Informes de Laboratorio

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICADEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA INFORMES DE LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS (ML-831) Integrantes: Malpartida Custodio Oliver Alegría Talaverano Juan Pablo Carreño Seminario Victor Raul Huachaca Mejía Raul William Huamán Quispe Juan Erick Salazar Pucuhuayla Luis Miguel Rosas Retuerto Luis Felipe DOCENTE: ING PEDRO CAPCHA BUIZA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 1 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 1 RECTIFICADORES DE TENSION DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 2 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 0k 294.4k Zener 5.2V 1/2w LED 0k 1.7M B.-Medir la Curva V vs I -Instalar el circuito de la figura 02 -Notara que si los polos de la fuente se invierten la corriente i del circuito no existe, por que el DIODO esta polarizado en INVERSO -Medir las tensiones del circuito y llenar la Tabla 01 -Con los valores obtenidos en un papel milimitrado trazar la curva del diodo V vs I conforme a la figura 03 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 3 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Fig.02 TABLA 01 Vs Voltios DC Directo 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.7 2 2.4 3.5 Vd (mV) 400 591 663 697 705 714 721 728 417 Vo (mV) 0.00561 8.54 137 503 695 986 1280 1670 2670 I (mA) 0.00005 0.0854 1.37 5.03 6.95 9.86 12.8 16.7 27.6 Vs Voltios DC Inverso -4 -5 -8 -12 -17 -24 -35 -100 -200 Vd (V) -4 -5 -8 -12 -17 -24 -35 -100 -200 Vo (uV) -4 -5 -8 -12 -17 -24 -35 -100 -200 I (uA) -0.04 -0.05 -0.08 -0.12 -0.17 -0.24 -0.35 -1 -2 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 4 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.PEDRO CAPCHA BUIZA Página 5 .FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Fig.-Diodo como RECTIFICADOR ONDA. esa onda es la tensión del secundario del transformador.03 C.- ½ V= v(t)=24 I= = = rD= -Instale el circuito de la figura 04 -Ponga R= 1k y v= 24 -Conecte el osciloscopio para evaluar la tensión rectificada en la carga como Vo. - Instale el circuito de la fig5 Vi=24sen377t RL= 560 ohms Fig 04 -Conecte el ORC para medir Vo en la salida RL de 560 ohms TABLA 05 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 6 .FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Retire el puente D.-RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA. ambas bandas la separa la región de energía prohibida la cual si se trata de un conductor perfecto es decir puro que no contiene ninguna impureza entonces ningún electrón de la banda de valencia pasara mediante una excitación térmica a la banda de conducción.-Que es un rectificador Media Onda y Onda Completa El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente.6V 27.-Que datos da el fabricante para cada diodo? Tensión Inversa de Ruptura Corriente Máxima con Polarización Directa Caída de Tensión con Polarización Directa Corriente Inversa Máxima 4.-Que es un DIODO? Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 7 .9mA -Conecte el ORC en los terminales de cada DIODO del puente y registre la onda de tensión inversa TABLA 6 VOLTIMETR O Rms medio D1 11. Además su voltaje es positivo.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Medicion es V(t) Vo ORC METER RMS /MEDIO ORC METER RMS /MEDIO I ORC I=v(t)/R RMS /MEDIO 4DIOD OS normal 16.7V D2 11.3V 4-. 3. la banda de valencia y la banda de conducción.-Que son materiales semiconductores? Un semiconductor es una sustancia cristalina que comprende de dos banda.7V D4 11. 2.9V 15.-Cuestionario.3V D3 11. cuando un electrón transita a la banda de conducción entonces las propiedades del semiconductor cambia además los semiconductores se comportarán como metal cuando solo un electrón está en la banda de conducción y será aislante cuando existe más de un electrones . la banda de conducción son los que le da las propiedades metálica a los semiconductores.1. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. 5.-Mencione los Tipos de Diodos? Diodos de unión. - Diodos de punta de contacto. - Diodo emisores de luz. - Diodo capacitivo (varicap). - Diodo Zener. - Diodo túnel. - Diodo Gunn. 7.- ¿Que es un limitador? Un limitador o recortador es un circuito que, mediante el uso de resistencias y diodos, permite eliminar tensiones que no nos interesa que lleguen a un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir que a un determinado circuito le lleguen únicamente tensiones positivas o solamente negativas, no obstante esto también puede hacerse con un sólo diodo formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían ser perjudiciales para el mismo. FUNDAMENTO TEORICO: El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente directa de salida (V0). Es el circuito más sencillo que puede construirse con un diodo, como lo demostraremos en la experiencia. Análisis del circuito (diodo ideal) Los diodos ideales, permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, y no conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo Polarización directa (Vi > 0) En este caso, el diodo permite el paso de la corriente sin restricción, provocando una caída de potencial que suele ser de 0,7 V. Este voltaje de 0,7 V se debe a que usualmente se utilizan diodos de silicio. En el caso del germanio, que es el segundo más usado, la caída de potencial es de 0,3 V. Vo = Vi - VD → Vo = Vi - 0,7 y la intensidad de la corriente puede fácilmente calcularse mediante la ley de Ohm: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 8 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Polarización inversa (Vi < 0) En este caso, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión de salida es igual a la tensión de entrada, y la intensidad de la corriente es nula: Vo = V i I=0 Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro. Para la presente experiencia utilizaremos cuatro diodos. Puente Rectificador de onda completa En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en inversa y conducen (tensión negativa). La tensión inversa de pico (PIV), en el rectificador de onda completa tipo puente es de Vp ( Voltaje pico del secundario del transformador) PEDRO CAPCHA BUIZA Página 9 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA MATERIALES Y EQUIPOS: 1. 4 DIODOS RECTIFICADORES 1N4001 ó SIMILAR 2. 1 RESISTENCIA DE 1 KILOOHMS ½ WATTS 3. 1 TRANSFORMADOR DE 220/12 VOLTIOS 1 AMPERIO 4. 1 PROTOBOARD 5. 1 MULTÍMETRO 6. 1 OSCILOSCOPIO 7. CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1.- Arme en protoboard el circuito de la figura 1.1 (Rectificador de media onda) 2.- Con el multímetro en AC, mida la tensión en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1 = 1K Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 1.1 3.- Con el multímetro en DC, mida la tensión o voltaje en: a) Los extremos del secundario del transformador. b) Los extremos de la resistencia de carga R1. Voltaje en secundario del transformador (voltios) AC: 11.6V DC: 8.22V PEDRO CAPCHA BUIZA Voltaje en los extremos de la resistencia de carga (voltios) AC: 7.41V DC: 5.18V TABLA 1.1 Calcular la corriente que circula por el diodo (Emplear ley de ohm) (m. amp.) AC: 7.41mA DC: 5.24mA Página 10 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA T1 D1 DIODE R1 1k Figura 1.1 4.- Con el Osciloscopio medir el voltaje pico a pico (Vpp) en el secundario del transformador Vpp = 32.5V Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = 15.75V Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 11.88V 5.- Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos de la resistencia de 1K Vp (Voltaje pico o máximo) = 15.2V 6.- Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio cuando se mide: 1. el secundario del transformador 2. Los extremos de la resistencia PEDRO CAPCHA BUIZA Página 11 ) PEDRO CAPCHA BUIZA I medio o DC en el diodo (ma.2V 8.41V 22.) I eficaz o AC en el diodo (ma.6V 7.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DE LA RESISTENCIA Usar los valores encontrados en la tabla 1. de carga (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) V eficaz o AC en la R.2V 5. para completar lo siguiente: Vp en el secundario del transformador (voltios) Vp en la R.46mA . de carga (voltios) I p en el diodo o en la R de carga (ma. de carga (voltios) V medio o DC en el transformador (voltios) V medio o DC en la R.1 y los obtenidos en el punto 4.24V 11.7V 15.) 32.07mA 7.72mA Página 12 5. 05V Calcular la corriente que circula por la R1 (Aplicar ley de ohm) AC: 16.6V Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = 14. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (TIPO PUENTE): 1.2V Voltaje en los extremos de la resistencia (voltios) AC: 9V DC: 9. Con el multímetro en AC.3mA Indicar la corriente que circula por cada diodo Corriente por diodo 1 = 11.3V Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 10. Con el Osciloscopio medir el voltaje Pico a Pico (Vpp) en el secundario del transformador Vpp = 28.3mA Corriente por diodo 4 = 11. b.2 Rectificador de onda completa tipo puente 4. Con el multímetro en DC. Los extremos del secundario del transformador.2 3. Los extremos del secundario del transformador.Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio cuando se mide: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 13 . 2.2 (Rectificador de ONDA COMPLETA).2 TABLA 1.2mA Corriente por diodo 2 = 11.2mA Corriente por diodo 3 = 11. Anotar estos valores en la tabla 1... mida la tensión o voltaje en: a.2 Voltaje en secundario del transformador (voltios) AC: 10.2V 5.Arme en el protoboard el circuito de la figura 1. Los extremos de la resistencia de carga R1 Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 1.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA B. mida la tensión o voltaje en: a. Los extremos de la resistencia de carga R1.1mA DC: 11.3mA T1 D3 D2 D1 D4 R1 1k FIG 1.Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos de la resistencia de 1K Vp (Voltaje pico o máximo) = 12.5V 6. b.2V DC: 7. los extremos de la resistencia FORMA DE ONDA EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DE LA RESISTENCIA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 14 .FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1. el secundario del transformador 2. 5V 7. de carga (voltios) V eficaz o AC en el transformador (voltios) I p en el diodo o en la R de carga (ma.7mA CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: Que el voltaje en el secundario no es exactamente 12V por lo que se procedió a tomar datos con el valor medido.) I medio o DC en el diodo (ma. El puente de diodo usado puede soportar hasta 50A. de carga (voltios) V medio o DC en el transformador (voltios) V medio o DC en la R. pero dada la naturaleza del circuito funciono sin ninguna dificultad.) 28.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Usar los valores encontrados en la tabla 3. para completar lo siguiente: Vp en el secundario del transformador (voltios) Vp en la R.2V 15.8mA 11.2V 9.1 y los obtenidos en el punto 4.1mA 7. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 15 .) I eficaz o AC en el diodo (ma.6V 12.05V 10. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 2 CURVAS DEL DIODO. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR . PEDRO CAPCHA BUIZA Página 16 . DUPLICADORES DE TENSION. DUPLICADORES DE TENSION. Y EL DIODO ZENER COMO REGULADOR FILTROS PARA FUENTES DE ALIMENTACIÓN CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS Laboratorio Nº 2 TÍTULO CURVAS DEL DIODO. RECORTADORES. RECORTADORES. llamado voltaje o tensión de Zener. como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa). de la resistencia de carga y temperatura. pudiendo considerarse constante. El diodo zener es un tipo especial de diodo. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo..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. 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. la corriente que pasa por el aumenta muy poco.2.Implementa un doblador de tensión y circuitos recortadores y limitadores 1.ánodo. la corriente que atraviesa el diodo Zener.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.4.1. pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente PEDRO CAPCHA BUIZA Página 17 . Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño. Recordar que los diodos comunes. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje.Verifica la curva característica del diodo 1. puede variar en un gran rango de valores. En el gráfico se ve el símbolo de diodo zener (A . (Vz). Para este voltaje. conducen siempre en el sentido de la flecha.3..Mide la acción reguladora del diodo zener 1.5. Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. que siempre se utiliza polarizado inversamente...FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CAPACIDADES: 1. K .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. A esta región se le llama la zona operativa Esta es la característica del diodo Zener que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje. 05uA 2.Mida las tensiones correspondientes y complete la tabla.3 0.5 0.2 0.ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 3.6 0. Circuito: D1 DIODE + Voltaje de la fuente 0.1V 0.45uA 0. 4.3V 2V R1 1k V1 Voltaje en el diodo (voltios) 0.4 0.1 0.4V 0...72V 6.502V 0.12mA 5. 2.6mA 1.1 3. ¿QUE HACE UN REGULADOR CON ZENER? Un regulador con diodo zener ideal mantien un voltaje predeterminado fijo a su salida.3V 0. sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o ls variaciones de corriente en la carga.7 0.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA .Anote todos los valores medidos..2V 0.65 Corriente en el diodo 0A 0A 0A 0.34mA Grafica Vd vs Id PEDRO CAPCHA BUIZA Página 18 . PEDRO CAPCHA BUIZA Página 19 . También utilizar capacitores adecuados para los filtros..FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Invierta la fuente de Poder para encontrar la característica inversa del diodo (Polarización inversa) Circuito 2 D1 DIODE + V1 R1 1k 2. Anotar los valores de voltaje entre los extremos de C1 y en c2.Encontrar los valores de R1 y R2 para que en los extremos de R2 exista una caída de tensión de 5 voltios. 4mA 14.76k 0.6mA 29.3mA 49.2mA 75M 2.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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CIRCUITOS 3: R1 R2 + + T1 C2 1uF C1 1uF NOTA.454k 0.invertir la polaridad al diodo zener y Antar los valores medidos en la tabla siguiente: R1 500 + V1 PEDRO CAPCHA BUIZA D1 ZENER Página 20 . Escoger un valor para R1 ó R2.483k 0.17V 5.83mA 10.267k 0.29V 5.4mA 39.136k 0. R1= 47k R2= 100k 4.7mA 11..41V 5.9 12.11k 3V 5.5 10.23V 5.2V 5.5 15 20 25 30 0.6mA 19.356k 0.18V 5.18k 0.08V 5..35V 5.04uA 1. si no se conectase nada entre los puntos A y B (llamados carga) el condensador comenzaría a cargarse hasta llegar a su tope. evidentemente. o máximo. Es entonces cuando nuestro filtro ofrece una tensión constante. cuando se encuentre en el negativo. Además. sería absurdo diseñar un dispositivo electrónico para no utilizarlo. Para explicar su funcionamiento tenemos que recordar que un diodo sólo permite el paso de la corriente en un sentido.3V 0.5uA 11.2 0. Como vemos en la ilustración correspondiente. es decir. Pues bien. ¿Qué pasa. Esta situación sería suficiente siempre y cuando no se entregase corriente a la carga. a fin de obtener una tensión lo más parecida a una constante.29V 0.37mA 226 ohm Con los datos de las 2 tablas dibujar VZ vs IZ.4 0. uno circulará cuando la tensión de corriente alterna de entrada se encuentre en el ciclo positivo y. Pero. no se entrega energía alguna. Así. ya que cuando uno puede conducir el otro no. además el valor mínimo no será cero sino que tendrá un valor algo positivo. no se conectase algo. cuando conectamos algo a las salidas del filtro? Pues que cualquier aparato electrónico que se PEDRO CAPCHA BUIZA Página 21 . 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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA V1(voltios) VDz IZ RZ 0.27mA 1k 0.46uA 217k 0. 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. al estar colocados en sentidos opuestos.1V 0.6 0.7 0. el otro.27V 0. sus oscilaciones van desde un valor tope.19V 16. Pero si no tuviéramos la toma central el circuito estaría cortado siempre.81mA 370 ohm 1 0.51k 0. En esta situación. gracias al uso de un filtro conseguiremos "alisar" esas ondulaciones en la tensión. hasta "cero" y este es otro inconveniente ya que en el momento en que la tensión es cero. y viceversa.62mA 467ohm 0. en este circuito tenemos dos diodos y cada uno de ellos va a permitir el paso a la corriente en un caso opuesto.1 0.31V 1. hemos añadido un condensador en paralelo. y el voltaje de entrada carga al capacitor C1 hasta (Vm) con la polaridad que se muestra en la figura A. el diodo D1 esta en corte y el diodo D2 se encuentra conduciendo y cargando al capacitor C2 .si.la forma de onda de salida a través del capacitor C2 es la de una señal de media onda filtrada por un filtro capacitor . como se pudiera esperar. corto. mientras carga al capacitor C1 hasta el voltaje pico rectificado (vm). En la ilustración correspondiente PEDRO CAPCHA BUIZA Página 22 . así pues. No obstante. El diodo D1 es idealmente un circuito cerrado. por tanto. 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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA conecte necesita energía para funcionar. Puede ser utilizado como preamplifcadores o como amplificadores de baja potencia Funcionamiento del doblador de tensión de ½ onda. Durante el medio ciclo negativo del voltaje segundario. hay una carga conectada ala salida del doblador de voltaje. mientras que el valor absoluto de V P (segunda polarización) será mayor que el valor absoluto de la tensión alterna de entrada (V AC). Recortador polarizado: Esta clase de recortados utiliza una segunda polarización en serie con el diodo paralelo recortador. su utilización está justificada. el diodo del segundario D1 conduce (y el diodoD2) esta en corte. Recortador serie: La posibilidad de colocar el diodo serie en uno u otro sentido posibilita que "recortemos" semiciclo positivos o negativos. estas oscilaciones son bastante menores que las obtenidas directamente del rectificador. vuelve a bajar la tensión. durante este medio ciclo. Esto se traduce en que el límite de conducción se ve incrementado. 