Circuitos

Electrónica. Dispositivos. Montaje. Osciloscopio

  • Enviado por: Joaquin
  • Idioma: castellano
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PRÁCTICA 3: MONTAJE Y MEDIDAS DE CIRCUITOS CON DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS.

GRUPO MIÉRCOLES 11.30-13.30

ELECTRÓNICA DIGITAL

1º ING. TÉCNICA DE TELECOMUNICACIONES: Sonido e Imagen

Objetivos

Se pretende profundizar en el manejo del osciloscopio y generador de funciones, así como la construcción de los primeros circuitos con componentes electrónicos activos apreciando sus prestaciones e imperfecciones. Se visualizarán las curvas de características de los dispositivos empleados.

En el laboratorio

Rectificador de media onda

Montamos primeramente el circuito que aparece en la figura. Primero lo montamos sin el condensador.

P3.3.1

Se nos pide visualizar por el canal 1 del osciloscopio la tensión Vo y almacenarla en REF3 y con el canal 2 la tensión de salida del circuito Vsal.

Circuitos
Circuitos

Tensión V0 en REF3 Tensión de salida Vsal en REF1

Tenemos que la Vo = sen10Vp y frecuencia de 50 Hz.

Obtenemos:

Vpp

9.50V

Vmedio

2.59V

Observamos que en la REF1, el semiciclo negativo está recortado. De aquí que digamos que el circuito es un “recortador de media onda”, puesto que nos va a `recortar' los valores negativos de la onda de entrada.

P3.3.1.2

Colocamos el condensador de 22F y observamos en pantalla lo que ocurre. A consecuencia de la descarga lenta del condensador, se produce la rectificación. Se nos pide almacenar en REF2 la forma de la onda de salida.

Circuitos

Tensión de salida en REF2

Medimos con ayuda de los cursores el Vr-pp y el valor Vmedio.

Vr-pp

4.40V

Vmedio

5.91V

Se nos pide ahora el cálculo de la eficiencia de rectificación E(%) y el coeficiente de rizado R(%). Los hallamos mediante las siguientes expresiones.

E(%) = (Vsal / Voef)*100 = (2.59 / 10.9)*100 = 23.76%

R(%) = (Vr-pp / Vsal)*100 = (4.40 / 2.59)*100 = 169.88%

P3.3.1.3

Al aumentar la frecuencia de la señarl del generador hasta 1kz, en pantalla del osciloscopio nos sale una onda continua cuyos parámetros son:

Vmedio

6.65V

Vr-pp

1.40V

Al aumentar la frecuencia, la constante de tiempo es mucho más grande, por tanto la descarga del condensador es mucho más lenta que la anterior frecuencia. De esta manera el condensador se carga manteniendo la tensión de entrada, mientras el diodo permanece en estado OFF. Como aumentamos la frecuencia, al condensador no le da tiempo a descargarse completamente, produciéndose así la continuidad de la onda. Cuanto mayor sea la constante de tiempo, mejor rectificación obtendremos. Calculamos la constante de tiempo de nuestro circuito:

 = R·C = 0.022

Calculamos los parámetros E(%) y R(%) y los comparamos con los anteriores:

E(%) = (Vsal / Voef)*100 = (6.65 / 10)*100 = 66.5%

R(%) = (Vr-pp / Vsal)*100 = (1.40 / 6.65)*100 = 21.05%

Como podemos observar, cuando hemos aumentado la frecuencia, los valores han cambiado. Por una parte el valor de la eficiencia de rectificación es bastante mayor que en el caso anterior (la onda está mejor rectificada) y en cuanto al coeficiente de rizado, éste es mucho menor que en el caso anterior, debido a que la onda, apenas ofrece un pequeño rizado. Observar el dibujo de la REF2. Si quisiéramos mejorar la rectificación de la onda, bastaría con introducir un condensador de mayor capacidad, que hiciera todavía más lenta la descarga y por tanto aumentaría la constante de tiempo  y así obtendríamos una mejor rectificación de la señal de entrada. Probamos con un condensador de 100F y obtenemos una constante de tiempo:

 = R·C = 0.1 para R = 1K

Rectificador de onda completa

P3.3.2.1

Montamos el circuito de la figura (primero sin el condensador).

V0: tensión alterna de la red eléctrica. Por motivos de seguridad en la práctica se empleará una señal sinusoidal de 10 Vp y f0=50Hz.

Vsal: tensión de salida (rectificada). Idealmente continua, en la práctica no lo es.

Recuperamos en pantalla la REF3 y visualizamos por el canal 1 del osciloscopio la tensión de salida Vsal y la almacenamos en REF4. Observamos las gráficas siguientes en pantalla:

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Tensión V0 en REF3 Tensión Vsal en REF4 (sin condensador)

Obtenemos el valor medio de la tensión de salida. Vmedio = -202mV. Dicho valor es mucho menor que en el apartado P3.3.1.1.

P3.3.2.2

Colocamos ahora el condensador de 22F y observamos en pantalla la forma de la onda de salida junto con la REF4 y la tensión de entrada V0 (REF3). De nuevo observamos como al introducir el condensador se produce una descarga lenta de éste, y por tanto el aumento de la constante de tiempo. Guardamos en REF1 la nueva tensión de salida y anotamos los valores Vr-pp y el valor medio.

Circuitos
Circuitos

Tensión V0 en REF3 Tensión Vsal en REF4 Tensión Vsal en REF1

(sin condensador) (con condensador)

Vr-pp

2.40V

Vmedio

6.55V

Obtenemos los valores de E(%) y R(%) mediante las fórmulas siguientes:

E(%) = (Vsal / Vsalef)*100 = (6.55 / 10)*100 = 65.5%

R(%) = (Vr-pp / Vsal)*100 = (2.40 / 2.59)*100 = 92.66%

Comparamos los valores con los obtenidos en el apartado P3.3.1.2 para el rectificador de media onda.

E(%) = (Vsal / Voef)*100 = (2.59 / 10.9)*100 = 23.76%

R(%) = (Vr-pp / Vsal)*100 = (4.40 / 2.59)*100 = 169.88%

Circuitos

Tensión de salida en REF2 (apartado P3.3.1.2)

Como podemos observar la eficiencia de rectificación en el caso de `Rectificación de onda completa' es mucho mayor que en el caso de media onda (la onda está más rectificada). Por otra parte el coeficiente de rizado es mucho mayor en el de media onda (la onda aparece con mayor rizado). Podemos decir que el rectificador de onda completa es mejor, porque realiza una rectificación total de la onda: mayor eficiencia en rectificación y menor rizado de la onda. Lo que se pretende conseguir es una onda los más continua posible, por tanto el rectificador de onda completa lo realiza mejor que el de media onda.

Polarización en modo activo de un transistor bipolar npn.

Montamos el circuito que aparece en la figura (pág. Siguiente), teniendo en cuenta que vamos a colocar la fuente de corriente, en `modo independiente'. Así podremos obtener por un lado el valor de VBB = +1.4V y por otro lado VCC = +10V.

Se nos pide obtener mediante el multímetro los valores exactos de las resistencias de base y de carga a fin de no cometer errores en el montaje. Como ya sabemos, el transistor bipolar equivale a montar un circuito formado por dos diodos en oposición.

Obtenemos los valores de VRB y de VRL mediante el multímetro. Colocaremos éste en bornas de cada una de las resistencias a medir.

VRB

0.818V

VRL

10.04V

Con los valores obtenidos obtenemos el valor de las corrientes de base IB y de colector IC.

Calculamos mediante los valores de IB e IC la ganancia de corriente en continua en modo activo del transistor definida como:

Amplificación con un transistor bipolar npn

P3.3.3.2

Montamos el circuito de la figura (pág. Siguiente), teniendo en cuenta que ahora tenemos que añadir a nuestro circuito una componente más. En este caso una señal sinusoidal procedente del generador de ondas. Conectaremos los cables procedentes del generador de ondas `encima' de los que teníamos colocados de la fuente. De tal manera que ahora, obtenemos 2 cables conectados a tierra, 2 cables conectados a la RB y 1 conectado a la RL.

Se nos pide visualizar con el canal 1 del osciloscopio la tensión de entrada Vg y por el canal 2 la tensión de salida Vo, para calcular la ganancia del amplificador definida como:

Visualizamos por el Canal 1 la tensión de entrada Vg y obtenemos su valor Vpico-pico = 0.552V, mientras que por el Canal 2, obtenemos la tensión de salida Vo y obtenemos de nuevo su valor Vpico-pico = 1.324V.

Vg = 0.552V

Vo = 1.324V

Nota: tomamos Vg en RB y la salida Vo en la RL

Calculamos la ganancia de tensión como:

P.3.3.3.3

La onda debe aparecer perfectamente sinusoidal, puesto que lo que se pretende con este circuito es la amplificación de la señal con un transistor npn.

Trazador de curvas de transistor

P3.3.4.1

Montamos el circuito de la figura. Para esta práctica deberemos utilizar una segunda sonda que conectaremos al osciloscopio.

Visualizamos por el Canal 1 la tensión emisor-colector VCE y en el Canal 2 la tensión en bornas de la resistencia de carga, proporcional a la corriente del colector Ic. Anotamos los siguientes valores:

Canal 1 = 5.42V

Canal 2 = 12.44V

Mediante obtenemos el valor de Ic = 0.01 A

P3.3.4.2

Obtenemos mediante el menú del osciloscopio XY, la tensión en bornas de la resistencia de carga RL en el eje Y frente a la tensión colector-emisor VCE en el eje X ! curva característica de salida del transistor bipolar.

Circuitos

Centramos la curva en la pantalla y observamos :

Circuitos

Si bajamos la amplitud de la señal obtenemos una disminución de la onda:

Circuitos
! Circuitos
! Circuitos

Mientras que si movemos el voltaje obtenemos la curva característica de intensidades:

Circuitos

Las curvas como se puede observar no son completamente horizontales.

2

Ing. Técnica de Telecomunicaciones: Sonido e Imagen

+

V0=Vp·cos(0t+)

V0ef=Vp/"2

Vsal (rectificada)

R=1K

C=22F

D1

V0=Vp·cos(0t+)

V0ef=Vp/"2

D2

+

+

Vsal (rectificada)

C=22F

R=1K

D4

D3

P3.3.1.2

VBB=+1,5V

Canal 1

VCC=+6V

+

+

OSCILOSCOPIO

RB=68K

Pinza de masa

Vg=6Vp

f0=100 Hz

Circuitos

+

RL=1K

Canal 2

VCE

VRL

Zona de saturación

Zona de corte