Laboratorios CE1 (1)

Laboratorio de Circuitos Electrónicos I Ing. Christian Vásquez Gamarra

Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco

Facultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, Mecánica y Minas

Departamento Académico de Ingeniería Electrónica

Laboratorio de Circuitos Electrónicos I

Semestre 2015-I

Ing. Christian Vásquez [email protected]

Ing. Electrónica UNSAAC

mailto:[email protected]


INTRODUCCIÓN.

La presente guía de prácticas del curso de Laboratorio de Circuitos Electrónicos I ha sido elaborada para la mejor comprensión de estos dispositivos y su comportamiento en sus distintas configuraciones.

La finalidad de esta guía es comprobar, analizar y entender mediante varios experimentos los conocimientos teóricos aprendidos previamente al curso.

Acerca de los materiales a utilizar se debe de contar con una serie de dispositivos en sus distintos modelos, así como sus configuraciones circuitales. Al mismo tiempo portar una tablilla de pruebas denominado Protoboard el cual nos servirá para el montaje de todos los circuitos a analizar.

Las prácticas de este laboratorio son:

1. Circuitos Rectificadores.2. Circuitos Recortadores y dobladores de voltaje.3. Filtros para fuentes de alimentación.4. El diodo zéner como regulador de voltaje5. Estudio de los CI LM 317 y LM7805 como reguladores de voltaje.6. El amplificador universal transistorizado.7. Otras configuraciones transistorizadas.8. Circuito de polarización con realimentación de voltaje9. El amplificador FET.10. Proyecto de Laboratorio.

Como se puede apreciar son 10 experiencias que el alumno deberá realizar a lo largo del semestre lectivo que totalizan 17 semanas, cada experiencia se realiza en un máximo de 2 horas de laboratorio, en la primera semana se hará una introducción a los equipos e instrumentos destinados a la realización de cada una de las experiencias, en el transcurso del laboratorio el alumno debe de realizar simulaciones respectivas y adjuntarlas al informe final.

ACERCA DE CADA EXPERIENCIA DE LABORATORIO.

La evaluación de cada práctica será en forma vigesimal calificando lo siguiente:

Práctica de laboratorio (10 pts). Informe final (10 pts).



La práctica de laboratorio es la experiencia propiamente dicha donde se evalúa la destreza motriz del alumno, participación en el armado del circuito, disposición y conexión de los equipos, toma de datos experimentales.

El informe final lo realiza cada alumno o en grupo según el caso, adjuntando para ello toda la documentación de la práctica realizada, mediciones, observaciones, simulaciones, sugerencias y recomendaciones, etc.

ACERCA DE LA PRESENTACIÓN DE LOS INFORMES.

Se evaluarán todos los informes detalladamente en idioma INGLÉS.

Presentar en formato A4, papel bond.En la carátula indicar todos los datos correspondientes a cada alumnoSe evaluará ortografía.Los gráficos a realizar se presentarán en papel milimetrado y/o en software ExcelLos planos circuitales se presentarán en el software Autocad



PREFACIO

OBJETIVO GENERAL

Este laboratorio tiene como objetivo general:

“Analizar dispositivos electrónicos básicos en sus distintas configuraciones, considerando el modelado y las limitaciones de los componentes, para comprender el funcionamiento de todos los sistemas electrónicos.”

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Familiarizar al alumno en el manejo de herramientas y equipos utilizados en el laboratorio.

Analizar y comprender en forma práctica el funcionamiento de los dispositivos electrónicos básicos así como sus aplicaciones.

INTRODUCCIÓN

Este laboratorio es la base principal para introducirlos en el manejo adecuado y eficiente de los equipos electrónicos, así como para experimentar y comprobar el comportamiento de los distintos dispositivos con ayuda de sus respectivas simulaciones.

Se espera que el estudiante ponga en práctica lo aprendido en teoría en el curso previo de circuitos electrónicos I y adquiera un conocimiento más detallado en el diseño de circuitos con semiconductores.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, Robert L Boylestad, Louis Nashelsky.

Dispositivos Electrónicos, Thomas L Floyd, 8ed. Pearson Educación, México, 2008. Circuitos Microelectrónicos Análisis y Diseño, Muhammad H. Rashid, Thomson,

México, 2002.

Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Lineales, Robert F Coughlin, Frederick F. Driscoll, 1999.



PRÁCTICA N°1CIRCUITOS RECTIFICADORES

OBJETIVOS

Determinar la onda de salida en un circuito rectificador de media onda y onda completa.

Analizar y explicar experimentalmente la función de los diodos rectificadores.

INTRODUCCIÓN

El diodo es un componente electrónico formado por la unión p-n y tiene la funcionalidad de que la corriente eléctrica circule en un solo sentido. Este dispositivo es el elemento fundamental especialmente para el diseño de los circuitos rectificadores. Este rectificador es esencial en las fuentes de alimentación de CD sustanciales para el buen funcionamiento de cualquier equipo electrónico.

Un Rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada en corriente continua . 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.

A los circuitos rectificadores de onda completa se les acostumbra decir que implementan la operación matemática valor absoluto.

