UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA y ELECTRICA

LABORATORIO DE TEORÍA DE CIRCUITOS II

EXPERIMENTO Nº 1

III . CIRCUITO EXPERIMENTAL.

A. MEDICION DE VOLTAJES DE CA.

1. Conecte el circuito de la Fig.

V1(t) = 6 x √2sen 377.t (vol) Fig 1

2. Con el VOM medir voltajes de cada componente. Calibre adecuadamente el ORC Mida voltajes con el ORC y anote en una tabla de datos. Calcule teóricamente la caída de tensión en cada resistencia.

Vom (rms) ORC (Vpp)V1 6.34 16.88R1

1.796 4.54

R2

0.906 2.56

R3

3.609 9.92

B. DETERMINACION DE LA FRECUENCIA MEDIANTE LA MEDICON D EL PERIODO.

1. Ajuste la señal del generador de señales a 60 Hz y a una tensión de 6 voltios rms.

2. Conecte la señal de salida del generador a la entrada del eje vertical del osciloscopio. Utilice el osciloscopio para medir el periodo y calcule la frecuencia correspondiente (f =l/T)

3. Repita este procedimiento para frecuencias de 1KHz, 5KHz, 10KHz y 50 KHz. Anote sus resultados en una tabla de datos.

Frec. 60 Hz 1 KHz 5 KHz 10 50 KHz

MEDICIONES DE CORRIENTE ALTERNA CON EL VOLTIMETRO Y OSCILOSCOPIO

Prof: Alfredo Torres León

I - OBJETIVO : Utilizar el Voltímetro para medir voltajes de CA. Determinar el efecto de carga de un voltímetro en un circuito de CA. Usar adecuadamente el generador de señales y el ORC para medir voltajes, frecuencia y ángulo

de diferencia de fase en un circuito.

II- MATERIALES Y EQUIPOS 3 décadas de resistencias o Resistencias: 39 K, 56 K, Y 120 K Condensador: 0.1 uF. Transformador de alimentación: 220 v / 12 v A.C. Equipo: generador de señales de audiofrecuencia, ORC, VOM. Diversos: extensión, conectores, etc.

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICO 2 Prof. Alfredo Torres LeónKHz

Periodo (T) 16.86 ms

994.4 µs 199.7 µs 99.8 µs 19.96 µs

Frecuencia calculada (1/T) 59.31 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz 50.1 KHz

C. ME DICION DE LA FRE CUENCIA EN BASE A LAS FIGURAS DE LI SSAJOUSS.

1. Conectar el circuito de la figura. El transformador T disminuye la tensión de red de 220v hasta 12 v.

2. Conmute los controles del ORC, para que trabaje en el modo XY. Ajuste los controles de deflexión horizontal y vertical del ORC hasta obtener una deflexión en el horizontal igual a la obtenida en el vertical

3. Dibuje la figura que aparece en la pantalla del ORC . Calcule la frecuencia "desconocida" de la señal aplicada al eje horizontal (X) del ORC, según los puntos de tangencia con los ejes vertical y horizontal y con la frecuencia de referencia aplicada al vertical : fh=(nv/nh).fv

Donde:

fh: frec. de señal conectada al eje horizontal (X) del ORC

fv: frec . de señal conectada al eje vertical (Y) del ORC.

nh: puntos de tangencia de la figura de Lissajouss con el eje X.

nv: puntos de tangencia de la figura de Lissajouss con el eje Y.

4. Repita las mediciones anteriores para las frecuencias del generador de señales: 120, 180, 240 Hz.Anote sus medidas en una tabla de datos.

Frecuencias f1 120 Hz 180 Hz 240 Hznh - 1 1 1nv - 2 3 4fh 60

Hz120 Hz 180 Hz 240 Hz

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICO 2 Prof. Alfredo Torres León

D. MEDI DA DEL ANGULO DE DIFERENCIA D E FASE.

1. Conectar el circuito de la figura:

2. Conecte adecuadamente el ORC. Fije un punto de referencia, identificando cada señal:Yb es la señal de voltaje aplicado Ya corresponde al voltaje en la resistencia que está en fase con la señal de corriente del circuito, observe el corrimiento entre estas dos señales. Mida el desplazamiento en el tiempo entre estas dos ondas. Calcule el ángulo de diferencia de fase.

Divisiones periodo

Divisiones de diferencia

Angulo de diferencia de fase (ORC)

Angulo de diferencia de fase medido

8 0.6 26.39º 27º

3. Repita el procedimiento para una frecuencia del generador de señal de 1KHz . Anote sus valores medidos.

V. CUESTIONARIO FINAL.

1. Explique si respecto a los datos de la tabla (1), existen diferencias entre los voltajes medidos Y calculados.

Efectivamente existen diferencias, debido a que el VOM no tiene tanta sensibilidad como el ORC; es decir el efecto de carga del VOM es mayor al del ORC, sin embargo el margen de error es aceptable.

2. Respecto a los datos de la tabla (2), explique las diferencias existentes entre los cálculos teóricos y los valores experimentales.

3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICO 2 Prof. Alfredo Torres LeónLa relación f=1/T determina la frecuencia, en este caso el error de lectura del ORC es mínima, prácticamente no existe.

3. Al medir voltajes con el ORC, habrá "efecto de carga" en los circuitos de las figuras 1 y 2? Explique.

Especificaciones técnicas del Osciloscopio utilizado en el laboratorio:

Osciloscopio Digital ATTEN ADS1062 CML – Datos técnicos

Entrada

Entradas AC, DC, GND

Impedancia de entradaDC: 1 M? ± 2% || 17 pF ± 3 pF

AC: 1,2 M? ± 2% || 17 pF ± 3 pF, ≤100 mV/div 1,0 M? ± 2% || 17 pF ± 3 pF, >100 mV/div

Voltaje máx. de entrada ± 400V PK-PK CATIAtenuador de sonda 1×, 10×Atenuador de osciloscopio 1×, 10×, 100×, 1000×

Sistema Horizontal

Frecuencia de muestreo en tiempo real

1 canal: 500 MSa/s, 2 canales: 250 MSa/s

(para modelos ADS1000CL+)

1 canal: 1 GSa/s, 2 canales: 500 MSa/s

(para modelos ADS1000CML)

1 canal: 1 GSa/s, 2 canales: 1 GSa/s (para

modelos ADS1202CML)

Frecuencia de muestreo en tiempo equivalente

50 GSa/s

Modos de medición (pantalla)

Normal, ventana, modificación de dimensiones de ventana, exploración, x-y

Timebase Accuracy ±100 ppm., medidos sobre el intervalo de 10 msVentana de tiempo 18 divisiones.

Sistema Vertical

Sensibilidad vertical2mV-10V/div en la entrada BNC (1-2-5 secuencia)

2mV-10V/div en la entrada BNC (para modelos ADS1202CML y ADS1000CL+)

Rango de decalaje de voltaje en el canal

2 mV-200mV: ±1.6V 206 mV-10V: ± 40V en rangos de crecimiento fijo y variable

Resolución vertical 8 bitNúmero de canales 2

BW Flatness (Uniformidad de banda de frecuencias)

DC-10% del establecido BW: ± 1dB 10%-50% del establecido BW: ± 2dB 50%-100% del establecido BW: ± 3dB

Límite inferior de frecuencia (AC -3dB)

≤10 Hz (en la entrada BNC)

Ruido: Pk-Pk para grabar 3K

≤ 0.6 Div for average of 10Pk-Pk readings in fixed gain settings.≤= 0.7 Div for average of 10 Pk-Pk readings, Variable gain settings

SFDR incluídos harmónicos ≥40 dB

Precisión de DC Gain< ± 3.0%: 5mV/div to 5V/div in Fixed Gain Ranges

< ± 4.0%:typical for 2mV/div and Variable Gain RangesPrecisión de medición DC : All Gain settings ≤100mV/div

± [3% x (|indicación|+|decalaje|) +1% |decalaje| +0,2 div.+2 mV]

Precisión de medición DC: All Gain

±[3% x (|indicación|+|decalaje|) +1% |decalaje| +0,2 div. + 100 mV]

4

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICO 2 Prof. Alfredo Torres Leónsettings>100mV/divOperaciones matemáticas +,-, *,FFTFFP Modo de ventana: Hanning, Hamming, Blackman, RectangularLimitador de ancho de banda

20MHz ± 40% Typical (Note: BW limited below 20MHz ± 40% when using probe X1)

Sistema de disparo

Tipos de disparo frontal, video, ancho de pulso, retraso, externoModos de disparo auto, normal, singularRecursos de disparo CH.1-2, EXT, EXT/5, AC LineConexiones de disparo AC, DC, LF rej, HF rej

Diapasón del nivel de disparo

CH1, CH2: ±6divisiones desde el centro de la pantalla EXT: ±1.2V EXT/5: ± 6V

Precisión del nivel de disparo (típico) aplicable para la señal de subida y bajada ≥ 20ns

Interna: ±(0.2 div×V/div)( ± 4 divisiones desde el centro de la pantalla) EXT: ±(6% of setting + 40 mV)

EXT/5: ±(6% of setting + 200 mV)

Disparo frontal (Edge Trigger )

Edge type: Rising, Falling, Rising and Falling

Disparo intermitente (Pulse Width Trigger)

Modos de disparo: (>,<,=) Positivo, (>,<,=)Negativo; Rango de disparo: 20ns-10s

Disparo video (Video Trigger)

Soporta señales en formato: PAL/SECAM, NTSC Condiciones de disparo: campo impar (odd field), campo par (even field),

todos los campos (all lines), campo número... (line Num)

Disparo con retraso (Slope Trigger)

retraso positivo (antes)(>,<,=) y negativo (después) (>,<,=) de la señal

Tiemp: 20 ns-10 sDisparo externo (Alternative Trigger)

CH1 tipos de disparo: frontal, video, ancho de pulso, retrasoCH2 tipos de disparo: frontal, video, ancho de pulso, retraso

Panel de control

AutoajusteAjuste automático del sistema Vertical, Horizontal y del sistema de

disparoAlmacenamiento y reproducción

Soporta 2 grupos de formas de onda, 20 ajustes, 20 formas de onda Función de almacenamiento y reproducción, USB flash driver

Sistema de recolección de datos

Tipos de muestreo Tiempo real, tiempo equivalenteModos de muestreo Muestreo, Medición del pico, PromedioValor promedio 4, 16, 32, 64, 128, 256

Sistema de medición

Medisiones automáticas

Vpp, Vmax, Vmin, Vamp, Vtop, Vbase, Vavg, Mean, Crms, Vrms, ROVShoot, FOVShoot, RPREShoot, FPREShoot, Rise time, Fall time, Freq, Period, +Wid, -Wid, +Dut, -Dut, Bwid, Phase, FRR, FRF, FFR,

FFF,LRR,LRF, LFR, LFF Modo manual, Modo Track (rastreo) y Modo Auto

Pantalla

Pantalla LCD TFT a color de 7" pulgadas (145 mm)Resolución 480 x 234 pixelesModo de visualización de ondas

punto, vectorial

Tiempo de visualización de señal en modo de puntos o

apagado., 1 s, 2 s, 5 s, permanente

5

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICO 2 Prof. Alfredo Torres LeónvectorialTiempo de visualización de menú

2 s, 5 s, 10 s, 20 s, permanente

Modo de salvapantalla 1 min., 2min ., 5 min., 10 min.,15 min., 30 min., 1 h., 2 h., 5 h., apagado.Interpolación de señal Sin(x)/x, linealModelo a color normal, invertidoInterfaz USB Host, USB Device, RS232, salida para función "Bien/Mal"

Alimentación

Voltaje de entrada 100-240 V AC, CAT II, selección automáticaDiapasón de frecuencias de 45 Hz a 440 HzConsumo de energía 50 Wt

Características generales

Dimensiones ( L ×A× G), mm

399 × 148,5 × 110,5

Peso 2,4 kg

Como se puede observar la impedancia de entrada para escalas menores o igual que 100mV/div en C.A. es de 1.2 MΩ y para escalas mayores es 1.0 MΩ, a pesar de ser una impedancia muy grande si la resistencia equivalente de thevenin del circuito a medir es igual o muy cercana al valor de impedancia de entrada del osciloscopio, este perturbaría considerablemente la medición.

4. Indique las ventajas y desventajas de usar un osciloscopio como voltímetro de c .a.

Principal ventaja, se puede observar la forma de onda en la pantalla del ORC, además de ser más preciso y tener menor “efecto de carga”, se pueden medir señales de diferentes frecuencias, una desventaja podría ser el costo del instrumento y dependiendo del trabajo a realizar podría ser más que suficiente un Multímetro.

5. Considera Ud. exacta la determinación de la frecuencia mediante la medición del periodo, según los datos de la tabla (3).

En este caso es una aproximación de la frecuencia, no se podría decir que es exacta.

6. Cuando es conveniente emplear la frecuencia de la red como referencia par a la medición de la frecuencia mediante las figuras de Lissajouss?

Cuando las frecuencias que se desean medir son múltiplos de la frecuencia de la red.

7. Es posible utilizar el método de las figuras de Lissajouss cuando la frecuencia de la referencia está conectada a la entrada horizontal? Justifique su respuesta.

Si solo tendríamos que despejar la relación para hallar la frecuencia vertical, es decir: fv= fh ×nhnv

8. Cuándo se produce la diferencia de fase en un circuito?

Cuando se encuentra conectado un condensador o una bobina, es decir cuando tenemos un circuito RL, RC o RLC

9. Según el método experimental utilizado para la medición del ángulo de fase, explique cuál es la finalidad de utilizar el control de sincronismo externo (SYNC.EXT.) del osciloscopio?

Es para tener mayor precisión en el disparo de la imagen en pantalla.

10.Explique el método de medición del ángulo de fase mediante las figuras de Lissajouss. Cuál de los dos métodos es a su parecer es más conveniente y por qué?

El método de las figuras de Lissajouss consiste en obtener figuras geométricas que representan el desfasaje en grados según sean figuras conocidas (en el caso de frecuencias iguales), y en una relación de frecuencias verticales y horizontales en el caso de frecuencias diferentes. Este método

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICO 2 Prof. Alfredo Torres Leóntiene sus limitaciones debido a que no es tan preciso como el método convencional de calcular el ángulo de desfasaje por la cantidad de divisiones por tiempo.

VI. CONCLUSIONES

- Podemos comprobar con facilidad que el uso de un osciloscopio es más recomendable y más fiable que el uso de un voltímetro ya sea por brindarnos mucha más información o datos sobre lo medido a pesar de existir el efecto de carga en ambos.

- Pero siempre debemos tener cuidado en tener las puntas de prueba adecuadas, pues estás son muy sensibles a los ruidos eléctricos cercanos.

- Utilizar un osciloscopio digital presenta muchas ventajas adicionales, debido a la rapidez con la que se puede realizar las medidas.

- Para concluir, el osciloscopio es un instrumento muy versátil y útil para el uso en laboratorios y en particular para los ingenieros eléctricos y electrónicos.

BIBLIOGRAFIA.

1 .-"Componentes E:lectrónicos y Mediciones" -Wedlock/Roberge.

2 .-"Prácticas de Electricidad" -Paul Zbar.

3 .-"Circuitos de Corriente Alterna" -Kerchner/ Corcoran.

4.-"Know your Oscilloscope" -Paul C. Smith.

5.-"Radio Handhook" -William Orr.

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