CIRCUITOS EMPLEADOS EN CLASE. PRESENTACIÓN DE UN INFORME DEL DISEÑO A REALIZAR EL INFORME CONSISTIRÁ EN 1.- CARATULA 2.-INDICE 3.-INTRODUCCION 4.- CAPITULOS CAPITULO 1 MARCO TEORICO DEL PROYECTO CAPITULO 2 CIRCUITO A IMPLEMENTAR EN DIAGRAMA DE BLOQUE CIRCUITO DEASARROLLADO EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO. 5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES} 6.- ANEXOS 7.- BIBLIOGRAFIA. SEMANA 8 PRESENTACION DEL AVANCE DEL PROYECTO SEMANA 15 SUSTENTACION PRESENTACIÓN FINAL DEL PROYECTO, EN IMPRESO Y ACABADO PEDRO CAPCHA BUIZA Página 59