Para un circuito que proporciona una señal pulsante el valor medio (m) y el valor eficaz (rms) son distintos de cero. Para los circuitos rectificadores se cumple:

Rectificador de media onda Rectificador de onda completa

Vp – valor pico

El rizado, llamado también fluctuación o ripple, es la pequeña componente de alterna que queda tras rectificarse una señal a corriente continua. Puede reducirse notablemente mediante un filtro de condensador, y es la reducción a un valor mucho más pequeño de la componente alterna remanente tras la rectificación.

En la práctica los rectificadores más utilizados son los de onda completa ya que el factor de rizado es muy pequeño, parámetro que es básico para el diseño de fuentes de alimentación.



Donde: es el valor eficaz de todas las componentes alternas que conforman la onda

rectificada. es el valor medio de la onda rectificada.

es el valor eficaz de la onda rectificada.

EQUIPOS

Fuente de voltaje AC de 220VOsciloscopioMultímetroTablilla de montaje (protoboard)

MATERIALES.

Transformador reductor de 220/12 – 0 - 12 V, @ 1A.Resistencias de 1Kohm, de 0.5 WResistencias de 10Kohm, de 0.5 W4 Diodos rectificadores con código1N4001.Cables rígidos unipolares para Protoboard.Sondas para osciloscopio

INFORME PREVIO.

Siendo éste el primer laboratorio, los alumnos traerán todos los materiales y equipos personales como multímetros digitales o analógicos para la elaboración de la experiencia.

Identifique y /o desarrolle:

Rectificadores de media y onda completa. Valor medio Valor eficaz Factor de rizado Funciones del voltímetro de corriente continua Funciones del voltímetro de corriente alterna Voltaje pico inverso



1 Primera Parte

Arme el siguiente circuito rectificador de media onda:

Verifique la onda de salida en R1 mediante el osciloscopio para ello conecte el terminal positivo en R1 y la cubierta exterior a tierra.

Efectuar el acoplamiento DC. Llenar la tabla que se encuentra al final de esta guía del circuito respectivo Tomando en cuenta la resistencia de carga R1 tomar los valores de 1K y 10K,

calcular teóricamente Calcular el factor de rizado.

2 Segunda Parte

Arme el siguiente circuito rectificador de onda completa con toma central:



Verificar la onda de salida.Efectúe los mismos cálculos anteriores.

3 Tercera Parte

Arme el siguiente circuito rectificador de onda completa tipo puente:

Verificar la onda de salida.Efectúe los mismos cálculos anteriores.



INFORME FINAL

Llenar la tabla siguiente para los 3 circuitos rectificadores:

Rectificador de media onda

Parámetro R11 Kohm 10 Kohm

Vo p-p 17.5 VVo rms 12.6 VVo mIo mIo rms

Forma de onda

Rectificador de onda completa con toma central


Vo p-pVo rmsVo mIo mIo rms

Forma de onda

Rectificador de onda completa tipo puente


Vo p-pVo rmsVo mIo mIo rms

Forma de onda

Dibujar en papel milimetrado A4 las formas de onda de salida, indicando los valores notables.



Efectuar las simulaciones respectivas en el software ISIS 7 PROFESIONAL Proteus.

Indicar 5 aplicaciones de los circuitos rectificadores Reportar todos los cálculos obtenidos Mencione observaciones y conclusiones

PRÁCTICA N°2CIRCUITOS LIMITADORES Y DOBLADORES DE TENSIÓN



OBJETIVOS

Configurar diferentes formas de onda conformados con diodos. Analizar el comportamiento del circuito Duplicador de Voltaje. Determinar la onda de salida en este tipo de circuitos. Analizar la respuesta en frecuencia.

INTRODUCCIÓN

Los circuitos Limitadores también conocidos como Recortadores, son aquellos que permiten recortar una parte de la señal arbitraria que queda por encima o por debajo de un nivel de tensión al cual se toma como referencia. Estos pueden ser de 2 clases: Los Circuitos Limitadores paralelos o Circuitos Limitadores en serie. La tensión de referencia puede ser proporcionada por una batería, pero en la práctica se reemplaza por el voltaje que proporciona un diodo zéner.

Los circuitos Duplicadores de Tensión son aquellos cuya tensión continua máxima de salida es igual al doble del valor pico de la tensión alterna aplicada. La idea de los duplicadores de tensión es cargar a los capacitores de alternaciones diferentes de la tensión alterna aplicada y descargarlos en una configuración de refuerzo en serie.

EQUIPOS

OsciloscopioMultímetroTablilla de montaje (protoboard)Generador de Funciones

MATERIALES.

Resistencias de 330 ohm, de 1/4 WResistencias de 10Kohm, de 1/4 W2 Diodos rectificadores con código1N4001.Cables rígidos unipolares para Protoboard.Sondas para osciloscopio2 Portabaterías tamaño “AA”2 Capacitores electrolíticos 47uF, 16V 4 Pilas “AA”

INFORME PREVIO.

Identifique y/o desarrolle:

Circuito Limitador Paralelo negativo – Principio de funcionamiento. Circuito Limitador Paralelo positivo – Principio de funcionamiento.



