AMPLIFICADORES LOCK IN (MULTIPLICADOR ANALÓGICO DETECTOR SENSIBLE A FASE)

Transcripción

1 AMPLIFICADORES LOCK I (MULTIPLICADOR AALÓGICO DETECTOR SESIBLE A FASE) GUÍA DE LABORATORIO º 5 Profeor: Ing. Aníbal Laquidara. J.T.P.: Ing. Iidoro Pablo Perez. A. Diplomado: Ing. Carlo Díaz. A. Diplomado: Ing. Alejandro Giordana A. Alumno: Sr. icolá Ibáñez. URL:

2 Unieridad acional de La Plata ITRODUCCIÓ En ete laboratorio, e deea medir temperatura con una preciión de 0.0ºC, utilizando como enor una Pt00 (reitencia que aría u alor con la temperatura, con un coeficiente poitio). Aimimo, etá preente un ruido mucho maor que la eñal de interé, de forma tal que la relación eñal / ruido en la entrada del amplificador erá mucho menor que uno. Para la Pt00 e cumple que ale 00 a 0 ºC, aumenta 0.39 por cada ºC de aumento de temperatura, de modo que: 0 ºC => Pt00 = 00 5 ºC => Pt ºC => Pt00 39 Se implementa un circuito puente de medida, cuo equema e el de la Figura º : R R Vg R3 Pt00 Vt V3 Figura º En él e puede plantear: t Pt R R Pt R R g g Pt00 R3 t 3 g R Pt R R 00 3 Siendo R R 800, R3 0 Pt00 0 Pt 00 g g RPt00 90 RPt00 El equilibrio del puente e logra para aquella temperatura que hace nula la expreión []: R Pt 00 Pt T R Pt T 7.C Eta e la temperatura de equilibrio del puente. Como amplificador de entrada (Figura º ) e utiliza un IA4, cua ganancia e ajutó para que alga 500. La alida del amplificador etá dada por: Ve A A t Página de 9

3 Unieridad acional de La Plata Ve Figura º De modo que i la eñal con que e alimenta al puente e: t con f Hz g co 000 Pt00 ˆ g ˆ R Pt 00 ParaT 5C, Pt ˆ ˆ 0.3mV a la entrada del amplificador eˆ 500*0.3mV 50 mv a la alida del amplificador Para un apartamiento de ºC del equilibrio (T = 6. ºC), la Pt00 ale 0.4, de manera que e produce un = mv a la entrada del IA4. A u alida: Ve = 76.5 mv => ºC Ve = 7.65 mv => 0. ºC Ve = mv => 0.0 ºC DESARROLLO DE LA PRÁCTICA DE LABORATORIO Intrumental elemento neceario: * Ocilocopio de do canale (c / do punta) * Generador de eñale inuoidale * Multímetro digital + kit de punta acceoria HP * Fuente de alimentación 5 Vcc * detornillador perillero ) Verificación del funcionamiento del multiplicador analógico AD633: a) Identificar lo componente del circuito iguiendo el equema circuital 45 Página 3 de 9

4 Unieridad acional de La Plata b) Verificar que i una entrada del multiplicador e nula, la alida e nula (el producto e nulo). Para ello: i) Llae LL en poición K, con un Multímetro obre el punto de prueba TP ajutar la contante a 5V (con el Preet P5). ii) Llae LL en poición GD (maa), erificar con el téter que la tenión e nula. iii) En eta condicione, medir la tenión de alida del multiplicador V* = 0 V (obre TP4). c) Comprobación de la multiplicación de una eñal inuoidal por una contante: i) Conectar el generador de eñale a la entrada correpondiente de la plaqueta, preiamente ajutado en: Vg pico = V f = khz. Verificar que el jumper J eté en la poición bc la llae LL en poición eñal. ii) Sobre TP3 (punto medio de LL), medir la amplitud de eñal que llega a una de la entrada del multiplicador, ajutando el Preet P hata que la amplitud de eta eñal ea de 0.5 V. iii) Llae LL en poición K, con una tenión de +5V. i) En uno de lo canale del ocilocopio er eta eñal inuoidal de entrada al multiplicador (TP3). ) En el otro canal, er la alida del multiplicador (TP4). Verificar que ea una inuoide de amplitud (0.*0.5*5=0.5V) en fae con la eñal de entrada. i) Variando el Preet P5, er cómo aría la amplitud de la eñal de alida del multiplicador (ocilocopio en TP4). Comprobar que cuando la contante por la que e multiplica ale 5V (TP), la alida del AD633 uele a er de 0.5 V de amplitud, pero que etá en contra-fae con la entrada. d) Producto de eñale de igual frecuencia ditinta fae: i) Llae LL en poición, llae LL en eñal (en TP3: Ve = -A * ). Pin del multiplicador: x = e = Vê co ( t) Pin 3 del multiplicador: = g = co ( t + ) ii) La alida del multiplicador e (TP4): * k ˆ x ˆ co t co iii) Ajutar el potenciómetro P4 de modo que la diferencia de fae de la do eñale de entrada al multiplicador ea cero. Verificar con el ocilocopio en TP4, que la eñal de alida e de frecuencia doble ( khz), amplitud pico =0,5*0.*0.5*=5 mv. i) Variando el potenciómetro P4, comprobar que la alida del multiplicador no cambia u amplitud ni u frecuencia, ino olamente u fae; que el niel de continua obre el que etá montada la componente alterna cambia aproximadamente de +5 mv a 5 mv, paando por 0 cuando = 90º. e) La expreión de la tenión de alida, depué del filtro e V k ˆ x ˆ co 45 Página 4 de 9

5 Unieridad acional de La Plata i) Con la LL en poición GD, P8 en poición intermedia, ajutar el Preet P7 hata obtener una tenión nula en la alida. ii) Voler la LL a la poición eñal ariar el Preet P4 obtener = 45. iii) Medir la tenión de alida. El alor deberá er aproximadamente V = * 5 mv = 8 mv ) Verificación del comportamiento con la fuente de ruido. a) Se ajuta P hata obtener la mínima alida en TP3 e enchufa la fuente de ruido. b) Variando P, e ajuta la fuente de ruido a un alor tal que en TP3 e midan Vpico de eñal de 50 Hz. Luego, e cumple que: x co ( t) co( t) x con co t co t k ˆ x ˆ x x co( 050 t) co( 950 t) x Puede coniderare que al filtro ingrean do fuente de ruido: una de 950 Hz otra de 050 Hz, como lo muetra la Figura º 3. [Recordar que en la entrada Vx del multiplicador (pin ), ólo tenemo ruido, in la del generador]. R 050 V* C V 950 Figura º Página 5 de 9

6 Unieridad acional de La Plata Ecribimo: ˆ ˆ ˆ t t t t ˆ R j C j C ˆ t 67,6 V 5,6 V t x ˆ CR CR V V ef ef kvˆ Vˆ 9 Vef 07.5 Vef Llamamo a V ef eñal de ruido Total ef 950 ef 050 Total 60 V Ete debería er el alor medido, i e dipuiera de un intrumento adecuado. Oberando con el ocilocopio, coniderando el ruido propio del itema electrónico, e aprecia un ruido de aproximadamente 0.4 mv. c) Deconectar fuente de ruido, generador de eñal fuente de alimentación. Reintalar el IA4. Voler a conectar la alimentación Vcc, el generador de eñal la fuente de ruido. d) Verificar la modulación de amplitud mirando con el ocilocopio en TP3, donde la eñal moduladora e: Vm = co ( 50 t ); la eñal portadora e: Vc = co ( 000 t ). e) Medir a la alida la relación S/ erificar cómo cambia el alor de la tenión de alida eliminando retituendo la fuente de ruido. f) Si la alida del IA 4 e de 0.5 mv ( 9,4 C), para un pico de eñal de ruido a la entrada de V, con co =, luego del filtro el alor a medir e de 5 mvpico, como = 0.3 mvpico, tendremo: S S e , db 35 db Eta gran mejora que e logra en la relación eñal/ruido e lo que demuetra que ete amplificador e ideal para medir eñale pequeña inmera en grande ruido Página 6 de 9

7 Unieridad acional de La Plata Lita de componente Reitencia: R = K8 (MF) R = K8 (MF) R3 = 33 (MF) R4 = 7 (MF) R5 = 00 R6 = 0K R7 = 4K7 R8 = 50 - W R9 = 0K R0 = 0K R = 0K R = 0K R3 = 0K R4 = 0K R5 = 0K (MF) R6 = 00 (MF) R7 = 00K (MF) R8 = 5K (MF) R9 = 5K (MF) Preet: P = K P3 = 5K P5 = 0K P6 = 0K P7 = 0K P8 = 00K Trimpot: P = 0-0 uelta Potenciómetro: P4 = x 0K ( pita) p/pcb Diodo: D = 4007 D = 4007 Capacitore: C = 0 nf - cerámico C = 0 nf - cerámico C3 = 0 nf - cerámico C4 = 0 nf - cerámico C5 = 56nF - polieter C6 = 56nF - polieter C7 = 0 nf - cerámico C8 = 0 nf - cerámico C9 = 4,7F - no polarizado C0 = 0 nf - cerámico C = 0 nf - cerámico C = 0 nf - cerámico C3 = 0 nf - cerámico C4 = 0F - no polarizado C5 = 0 nf - cerámico C6 = 0 nf - cerámico C7 = 4,7nF - polieter C8 = 00F/5V - electrolítico C9 = 00F/5V - electrolítico Circuito integrado: U = IA 4 U = LM 74 U3 = LM 358 U4 = LM 74 U5 = AD 633 U6 = LM 358 Tranformador: Tr : (0/6) Vef - 00 ma Llae tipo palanca: LL : Simple inerora LL : Simple inerora Senor: PT-00 Conector enor: Pao. - macho p/pcb - x3 pine 45 Página 7 de 9

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