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. En el siguiente medio ciclo positivo. Sin embargo. como la fuente está constantemente suministrando energía eléctrica. 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 . Durante el medio ciclo de voltaje positivo a través del transformador. el condensador vuelve a cargarse y la tensión por tanto vuelve a subir. podemos sumar los voltajes alrededor de la malla exterior de la cual V.C2 =2Vm. 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. el diodo D2 no esta conduciendo y el capacitor C2 descargara a través de la carga.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. Es una oscilación de tensión que dependerá de qué cantidad de energía requiera el dispositivo conectado. Si ninguna carga esta conectada a través del capacitor C2 ambos capacitores permanecerán cargados C1 a Vm y C2 a 2Vm .dado que el diodo D2 actúa como un circuito cerrado durante el medio ciclo negativo (y el diodo D1 esta abierto). Recortador paralelo: Este tipo de recortador varía la posición del diodo pero basa su operativa en similares premisas. 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. TABLA 2. 2.Con el multímetro en AC. MATERIALES Y EQUIPOS: 2 DIODOS RECTIFICADORES 1N4001 1 RESISTENCIA DE 1 KILOOHMS Capacitores de 1 uf. mida la tensión o voltaje en: a) Los extremos del secundario del transformador.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA vemos un recortador polarizado negativo y un recortador doble que utiliza dos polarizaciones contrarias sobre dos diodos (Va y Vb).1 3..ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 2. b) Los extremos de la resistencia de carga R1.1 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 23 . 10 uf.. b) Los extremos deL CAPACITOR c1 Anotar estos 2 valores medidos en la tabla 2.1 (Rectificador de onda completa con filtro por capacitor.Con el multímetro en DC.. 100 uf y 1000uf 1 TRANSFORMADOR DE 220/12-0-12 VOLTIOS 1 AMPERIO 1 PROTOBOARD 1 MULTÍMETRO 1 OSCILOSCOPIO CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1. mida la tensión en: a) Los extremos del secundario del transformador. Dibujar las formas de ondas que se visualizan en el osciloscopio. Vpp= 34.74V (1 uf) VDC = 8.1V DC: 6.74V DC: 6.51mA 4.87V (1000 uf) 6. amp.9V Y luego el voltaje eficaz o alterno será = 11.85V (100 uf) VDC = 7.72V (10 uf) VDC = 7.72V 8..12mA 10 uf 16V 8.Con el osciloscopio medir el voltaje en los extremos Del capacitor: Tener en cuenta la tensión de rizado. VDC = 6.) 1 uf AC: 17. para cada caso PEDRO CAPCHA BUIZA Página 24 .87V 7.27mA 100 uf 16V 7.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CAPACITOR C2 Voltaje en secundario del Voltaje en los Calcular la corriente transformador (voltios) extremos de la que circula por el resistencia de carga diodo (Emplear ley (voltios) de ohm) (m.1 Luego Voltaje pico o máximo será (Vp) = 16.CON EL OSCILOSCOPIO MEDIR EL VOLTAJE PICO A PICO (Vpp) en el secundario del transformador.25V FIG 2.85V 7..65mA 1000 uf 16V 7.8V 5.. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FORMA DE ONDA EN LOS EXTREMOS DEL CAPACITOR CUANDO c = 10 uf CUANDO c =1000 uf CIRCUITO 2: dobladores de tensión: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 25 . 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(V) vs Tiempo (R=100ohm) Voltaje(V) vs Tiempo (R=1Mohm) Valores de voltaje DC en la salida: CIRCUITOS RECORTADORES (LIMITADORES) Implementar LOS SIGUIENTES CIRCUITOS: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 26 . V4 -10/10V 1kHz R3 1k IN4001 + V1 5V 1N4001 + V2 Vo 10V Onda de salida y de entrada PEDRO CAPCHA BUIZA Página 27 .V4 -10/10V R3 1k IN4001 Vo 1kHz + V1 5V Onda de salida y de entrada 2.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: Para el circuito 1 se contempla que cuando se usa un condensador de mayor capacidad la señal de salida sale con menor ruido. Para el circuito 3 los limites tanto superior como inferior de la señal recortada son valores que se obtiene a partir del valor de las fuentes de voltaje PEDRO CAPCHA BUIZA Página 28 . Determina las corrientes y voltajes de los circuitos de polarización de BJT’s básicos. 1.. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 29 .Implementar y obtener el cuadro de voltajes de los circuitos de polarización de BJT’s básicos.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..2. IC. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 30 . VC. además ubicar el punto Q en la recta de Carga.Verifica la curva característica del transistor INFORME PREVIO: 1. VRE. VB.Nominal total de disipación de potencia P totales = 500 mW . VE.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 1.48V Q ╣ ╚ IC= 1. Indicar las características eléctricas del Transistor BC548 (ECG 123AP). VE. además ubicar el punto Q en la recta de Carga.Voltaje de ruptura.45V VB= 0. Asignar un nombre a cada tipo de polarización que se presenta a continuación (revisar textos).55V VC= 4.48V VRC= 4. Considerar h FE =  para todos los cálculos. IB= 5.3.Corriente nominal continua colector I C = 100 mA . VRC..Frecuencia de Transición (producto ganancia-ancho de banda) f t = 150 MHz mínimo (300 MHz típico) 2. VC. Calcular IB. 3.16mA VCE= 4. VCE. VRC.16mA 4.66V VE= 0V ╔ VCE= 4. VCE. IC.56µA IC= 1. Calcular IB. colector-emisor con la base de circuito abierto V CEO = 30 . VB. . VRE. VCE.4mA 5.16V Q ╣ ╚ IC= 1. Calcular IB.71V PEDRO CAPCHA BUIZA Página 31 .93µA IC= 1.16V VRC= 5. VRC. VC.4V ╔ VCE= 2.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA IB= 6.74V VRC= 5. VB.56V VB=2. además ubicar el punto Q en la recta de Carga. IC.54V VRE= 1.4V VC= 3.4mA VCE= 2.42mA VCE= 4.07V VE= 1. VE.8193µA IC= 1.44V VRE= 1. IB= 6. 71V ╔ VCE= 4. VE. Calcular IB. VRC.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA VC= 6.51mA 7. VRC. además ubicar el punto Q en la recta de Carga. VE. VC.86mA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 32 .46V VRC= 9.74V Q ╣ ╚ IC= 1. IC. IB= 17. VCE.46V VB= 0.29µA IC= 0. además ubicar el punto Q en la recta de Carga. Calcular IB.46V VB= 2. IC.69V VE= 0V ╔ VCE= 2. IB= 4.46V Q ╣ ╚ IC= 3. VC.7µA IC= 3. VB.51mA VCE= 2. VB.42mA 6. VCE.38V VE= 1.54V VC= 2. VRE. Monte el circuito de la figura: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 33 . 6. 1500K 1 PROTOBOARD 1 Multímetro Digital 1 Multímetro Analogico 1 OSCILOSCOPIO 1 fuente de alimentación de 0 a 12 v CABLES TELEFÓNICOS PROCEDIMIENTO: 1. 2.27K.86mA MATERIALES Y EQUIPOS: 2 transistor 2N2222 2 transistor BC 548 Resistencias 1 K. Colector y Emisor considerando: multímetro analógico : multímetro digital : (+)punta negra.2 K. (-) punta roja. Con el rango del ohmímetro en Rx1 (multímetro analógico) ó posición Diodo Test (Multímetro Digital).68V VB= 9. (-) punta negra.09V VRC= 2.09V Q ╣ ╚ IC= 0. 1000K.8K .9 K.7K. 3.32V VRE= 8.59V ╔ VCE= 1.24V VE= 8. determinar la Base.59V VC= 9. 2. (+)punta roja. 100K. 1.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA VCE= 1. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT.55V VRE 0V 4.49V VRC 5.83V VRC 4.4V VRE 1. Monte el circuito de la figura: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 34 . Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT.4v VCE 2.47V VE 0V VCE 4. VB 0.64V VC 4.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 3.47V VCB 3.56V VE 1. VB 2. Monte el circuito de la figura: 5.15V VCB 1.04V VC 3.3V 6. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT.25V VC 9.72V PEDRO CAPCHA BUIZA VE 8.54V VRE 0V 10.31V VRE 8. VB 0. Monte el circuito de la figura: 9.61V Página 35 .68V VCE 4.68V VC 2. Monte el circuito de la figura: 8. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT.47V VRC 2.55V VRE 1.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 7.62V VCE 1.44V VE 1. VB 9. Energizar el circuito y llenar el cuadro de voltajes con el multímetro en DC VOLT.7V 8.74V VCB 4.37V VC 6.77V VRC 9.08V VRC 5.1V VCB 0.45V VCB 1.45V VE 0V VCE 2. VB 2. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Características de los transistores Transistor 2N2222 Transistor BC142 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 36 . 59V VC 4.1V 5.08V 4.47V 0.46V 2.4V 1.5V VCB 1.5V VRE 0V 0V VRC CIRCUITO 2 Calculado Medido VRE 1.1V 1.54V VE 1.71V 1.71V 1. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 37 .6V VRC CIRCUITO 4 Calculado Medido VRE 0V 0V VRC 9.43V VE 0V 0V VCE 2.38V 2.1V VC 9.55V 4.5V VRC 2.31v VE 0V 0V VCE 4.25V 9.31V 2.16V 2.4V 3.46V 2.1V VCB 1.49V 1. Hacer una comparación entre los voltajes calculados y medidos para cada caso.83V VB 9.4V VRC CIRCUITO 3 Calculado Medido VRE 1.69V 0.47V VCB 3.79V 3. 2.44V 5. ¿Por qué existe gran diferencia entre lo calculado y medido en el caso de Polarización Fija? Principalmente por que el valor de las resistencias.2V VCB 0.56V 3.48V 4.91V 4.5V VB 0. que debido a las tolerancias existe un error además de que la resistencia requerida usada sino un equivalente con resistencias en serie 4.4V 1.74V 4.38V VC 6.07V 2.7V VCB 4.5V VB 2.4V VE 1.61V 8.5V 5.46V 6.72V 9.77V 1.93V VCE 1.71V VC 2.8V VB 2.8V VCE 4. ¿Cuál de los circuitos de polarización resultó más exacto entre lo calculado y medido? El circuito 3 fue el más exacto debido a que se buscó de manera más precisa el valor de las resistencias.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA INFORME FINAL (Grupal) 1.54V 5.66V 0. Presentar los cuadros de voltajes totalmente llenos.45V 4. CIRCUITO 1 Calculado Medido VB 0.62V 8.54V 9.15V VC 3.8V VE 8.6V CIRCUITO 5 Calculado Medido VRE 8.52V VCE 2. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 4 DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR MONOETAPA CONEXIÓN EN CASCADA EL AMPLIFICADOR DARLINGTON PEDRO CAPCHA BUIZA Página 38 . y compararlos con los obtenidos de forma teórica.3k Q1 2N3904 R2 Re 330 Vo + R1 Ce 1uF Figura 11.Construye un circuito amplificador multietapa. si fuesen necesarios. C) Determinar teóricamente la impedancia de entrada.. Comprobar experimentalmente el resultado.3.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 4.1 Amplificador mono-etapa B) Determinar teóricamente la ganancia en tensión Av = Vo/Vi y Avs = Vo/ Vs en el rango de frecuencias medias. ANÁLISIS DE UN AMPLIFICADOR MONOETAPA BASADO EN UN TRANSISTOR BIPOLAR A) Determinar el valor de las resistencias del circuito de la figura 11.. II..1 para que la tensión de colector Vc tenga el valor especificado.Implementa un circuito amplificador cascodo. conecta directamente el generador de señal al osciloscopio..5. 1.INFORME PREVIO 1. impedancia de entrada y de salida que van a caracterizar la etapa justificando las desviaciones existentes con los valores obtenidos en forma teórica. 12V Vs -50/50mV 1kHz Rs 600 1uF + Vi Rc 3. 1.1 TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN AMPLIFICADOR MONO-ETAPA I. En la configuración EC se observa un desfasaje de 180º entre la entrada Vi y la salida Vo.1.Implementa un circuito amplificador Darlington. Comprobar este valor en el laboratorio de modo experimental. usando para ello el esquema de la figura 11.Polariza y construye un circuito amplificador monoetapa basado con un transistor bipolar 1.Mide experimentalmente los parámetros de la ganancia de tensión y corriente. justificando. Verificar experimentalmente estos valores. las desviaciones existentes entre ambos datos.CAPACIDADES 1. Tambien las medidas experimentales en pequeña señal se deben realizar con tensiones en alterna lo mas baja posible. Para obtener el valor de Vs.2 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 39 .. 1.4.. Comprobar estos valores con Proteus..2. ¿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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA La impedancia de entrada es independiente del valor de la resistencia Ri que se coloque a la entrada. En caso contrario. de forma que: Vo --------Rc Ai =---------------Vi1 –Vi2 ------------Ri La manera más directa de verificar que este resultado es correcto es comprobar que Ai = Av ( Zi/Rc) G) Medir experimentalmente la impedancia de salida utilizando el montaje de la figura 11. Vs -50m/50mV Rs Ri Cs + CL Vo + RL 1kHz FIGURA 11. Conectar una carga. Medir el punto de trabajo del transistor. Medir la tensión de salida Vo’. Para ello. con la llave abierta. de modo que RL ≈ Zo ( Zo teórica). modificar la frecuencia de entrada hasta que se verifique esa condición. El desfasaje entre Vi1 y Vo debe ser de 180º. Explicar que ha sucedido en el circuito. Para obtener los mejores resultados se recomienda que Ri tenga una valor aproximado a la impedancia de entrada calculada en forma teórica. y cerrar la llave. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 40 .2. La única condición es que Ri debe ser de un valor que permita una variación significativa entre Vi1 y Vi2. F) Determinar teóricamente la ganancia de corriente Ai = io/ ii y comprobar se coincide con el resultado práctico. colocar una resistencia Ri a la entrada como en la figura 11. Comprobar ese valor con proteus y justificarlo desde el punto de vista teórico. realizar los siguientes pasos: - Medir la tensión de salida Vo para una amplitud de entrada.2. La Zo se obtiene a partir de ambas tensiones.2 Montaje para calcular la impedancia de entrada y salida Vi2 Zi =-----------Vi1 – Vi2 --------------Ri Vo – Vo’ Zo = [------------] RL Vo’ D) Retirar el capacitor Cs y conectar el generador de señal directamente. Para ello. Mida las tensiones y corrientes correspondientes de Vce.Resistencias según los circuitos del 1 al 3 . Materiales y equipos: . Vbe. 2 y 3.2k C3 10uF R9 10k Figura1 PEDRO CAPCHA BUIZA Página 41 .3 transistores BC142 . Arme en el circuito de la figura 1. .Cables telefónicos III.7k Q2 2N2222 + C5 22uF + R3 4. Circuito 1 A. Ic. 5. Mida con el osciloscopio las tensiones pico-pico.En este informe se adicionaran los cálculos teóricos realizados. 4. o bien la frecuencia de trabajo.1 Osciloscopio . Anote todo los valores medidos..2 fuentes de alimentación de 0 a 30v .1 Multímetro .1 Protoboard .2 transistores 2N2222 . Adjuntar impresión de los resultados obtenidos en la simulación. Para el circuito en cascada. 6.Un generador de funciones . 2. si esto no ocurriese se debe aumentar el valor de CL.2k C2 10uF C4 22uF + R7 4. --Para medir Zo.CONEXIÓN EN CASCADA: Vcc 24V 1kHz C1 22uF + R5 150k Q1 2N2222 R2 22k R4 1. PROCEDIMIENTO 1.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Verificar que al cerrar la llave la señal de entrada Vi del amplificador y la tensión en Vo’ tienen el desfasaje correcto. de salida de cada transistor.Capacitores según los circuitosdel 1 al 3 . 3.7k + V1 -100u/100uV R1 150k R6 22k R8 1. hallar la ganancia de tensión Av. Ib de cada Transistor (en DC). En forma teórica hallar el punto de operación de los circuitos Darlington y cascada. se realizan dos medidas: Uno con la llave abierta y otra con la llave cerrada ¿ Por que?. CONFIGURACION DARLINGTON. Respuesta en frecuencia del amplificador en cascada: Vin f Vo Av 100μv 100 Hz 100μv 400 Hz 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 100μv 700 H 1 K 2k 10K 100k 1M 100μv 12 M Graficar la respuesta en frecuencia del amplificador: Circuito 2 B.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Vpp en la salida de Q1 a 1Khz. COMO SEGUIDOR EMISIVO: Q1 Vce Vbe Q2 Ic Ib Vce Vbe Ic Ib Vcc 20V V1 -100m/100mVC5 22uF + R1 75k 2N2222 2N2222 R3 100k 1kHz R2 12k C3 22uF + + 100uF C1 R8 15k R9 10k Figura 2 Dibujar las formas de onda de entrada y salida.=___________ Ganancia de tensión:_________ Ganancia de tensión total: Salida de Q2 y entrada de Q1. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 42 . =___________ Ganancia de tensión: __________ Vpp en la salida de Q2 a 1Khz. Hallar Av.. .Dibujar las formas de onda en: a.La ganancia de voltaje es: OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 43 .CONEXIÓN CASCODO Medir en DC el punto de operación de los transistores BC142....La salida de Q2 y en la resistencia R5 2.. 3. TRANSISTOR Q1 Q2 Q3 Vbe Ib Vce Ic 1.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Circuito 3 C.Anotar el voltaje pico a pico de salida. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 5 PARAMETROS Y AUTOPOLARIZACIÓN DEL FET (EL TRANSISTOR DE EFECTO DE CAMPO) PEDRO CAPCHA BUIZA Página 44 . 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. El análisis del punto de trabajo de un dispositivo.2 Comprueba la autopolarización del mismo.Transistor de Unión de Efecto de Campo ) Canal N Canal P TRANSISTORES MOSFET Con tres terminales o patillas y sustrato unido a la fuente "S" Tipo Empobrecimiento N Tipo Empobrecimiento P Tipo Enriquecimiento N Tipo Enriquecimiento P PUNTO DE TRABAJO (Q) El punto de trabajo nos permitirá introducir el concepto de recta de carga en continua y al mismo tiempo conectar con los temas de ubicación y estabilidad del punto Q. como ya se sabe. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 45 . Obtener el punto de trabajo Q de un dispositivo consiste básicamente en obtener el valor de las diferentes tensiones y corrientes que se establecen como incógnitas en el funcionamiento el mismo.1 Obtiene los parámetros y curva de transconductancia del JFET 1. INFORME PREVIO SIMBOLOS DEL FET TRANSISTORES DE UNIÓN FET (JFET) (Joint Field Effect Transistor . se puede llevar a cabo de dos formas diferentes: analítica (realizando un análisis matemático de todas las ecuaciones implicadas) o gráfica (recta de carga en continua). que se podrían obtener también como representación de las ecuaciones que definen el comportamiento del transistor. El siguiente paso es determinar exactamente cuál de esos posibles puntos es el de funcionamiento. hay que disponer en primer lugar de las curvas de funcionamiento del transistor (curvas características de entrada y salida).FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA El método analítico. según la región de funcionamiento (circuito equivalente). se basa en resolver el sistema de ecuaciones que se establece teniendo en cuenta: las leyes de Kirchoff aplicadas a las tensiones y corrientes que definen el funcionamiento del dispositivo. la determinación de tales ecuaciones se realiza aplicando correctamente las leyes de voltaje de Kirchoff a las mallas de la red. Sobre estas curvas se traza la denominada recta de carga en continua (impuesta por el circuito eléctrico externo del transistor). PEDRO CAPCHA BUIZA Página 46 . las ecuaciones que se obtienen del comportamiento del mismo. En la tabla siguiente se resumen las ecuaciones de red para cada una de las configuraciones allí mostradas. y los puntos de intersección de esta recta con las curvas del dispositivo establece los posibles puntos de trabajo Q. Si se desea realizar el análisis gráfico. y las relaciones eléctricas del circuito de polarización usado. .FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 2.Vgs Obtenidas de Vgs  IoRs por inducción de la curva aproximar los datos de FEJFET como son Idss y Vp Determinación gráfica de la curva de transferencia PEDRO CAPCHA BUIZA Página 47 .Como se obtiene la curva de transferencia Io vs Vgs indicando los puntos de operación y las rectas de polarización Io  (1 / Rs ). mientras que la segunda (lineal) representa la configuración de la red y que el método matemático consiste en hallar una solución simultanea de las ecuaciones. se optará por realizar el análisis gráfico ya que este representa un significativo ahorro de tiempo y es ventajosamente más ilustrativo. mientras que el gráfico consiste en hallar la intersección de las curvas representativas de cada ecuación. obsérvese que se anotan en el eje horizontal negativo los valores de Vgs y luego se hacen corresponder con valores de Id sobre el eje vertical positivo.6. la primera (no lineal) representa las características del dispositivo. En la figura 7. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 48 . Estos puntos son válidos para todo JFET y son suficientes para el trazado de la curva de transferencia. tal intersección representa la solución y es el punto de operación.8 Obtención de la curva de transferencia para las características de drenaje Determinación matemática de la curva de transferencia. Mediante un análisis de la ecuación Shockley se han obtenido los puntos anotados en la Tabla T2. de trabajo o de estabilidad Q. Recuérdese que cuenta con un sistema de dos ecuaciones. entonces al unir estos puntos se obtiene la gráfica de transferencia. Figura 7. POLARIZACIÓN DEL FET El análisis puede realizarse matemáticamente o bien gráficamente con muy poca diferencia en la exactitud de los resultados.6.8 se ha obtenido la curva de transferencia de un JFET a partir de la curva de la figura 7.3 o bien a partir de una curva de características del JFET como la mostrada en la figura 7.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA La gráfica de la curva de transferencia se puede realizar directamente a partir de la ecuación 5. 48v Vgs=0Id=0. resultando: Vg=100k*15/100k+3M=0. Para la determinación de la parte positiva.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Se traza la curva de transferencia en la región negativa a partir de los puntos clave de la ecuación de Shockley numerados. es decir: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 49 .48mA La recta de carga se muestra en la figura. este valor se sustituye en la ecuación de Shockley resultando: Id=Idss(1-Vgs/Vo)2=10. entonces el punto de operación es la intersección entre las dos curvas. se utilizan las ecuaciones de divisor de voltaje.48-1000Id La segunda ecuación es la correspondiente a la recta de carga.67mA Para hallar la ecuación de la recta de carga. se da un valor arbitrario de Vgs tal como Vgs=1.48V Vgs=Vg-IdR=0. para su trazado se pueden hallar cualquiera de los puntos: Id=0Vgs=0. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 50 . 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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA MATERIALES Y EQUIPOS: 1 JFET canal 2N5457 1 resistor de 220 ohm 1 resistor de 1M. 2. 3.1 DESARROLLO En el desarrollo de esta práctica emplearemos la definición de cada uno de los 2 primeros parámetros para su medición práctica. 1 resistor de 2. También tomaremos algunas mediciones para obtener la curva de transconductancia del JFET que emplearemos.01 uf/50 v.. Capacitores de 1 uf /25V 10 uf/25v 0..ARME EN PROTOBOARD EL CIRCUITO DE LA FIGURA 5. 1 resistor de 22 k.2 K 1 resistor de 10 K 1 resistor de 1K. CIRCUITO PEDRO CAPCHA BUIZA Página 51 . 72 0.39 0.8 7.6 8.5 V hasta 13 V.38 10 10 10 10 0.5 v 2v 2.89 9. Medir la corriente I D.84 0.1 V1 variarlo desde 1.8 v 3v 4v 5v 6v 10 v 5.08 8. En ese momento IDSS = ID VDD = V1 ID (ma) VDS (V) 1.94 1..8 3.02 6. Observar en el momento que la corriente ID =constante.5 v 2.8 Graficar VDS vs ID PEDRO CAPCHA BUIZA Página 52 .55 0.8 2.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA FIG 5. 18 10.32 9.5 8 4.5 4 20.47 8.6 7.2 2.5 7 8.1 1. En ese momento tome la lectura de VGS (OFF) = vGS VGG ID (ma) VGS (v) 0 37.5 5 16.5 6 12.9 5.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Circuito 2 V3 fuente variable Incremente el valor de VGG = V3 hasta que ID = 0.5 1 33.5 PEDRO CAPCHA BUIZA 2 29.5 9 0.5 Página 53 .5 3 25 4.1 3.7 6. 6 0.0 4. ID VGS 10 0.5 0 -1.9 -0.9 -0.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Para obtener la curva de transconductancia o transferencia del JFET complete la siguiente tabla.3 PEDRO CAPCHA BUIZA 1.2 0 -1.7 0 -2.0 0 -1.6 -0. tomando para ello lecturas del circuito anterior.7 0 -1.0 Página 54 . 1 Implementa y analiza circuitos con amplificadores con el circuito integrado LM324.2 Comprueba el uso de las diversas configuraciones del mismo.3 Comprueba las diversas aplicaciones del amplificador operacional INFORME PREVIO AMPLIFICADORES OPERACIONALES PEDRO CAPCHA BUIZA Página 55 . 1.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. y el desarrollo gradual de los amplificadores operacionales dio lugar al surgimiento de una nueva era en los conceptos de diseñó de circuitos. Cambiando los tipos y disposición de los elementos de realimentación. el mismo amplificador era capaz de realizar diversas operaciones. Otro de las patillas del amplificador operacional corresponde a la salida del dispositivo mientras que las dos restantes corresponden a la alimentación requerida por el dispositivo (±Vcc). que aun no existiendo en la vida real. abarcando aplicaciones mucho más allá del ámbito original de los computadores analógicos. Debido a que en ningún momento PEDRO CAPCHA BUIZA Página 56 . Una vez nos hemos familiarizado con las patillas podemos pasar a indicar las características de un amplificador operacional. a mediados de los 60. filtrarlas. Con él podremos amplificar señales. es una aproximación muy precisa y perfectamente válida para el análisis de sistemas reales. siendo su coste similar al de un amplificador operacional. Dos de ellas son las entradas del dispositivo. fabricándose módulos que realizaban la circuiteria interna del amplificador operacional mediante el diseño discreto de estado sólido. por ser esta última más compleja. Vamos a considerar única y exclusivamente el amplificador operacional ideal. EL MODELO IDEAL Un amplificador operacional es un dispositivo electrónico activo siendo capaz de ofrecer una tensión de salida en función de una tensión de entrada. INTRODUCCIÓN A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES Si existe un elemento estrella en los sistemas electrónicos analógicos ese elemento es sin duda el amplificador operacional. cuando empezaron a aplicarse las técnicas de estado sólido al diseño de circuitos amplificadores operacionales. la otra denominada entrada no inversora se indica mediante un signo más. El conocimiento a nivel básico del amplificador operacional proporciona al diseñador una herramienta de valor incalculable. Los sistemas de control analógico encuentran en el amplificador operacional un elemento de conmutación sumamente simple e incluso años atrás fue empleado para el diseño de computadoras analógicas (de ahí el nombre de operacionales). El uso generalizado de los AOs no comenzó realmente hasta los años 60. la primera de ellas llamada entrada inversora se halla indicada en los esquemas con un signo menos. El nombre de amplificador operacional deriva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con una entrada diferencial y ganancia extremadamente alta. Esta consideración pierde importancia si tenemos en cuenta que en la actualidad el transistor como componente discreto ha quedado relegado a usos muy puntuales. De esta forma. En unos pocos años los amplificadores operacionales se convirtieron en una herramienta estándar de diseño. las características globales del circuito estaban determinadas solo por estos elementos de realimentación. en gran medida. se introdujeron los primeros amplificadores operacionales de circuito integrado. Un amplificador operacional presenta cinco patillas. atenuarlas. la respuesta correcta es disponer en primer lugar de los conocimientos necesarios para operar con amplificadores operacionales y posteriormente abordar la teoría clásica de transistor. en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales en una época tan temprana como en los años 40. Partir del amplificador operacional sin siquiera conocer el funcionamiento del transistor podría parecer un error. Entonces.