Circuito Limitador Serie – Principio de funcionamiento. Circuito Limitador doble – Principio de funcionamiento. Circuito Duplicador de Tensión – Principio de funcionamiento.

PREPARACIÓN:

Para todos los circuitos fijar el generador de Funciones en10Vp-p, 1KHz, Onda seno.

Verifique la onda de salida mediante el osciloscopio para ello conecte el terminal positivo en la salida representada por Vo y la cubierta exterior a tierra.

Para la práctica suponga B1= B2= B3= B4= B5=3V

Para los circuitos Limitadores medir el voltaje que proporciona los 2 portabaterías y anotar los datos en la tabla adjunta.

Fijar en el osciloscopio el acoplamiento DC. Observar la forma de onda a la salida, dibujarlos y anotar los valores más

importantes como el Valor Pico, Valor del nivel de referencia donde actúa el limitador.

Para los circuitos Duplicadores de Tensión:

Observar la forma de onda y anotar el valor de Vo en la tabla respectiva de este circuito.

Fijar la frecuencia del generador a 10KHz y luego a 100KHz y repetir el paso anterior.

1 <Primera ParteArme el siguiente Circuito Limitador Paralelo negativo:

2 Segunda Parte

Arme el siguiente Circuito Limitador Paralelo positivo:



3 Tercera Parte

Arme el siguiente Circuito Limitador serie:

4 Cuarta Parte

Arme el siguiente Circuito Limitador Doble:



5 Quinta Parte

Arme el siguiente Circuito Duplicador de Tensión:

INFORME FINAL

Llenar la tabla siguiente para los 5 circuitos Limitadores y Dobladores de Tensión.

B1 [V]B2 [V]

Forma de Onda del Circuito Limitador Paralelo Negativo



Forma de Onda del Circuito Limitador Paralelo Positivo

Forma de Onda del Circuito Limitador Serie

Forma de Onda del Circuito Limitador Doble

Circuito Duplicador de Voltaje1KHz 10KHz 100KHz

Vo [V] Forma de Onda Vo [V] Forma de Onda Vo [V] Forma de Onda

Dibujar en papel milimetrado A4 las formas de onda de salida, indicando los valores más importantes.


Cómo depende la salida Vo cuando varía la frecuencia? Compare las formas de onda teórica y experimental.



Reportar todos los cálculos obtenidos Mencione observaciones y conclusiones

PRÁCTICA N°3



FILTROS PARA FUENTES DE ALIMENTACIÓN

OBJETIVOS

Configurar diferentes filtros. Analizar el comportamiento de los condensadores e inductores. Determinar la onda de salida en este tipo de circuitos. Identificar los componentes que configuran los diferentes filtros.

INTRODUCCIÓN

Como hemos visto el voltaje obtenido en la salida de un rectificador puede descomponerse en una componente continua más unas componentes senoidales, cuyas frecuencias aumentan, al mismo tiempo que sus amplitudes disminuyen.

Tanto capacitor como el inductor, presentan una oposición, denominada reactancia, al paso de la corriente alterna, ambos tienen comportamientos opuestos con la frecuencia, por ende, mientras aumenta la frecuencia, la reactancia capacitiva disminuye y la inductiva aumenta.

Cuando estos componentes se colocan entre el rectificador y la carga, se está configurando un filtro, y podemos mencionar: filtro por bobina, filtro por condensador, filtro en L, filtro en “π”

Para especificar una fuente de alimentación debemos mencionar las siguientes características:

Factor de Rizado. Regulación. Corriente media de salida Tensión continua de salida

EQUIPOS

OsciloscopioMultímetroTablilla de montaje (protoboard)

MATERIALES.

Transformador reductor 220V / 12 - 0 – 12, 1ABobina con núcleo de hierro (puede ser la bobina de un relay o un transformador)Resistencias de 47 Ω, 100 Ω, 220 Ω, 390 Ω, 470 Ω, 1KΩ, 2.2KΩ, 3.3K Ω, 4.7KΩ, 10KΩ @ 1/2 W, o en su defecto traer un potenciómetro de 10KConectores B-T2 Diodos rectificadores con código1N4001. Capacitores electrolíticos 47uF, 100uF, 220uF, 470uF, 1000uF todos @ 25VCables rígidos unipolares para Protoboard.



Sondas para osciloscopio

INFORME PREVIO.


Factor de rizado. Regulación Porcentaje de regulación Importancia de la inductancia en filtro en “L” Filtro por bobina. Filtro por condensador. Filtro en L Filtro en π

PREPARACIÓN:

Medir con el multímetro la resistencia de la bobina y la resistencia del diodo en conducción. Anotarlos en la tabla N° 1 adjunta al final de esta guía.

1 Primera Parte

Arme el siguiente Circuito Rectificador con Filtro por bobina:

Conectar el osciloscopio en R1 para observar y medir el voltaje de rizado en la salida, luego observar en el punto de la onda rectificada, es decir entre los diodos, medir el voltaje de rizado en dicho punto.

Fijar el osciloscopio en acoplamiento AC para observar y medir el voltaje de rizado Vr, mientras que el amperímetro y el voltímetro permitan medir el valor medio o eficaz ya sea de la corriente o del voltaje respectivamente, dependiendo de la posición del selector de funciones del instrumento.

Llenar la tabla N°2 respectiva al final de la guía. Variar la resistencia de salida R1 según los valores de la tabla N°3.



2 Segunda Parte

Arme el siguiente Circuito Rectificador con Filtro por condensador:

Conectar el osciloscopio en R2 para observar y medir el voltaje de rizado en la salida.

Llenar la tabla N°4 respectiva. Variando el valor del capacitor, llenar la tabla N°5 respectiva. Fije el valor de C=470uF y variando R2 llenar la tabla N°6 respectiva.

3 Tercera Parte

Arme el siguiente Circuito Rectificador con Filtro en L:

En vez del resistor de 100ohm colocar el potenciómetro de 10Kohm, el cual debe estar fijado al inicio en el valor más alto de resistencia.

Conectar el osciloscopio en la salida del rectificador con diodos, para observar el voltaje que proporciona el rectificador.

Disminuir el valor del potenciómetro hasta que se observe en el osciloscopio una onda rectificada completa por que cuando esto ocurre es debido a que L1=Lc (inductancia crítica)

Mida el valor del potenciómetro y anotarlo en la tabla 7. Reemplazar el potenciómetro por el valor fijo de 100ohm Conectar de nuevo el osciloscopio en R para observar y medir el voltaje de

rizado en la salida, luego trasladarlo hasta la salida del rectificador con diodos para medir el voltaje de rizado en este punto.

Llenar la tabla N°8



4 Cuarta Parte

Arme el siguiente Circuito Rectificador con Filtro en π:

Conectar el osciloscopio en R4 para observar y medir el voltaje de rizado en la salida, luego trasladarlo al punto de salida del rectificador con diodos para medir el voltaje de rizado en dicho punto.

Llenar la tabla N°9

INFORME FINAL Llenar las tablas siguientes para todos los circuitos.

Resistencia de la bobina y del diodoRL(ohm)

Rd(ohm)Tabla N°1

Filtro por bobinaParámetro Valor ObservaciónV ent rms[V] V salida del trafoVo rms[V] V salida del cktoV rect V salida de los diodosIo rms[mA] I salida del cktoVro V rizado salida

Forma de onda

Tabla N°2

Obtención de la curva de regulación de filtro por bobinaR(ohm) 47 100 220 390 470 1K 2.2K 3.3K 4.7K 10KVo av [V]Io av [mA]



Tabla N° 3

Filtro por condensadorParámetro Valor ObservaciónV ent rms[V] V salida del trafoVo rms[V] V salida del cktoIo rms[mA] I salida del cktoVro V rizado salida

Forma de onda

Tabla N° 4

Variación del capacitor en el Filtro por condensadorC[uF] 47 100 220 470 1000Vo av

Tabla N°5

Obtención de la curva de regulación de filtro por condensadorR(ohm) 47 100 220 390 470 1K 2.2K 3.3K 4.7K 10KVo av [V]Io av [mA]

Tabla N°6

RTabla N° 7, Resistencia de carga que permite llegar al valor de inductancia crítica

Filtro en LParámetro Valor ObservaciónV ent rms[V] V salida del trafoVo rms[V] V salida del cktoIo rms[mA] I salida del ckto



Vro V rizado salida

Forma de onda

Tabla N°8

Filtro en πParámetro Valor ObservaciónV ent rms[V] V salida del trafoVo rms[V] V salida del cktoIo rms[mA] I salida del cktoVro V rizado salida

Forma de onda

Tabla N°9

Dibujar en papel milimetrado A4 las formas de onda de salida, indicando los valores más importantes.



PRÁCTICA N°4EL DIODO ZÉNER COMO REGULADOR DE TENSIÓN

OBJETIVOS

Analizar el diodo zéner como regulador de tensión. Identificar los parámetros más importantes del diodo zéner.



INTRODUCCIÓN

Dentro de los dispositivos semiconductores más importantes esta el diodo y entre sus aplicaciones, como ya hemos visto anteriormente, está en las fuentes de alimentación, necesaria para el buen funcionamiento de cualquier equipo electrónico, una de sus variaciones está el diodo zéner, cuando éste se usa como regulador de tensión tenemos dos posibilidades:

“Regulador de carga”, donde la fuente de alimentación se mantiene constante y sólo varía la corriente de carga, teniendo aquí el diodo zéner un rango de variación de corriente de carga para el cual mantiene constante el voltaje de carga.

“Regulador de línea”, donde la corriente de carga se mantiene constante y sólo varía la tensión de alimentación, también hay un rango de variación de voltaje de la fuente de alimentación donde el diodo zéner mantiene constante el voltaje de carga.

EQUIPOS

MultímetroTablilla de montaje (protoboard)Fuente de alimentación DC variable

MATERIALES.

Diodo zéner: 12V / 0.5WResistencias: 100 Ω, 270Ω, 390Ω, 470Ω, 1KΩ, 2.2KΩ, 3.3KΩ, 4.7KΩ, 10KΩ @ 1/2WConectores B-TCables rígidos unipolares para Protoboard.

INFORME PREVIO.


Diodo zéner como regulador Reguladores de carga Reguladores de línea Hoja de datos característica del diodo zéner a utilizar

1 Primera Parte: “Regulación de carga”

Arme el siguiente Circuito configurando al zéner como regulación de carga:



Medir Vo para distintos valores de del resistor de salida R2 y llenar la siguiente tabla:

Regulación de Carga

R2 [ohm] 270 390 470 1000 2200 3300 4700 10000

Io [mA]

Vo [V]

Tener en cuenta lo siguiente: desenergizar la fuente de alimentación cada vez que se cambie de valor de resistencia en R2 con el único fin de proteger el diodo zéner

2 Segunda Parte: “Regulación de línea”

Arme el siguiente Circuito configurando al zéner como regulación de línea:

Variar B1, mida Vo en la resistencia de salida R2, llenar la siguiente tabla:

Regulación de LíneaB1 [V] 2 4 6 8 10 12 14 16 18Vo [V]



Cuidar que B1, en todo momento no sea mayor que 20V para que el zéner no pueda deteriorarse.

INFORME FINAL

Cuál es la función del resistor R1? Cuáles son los parámetros más importantes para seleccionar y especificar un

diodo zéner? Cuál es el significado de cada uno de ellos? Adjuntar hoja de datos experimentales del diodo zéner. Dibujar en el software Excel de office la regulación de Carga Vo - Io. Dibujar en el software Excel de office la regulación de línea Vo – B1. Efectuar las simulaciones respectivas en el software ISIS 7 PROFESIONAL

Proteus. Reportar todos los cálculos obtenidos Mencione observaciones y conclusiones



PRÁCTICA N°5REGULADORES DE TENSIÓN EN CIRCUITO INTEGRADO

OBJETIVOS

Analizar los circuitos integrados reguladores de tensión. Manejar los CI reguladores de tensión fijos y ajustables. Configurarlos como fuentes de alimentación reguladas.

INTRODUCCIÓN

Las tensiones proporcionadas por los CI reguladores de voltaje pueden ser utilizados en fuentes de tensión constante, instrumentación, equipamiento electrónico de estado sólido, etc.

En los reguladores de voltaje fijos, el valor de la tensión es fijado por el fabricante, su característica principal es que posee 3 terminales. La serie 78xx son reguladores positivos, mientras que los de la serie 79xx son reguladores negativos.

En los reguladores con CI ajustables, que también tienen 3 terminales, el voltaje es ajustado por el usuario con la adición de resistores externos, como ejemplo podemos citar al CI con código 317.

Entre sus características principales de la serie 78XX tenemos:

Limitador de corriente interna para corto circuito No requiere de componentes externos Protección de sobrecarga térmica interna Disponible de varios encapsulados Corriente de salida superior a 1A

El CI regulador de la serie 317 tiene:

Corriente de salida hasta 1.5 A Regulación de línea típica de 0.01% /V Rechazo de rizado en 80dB Limite de corriente constante con la temperatura Regulación de carga típica 0.1V Voltaje de salida ajustable por encima de 1.2 V hasta un máximo de 57V.

La expresión de salida para el CI regulador 317 es:

Donde:

- 1.25V (voltaje desarrollado internamente)



- 100uA (despreciable en la mayoría de sus aplicaciones)

El voltaje diferencial Entrada – Salida máxima es de 60V

EQUIPOS

MultímetroTablilla de montaje (protoboard)Fuente de alimentación DCConectores B-T

MATERIALES.

1 CI regulador de voltaje fijo LM78051 CI regulador de voltaje ajustable LM317Resistencias: 47 Ω, 100Ω, 470Ω, 1KΩ, 4.7 KΩ, 10KΩ @ 1/2WPotenciómetro 10K ΩCables rígidos unipolares para Protoboard.

INFORME PREVIO.


Encapsulado de los CI e indicar la configuración de sus terminales y sus respectivas funciones

Regulación de línea y regulación de voltaje Valores comerciales de tensión para los CI de la serie 78XX y 79XX Mostrar el circuito interno del regulador 78XX y 79XX Indicar el diagrama de bloques funcionales de una fuente de alimentación y señalar

el bloque que es implementado en base a los CI a estudiar

1 Primera Parte: “Regulador de voltaje Fijo”

Arme el siguiente Circuito Regulador de voltaje Fijo

Variar el voltaje de alimentación B1 y luego medir Vo



Llenar la tabla siguiente:

Regulación de línea del CI 7805B1 [V] 2 4 6 8 10 12 14 16 18Vo [V]

2 Segunda Parte: “Regulación de carga”

Del circuito anterior reemplazar el valor de R1 por los valores indicados en la siguiente tabla:

Fijar B1 a 9V Medir Vo y llenar la tabla siguiente:

Regulación de Carga del CI 7805

R1 [ohm] 47 100 470 1000 4700 10000

Vo [V]

3 Tercera Parte: “LM 317”

Arme el siguiente Circuito Regulador de voltaje Ajustable:

Fijar el voltaje de alimentación en 15V



Calcular el valor de la resistencia del potenciómetro R2 que va de 0Ω a 10KΩ el cual genera una tensión en la salida Vo regulada desde 2V hasta un valor máximo, para ello medir V(V) y la corriente I(mA).

Llenar la tabla siguiente:

Vo (V) Mínimo 2 4 6 8 10 12 MáximoV(V)

I(mA)R2(ohm)

INFORME FINAL

Dibujar en el software Excel de office la regulación de línea del CI 7805. Dibujar en el software Excel de office la regulación de carga del CI 7805. Para el CI 317 dado un voltaje fijo a su entrada, ¿cuál es el voltaje mínimo

obtenido y cuál el voltaje máximo? Dibujar el diagrama esquemático de una fuente de alimentación que utilice

un regulador de voltaje ajustable que se pueda energizar con 220V, 60 Hz Efectuar las simulaciones respectivas en el software ISIS 7 PROFESIONAL


PRÁCTICA N°6EL AMPLIFICADOR UNIVERSAL TRANSISTORIZADO

OBJETIVOS

Analizar experimentalmente el funcionamiento del transistor como amplificador. Conocer las características de los transistores comerciales.

INTRODUCCIÓN

Existen muchas maneras de configurar transistores para su funcionamiento como amplificadores, el más común y usado es el que tiene 4 resistores.

Las resistencias de entrada sirven para formar la malla Base – Emisor y así polarizar la juntura, mientras que las resistencias de salida conforman la malla Colector – Emisor.

La resistencia de emisor da mucha estabilidad al circuito el cual es desacoplado por un capacitor en paralelo en presencia de señal alterna. Los capacitores de acoplo están presentes en la entrada y salida del circuito.

Cuando la señal se inyecta por la base y esta es amplificada por el colector, ésta está desfasada de la primera en 180°, mientras que si se obtiene por el emisor se encuentra en fase con la señal de entrada.



Este amplificador amplifica linealmente, es decir sin distorsión, cuando la señal de entrada Vi < 100 mVp-p. Se entiende por amplificación sin distorsión cuando Vi es una onda senoidal pequeña y en la resistencia de salida se observa la onda senoidal mas grande. Por el contrario si Vi se deforma entonces hay distorsión.

En audio es usual expresar las señales en dB c/r a 1 Vef

EQUIPOS

MultímetroTablilla de montaje (protoboard)Fuente de alimentación DCGenerador de Funciones “GF”Conectores B-T

MATERIALES.

1 Resistencia: 470Ω, 10KΩ, 3.3KΩ todos 1/2W2 Resistencias: 1KΩ, 1/2W2 Capacitores Electrolíticos de 47uF/ 16V1 Capacitor Electrolítico de 220uF/ 16V1 Transistor de Si, NPN con código BC548Cables rígidos unipolares para Protoboard.

INFORME PREVIO.


Capacitor de acoplo y desacoplo Características más importantes del transistor BC548 Decibelio dB Ganancia en Tensión Av. Ganancia en voltaje Ai.

PREPARACIÓN.

1 Armar el circuito del Amplificador Universal Transistorizado.



2 Conectar la fuente de alimentación del circuito previamente fijada en 0V.3 Fijar la fuente en 15V utilizando el multímetro.4 Conectar el Generador de Funciones y fijar una onda senoidal a 1KHz5 Conectar el osciloscopio en R5, la onda deberá de ser una onda senoidal pura. Si la

señal estuviera deformada entonces la amplitud de entrada es muy grande, disminuir mediante los controles de amplitud del generador de funciones, hasta que la señal amplificada no tenga distorsión.

6 Trasladar la sonda de prueba del osciloscopio a la salida del Generador de Funciones para medir el valor máximo de Vi, para el cual el circuito amplifica sin distorsión. Anotarlo en la siguiente tabla:

Máximo valor de Vi en pequeña señal

Vi [V]

1 Primera Parte: “Medición en Corriente Continua DC”

Apagar el Generador de Funciones para realizar las mediciones en DCMedir IB, IC, VCE y VBE anotarlos en la siguiente tabla:

Medición en DC

IB [uA]

IC [mA]

VCE [V]



VBE [V]

Nota: para medir IE se debe de tener mucho cuidado pues el no tomar ciertas precauciones puede hacer parecer que Ic es mayor que IE lo cual no es cierto, la causa de esto se debe al efecto de carga del miliamperímetro cuando se inserta en el circuito para medir dicha corriente. Esto se elimina usando el equipo en la escala más alta, ya que así la resistencia interna del medidor tiende a 0. Dicho valor de escala alta puede obtenerse teniendo encendido el osciloscopio y observar que Vo no altera su amplitud apreciablemente cuando se mide Ic a cuando se mide IE.

2 Segunda Parte: “Medición en Corriente Alterna AC”

Fijar el Generador de Funciones en Vi = 50 mVp-p con la ayuda del osciloscopio Colocar la sonda del osciloscopio en R5. Manteniendo constante Vi del GF, medir Vo con el osciloscopio y llenar la tabla

siguiente variado la frecuencia:

f [Hz] 50 100 200 300 500 800 1K

Vo [VP-P]

f [Hz] 5K 10K 15K 20K 50K 100K 300K

Vo [VP-P]

f [Hz] 500K 1M 1.2M 1.5M 2M 2.5M 3M

Vo [VP-P]

Para conocer la importancia del Capacitor de desacoplo C3 en la amplificación del circuito, si F=1KHz desconectar C3 y observar mediante el osciloscopio su efecto en Vo, dibujar la forma de onda:

Efecto del capacitor de desacoplo en C3

INFORME FINAL



En base a la primera tabla, de acuerdo a lo experimentado, indicar, hasta qué valores de Vi se puede considerar pequeña señal.

Calcular experimental de la segunda tabla y compararlo con el teórico. Justifique dichos errores.

Realizar teóricamente el análisis en DC del circuito amplificador. Realizar teóricamente el análisis en AC del circuito amplificador. Dibujar en el software Excel de office la curva Vo - f. Qué observaciones podría realizar de esta curva? Hallar el punto de operación Q, asumir Con los valores obtenidos en la pregunta anterior calcular la potencia de

disipación del transistor. Indicar las fórmulas para calcular la ganancia en corriente Ai y la ganancia

en tensión Av expresada en dB.

Asumiendo para el análisis en pequeña señal que hfe=200, y empleando el modelo simplificado del transistor hallar:

o Av.o Vo si Vi=50 mVpp



PRÁCTICA N°7OTRAS CONFIGURACIONES CIRCUITALES TRANSISTORIZADAS

OBJETIVOS

Analizar experimentalmente otras configuraciones circuitales transistorizadas. Identificar los componentes que lo conforman en base a un transistor. Evaluar su comportamiento en la amplificación de señales.

INTRODUCCIÓN

Aparte del circuito universal transistorizado visto anteriormente, que también es conocido como circuito de polarización, se tienen otras configuraciones circuitales, las cuales pueden ser en base a transistores NPN o PNP siendo los más importantes:

Circuito de polarización. Circuito de polarización fija con resistencia en el emisor. Circuito de polarización con realimentación de voltaje.



Cuando se utilizan transistores NPN, la fuente de alimentación es + lo que conlleva tierra -, mientras que cuando se utilizan transistores PNP la fuente es - , tierra +.

El circuito de polarización fija tiene la desventaja que cuando se reemplaza por otro dispositivo con diferente, el punto Q de operación varía mucho.

EQUIPOS

MultímetroTablilla de montaje (protoboard)Fuente de alimentación DCGenerador de Funciones “GF”OsciloscopioPuntas de prueba no atenuadasConectores B-T

MATERIALES.

Resistencias: 300Ω, 470Ω, 3.3KΩ, 10KΩ @ 1/2W2 Resistencias: 1KΩ, @ 1/2W2 Resistencias: 15KΩ @ 1/2W2 Capacitores Electrolíticos de 47uF/ 16V2 Capacitores Electrolíticos de 220uF/ 16V1 Transistor de Si, NPN con código BC548Cables rígidos unipolares para Protoboard.

INFORME PREVIO.


Circuito transistorizado de polarización fija. Circuito transistorizado de polarización fija con resistencia en el emisor Circuito transistorizado de polarización fija con realimentación de voltaje.

1 Primera Parte: Circuito transistorizado de polarización fija.

Armar en el panel de montaje el siguiente circuito:



Conectar la punta del osciloscopio en R3 y observar Vo. Fijar el en “GF” Vi=50 mVp-p, f= 1KHz, como ya sabemos en caso de que Vo

se distorsione disminuir Vi hasta que Vo no tenga distorsión. Medir con el osciloscopio Vo y Vi y anotarlo en la siguiente tabla:

Datos en Alterna

Vi [mVpp]

Vo [Vpp]

Apagar el GF para medir con el multímetro: IB, IC, VBE, VCE y anotarlo en la siguiente tabla:

Datos en Continua

IB [uA]

IC [mA]

VBE [V]

VCE [V]

2 Segunda Parte: Circuito transistorizado de polarización fija con resistencia en el emisor.






Datos en Alterna

Vi [mVpp]

Vo [Vpp]


Datos en Continua

IB [uA]

IC [mA]

VBE [V]

VCE [V]

3 Tercera Parte: Circuito transistorizado de polarización fija con realimentación de voltaje.






Datos en Alterna

Vi [mVpp]

Vo [Vpp]


Datos en Continua

IB [uA]

IC [mA]

VBE [V]

VCE [V]

INFORME FINAL



Calcular el punto de operación Q de los 3 circuitos si =200 y VCE = 0.6V Calcular la ganancia en voltaje Av y Vo de los 3 circuitos en pequeña señal

usando el modelo simplificado del transistor si Vi=50mVpp, =200 y

Cuál es el inconveniente de la configuración de polarización fija? Explicar la finalidad de colocar RE en el circuito de polarización fija con

resistencia en el emisor Mencionar la finalidad de los capacitores C3 y C4 del circuito con

resistencia en el emisor y con realimentación de voltaje respectivamente. Explicar la finalidad de colocar el capacitor C2 en el circuito de

realimentación de voltaje. Mencione 3 aplicaciones de cualquiera de estos circuitos. Efectuar las simulaciones respectivas en el software ISIS 7 PROFESIONAL


PRÁCTICA N°8EL AMPLIFICADOR CON FET

OBJETIVOS

Analizar experimentalmente las Características del amplificador autopolarizado llamado también Surtidor común del FET.

Comparar el principio de funcionamiento respecto del transistor.

INTRODUCCIÓN

El tríodo fue uno de los primeros dispositivos en el avance de la tecnología, estos se usan en varias aplicaciones en la actualidad pero como vemos están cediendo su paso a los semiconductores.



El transistor BJT desplazó a estos tubos de vacío ya que tienen mayor vida útil, bajo nivel de consumo de energía, facilidad de integración, miniaturización, etc.

El FET es la versión semiconductora de los tubos de vacío que significa Field Effect Transistor o Transistor de Efecto de Campo.

Este dispositivo a comparación del transistor tiene las siguientes ventajas:

Alta impedancia de entrada Menor ruido Inmunidad a la radiación Tiene estabilidad térmica Dispositivo unipolar, en la cual la corriente sólo se debe a los portadores

mayoritarios, mientras que en un transistor la corriente se debe a los portadores mayoritarios y minoritarios, de ahí su nombre alternativo como transistor bipolar.

Como amplificador el FET es usado en la región de saturación donde la característica de transferencia está dada por la ecuación de Shockley:

Donde: : La corriente Drenador – Surtidor para = 0V (dato del fabricante)

: Tensión Compuerta – Surtidor

: Tensión de estrangulamiento (dato del fabricante)

: Corriente Drenador - Surtidor

Podemos decir entonces que el FET es un dispositivo controlado por voltaje.

EQUIPOS

MultímetroTablilla de montaje (protoboard)Fuente de alimentación DCGenerador de Funciones “GF”OsciloscopioPuntas de prueba no atenuadasConectores B-T

MATERIALES.

Resistencias: 3.3MΩ, 3.3KΩ, 2.2KΩ, 10KΩ @ 1/2W2 Capacitores Electrolíticos de 47uF/ 16V



1 Capacitor Electrolítico de 220uF/ 16V1 FET de canal N, con código K30ACables rígidos unipolares para Protoboard.

INFORME PREVIO.


Transconductancia del FET “gm” Hoja de datos K30A datasheet En base a la definición de Transconductancia y aplicando la ecuación de Shockley

demostrar:

donde:

1 Primera Parte: Circuito transistorizado de polarización fija.


Conectar la fuente de alimentación al circuito por seguridad se recomienda que previamente esté fijada en 0V

Establecer la fuente de alimentación en 15V Conectar el Generador de Funciones a C1 y fijar a su salida una onda senoidal a

1KHz. Conectar el osciloscopio en R4 para observar y medir Vo, la cual deberá de ser

una onda senoidal pura. Como sabemos en caso de que estuviera deformada (onda cuadrada) disminuir mediante los controles de amplitud del “GF” hasta que la señal amplificada no tenga distorsión (onda senoidal pura)



Trasladar la punta viva de la sonda del osciloscopio a la salida del Generador de Funciones “GF” para medir el valor máximo de Vi, para el cual el circuito amplifica sin distorsión. Anotarlo en la siguiente tabla:

Máximo valor de Vi en pequeña señal

Vi [V]

Apagar el GF para medir con el multímetro: ID, IG, IS, VGS, VDS y anotarlo en la siguiente tabla:

Datos en Continua

ID [mA]

IG [uA]

IS [mA]

VGS [V]

VDS [V]

Fijar en el “GF” Vi=50 mVp-p, f= 1KHz con la ayuda del osciloscopio, como ya sabemos en caso de que Vo se distorsione disminuir Vi hasta que Vo no tenga distorsión.

Conectar la punta del osciloscopio en R4. Manteniendo constante Vi del GF, medir con el osciloscopio Vo y anotarlo en la

siguiente tabla:

F [Hz] 50 100 200 300 500 800 1K

Vo [VP-P]

F [Hz] 3K 5K 10K 50K 100K 300K 400K

Vo [VP-P]

f [Hz] 500K 1M 1.2M 1.5M 2M 2.5M 3M

Vo [VP-P]

Para conocer la importancia del capacitor de desacoplo C3 en la amplificación del circuito si f=1KHz desconectar C3 y observar mediante el osciloscopio su efecto en Vo, Dibujarlo en la siguiente tabla:

Efecto del capacitor de desacoplo en C3



INFORME FINAL

Indicar de acuerdo a lo experimentado y en base a la tabla N°1, hasta qué valores de Vi se puede considerar pequeña señal

Comente el valor de IG experimental. De esa misma tabla, Calcular la potencia de disipación experimental del

FET, compárelo con el teórico indicando errores porcentuales. Graficar en papel semilogarítmico Av dB = f(F) en base a los datos tomados

de la variación de la frecuencia. Trazar las frecuencias de corte superior e inferior y en base a ello obtener el

ancho de banda del amplificador FET. En base al gráfico “Efecto del capacitor de desacoplo en C3”, indicar cómo Efectuar las simulaciones respectivas en el software ISIS 7 PROFESIONAL



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Laboratorios CE1 (1)