2. VERIFICACIÓN DE LEY DE OHM 3. COMPROBACIÓN DE LA LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF 4. COMPROBACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF

Transcripción

1 Tabla de contenido 1. MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE ENTRADA Y DE TRANSFERENCIA 2. VERIFICACIÓN DE LEY DE OHM 3. COMPROBACIÓN DE LA LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF 4. COMPROBACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF 5. DEMOSTRACIÓN DEL PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN 6. COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE THEVENIN 7. COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE NORTON VERIFICACIÓN DE LA 8. FUNCIÓN MULTIPLICACIÓN DE UN AMP OP 9. IMPLEMENTACIÓN DE UN DAC CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL 10. TIEMPO DE ASENTAMIENTO PARA UN CIRCUITO TRANSITORIO 11. TIEMPO DE ASENTAMIENTO PARA UN CIRCUITO CON FUENTES 12. DISEÑO DE UNA COMPUTADORA ANALÓGICA DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ASENTAMIENTO PARA UN CIRCUITO RLC 13. SUB-AMORTIGUADO CON FUENTES

2 INTRODUCCIÓN Los experimentos de este manual apoyan al proceso de aprendizaje integral para lograr lo siguiente: Desarrollar aptitudes prácticas en el uso de fuentes de alimentación, instrumentos de medición y componentes electrónicos. Desarrollar técnicas de adquisición de información experimental precisa y comunicar esa información a otros mediante reportes escritos y datos tabulados. Analizar y demostrar circuitos electrónicos sencillos que cumplirán los objetivos planteados con anterioridad. Estos experimentos permitirán al estudiante familiarizarse con los equipos, herramientas y técnicas básicas del laboratorio. El alumno revisará la información sobre seguridad en el laboratorio y las normas para la realización de la práctica de laboratorio. Se familiarizará con las cuestiones de seguridad y prácticas en el laboratorio. Al final de este laboratorio el alumno será capaz de utilizar los siguientes equipos: generador de funciones, multímetro digital, osciloscopio y fuentes de poder. De la misma manera deberá saber interpretar diagramas eléctricos y electrónicos. Al finalizar cada práctica el alumno entregara un reporte con los siguientes puntos: Los datos personales y del curso en la primera página. El objetivo de la práctica. Marco Teórico.. Equipo y software usado para la práctica. Valores nominales y valores reales de los elementos para la práctica. Impresión de la simulación y comparación de los valores reales para la práctica. Conclusiones de cada práctica. Que fue lo que se aprendió y los problemas presentados durante el desarrollo de cada práctica.

3 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica MEDICIÓN DE LA RESISTENCIA DE ENTRADA Y DE TRANSFERENCIA Número de práctica 1 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Comprobar el concepto de resistencia de entrada y de transferencia MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 10 Resistencias. 1 Multímetro. 1 Fuente de voltaje 0-15 V. Multisim 10. PRERREQUISITOS. METODOLOGÍA. Se tiene una red resistiva (ver figura 1.1) en la cual las resistencias no están en serie, ni en paralelo, se tiene una fuente de voltaje variable, esta fuente se va incrementando su voltaje de 0 a 15v, mientras se mide la corriente que circula a la entrada del circuito. De acuerdo a la ley de Ohm obtenemos la resistencia y a esta la llamamos resistencia de entrada. Figura 1.1 Si en esta misma red, medimos en cualquier lazo interno obtendremos la resistencia de transferencia. Figura 2.

4 PROCEDIMIENTO. 1. Realizar un circuito con al menos 10 resistencias en un arreglo que no esté ni en serie ni en paralelo. 2. Conectar este arreglo de resistencias a la fuente variable de voltaje, fijando el voltaje en 0 V. 3. Antes de encender la fuente de voltaje; colocar el multímetro en la función de amperímetro y 4. conectarlo al circuito en serie para medir la corriente de entrada. 5. Revisar las interconexiones y encender la fuente de voltaje. Tomar los valores de corriente en cada incremento. Los incrementos serán de 1V hasta llegar al máximo de 15V. Anotar estos valores en la tabla Con estas mediciones de voltaje y corriente hacer una gráfica, donde el eje de las X será el voltaje y el eje Y será la corriente. 7. Calcular con la ley de ohm la resistencia de entrada. 8. En este mismo circuito desconectar el multímetro y colocarlo para medir la corriente en una de las mallas internas para obtener la corriente de transferencia, repetir los pasos 4 y Anotar estos valores en la tabla Calcular con la ley de Ohm la resistencia de transferencia. 11. Realizar los pasos anteriores en un software de simulación. Tabla 1-1. Mediciones para obtener la resistencia de entrada. Ve (v) I (ma) V/I Rt calculada (Ohms)

5 Tabla 1-2. Mediciones para obtener la resistencia de transferencia. Ve (v) I (ma) V/I Rt calculada (Ohms) Graficar. EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

6 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1. Nombre de la práctica VERIFICACIÓN DE LEY DE OHM. Número de práctica 2 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Verificación de la ley de ohm MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Fuente de alimentación variable de 0 a 15 V.C.D. regulada. 2 Multímetros digitales. 8 Resistores (1/2 W, 5%): 1 de 330Ω R1 1 de 470Ω R2 1 de 560Ω R3 1 de 1.2kΩ R4 1 de 2.2kΩ R5 1 de 3.3kΩ R6 1 de 4.7kΩ R7 1 de 10 kω R8 1 Interruptor. Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Armar el circuito de la figura 2.1 asegúrese de que la alimentación esté apagada y que el interruptor S1 esté abierto antes de armar el circuito. El instructor debe verificar y aprobar el circuito antes de proceder al paso Inicie en cero volts, encienda la alimentación. Cierre el interruptor S1 para aplicar alimentación al circuito. Aumente poco a poco el voltaje hasta que el voltímetro indique 2V. Lea la corriente de entrada I(mA) y registre el valor en la tabla 2-1, en el renglón de 2V. 3. Repita el paso 2 para 4V hasta 10V, como lo indica la Tabla 2-1, al terminar abra el interruptor S1 y apague la fuente. 4. Calcule el valor V/I para cada uno de los valores de voltaje y corriente de la tabla 2-1 registre los resultados en la columna V/I de la tabla. 5. Repita los pasos anteriores pero ahora realice las mediciones de corriente I(mA) en tres de las resistencias R1,R2,R4 y llene las tablas 2-2, 2-3 y En el software de simulación repita estos experimentos y anote los datos en las tablas.

7 Figura 2.1. Circuito para comprobar la ley de Ohm. Tabla 2-1. Mediciones para verificar la ley de Ohm. VIN I (ma) V/I (Ω) Re (Ω) medida EWB ó multisim Tabla 2-2. Mediciones para verificar la ley de Ohm. VIN I (ma) V/I (Ω) R (Ω) medida EWB ó multisim

8 Tabla 2-3. Mediciones para verificar la ley de Ohm. VIN I (ma) V/I (Ω) R (Ω) medida EWB ó multisim Tabla 2-4. Mediciones para verificar la ley de Ohm. VIN I (ma) V/I (Ω) R (Ω) medida EWB ó multisim EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

9 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica COMPROBACIÓN DE LA LEY DE TENSIONES DE KIRCHHOFF. Número de práctica 3 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Demostrar la ley de tensiones de Kirchhoff. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Fuente de alimentación variable de 0 a 15 V.D.C. regulada. 1 Multímetro. 8 Resistores (1/2 W, 5%): 330Ω 470Ω 820Ω 1KΩ 1.2KΩ 2.2KΩ 3.3KΩ 4.7KΩ 1 Interruptor Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Medir cada uno de los resistores usando el multímetro, y registrar los valores en la tabla Con V FA =15 V y los valores nominales de cada resistencia, calcule la caída de voltaje en R1(V1), R2(V2), R3(V3), R4(V4), R5(V5), R6(V6), R7(V7), R8(V8) de la figura 3.1. Registre los valores calculados en la tabla 3-2, así como V FA. 3. Con la alimentación apagada y el interruptor S1 abierto arme el circuito de la figura 3.1, encienda la alimentación y ajuste la fuente V FA = 15 V. 4. Cierre S1; mida el voltaje R1(V1), R2(V2), R3(V3), R4(V4), R5(V5), R6(V6), R7(V7), R8(V8) y registre los valores

10 en la tabla Identifique el número de mallas, así como los elementos que la forman; llene la tabla 3-3 y calcule la suma de voltajes y anote su respuesta en la misma tabla. Abra S1 y apague la alimentación. 6. Diseñe un circuito serie-paralelo que conste de al menos 2 ramas en paralelo, dos resistores en serie similar al circuito 3.1 y que tenga dos fuentes de alimentación en diferente rama. Repita los paso 2, 3, 4 y Realizar la simulación de los circuitos en un Software de simulación. Figura 3.1 Circuito para la verificación de la ley de voltajes de Kirchhoff. Tabla 3-1. Valor medido de los resistores. Resistencia R 1 R 2 R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 Valor nominal (Ω) K 1.2K 2.2K 3.3K 4.7K Valor medido (Ω) Circuito 3.1 Calculado Medido Tabla 3-2. Valor medido de los voltajes V V 1 V 2 V 3 V 4 V 5 V 6 V 7 V 8 FA

11 Tabla 3-3. Sumatoria de voltajes. Malla 1 Elemento Voltaje medido (V) Suma: EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

12 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica COMPROBACIÓN DE LA LEY DE CORRIENTES DE KIRCHHOFF. Número de práctica 4 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Demostrar la ley de corrientes de Kirchhoff. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Fuente de alimentación variable de 0 a 15 V.C.D. regulada. 1 Multímetro digital. 8 Resistores (1/2 W, 5%): 330Ω 470Ω 820Ω 1KΩ 1.2KΩ 2.2KΩ 3.3KΩ 4.7KΩ 1 Interruptor de un polo un tiro. Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Medir cada uno de los resistores usando el multímetro, y registrar los valores en la tabla Cierre S1. Mida las corrientes ITA, I2, I3, ITB, ITC, I5, I6, I7, IDT e ITE; anote los valores en la tabla 4-2. calcule la suma de I2 e I3 y la suma de I5, I6 e I7 y escriba sus respuestas en la tabla 4-2. Abra S1 y apague la alimentación. 3. Diseñe un circuito serie-paralelo que conste de tres ramas en paralelo, dos resistores en serie similar al circuito 4-1 y que tenga dos fuentes de alimentación en diferente rama. Obtenga los datos de corriente en cada rama por medio de la ley de Kirchhoff y construya una tabla para concentrar todos los datos. 4. Realizar la simulación de este último circuito en un Software de simulación.

13 Figura 4.1. Circuito para verificar la ley corriente de Kirchhoff. Tabla 4-1. Valor medido de los resistores. Resistencia R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Valor nominal (Ω) K 1.2K 2.2K 3.3K 4.7K Valor medido (Ω) Corriente (ma) Valor medido software (ma) Tabla 4-2. Valor medido de corrientes ITA I2 I3 ITB ITC I5 I6 I7 ITD ITE I2+I3 I5+I6+I7 Corriente (ma) Valor medido software (ma)

14 EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

15 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica DEMOSTRACIÓN DEL PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN Número de práctica 5 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Comprobación del principio de superposición. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 3 Fuentes de alimentación variable de 0 a 15 V.C.D. regulada. 1 Multímetro digital. 8 Resistores (1/2 W, 5%): 2-330Ω 2-470Ω 2-820Ω 2-1KΩ 1.2KΩ 2.2KΩ 3.3KΩ 4.7KΩ Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Proponer y armar un circuito que tenga 12 resistencias con al menos 4 mallas y colocar tres fuentes independientes de voltaje en tres mallas diferentes. 2. Mida las corrientes que circulan en el circuito actuando de forma independiente cada una de las fuentes. Registre los valores en las tablas 5-1, 5-2 y 5-3 donde compara los valores medidos contra los simulados. 3. Medir la corriente en cada malla con las tres fuentes encendidas y compararlos con los cálculos teóricos por medio del teorema de superposición y comprobar los resultados. Registre los valores en la tabla Hacer la simulación en el software y comparar los datos obtenidos.

16 Tabla 5-1. Efectos de corriente de la fuente 1. Corriente Simulación Medición I1 I2 I3 I4 Tabla 5-2. Efectos de corriente de la fuente 2. Corriente Simulación Medición I1 I2 I3 I4 Tabla 5-3. Efectos de corriente de la fuente 3. Corriente Simulación Medición I1 I2 I3 I4 Tabla 5-4. Efectos de corriente de la tres fuentes. Corriente Simulación Medición I1 I2 I3 I4

17 EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

18 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE THEVENIN Número de práctica 6 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Comprobar el Teorema de Thevenin. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 2 Fuentes de alimentación CD de 0 a 15 V. 1 Multímetro. 8 Resistores (5%, 1/2 W) 1 de 330 Ω 1 de 390 Ω 1 de 470 Ω 2 de 1 K Ω 1 de 1.2 K Ω 2 de 3.3 KΩ Potenciómetro de 5 KΩ, 2 W 2 Interruptores Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Mida con un óhmetro la resistencia de cada uno de los resistores de la Tabla 6-1 y registre sus valores en la Columna valor medido. 2. Con las fuentes apagadas y S1, S2 abiertos arme el circuito de la figura 6.1 con RL= 330Ω. Encienda las fuentes; cierre S1. Ajuste V1 en 15 V y V2 en 12 V. Cierre S2 y mida IL, la corriente en el resistor de carga RL. Registre este valor en la tabla 6-2 en el renglón de 330Ω, columna circuito original. 3. Con S1 cerrado y S2 abierto mida el voltaje Vth; anote el valor en la tabla 6-2 en el renglón de 330Ω. Columna Vth medido. Abra S1 y apague las fuentes de alimentación. 4. Retire las fuentes, póngalas en corto circuito conectando un puente entre las terminales de cada fuente. 5. Con S2 aún abierto conecte un óhmetro para medir la resistencia Rth., registre el valor en la tabla 6-2 en el renglón de 330Ω, columna Rth medida.

19 6. Arme el circuito de la Fig Ajuste la fuente de alimentación hasta que VFA= Vth. Conecte el óhmetro al potenciómetro y ajuste la resistencia hasta que sea igual a Rth. 7. Desconecte el resistor de carga de 330Ω, S2 y el voltímetro del circuito de la figura 6.1 y conecte como indica la figura 6.2. Con S2 abierto y la fuente encendida, verifique si VFA=Vth. 8. Cierre S2, mida IL, y anote el valor en la tabla 6-2 en el renglón de 330Ω, columna Equivalente de Thevenin. Apague la fuente. 9. Repita los pasos anteriores para RL=1KΩ y RL=3.3KΩ. Mida IL en ambos casos y escriba el valor en la tabla 6-2, columna IL Circuito original. Abra S Hacer la simulación en el software y comparar los datos obtenidos. Figura 6.1. Circuito para comprobación del teorema de Thevenin. Figura 6.2. Circuito equivalente de Thevenin.

20 Tabla 6-1 Valores medidos de los resistores. Resistor Valor nominal Valor medido R Ω R 2 1 KΩ R Ω R K R KΩ 330 Ω R L 1 K Ω 3.3 KΩ Tabla 6-2. Mediciones para verificar el teorema de Thevenin. V th (V) R th (Ω) I L (ma) Circuito Equivalente de R L (Ω) Medido Simulado Medida Simulada Original Thevenin 330 1K 3.3K EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

21 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE NORTON Número de práctica 7 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Comprobar el Teorema de Norton. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 2 Fuentes de alimentación CD de 0 a 15 V. 1 Multímetro digital. 6 Resistores (5%, 1/2 W) 1 de 680 Ω (R1) 1 de 2.7 K Ω (R2) 1 de 1.2 K Ω (RL) 1 de 390Ω (RL) 1 de 560Ω (RL) 1 de 1.8Kω (RL) Potenciómetro de 5 KΩ, 1 W 5 Interruptores. Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Con ambas fuentes apagadas, S4 y S5 abiertos y los interruptores S1, S2 y S3 en la posición A, arme el circuito de la figura Encienda VFA1 y VFA2 = 6 V (Mida los voltajes con el multímetro, observe con cuidado la polaridad correcta de las conexiones.) Mantenga estos voltajes durante el experimento. Cierre S4 y S5 mida IL por RL y registre los resultados en la tabla 7-1 en el renglón de 1.2kΩ, columna IL MEDIDA, Circuito original. 3. Remplace RL por resistores de 390Ω, 560Ω y 1.8kΩ. En cada caso, mida IL y anote los valores en la columna IL MEDIDA, Circuito original.

22 4. Mueva S3 a la posición B, con lo que RL se remplaza por un corto circuito. La corriente obtenida por el medidor es la de corto circuito del generador equivalente de Norton, IN. Escriba el valor en la tabla 7-1 en el renglón de 1.2kΩ, columna IN, MEDIDA, Equivalente de Norton. 5. Apague las fuentes. Cambie S1, S2, a la posición B y abra S 5, con lo que las fuentes de voltaje se remplazan por corto circuitos y abre el circuito de carga. (Se considera que las fuentes a de alimentación reguladas tienen resistencia despreciable). S4 permanece cerrado. Figura 7.1 Comprobación del teorema de Norton. b 6. Mida con un óhmetro la resistencia de Norton entre los puntos a y b.. Esta es la resistencia en paralelo con el generador equivalente de Norton, RN. Registre este valor en la siguiente tabla: MEDIDA R N (Ω) CALCULADA 7. A partir del circuito de la figura 7-1 calcule el valor de la corriente de Norton IN, y regístrelo en la tabla 7-1 en el renglón de 1.2kΩ, columna IN, CALCULADA. 8. Con base en el circuito de la figura 7.1 calcule el valor de la resistencia de derivación de Norton, RN y anótelo en la tabla anterior en la columna RN, CALCULADA. 9. Con los valores de IN y RN de los pasos 7 y 8 calcule la corriente de carga IL para los resistores de carga de 1.2kΩ, 390Ω, 560Ω y 1.8kΩ de la figura 7.1. Escriba estos valores en la tabla 7-1 en la columna IL, CALCULADA.

23 10. Con la fuente apagada y S1 abierto arme el circuito de la figura 7.2 con RL = 1.2kΩ. El medidor A1 medirá la corriente de Norton, IN y el medidor A2, la corriente de carga IL. El potenciómetro hará las veces de RN. Con un óhmetro ajuste el potenciómetro hasta que su resistencia sea igual a la R N que se midió en el paso 6. Figura 7.2 Circuito equivalente de Norton, 11. Ajuste la fuente de alimentación en su voltaje de salida más bajo. Encienda la fuente y cierre S1. Poco a poco aumente la salida de la fuente de alimentación hasta que la corriente que mide el amperímetro A1 sea igual al valor de IN que se midió en el paso Con el medidor A1 midiendo IN, anote la corriente de carga IL, que mide el medidor A2 en la tabla 7-1, renglón de 1.2kΩ, columna IL medida, circuito equivalente de Norton. Abra S1 y apague la fuente. 13. Repita los pasos 11 y 12 con cada uno de los demás resistores de carga de la tabla 7-1 y mida IL para cada valor RL. Registre los valores en la tabla 7-1 en la columna IL medida, circuito equivalente de Norton. Abra S1 y apague la fuente.

24 Tabla 7-1 Mediciones para verificar en teorema de Norton. I L(mA) I N(mA) I L(mA) I N(mA) R L(Ω) MEDIDA MEDIDA Circuito original Equivalente de Norton CALCULADA 1.2 KΩ 390 Ω 560 Ω 1.8 KΩ EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

25 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica VERIFICACIÓN DE LA FUNCIÓN MULTIPLICACIÓN DE UN AMP OP Número de práctica 8 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Comprobar la amplificación obtenida por medio de un Amp-Op y observar su saturación. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Amplificador Operacional TL081 ó LM741 2 Resistencias (deben ser calculadas previamente).. 1 Multímetro digital. 1 Fuente de voltaje 0-15 V sencilla. 1 Fuente de voltaje 0-15 V dual. Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Diseñar un circuito con el TL081 de modo que funcione como un amplificador inversor. 2. Elegir las resistencias RIN y RF de manera que la amplificación sea de El voltaje VIN variará de -2 a 2 V con incrementos de 0.1 V. Anotar estos valores en las tablas. 4. Con los valores tabulados construir una grafica de VIN en el eje X y VOUT en el eje Y. Marcar la zona activa y la zona de saturación. 5. Repetir los pasos 2, 3 y 4 para amplificaciones de 8 y10.

26 CIRCUITO: RESISTENCIAS RIN y RF AMPLIFICACIÓN RIN (Ω) RF (Ω) TABLAS PARA VALORES DE VOUT en función de VIN : V IN (V) AMPLIFICACIÓN: 4 VOUT (V) MEDIDA CALCULADA SIMULADA

27 V IN (V) AMPLIFICACIÓN: 8 V OUT (V) MEDIDA CALCULADA SIMULADA V IN (V) AMPLIFICACIÓN: 10 V OUT (V) MEDIDA CALCULADA SIMULADA

28 GRÁFICAS: Gráfica 1: Con los valores de VOUT MEDIDOS y amplificaciones 4,8 y 10. Gráfica 2: Con los valores de VOUT CALCULADOS y amplificaciones 4,8 y 10. Gráfica 3: Con los valores de VOUT SIMULADOS y amplificaciones 4,8 y 10. EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

29 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica IMPLEMENTACIÓN DE UN DAC CON AMPLIFICADOR OPERACIONAL Número de práctica 9 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Comprobar la salida analógica obtenida por medio de un DAC, correspondiente a una señal digital de 4 bits. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Amplificador Operacional TL081 ó LM741 5 Resistores (ver el desarrollo de la práctica para obtener sus valores) 1 Multímetro digital. 1 Fuente de voltaje 0-15 V sencilla. 1 Fuente de voltaje 0-18 V dual. 1 Switch deslizable (Dip Switch) de 4 posiciones Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Calculé los valores de las resistencias para armar el circuito de la figura 9.1 para una configuración de 4 bits. Figura 9.1. Convertidor Digital-Analógico.

30 2. Mida el voltaje de salida para cada uno de los valores digitales de la tabla 9-1. VALOR DIGITAL MSB LSB Tabla 9-1. Voltajes de salida para un DAC de 4 bits. VO (V) MEDIDO CALCULADO SIMULADO EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

31 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica TIEMPO DE ASENTAMIENTO PARA UN CIRCUITO TRANSITORIO Número de práctica 10 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Determinar el tiempo de asentamiento para un circuito RC sin fuentes. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Multímetro 1 Fuente de voltaje 0-15 V 1 Osciloscopio. Resistencias (Usadas en las prácticas anteriores) 1 Capacitor electrolítico de 47uF. Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Arme el circuito de la figura 10.1, con la fuente apagada. 2. Coloque el interruptor J1 en la posición AC. Encienda la fuente y aumente su voltaje hasta un valor de 10 V. 3. Sin cambiar el ajuste de la fuente de alimentación, mida su voltaje de salida. Registre este valor en la tabla El circuito de la figura 10.1 es un circuito sencillo que consta de un resistor en serie con la resistencia interna del medidor R ent. Mediante la ley de ohm calcule el valor de R ent, también verifique las especificaciones o la placa del medidor para determinar el valor nominal de R ent ; registre ambos valores en la tabla Con los valores de R T, la resistencia equivalente del arreglo de resistencia y C calcule la constante de tiempo para este circuito. Registre su respuesta en la tabla 10-1, bajo la columna Constante de tiempo de descarga R TC, calculada.

32 6. Conecte el osciloscopio (use una resistencia en serie con la punta de prueba de al menos 10 MΩ) en el capacitor para poder visualizar la curva de descarga del capacitor. 7. Cambie el interruptor a la posición BC para descargar el capacitor. Ajuste el osciloscopio para poder ver toda la curva completa. 8. La tabla 10-1 tiene una columna con múltiplos de la constante de tiempo transcurrido, en segundos, para cada constante de tiempo. Por ejemplo, si RC= 10s, luego de una constante de tiempo habrán pasado 10 s; después de dos constantes de tiempo, habrán pasado 20s en total; después de tres constantes de tiempo, 30 s, y así sucesivamente. Registre estos tiempos en la columna Tiempo de descarga, segundos. Figura 10.1 Circuito para la determinación del tiempo de asentamiento. 9. Cuando esté completamente descargado el capacitor vuelva a cargarlo y repita el paso 7 al 8. se harán tres pruebas de descarga. 10. Calcule el voltaje promedio medido para cada una de las seis constantes de tiempo y registre las respuestas en la columna Promedio de la tabla también calcule el voltaje para cada múltiplo de la constante de tiempo calculada, R TC. Registre sus respuestas en la tabla 10-1, columna Calculado. 11. Trace la grafica de la curva de descarga del condensador, siendo el eje vertical V C(V) y el horizontal la constante de tiempo en segundos. 12. Hacer la simulación en el software y comparar los datos obtenidos.

33 Tabla 10-1 Descarga del capacitor. Voltaje de la fuente Resistencia interna Calculada Nominal Constante de tiempo de descarga RTC Voltaje en el capacitor Tiempo de descarga Constante de tiempo Segundos Primera prueba Segunda prueba Voltaje del capacitor VC (v) Tercera prueba Promedio Calculado Graficar. EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

34 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica TIEMPO DE ASENTAMIENTO PARA UN CIRCUITO CON FUENTES Número de práctica 11 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Determinar el tiempo de asentamiento para un circuito RC con fuentes. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Multímetro 1 Fuente de voltaje 0-15 V 1 Osciloscopio. Resistencias (Usadas en las prácticas anteriores) 1 Capacitor electrolítico de 47uF. Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Arme el circuito de la figura 11.1, con la fuente apagada. 2. Coloque el interruptor J1 en la posición abierto. Encienda la fuente y aumente su voltaje hasta un valor de 10 V. 3. Con los valores de R1 y C1 calcule la constante de tiempo para su circuito. Registre su respuesta en la tabla 11-1, bajo la columna Constante de tiempo de carga RTC1, calculada. 4. Conecte el osciloscopio en el capacitor para poder visualizar la curva de carga del capacitor. 5. Cierre el interruptor para cargar el capacitor. Ajuste el osciloscopio para poder ver toda la curva completa. 6. La tabla 11-1 tiene una columna con múltiplos de la constante de tiempo transcurrido, en segundos, para cada constante de tiempo. Por ejemplo, si RC= 10s, luego de una constante de tiempo habrán pasado 10 s; después de dos constantes de tiempo, habrán pasado 20s en total; después de tres constantes de tiempo, 30 s, y así sucesivamente. Registre estos tiempos en la columna Tiempo de carga, segundos.

35 7. Cuando esté completamente cargado el capacitor vuelva a descargarlo y repita el paso 5 al 6. se harán tres pruebas de carga. 8. Calcule el voltaje promedio medido para cada una de las constantes de tiempo y registre las respuestas en la columna Promedio de la tabla también calcule el voltaje para cada múltiplo de la constante de tiempo calculada, R1C1. Registre sus respuestas en la tabla 11-1, columna Calculado. 9. Hacer la simulación en el software y comparar los datos obtenidos. Figura 11.1 Circuito para la determinación del tiempo de asentamiento. Tabla 11-1 Carga del capacitor. Voltaje de la fuente Resistencia total Calculada Nominal Constante de tiempo de carga R1C1; calculada. Voltaje en el capacitor Tiempo de carga Voltaje del capacitor VC (v) Constante de tiempo Segundos Primera prueba Segunda prueba Tercera prueba Promedio Calculado Graficar.

36 EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

37 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica DISEÑO DE UNA COMPUTADORA ANALÓGICA Número de práctica 12 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Diseñar una computadora analógica para resolver una ecuación diferencial. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 3 TL 081. o 1 TL 084 Resistencias: (1/2 W) 2 de 1MΩ 1 de10kω 1 de 90kΩ Capacitores: 2 de 1 μf (poliéster) Interruptores Multímetro Fuentes de voltaje 0-15 V Software EWB o Multisim 10 u 11 METODOLOGÍA. 1. Usando Amp-Op como integradores resolver una ecuación diferencial mediante la computadora analógica. 2. Bosqueje la respuesta en una hoja tamaño carta. 3. Realice el circuito físicamente. Conecte la salida del segundo Amp-Op al osciloscopio. 4. En t = 0 cierre el interruptor S1, mientras al mismo tiempo se abren los interruptores S2 y S3. 5. Compruebe que la salida del segundo integrador será la onda senoidal v = 2 sen 3t V. Bosqueje la salida. 6. Compare la gráfica ideal con la real.

38 7. Simular el circuito que se muestra en la figura Figura 12.1 Computadora Analógica. EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.

39 Nombre de la asignatura Laboratorio de Circuitos Eléctricos 1 Nombre de la práctica DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ASENTAMIENTO PARA UN CIRCUITO RLC SUB-AMORTIGUADO CON FUENTES Número de práctica 13 Número de horas 2 OBJETIVO (Resultado del aprendizaje). Identificar un circuito subamortiguado y determinar el tiempo de asentamiento para un circuito RLC con fuentes. MARCO TEÓRICO. EQUIPO Y MATERIALES. 1 Resistencia 1 Capacitor 1 Inductor 1 Fuente de voltaje 0-15 V 1 Multímetro 1 Osciloscopio Software EWB o Multisim 10 u 11. METODOLOGÍA. 1. Arme el circuito RLC, figura 13.1, con la fuente apagada. 2. Con los valores de R, L y C. Calcule α y ω para que su circuito sea subamortiguado. Registre su respuesta en la tabla Coloque el interruptor J1 en la posición abierto. Encienda la fuente y aumente su voltaje hasta un valor de 10 V. 4. Conecte el osciloscopio en el capacitor para poder visualizar la respuesta del sistema. 5. Cierre el interruptor para que circule corriente en todo el circuito. Ajuste el osciloscopio para poder ver toda la curva completa. 6. Mida el voltaje en el resistor, VR, en el inductor, VL y en el capacitor VC. Registre los valores en la tabla 13-1 para el circuito. 7. Observe cómo se comporta la curva en el osciloscopio. Verificar el tiempo de asentamiento.

40 8. Hacer la simulación en el software y comparar los datos obtenidos. Figura Circuito RLC en serie. Tabla Cálculos y mediciones de la respuesta de un circuito RLC. R ( ) L (mh ) C (µf) Voltaje aplicado Voltajeen el resistor Voltaje en el inductor Voltaje en el capacitor Corriente (ma) Frecuenci a resonante Coeficiente de amortiguamient o EVALUACIÓN DE LA PRÁCTICA. Conclusiones: Observaciones: BIBLIOGRAFÍA.