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA INTRODUCCIÓN El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de los computadores analógicos. podían implementarse diferentes operaciones analógicas. Los primeros amplificadores operacionales usaban el componente básico de su tiempo: la válvula de vacio. cuyas características de operación estaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Ante esta situación. etc. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA entraremos en el diseño interno del circuito deben ser asumidas. Se comenzará por la configuración más adecuada para nuestros propósitos: el modo amplificador inversor. Puesto que en el circuito la pata no inversora se halla conectada a tierra el valor de Va será nulo o de lo contrario la diferencia de tensión en la entrada del ampop no sería nula. Recordamos una vez más que son características teóricas. en la práctica se aproxima pero no puede ser igual ya que se producen saturaciones en el dispositivo). Margen dinámico ±Vcc (la tensión de salida puede a nivel teórico alcanzar el valor de la tensión de alimentación. Por encontrarse estas resistencias dispuestas en serie la corriente que atravesará ambas será la misma. AMPLIFICADOR INVERSOR La configuración más sencilla es la inversora. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 57 . Impedancia de salida nula. Impedancia de entrada infinita. Tensión de desplazamiento nula (si bien no es estrictamente cierto. Si tenemos en cuenta que la ganancia de tensión de un amplificador operacional debe atender a la relación salida/entrada: Al ser una de las características del ampop la ganancia en tensión infinita podemos intuir que la única solución válida es disponer a la entrada del ampop de una tensión nula. Dada una señal analógica (por ejemplo de audio) el amplificador inversor constituye el modo más simple de amplificar o atenuar la señal (en el ejemplo propuesto modificar el volumen de la señal). Hemos afirmado anteriormente que la impedancia de entrada del dispositivo es infinita. por lo cual no circulará corriente en el interior del amplificador operacional y las resistencias R1 y R2 estarán dispuestas en serie. Al llegar a este punto se destaca que no debe confundirse la entrada del ampop constituida por las patas inversora y no inversora con la entrada de la etapa amplificadora inversora. Tiempo de conmutación nulo Ganancia de tensión infinita. si bien las reales se aproximan a las teóricas: Ancho de banda infinito (podemos trabajar con señales de cualquier frecuencia). Se llega a la conclusión de que la diferencia de potencial en la entrada del operacional debe ser nula. Corrientes de polarización nulas. podemos afirmar por tanto: A continuación se va a demostrar como Va es nula. diremos que la diferencia de potencial entre las entradas inversora y no inversora nula). la corriente que las atravesará será la misma y conocida. siendo además la ganancia siempre superior a la unidad. AMPLIFICADOR NO INVERSOR Este circuito presenta como característica más destacable su capacidad para mantener la fase de la señal. Sin embargo en señales de continua el resultado es bien distinto. cuya misión no es sino la de compensar los posibles efectos no deseados debidos a imperfecciones en el funcionamiento de los amplificadores operacionales reales. Si deseamos duplicar una tensión continua e introducimos a la entrada de un amplificador inversor 2V a la salida tendremos .FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Al analizar a continuación el resultado obtenido se puede ver claramente que la tensión de salida es proporcional a la tensión de entrada. ya que dichas señales varían entre semiciclos positivos y negativos. lo cual puede ser un inconveniente en determinadas aplicaciones. Se ha razonado que la diferencia de tensión en las patillas de entrada del amplificador operacional ha de ser nula. Difiere de este último en la red resistiva empleada en sustitución de la resistencia R1 utilizada en el ejemplo de configuración inversora. Este circuito no permite por consiguiente atenuar señales. Antes de continuar con las siguientes configuraciones es de suma importancia comprender completamente el amplificador inversor. ya que este simple amplificador operacional puede atenuar o amplificar las señales aplicadas a su entrada. el montaje invierte la fase de la señal. En concreto busca disminuir el efecto nocivo de unas intensidades de polarización residuales presentes en las entradas del ampop (lo que conlleva una impedancia de entrada elevada pero no infinita).4V (negativos). La inversión de fase no resulta significativa en el tratamiento de señales alternas. Se acaba de diseñar el primer amplificador. La elección de una etapa u otra depende por consiguiente de las condiciones concretas de diseño. Por hallarse las resistencias R1 y R2 en serie. Un amplificador inversor aplicado a una señal alterna tiene como resultado una simple inversión de fase. siendo el factor de proporcionalidad una constante que definimos con las resistencias R1 y R2. ya que sabemos el valor de R1 y las tensiones en sus extremos (Vin y 0): Resulta sencillo despejar de esta expresión la ganancia: Se puede apreciar como no existe signo negativo en la expresión (no se invierte la señal). por lo que la tensión presente en la patilla inversora será la misma que la presente en la no-inversora. Es decir. Se hará una puntualización con respecto a la conveniencia de uso del inversor / no inversor. Finalmente debemos destacar la presencia de la resistencia R3. este detalle no puede pasarse por alto para señales que requieran cuidar su fase. AMPLIFICADOR MEZCLADOR O SUMADOR Esencialmente no es mas que un amplificador en configuración inversora. El análisis se realiza de forma análoga al anterior. El nombre de inversor viene dado por el signo negativo presente en la fórmula. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 58 . Para que este montaje funcione es necesario aplicar la mitad de la tensión de alimentación a la entrada no inversora del amplificador (creando una tierra virtual para la PEDRO CAPCHA BUIZA Página 59 . la suma de intensidades que atraviesen las resistencias R1. Puesto que una de las patillas (la no-inversora en este caso) se encuentra conectada a tierra a través de la resistencia Re. no produciéndose ganancia alguna.=Rn y además se hace que este valor coincida con el de la resistencia Ro se obtiene una tensión de salida igual a la suma algebraica de tensiones de entrada (con la correspondiente inversión de fase).R2.. AMPLIFICADOR CON ALIMENTACIÓN ASIMÉTRICA Hasta ahora las configuraciones operaban con tensión simétrica ±Vcc. es decir. El montaje se emplea fundamentalmente como adaptador de impedancias.. Si se afirma la igualdad entre las resistencias R1=R2=. la otra patilla (patilla inversora) debe presentar también este valor. Debido a la ganancia de tensión infinita del amplificador para que la tensión de salida sea un número finito la tensión de entrada debe ser nula.. ya que no consume corriente en su entrada (impedancia de entrada infinita) ofreciendo señal en su salida (impedancia de salida nula). Vout =Vin Su nombre está dado por el hecho de que la señal de salida es igual a la de entrada.. Por tanto podemos afirmar que: Despejando la tensión de salida: Al llegar a este punto se debe particularizar la presente configuración para obtener un sumador.Rn será igual a la intensidad que atraviese la resistencia Rs (según la primera ley de Kirchhoff).FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA El desarrollo matemático es el mismo.. Debido a la impedancia de entrada infinita del amplificador. La configuración que a continuación pasamos a describir presenta la ventaja de operar con una tensión única. Nótese la importancia de esta particularización para la comprensión de los antiguos calculadores analógicos: CIRCUITO SEGUIDOR Esta sencilla configuración ofrece una tensión de salida igual a la tensión de entrada. sigue a la de entrada. No se puede concluir la explicación de esta configuración sin mencionar los condensadores (de valor elevado para que no influyan en las señales alternas) situados a la entrada y a la salida del circuito. puesto que de los dos sumandos el segundo de ellos es una señal continua y como ya hemos dicho es eliminada por los condensadores el valor de la tensión de salida corresponde únicamente al primero de los términos calculados: Debido a los mencionados condensadores de desacoplo esta configuración puede usarse únicamente con señales alternas. Si llamamos Va a la tensión aplicada a la entrada no inversora del amplificador: Por tanto conocemos las tensiones en los extremos de la resistencia R3 y por la ley de Ohm la intensidad que atravesará dicha resistencia. AMPLIFICADOR DIFERENCIAL Este circuito presenta como característica notable la amplificación de la diferencia entre las dos tensiones de entrada. Puesto que sabemos que las tensiones de las patillas inversora y no inversora deben ser iguales. Los condensadores evitan el paso de dicha componente (ya que un condensador es un circuito abierto para una señal continua). Planteando las ecuaciones: PEDRO CAPCHA BUIZA Página 60 . Presenta el inconveniente de que la impedancia de entrada del amplificador disminuye sensiblemente y además las dos resistencias R1 y las dos R2 deben ser exactamente iguales. las dos resistencias R1 y R2 se hayan dispuestas en serie y por ellas circulará la misma intensidad.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA etapa equivalente a la mitad de la tensión de alimentación). Por tanto. de donde podemos obtener el valor de Vout. Esto se consigue mediante las resistencias R1. Puesto que la entrada del amplificador presenta una impedancia infinita. Tanto a la entrada como a la salida aparece en la señal una componente de continua de la mitad de la tensión de alimentación. podemos afirmar que tanto las resistencias R1 y R2 superiores como las R1 y R2 inferiores se encuentran en serie. Por encontrarse R3 y R4 en serie la intensidad que circula por R4 será la misma que la que circula por R3. También señalar que los parámetros incluidos en la tabla son los valores típicos de los dispositivos (no máximos ni mínimos). los cuales han sido seleccionados de diferentes fabricantes. y del cual pueden verse en esta tabla sus ventajas e inconvenientes. También se han incluido dos amplificadores de instrumentación en el estudio comparativo. puesto que son circuitos bastante relacionados con los amplificadores operacionales (constan de tres de ellos colocados en una determinada estructura) que aportan ciertas ventajas frente a los primeros. Alguna característica como la resistencia de salida no se ha incluido porque era una información que tan sólo estaba disponible por dos de los dispositivos.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA De estas dos igualdades (donde Va es la tensión de entrada tanto en la patilla no inversora como en la inversora) podemos obtener la tensión de salida en función de los valores R1. R2 y las tensiones de entrada Para ello despejamos lo valores Va de ambas expresiones obteniendo: Igualando ambas expresiones resulta trivial obtener la expresión final de la tensión de salida: Como se puede ver esta configuración amplifica o atenúa la diferencia existente en las dos entradas V2 y V1. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 61 . También señalar que los parámetros incluidos en la tabla son los valores típicos de los dispositivos (no máximos ni mínimos). Entre estos operacionales. el operacional cuyo uso está más extendido mundialmente. Se realiza un estudio comparativo de las características de 11 amplificadores operacionales presentes en el mercado. se encuentra el LM741. Tabla Comparativa En la siguiente tabla se muestran los 11 amplificadores operacionales y los dos amplificadores de instrumentación que he escogido y se aportan datos de las características eléctricas más importantes de cada uno de ellos. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 62 . Otros amplificadores. NE/SE5514 Este dispositivo se presenta como un amplificador operacional para aplicaciones con altas exigencias. A continuación paso a explicar cada uno de ellos: LM741 Este dispositivo es un amplificador de propósito general bastante conocido y de uso muy extendido. por lo tanto este dispositivo es ideal cuando haya que utilizar un amplificador operacional en una placa en la cual se quiera utilizar un mismo voltaje (por PEDRO CAPCHA BUIZA Página 63 . pero en conjunto presenta una alta impedancia de entrada. La impedancia de entrada de este dispositivo es una de las más altas de todos los amplificadores que he analizado y por ello este dispositivo es apropiado cuando trabajemos con un elemento que disponga de una impedancia de salida muy elevada.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS He incluido información sobre amplificadores de 4 fabricantes distintos. su corriente de polarización también es menor y su CMRR más elevado. Sus parámetros son bastante regulares. También está pensado para que pueda operar en un rango amplio de voltajes de alimentación. Presenta una corriente de polarización bastante baja y unas corrientes y voltajes de offset con valores también bajos. Es uno de los mejores amplificadores operacionales que he analizado. LM725 Este amplificador es un modelo bastante similar al LM741. la cual consiste ven que está especialmente diseñado para trabajar con voltajes de alimentación muy bajos. Los amplificadores que aparecen en la tabla poseen características que los diferencian entre sí por lo que cada uno de ellos es adecuado para diferentes aplicaciones. pequeños offset (de corriente y de voltaje) en la entrada y buenos parámetros. la impedancia de entrada de este dispositivo es inferior a la que presenta el LM741. Además su impedancia de entrada es la más elevada de todas (junto con el MAX430). Tiene unos valores para la corriente y el voltaje de offset de entrada menores. Es uno de los amplificadores operacionales de National Semiconductors para aplicaciones de máxima precisión. Sin embargo. Posee una impedancia de entrada elevadísima. no teniendo ninguno que sea el mejor respecto a los de los demás. LF411 Este dispositivo posee excelentes parámetros. Posee elbandwith (ancho de banda) más alto de todos los amplificadores que se han analizado. Tiene uno offset de entrada y una corriente de polarización de valores muy bajos. OPA124 Este chip es el que presenta los valores más bajos de corriente offset de entrada y de corriente de polarización de entrada. con tensiones de alimentación tan bajas no pueden funcionar correctamente. NE/SE5230 Este amplificador operacional presenta una característica diferenciadora respecto al resto de amplificadores y que no está mostrada en la tabla. NE5533 Este chip es el que posee (a nivel general) peores prestaciones de todos los amplificadores que se encuentran en el estudio. Es un amplificador para aplicaciones en las que no se requiera de alta precisión. NE/SE5532 Este dispositivo está diseñado a partir de dos amplificadores operacionales con alta ganancia que se colocan de manera opuesta para presentar compensación en los parámetros. De este modo este operacional se puede alimentar con ±18V o con ±1. la cual se presenta como una resistencia en paralelo con un condensador. Algunas características eléctricas de algunos dispositivos no estaban disponibles y por ello no han podido ser incluidas en la tabla. pero que mejora bastantes de sus parámetros. Su impedancia de entrada es la menos alta de todas y su corriente de polarización la más elevada.5V. su estructura tal vez esté compuesta por tres operacionales como los amplificadores de instrumentación. Cabe destacar que la impedancia de entrada se da como una resistencia en paralelo con un condensador.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. El fabricante los presenta como amplificadores de precisión. Me ha llamado la atención que en la documentación técnica de este sensor. MAX430 Este amplificador presenta unos parámetros que le acercan a los de los amplificadores de instrumentación.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA ejemplo niveles TTL) para alimentar toda la circuitería. y no afecta a la impedancia de entrada del dispositivo. Se puede observar como sus parámetros son muy buenos. Posee el valor de offset de entrada más bajo de todos los amplificadores y también los valores más altos de rechazo al modo común CMRR y al voltaje de alimentación PSRR. R4 = 5K PEDRO CAPCHA BUIZA Página 64 . También cabe destacar que posee la impedancia de entrada más alta de todos los amplificadores. el fabricante aporta una imagen ampliada del diseño PCB que posee el amplificador operacional internamente y señala sobre el dibujo los diferentes lugares desde donde surgen los pines hacia el exterior del chip. Este amplificador puede atacar cargas con un valor de corriente casi el doble a la de otros amplificadores. R2 = 50K. Esta diseñado para presentar una alta precisión. Sus parámetros son en general buenos presentando pequeños valores de offset a la entrada. no como en los amplificadores operacionales que se da siempre el mismo valor. así como el bandwith. pero dos de ellos destacan sobre los demás. MXL1001 El fabricante presenta a este dispositivo como un amplificador operacional de precisión. y me hace pensar que aunque el fabricante presenta este dispositivo como un amplificador operacional. AMPLIFICADORES DE INSTRUMENTACIÓN Se presentan las características eléctricas de dos de estos dispositivos. Posee muy buenos parámetros y cabe destacar que es el dispositivo con uno de los mayores rangos de voltaje de entrada (±14 V). R1 = 20K. Polarización de +12 y -12 voltios Los valores utilizados son los listados: R1 = R4 = 5K. MATERIALES Y EQUIPOS 1 . R3 = 400K. se dan para una serie de ganancias. R2 = R3 = 100K. Es el amplificador con mayor rango de voltaje de entrada ±16 V y también es el que posee mayor límite en la corriente de salida. NE/SE532 Este chip posee buenos parámetros. La ganancia de estos dispositivos se consigue modificando una resistencia Rg que se coloca en dos patitas que presenta el chip. Los valores para el CMRR. PROCEDIMIENTO A..FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA .AMPLIFICADOR INVERSOR 1.C Figura 1 Simulación PEDRO CAPCHA BUIZA Página 65 . Implementar el circuito de la figura 1 un amplificador en topología inversora con el circuito integrado 2xM741. Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador 6 Utilizar la frecuencia más alta del generador para introducir una señal al amplificador. accione el potenciómetro hasta lograr que Vo sea cero 2. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada. conecte un potenciómetro entre el pin 1 y el pin 5 del 741 y el terminal variable del potenciómetro conecte a la fuente negativa. ( 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. observar la salida y concluir Simulación del Procedimiento Paso 700mV PEDRO CAPCHA BUIZA Página 66 . 5.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 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 . Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 2 00 mV y f =1 00 Hz.Si la tensión Vo no es cero. 3. grafique ambas señales 4 Incrementar en pasos de 500mv la señal y observar el fenómeno cuando se llega a 2 V. 7V B.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Para 1.AMPLIFICADOR NO INVERSOR 1.C PEDRO CAPCHA BUIZA Página 67 .2V Para 1.. Implementar el circuito de la figura 2 un amplificador en topología n o inversora con el circuito integrado 2xM741. 3. a la salida se obtiene un voltaje positivo y amplificado.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Figura 2 Realizar las siguientes pruebas: 2. grafique ambas señales 4 Incrementar en pasos de 500mv la señal y observar el fenómeno cuando se llega a 2 V. Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 2 00 mV y f = 1 00 Hz. es decir en fase con la entrada. 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. Hallar experimentalmente la ganancia del amplificador 6. y ver la salida del amplificador. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada. La ganancia de lazo cerrado está dada por: Av = 1 + (Rf/R1) PEDRO CAPCHA BUIZA Página 68 . 5. Utilizar la frecuencia más alta del generador para introducir una señal al amplificador. 7V Para 1.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Simulación del Procedimiento Para 0.2V PEDRO CAPCHA BUIZA Página 69 . FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Para 1.7V Para 2V PEDRO CAPCHA BUIZA Página 70 . Implementar el circuito de la figura 3 Figura 3. grafique ambas señales 4 ¿Qué relación hay entre la salida y la entrada? PEDRO CAPCHA BUIZA Página 71 . Seleccione con el generador de señales una señal sinusoidal de 5 00 mV Pico a Pico y f = 2 K Hz.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA C. Circuito amplificador seguidor emisivo Realizar las siguientes pruebas: 2.. 3. Utilizando el Osciloscopio Observar la forma de onda en la salida Vo y compare con la señal de entrada.AMPLIFICADOR SEGUIDOR EMISIVO 1. a la entrada del amplificador . es sumador y cual es restador? Figura 4. ¿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. 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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA D.. Hallar en forma teórica V1 y V2.SUMADOR Y RESTADOR 1 Implementar el circuito de la figura 4 2. Circuito sumador restador PEDRO CAPCHA BUIZA Página 72 . FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA PEDRO CAPCHA BUIZA Página 73 . FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 7 APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL PEDRO CAPCHA BUIZA Página 74 . 1.5 Comprueba el uso de las diversas configuraciones del mismo. Con Vin =1V pico .6 Comprueba las diversas aplicaciones del amplificador operacional INFORME PREVIO MATERIALES Y EQUIPOS 1 .4 Implementa y analiza circuitos con amplificadores con el circuito integrado LM324.llenar la tabla observando la forma de onda en la salida. 1. Repetir el paso anterior cambiando C1 por 0.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 7 TÍTULO APLICACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL CAPACIDADES 1... 2 3 4 Figura 1 Circuito Integrador f 50Hz 100Hz 800Hz 1Khz 5KHz 10Khz 50Khz 100KHz 150Khz Vo PEDRO CAPCHA BUIZA Página 75 . Polarización de +12 y -12 voltios PROCEDIMIENTO DEL INFORME FINAL A. 3 y 6.00022uF.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.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. Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2. 3 y 6. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 76 .llenar la tabla observando la forma de onda en la salida. 50Hz f 100Hz 800Hz 1Khz 5KHz 10Khz 50Khz 100KHz 150Khz Vo Forma de onda C.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.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.. Figura 2 Circuito Derivador 2 3 4 Medir el voltaje de salida y dibujar la forma de onda en los pines 2.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA Forma de onda B.. Con Vin =1V pico . Repetir el paso anterior cambiándola resistencia de realimentación de 10K por 1 M. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA 3 Repetir el paso anterior con Vin= 1 V pico y a una frecuencia de 10Khz señal senoidal.BASCULA DE SCHMITT 1 Implementar el circuito comparador de Histéresis de la figura 4 y aplicar una señal de entrada Vin de onda triangular de 250mV a una frecuencia de 10 Khz.. D. graficar Vo comparado con Vin y determine el voltaje de Histéresis Vh. Dea sus observaciones y conclusiones.. Medir con el multímetro el voltaje en la resistencia de 100K. Con los valores obtenidos del circuito comparador con Histéresis. Figura 4 Circuito Báscula de Schmitt 2 3 Medir el voltaje y dibujar la forma de onda de la salida Vo. CUESTIONARIO 1 2 3 Comparar la ganancia teórica y experimental de los circuitos integrador y Diferenciador. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 77 . FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 8 DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE ONDAS PEDRO CAPCHA BUIZA Página 78 . graficar y anotar sus mediciones .. 1 Motor DC o AC 2 leds 1 CI 555 1 CI MOC30222 (optotriac) 1 Triac BT137 o su equivalente. 3 Si variamos el potenciómetro aumentando la resistencia observar que sucede con el ancho de pulso. Implementa y analiza circuitos con el circuito integrado 555. Comprueba el aislamiento eléctrico de los circuitos de entrada y salida.GENERADOR DE ONDAS 1 Armar el circuito de la figura 1.I. b. anote. Comprueba las diversas técnicas necesarias acerca delos generadores de pulsos para poder aplicarlos en circuitos digitales a control de potencia en AC y DC.Comprobar si es un generador de pulsos. 555. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 79 .. c.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.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 8 TÍTULO DISEÑO Y ANALISIS DE UN GENERADOR DE PULSOS CAPACIDADES a. PROCEDIMIENTO A.. Figura 1 2 Con el osciloscopio observar las formas de onda en el terminal 3 del C. MATERIALES Y EQUIPOS 1 . 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. ? Justifique su respuesta. C..APLICACION DE DIGITALES A CONTROL DE POTENCIA EN AC Y DC. A1-A2.. 4 Con el multímetro medir las tensiones en los siguientes terminales 1-2. 1 Armar el circuito de la figura 2. PEDRO CAPCHA BUIZA Página 80 .FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA B. 5 Variar el potenciómetro del generador de pulso observar la velocidad del motor si aumenta o disminuye.6-4. 3 Observe si el motor está en movimiento.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. FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA LABORATORIO 9 PROYECTO Y DISEÑO DE UN CIRCUITO APLICADO AL CURSO PEDRO CAPCHA BUIZA Página 81 . . SEMANA 8 PRESENTACION DEL AVANCE DEL PROYECTO SEMANA 15 SUSTENTACION PRESENTACIÓN FINAL DEL PROYECTO.. EN IMPRESO Y ACABADO PEDRO CAPCHA BUIZA Página 82 .. EMPLEANDO LOS DISPOSITIVOS Y COMPONENTES Y CIRCUITOS EMPLEADOS EN CLASE.BIBLIOGRAFIA.CAPITULOS CAPITULO 1 MARCO TEORICO DEL PROYECTO CAPITULO 2 CIRCUITO A IMPLEMENTAR EN DIAGRAMA DE BLOQUE CIRCUITO DEASARROLLADO EXPLICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO.FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE INGENIERIA CURSO: CIRCUITOS ELECTRÓNICOS LABORATORIO DE ANALISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS LABORATORIO 9 TÍTULO DISEÑO DE UN PROYECTO EL ALUMNO REALIZARA UN DISEÑO DONDE APLIQUE LA TEORÍA DEL CURSO.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES} 6..ANEXOS 7.CARATULA 2.. 5.-INTRODUCCION 4. PRESENTACIÓN DE UN INFORME DEL DISEÑO A REALIZAR EL INFORME CONSISTIRÁ EN 1.-INDICE 3.