Universidad Autónoma de Baja California

Transcripción

1 Universidad Autónoma de Baja California FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS E INGENIERÍA Ing. en Electrónica e Ing. en Computación Manual de Prácticas Laboratorio de Electrónica III Elaboró: M. C. Roberto Reyes Martínez 1

2 ELECTRONICA III PRACTICA No. 1 CARACTERISTICAS ELECTRICAS DE LOS OPAMPS OBJETIVO: Al término de esta práctica el alumno aprenderá medir las características eléctricas más importantes de los opamps. MATERIAL: Resistencia de 100 Ω 1/W. Resistencia de 10 kω 1/W. Resistencia de 100 kω 1/W. 1 Resistencia de 1 MΩ 1/W. 1 Potenciómetro de 5 MΩ. 1 Amplificador operacional LM. 1 Amplificador operacional LM18 (del databook únicamente) EQUIPO: 1 Vólmetro digital. 1 Osciloscopio. 1 Generador de señales. 1 Fuente regulable. DESARROLLO: (a) Medición del voltaje offset de entrada (V os ). 1M 100k R i R f 15V V OUT Vólmetro 15V FIGURA 1 1. Alambrar el circuito de la figura 1.. Aplicar el voltaje de alimentación al opamp y con un vólmetro (de preferencia digital) medir el voltaje de salida. V out = mv

3 . Obtener V os considerando que es igual a V os V os = Vout =. A cl mv. Compare el valor obtenido con el de la hoja de especificaciones del opamp. V os = mv (hoja de datos) V os = mv (obtenido en el cto) (b) Medición de la corriente de polarización (I bias ) 1M 100k R 1 B 100k A R R f 15V 15V V OUT Vólmetro FIGURA 1. Alambrar el circuito de la figura.. Medir el voltaje que cruza por las resistencias R 1 y R. V A = mv. V B = mv.. Utilizando: I bias1 VA = y I R 1 bias VB = obtenga las corrientes de polarización. R I bias1 = na I bias = na. Obtenga el valor promedio de las dos y compare el resultado con la corriente de polarización de la hoja de especificaciones. I bias = na (hoja de datos) I bias = na (obtenida en el cto.) (c) Medición de la impedancia de entrada del opamp

4 15V V i V' i 5 M 15V V OUT CH 1 Osciloscopio CH FIGURA 1. Alambrar el circuito de la figura.. Ajustar en el osciloscopio: Canales 1 y : 0.5 Volt/división. Tiempo: 1msec/div.. Aplique un voltaje de 1 volt pp en la entrada y la frecuencia necesaria para tener 1 ciclo completo en la pantalla.. Mientras observa el voltaje V i en el canal 1, ajuste el potenciómetro de 5 MΩ hasta que este voltaje sea la mitad del voltaje de entrada (0.5Vpp.). 5. Cuando halla alcanzado este punto, desconecte la alimentación del opamp y el potenciómetro del cto. Entonces mida la resistencia del potenciómetro con un ohmetro. Compare este valor con el de tablas. R potenc = Ω (valor medido) Z in = Ω (hoja de datos) (d) Medición de la velocidad de cambio (slewrate) V i R 1 R f 15V V OUT 15V CH 1 Osciloscopio CH 1. Alambrar el circuito de la figura. FIGURA

5 . Ajustar en el osciloscopio: Canal 1 : 0.5 Volt/división. Canal : 1.0 Volt/división. Tiempo: 10 µsec/div.. Aplique un voltaje de 5 volt pp en la entrada y la frecuencia necesaria para tener 1 ciclo completo en la pantalla.. Mida el voltaje de salida pp. ( V). V = volts 5. Mida el tiempo t que le toma al voltaje de salida ir del valor mínimo al máximo. t = µseg. Calcule el slewrate ( V/ t) y comparelo con el de las hojas de especificaciones. slewrate = V/µseg (hoja de datos) slewrate = V/µseg (valor medido). Dibuje las señales de entrada y salida obtenidas. 8. Cambie el opamp por un LM18 (el cual tiene la misma configuración que el LM). Dibuje las señales de entrada y salida obtenidas. (e) Medición de la relación de rechazo de modo común (CMRR). 100k V i 100 R R R 100k R 15V 15V V OUT AC Vólmetro FIGURA 5 1. Alambrar el circuito de la figura 5. 5

6 . Ajustar un voltaje de entrada de volts rms con una frecuencia entre 0 y 100Hz. Mida el voltaje V i obtenido. V i(cm) = V rms. Ahora mida el voltaje de salida V out con el vóltmeto. V out(cm) = V rms Nota: Los voltajes son en corriente alterna.. Calcule la ganancia en modo común A cm V = V out ( cm) i( cm). A cm = 5. Obtenga la ganancia diferencial. (R /R 1 ) = (R /R ) y resuelva la relación de rechazo en modo común dando el resultado en db. (0 log (A d /A cm )). Compare con la hoja de especificaciones. A d = CMRR = db (hoja de datos) CMRR = db (valor medido) CONCLUSIONES: En sus conclusiones mencione porque existe diferencia en el slewrate entre el LM y el LM18 y comparando los valores obtenidos con los de las hojas de especificaciones evalúe si el amplificador que utilizó cumple con las características eléctricas, sino es así, explique el por que.

7 ELECTRONICA III PRACTICA No. CARACTERISTICAS EN FRECUENCIA DE LOS OPAMPS OBJETIVO: Al término de esta práctica el alumno conocerá el efecto de la frecuencia en los circuitos con amplificadores operacionales, así como la compensación para circuitos que lo necesiten. MATERIAL: 1 Resistencia de kω 1/W. Resistencia de 10 kω 1/W. 1 Resistencia de 100 kω 1/W. 1 Resistencia de 1 MΩ 1/W. Capacitor de 0.1 uf. Capacitor de 0 pf. 1 Capacitor de 0 pf. 1 Capacitor de pf. 1 Capacitor de 1 pf. 1 Amplificador operacional LM. 1 Amplificador operacional LH00. EQUIPO: 1 Osciloscopio. 1 Generador de señales. 1 Fuente regulable. DESARROLLO: (a) Medición de la ganancia de lazo abierto (A ol ) 1M V in k V OUT Osciloscopio 1. Alambrar el circuito de la figura 1. FIGURA 1

8 . Aplicar el voltaje de alimentación al opamp y poner un canal del osciloscopio a la entrada de voltaje y el otro canal a la salida. Para un V in = 100mV pp (senoidal) complete la siguiente tabla: Frecuencia (Hz) V in V out Cambie la resistencia de retroalimentación por una de 100kΩ y llene la tabla del punto.. Cambie la resistencia de retroalimentación por una de 10 kω y llene la table del punto. Utilice un V in = 1V pp 5. Dibuje las gráficas (V out vs Frecuencia) y (A ol vs Frecuencia).. Para los incisos, y obtenga la frecuencia a la que se tiene la frecuencia de corte. Cuál es el ancho de banda de lazo abierto del operacional? Cuál es el ancho de banda máximo de lazo cerrado para este operacional? (b) Variación del ancho de banda del sistema por medio de la compensación. 1. Arme el siguiente circuito. 8

9 C 15V R 0.1uF V in1 R V in R C C 1 V OUT 0.1uF 15V FIGURA. Utilice el arreglo de capacitores de la tabla siguiente: Ganancia C 1 pf C pf C pf Maneje un voltaje de entrada V int1 = 500mV y V int = 50mv. Calcule el ancho de banda para cada arreglo de capacitores.. Para cada arreglo mencione a que frecuencia se tiene una señal inestable. 9

10 ELECTRONICA III PRACTICA No. CONFIGURACIONES INVERSOR, NOINVERSOR Y SEGUIDOR DE VOLTAJE CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES OBJETIVO: Al finalizar la práctica, el alumno se familiarizará con las características de operación de los amplificadores operacionales en las configuraciones inversor, noinversor y seguidor de voltaje. MATERIAL: Resistencia de 1kΩ, 1/W (1) Resistencia de.kω, 1/W (1) Resistencias de Ω, 1/W () Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de 100kΩ, 1/W (1) Amplificador operacional LM (1) EQUIPO: Osciloscopio. Generados de funciones. Multímetro. DESARROLLO: 1. Alambrar el circuito de la figura 1. R i R f 1V/500Hz 15V V OUT FIGURA 1 NOTA: Cada vez que cambie de resistencia no se olvide de apagar las fuentes, tanto de voltaje como la de entrada.. Determinar la ecuación de la ganancia de voltaje (Av), su valor numérico, y el del voltaje de salida llenando la tabla siguiente: 15V A V V 0UT VALOR CALCULADO VALOR MEDIDO 10

11 . Manteniendo la señal de entrada a 1Vpp, cambie el resistor R f, de acuerdo a la tabla siguiente: R f Valor medido de Valor medido de Ganancia Diferencia V out ganancia calculada 10KΩ KΩ KΩ 100KΩ.KΩ 1KΩ. Dibujar cada señal obtenida para los diferentes valores de R f. 5. Alambrar el circuito de la figura R i R f 15V V OUT 1V/500Hz 15V FIGURA. Repetir los pasos, y para el circuito de la figura... Alambrar el circuito de la figura 15V V OUT 1V/500Hz 15V FIGURA 8. Repetir el paso y para este circuito. 9. Pruebe el circuito con una entrada de voltaje de.5v, obtenga el voltaje teórico y el experimental. CONCLUSIONES: 11

12 Incluya en sus conclusiones si existe alguna diferencia entre los valores teóricos y los valores medidos, en caso de haber diferencia, explique a que le atribuye dichas variaciones. 1

13 ELECTRÓNICA III PRACTICA No. CONFIGURACIONES SUMADOR, INTEGRADOR Y DIFERENCIADOR DE VOLTAJE CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES OBJETIVO: Al finalizar la práctica, el alumno se familiarizará con las características de operación de los amplificadores operacionales en las configuraciones sumador, diferenciador e integrador. MATERIAL: Resistencia de 1kΩ, 1/W (1) Resistencia de.kω, 1/W (1) Resistencia de 5.1kΩ, 1/W (1) Resistencias de Ω, 1/W () Resistencia de 11kΩ, 1/W (1) Resistencias de 1kΩ, 1/W () Resistencia de 18.5kΩ, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de 100kΩ, 1/W (1) Resistencia de 0kΩ, 1/W (1) Potenciómetro de 50kΩ. Capacitor de 90pF. (1) Capacitor de 0.00 µf. (1) Capacitor de 0.00 µf. (1) Capacitor de 0.05 µf. (1) Capacitor de 0. µf. (1) Amplificador operacional LM () EQUIPO: Osciloscopio. Generador de funciones. Multímetro. DESARROLLO: a) Obtención de la ganancia de lazo cerrado calculando el producto gananciaancho de banda. 1. Alambrar el circuito de la figura 1. 1

14 V 1 R 1 R f 15V V O 15V CH Osciloscopio CH 1 FIGURA 1. En el osciloscopio establecer: Canales 1 y : 0.1 volt/división. Base de tiempo: 0.5 µsec/división. Acoplo DC.. Aplicar un voltaje de entrada tal que el voltaje de salida sea 0. volts. Hacer este ajuste lo más preciso posible. Mida el voltaje de entrada. V in : Volts Dibuje el V in visto en el osciloscopio.. Ahora, suavemente varíe la frecuencia de entrada hasta obtener un voltaje de salida de 0.5Volts. Puede suceder que el voltaje se incremente ligeramente antes de empezar a disminuir. Mide la frecuencia en el punto donde la salida de voltaje es de 0.5 volts pico a pico, y regístralo. BW = KHz (A cl = 1) Este es el ancho de banda del opamp cuando la ganancia de voltaje es 1.0. La respuesta a las altas frecuencias es ahora un factor de 0.0 menor que la baja frecuencia, o respuesta en dc, y es equivalente a db. 5. Calcule el producto gananciaancho de banda(gbp) multiplicando el ancho de banda (BW) y la ganancia de voltaje (A cl ) y registre el resultado. GBP = KHz. Ahora cambie R 1 a 5KΩ (use una resitencia de 10 KΩ en paralelo con la del circuito 1). Cambie el canal a 0.volt/división y el tiempo base a 1µsec/división. Varíe la frecuencia de entrada hasta obtener un voltaje de salida pico a pico de 1 volt. Mida la frecuencia en este punto y registre el resultado: BW = KHz (A cl = ). Como en el paso 5, calcule el producto gananciaancho de banda. GBP = KHz Cómo es este valor comparado con el obtenido en el paso? 1

15 8. Ahora cambie R 1 a 1 KΩ. Cambie en el canal a 1volt/división y la base de tiempo a 5µsec/división. Varíe el voltaje de entrada hasta obtener un voltaje de salida pico a pico de 5volts. Mida la frecuencia en este punto, y escriba el resultado. BW = KHz (A cl = 10) 9. Como antes, calcule el producto gananciaancho de banda. GBP = KHz Cómo es este valor comparado con el obtenido en el paso y? 10. Conclusiones sobre el producto gananciaancho de banda. (b) Operación de un sumador de entradas. 1. Arme el circuito de la figura. V 1 15V 15V V R1 R R f 15V 15V V O CH 1 Osciloscopio FIGURA. En el osciloscopio establezca: Canal 1: 1volt/división. Base de tiempo: 1msec/división. acoplo en ac.. Obtenga un voltaje V1 igual a 1 volt, y ajuste la frecuencia de manera que tenga ciclos en el osciloscopio (00Hz).. Mida el voltaje de salida del primer amplificador (V). Cuál es su valor? V = Volts 5. Mida el voltaje de salida del segundo amplificador (V0). Cuál es su valor? V 0 = Volts Porqué se obtuvo este valor?. Dibuje tanto V1, V y V0 como si los tuviera los tres voltajes en la pantalla del osciloscopio.. Arme el circuito de la figura. 15

16 k V 1 k 15V 15V V R1 R R f 15V 15V V O CH 1 Osciloscopio FIGURA 8. Obtenga un voltaje V1 igual a 1 volt, y ajuste la frecuencia de manera que tenga ciclos en el osciloscopio (00Hz). 9. Mida el voltaje de salida del primer amplificador (V). Cuál es su valor? V = Volts 10. Mida el voltaje de salida del segundo amplificador (V0). Cuál es su valor? V 0 = Volts Porqué se obtuvo este valor? 11. Dibuje tanto V1, V y V0 como si los tuviera los tres voltajes en la pantalla del osciloscopio. 1. Arme el circuito de la figura. V 1 k k 15V 15V V R1 R R f 15V 15V V O CH 1 Osciloscopio FIGURA 1. Obtenga un voltaje V1 igual a 1 volt, y ajuste la frecuencia de manera que tenga ciclos en el osciloscopio (00Hz). 1. Mida el voltaje de salida del primer amplificador (V). Cuál es su valor? V = Volts 15. Mida el voltaje de salida del segundo amplificador (V0). Cuál es su valor? 1

17 Porqué se obtuvo este valor? V 0 = Volts 1. Arme el circuito de la figura.1 R R 5 R f k k R 18k 1k V 1 R R 1 1 R 50 V 5.1k R B 50k R L V FIGURA.1 1. Ponga los siguientes valores de voltajes: V 1 = 500mV p a.khz. V = V. V = V rms a 500Hz. 18. Calcule el voltaje de salida. 19. Mida el voltaje en la resistencia R L. V RL = (Volts) 0. Dibuje la señal de salida. 1. Armar el circuito de la figura. 1

18 R f k R 5.1k 50k R L 11k R 1 R k R 18.5k V 1 V V. Calcule el voltaje de salida. FIGURA.. Mida el voltaje en la resistencia R L. V RL = (Volts). Dibuje la señal de salida. 5. Calcule el valor de R (de la figura.) necesario para obtener el mismo voltaje de salida de la figura.1. R = (Ohms). Conclusiones sobre el amplificador sumador. (c) Operación de un diferenciador. 1. Arme el circuito de la figura 5. k V i.k C R 1.00uF R f 15V V 0 15V CH Osciloscopio CH 1 FIGURA 5 18

19 . En el osciloscopio establecer: Canal 1: 0.5volt/división. Canal : 0.05 volt/división. Base de tiempo: 0.5msec/división. Acoplo DC.. Ajuste un voltaje de pico a pico de una señal de entrada triangular a 1 volt (0.5 volt de pico) y la frecuencia a 00Hz ( ciclos completos). Debes tener en el canal la señal de salida igual a una onda cuadrada defasada 180 con respecto a la entrada.. Mida el voltaje de pico negativo de la onda cuadrada (con respecto a tierra), apuntando el resultado. Voltaje de pico negativo = volts 5. Ahora mida el periodo de tiempo para el cual el voltaje de onda cuadrada es negativo (t 1 ). Si la frecuencia de entrada es exactamente 00Hz y simétrica, tu debes de medir aproximadamente 1.5msec.. Para el voltaje de salida negativo, la ecuación para el pico de voltaje de salida de una onda triangular diferenciada cuadrada está dado por: RFCVm ( V0 ) pico = t1 Cómo es el valor que determinaste en el paso con respecto al valor obtenido matemáticamente?. Cambie la base de tiempo a 0.msec/división y en el canal a 0.1 volt/división. Ahora ajuste la frecuencia de entrada para obtener ciclos completos (1khz). Repetir los pasos,5 y. Cómo son sus resultados con respecto a los calculados? 8. Ahora cambie la base de tiempo a 10µsec/división y el canal a volt/división. Ajuste la frecuencia de manera que complete ciclos (0khz). Cómo es la señal de salida? Dibújela. 9. Mida el voltaje de salida pico a pico y determine la ganancia de voltaje. Es la que usted esperaba? 10. Alambre el circuito de la figura siguiente 19

20 C 90pF V i C 1.05uF R 1 0k 1k R V 0 C.uF R 1k CH Osciloscopio CH 1 FIGURA Para un voltaje de entrada V i = ±V triangular a una frecuencia de khz, obtenga el voltaje de salida V 0. Dibuje la señal de salida. 1. Cambie el tipo de señal a una entrada cuadrada con las mismas características del inciso anterior; obtenga el voltaje de salida y dibuje la forma de onda. 1. Qué pasa si se le quita el capacitor C. Dibuje la señal de salida. 1. Conclusiones sobre el circuito diferenciador. (d) Operación del integrador. 1. Arme el circuito de la figura..00uf C 100k V i R 1 R f 15V V 0 R 15V CH Osciloscopio CH 1 FIGURA 0

21 . En el osciloscopio tenga: Canales 1 y : 0.5volt/división. Base de tiempo: 0µsec/división. Acoplo en dc.. Ajuste un voltaje de entrada pico a pico de onda cuadrada en 1 volt (0.5 volt de pico) y a una frecuencia de hz. Debes de obtener en la salida una señal triangular defasada 180 con respecto a la de entrada.. Mida el voltaje de pico negativo de la onda triangular, apuntando el resultado. Voltaje de pico negativo = volts 5. Ahora mida el periodo de tiempo para el cual al voltaje de onda cuadrada le toma completar medio ciclo (t). Si la frecuencia de entrada es simétrica y de 10KHz, tu debes de medir aproximadamente 50µsec.. Para una señal cuadrada de entrada, el voltaje de salida pico a pico de una onda triangular está dado por: Vt m ( V0 ) p p= RC 1 Cómo es el valor que determinaste en el paso con respecto al valor obtenido matemáticamente?. Cambie el tiempo base del osciloscopio a 50µsec/división y los canales 1 y a 1 volt/división. Ahora ajuste la frecuencia de entrada de manera que tenga ciclos completos (khz). Repetir los pasos,5 y. Cómo son sus resultados con respecto a los calculados? 8. Ahora cambie la base de tiempo a msec/división y el canal a 5volt/división. Ajuste la frecuencia de manera que complete ciclos (100Hz). Cómo es la señal de salida? Dibújela. 9. