Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
ELECTRÓNICA PARA TELECOMUNICACIONES MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
INGENIERO ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO
NOVENO SEMESTRE
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
2
El alumno diseñará y construirá circuitos electrónicos para los
sistemas de telecomunicaciones atendiendo especificaciones
de diseño. Desarrollará los circuitos fundamentales del
transmisor y del receptor en un sistema de comunicaciones,
conociendo los elementos tanto pasivos como activos de
radiofrecuencia. Asimismo, manejará los equipos de
instrumentación y prueba para caracterizar dichos circuitos
así como las fuentes de radiofrecuencia para la validación del
funcionamiento de los circuitos.
Objetivo General
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
3
Contenido Sesiones Horas
Introducción al Laboratorio
1 2
Práctica 1 Caracterización de elementos pasivos para RF
1
2
Práctica 2 Circuito resonante serie
1
2
Práctica 3 Circuito resonante paralelo
1
2
Práctica 4 Transformador de acoplamiento
1
2
Práctica 5 Caracterización de elementos activos para RF
1
2
Práctica 6 Amplificador sintonizado
2
4
Práctica 7 Oscilador sinusoidal
2
4
Práctica 8 Mezclador de Frecuencia
2
4
Práctica 9 Modulador de Amplitud
2
4
Práctica 10 Transmisor de FM
2
4
TOTAL 16 32
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
4
ÍNDICE DE PRÁCTICAS Práctica 1 Caracterización de elementos pasivos para RF....................
4
Práctica 2 Circuito resonante serie......................................................
6
Práctica 3 Circuito resonante paralelo.................................................
7
Práctica 4 Transformador de acoplamiento..........................................
8
Práctica 5 Caracterización de elementos activos para RF.....................
9
Práctica 6 Amplificador sintonizado.....................................................
10
Práctica 7 Oscilador sinusoidal............................................................
11
Práctica 8 Mezclador de Frecuencia.....................................................
12
Práctica 9 Modulador de Amplitud.......................................................
13
Práctica 10 Transmisor de FM................................................................
14
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
5
N° de práctica: 01
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Caracterización de
elementos pasivos para RF
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
6
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
2. Objetivos de aprendizaje
Caracterizar los elementos pasivos para circuitos de RF: inductores, capacitores y resistores. Determinar los efectos parásitos de dichos elementos pasivos. Determinar el ancho de banda correspondiente a cada elemento.
3. Material y equipo
Cables, inductores, capacitores y resistencias. Multímetro, fuente de poder, medidor de impedancia LCR.
4. Trabajo previo
Definir los siguientes términos: - Impedancia. - Factor de calidad Q de un inductor. - Factor de disipación D de un capacitor. - Parásitos de un elemento pasivo de RF. Investigar las principales fuentes de error en la medición de un elemento pasivo de RF. Compensación del medidor de impedancias y modelos que utiliza para caracterizar dichos elementos, atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Seleccionar y compensar el elemento pasivo a caracterizar. Efectuar las mediciones del valor del elemento, el factor de calidad Q en el caso del inductor o el factor de disipación D en el caso del capacitor, seleccionando el modelo serie del elemento, modificando la frecuencia de la
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
7
señal de prueba del medidor de impedancias manteniendo fija la magnitud de dicha señal. Repetir las mediciones anteriores variando la magnitud de la señal de prueba del medidor de impedancias y manteniendo fija la frecuencia de dicha señal. Repetir los dos puntos anteriores con el modelo paralelo del elemento. Repetir los pasos anteriores seleccionando un nuevo elemento pasivo que se requiera caracterizar.
6. Resultados y conclusiones
Tabular y graficar las mediciones realizadas. El alumno debe analizar y definir el modelo más aproximado para cada elemento que caracterizó, al comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
8
N° de práctica: 02
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Circuito resonante
serie
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
9
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Analizar, diseñar y construir un circuito resonante serie, caracterizando su frecuencia de resonancia, ancho de banda y factor de calidad.
3. Material y equipo
Elementos pasivos de RF, tales como: resistencias, capacitores e inductores, soldadura, placa fenólica perforada, cables. Fuente de poder, generador de funciones de RF, medidor de impedancias LCR y osciloscopio. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Analizar, diseñar, simular y armar un circuito resonante serie, atendiendo a las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda y el factor de calidad. Hacer un barrido en la frecuencia con el generador de funciones para obtener los datos para construir la respuesta en frecuencia.
6. Resultados y conclusiones
El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
10
sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
11
N° de práctica: 03
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Circuito resonante
paralelo
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
12
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Analizar, diseñar y construir un circuito resonante paralelo, caracterizando su frecuencia de resonancia, ancho de banda y factor de calidad.
3. Material y equipo
Elementos pasivos de RF, tales como: resistencias, capacitores e inductores, soldadura, placa fenólica perforada, cables. Fuente de poder, generador de funciones de RF, medidor de impedancias LCR y osciloscopio. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
¿Cómo se desarrolla una fuente de corriente de señal alterna con un transistor? Analizar, diseñar, simular y armar un circuito resonante paralelo, atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda y el factor de calidad. Hacer un barrido en la frecuencia con el generador de funciones para obtener los datos para construir la respuesta en frecuencia.
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
13
6. Resultados y conclusiones
El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
14
N° de práctica: 04
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Transformador de
acoplamiento
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
15
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
2. Objetivos de aprendizaje
Caracterizar el transformador para llevar a cabo el acoplamiento de impedancias en un circuito de comunicaciones.
3. Material y equipo
Transformador, resistores y cables. Generador de funciones de RF y osciloscopio.
4. Trabajo previo
Definir y analizar la relación de transformación “n” del transformador. Proponer el circuito del modelo equivalente del transformador utilizado en circuitos para comunicaciones y obtener su función de transferencia. Calcular los resistores de fuente y carga para realizar acoplamiento de impedancias, atendiendo a las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Determinar la relación de transformación “n” del transformador. Obtener mediante un barrido de frecuencias del generador de funciones con el osciloscopio, las frecuencias de corte y el intervalo de banda media del transformador.
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
16
6. Resultados y conclusiones
Graficar la respuesta en frecuencia del transformador de acoplamiento. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
17
N° de práctica: 05
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Caracterización de
elementos activos para RF
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
18
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Caracterizar el transistor para RF obteniendo su respuesta en frecuencia.
3. Material y equipo
Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, fuente de voltaje, medidor de impedancias LCR, multímetro y osciloscopio. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Modelar el transistor de alta frecuencia. Analizar, diseñar, simular y construir el circuito de polarización para caracterizar el transistor al ubicarlo en la región activa directa, atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Medir los parámetros de interés. Determinar la respuesta en frecuencia del transistor haciendo uso del generador de funciones y del osciloscopio.
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
19
6. Resultados y conclusiones
Graficar la respuesta en frecuencia del transistor. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
20
N° de práctica: 06
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Amplificador sintonizado
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
21
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Diseñar y construir un amplificador sintonizado con especificaciones de ganancia de voltaje, frecuencia de resonancia y ancho de banda.
3. Material y equipo
Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, fuente de voltaje, medidor de impedancias LCR, multímetro y osciloscopio. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Analizar, diseñar, simular y construir un amplificador sintonizado atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Determinar la respuesta en frecuencia del transistor haciendo uso del generador de funciones y del osciloscopio, obteniendo la frecuencia de resonancia, el factor de calidad, el ancho de banda y la ganancia de voltaje.
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
22
6. Resultados y conclusiones
Graficar la respuesta en frecuencia del amplificador sintonizado. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
23
N° de práctica: 07
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Oscilador sinusoidal
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
24
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Diseñar y construir un oscilador sinusoidal con especificaciones de amplitud de salida y frecuencia de oscilación.
3. Material y equipo
Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Fuente de voltaje, medidor de impedancias LCR, analizador de espectros y multímetro. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Analizar con el criterio oscilación de Barkhausen. Diseñar, simular y construir un oscilador sinusoidal atendiendo las indicaciones del profesor. Investigar la expresión para calcular la distorsión armónica total THD.
5. Desarrollo
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
25
Determinar la frecuencia de oscilación haciendo uso del analizador de espectros. Medir las amplitudes de la fundamental y de las armónicas de orden superior.
6. Resultados y conclusiones
Graficar las componentes espectrales del oscilador. Determinar la distorsión armónica total THD del oscilador. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
26
N° de práctica: 08
Nombre completo del alumno Firma
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Mezclador de frecuencia
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
27
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Diseñar y construir un mezclador de frecuencia de tipo conmutado.
3. Material y equipo
Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, generador de funciones de baja frecuencia, medidor de impedancias LCR y analizador de espectros. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Investigar las principales aplicaciones de los mezcladores. Diseñar, simular y construir un mezclador de frecuencia atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
28
Medir los parámetros de la componente de la mezcla haciendo uso del analizador de espectros.
6. Resultados y conclusiones
El alumno debe graficar, analizar y comparar las especificaciones de diseño, con los datos simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
29
N° de práctica: 09
Nombre completo del alumno Firma
Modulador de amplitud
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
30
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Diseñar y construir un modulador de AM de ley cuadrática con especificaciones de frecuencia de portadora, frecuencia máxima de moduladora e índice de modulación.
3. Material y equipo
Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, generador de funciones de baja frecuencia, medidor de impedancias LCR, analizador de espectros, osciloscopio y multímetro. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Definir cómo utilizar la característica de ley cuadrática de un transistor de efecto de campo FET para desarrollar un modulador.
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
31
Diseñar, simular y construir un modulador de amplitud de ley cuadrática atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo
Obtener el oscilograma de la señal de salida para tres diferentes formas de onda de la señal moduladora: sinusoidal, triangular y cuadrada. Determinar el espectro de la señal de AM utilizando el analizador de espectros y con una señal de entrada sinusoidal.
6. Resultados y conclusiones
Determinar el índice de modulación con la ayuda de los oscilogramas. El alumno debe analizar y comparar los resultados, con los datos simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
32
N° de práctica: 10
Nombre completo del alumno Firma
Modulador de frecuencia
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
33
1. Seguridad en la ejecución
Peligro o Fuente de energía
Riesgo asociado
1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque
2 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo
3 Manejo de herramienta Quemadura
2. Objetivos de aprendizaje
Diseñar y construir un transmisor de FM cuya señal deberá ser detectada en la banda comercial de FM mediante un receptor de radio.
3. Material y equipo
Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, medidor de impedancias LCR, analizador de espectros, osciloscopio y multímetro. Cautín y pinzas.
4. Trabajo previo
Investigar cuáles son las ventajas del sistema de radiodifusión comercial de FM sobre el de AM.
N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:
Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:
Profesor:
Responsable de la Academia
Jefe de Departamento
JUNIO DE 2018
Manual de Prácticas Electrónica para
Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica
34
Diseñar, simular y construir un transmisor de FM cuya señal sea detectada por un receptor de radio de FM, atendiendo las indicaciones del profesor.
5. Desarrollo Sintonizar la señal del receptor estando ubicado a una distancia determinada por el profesor con un receptor de radio de FM. Determinar cuál es el alcance máximo del transmisor.
6. Resultados y conclusiones
Describir el funcionamiento del transmisor de FM. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.
Referencias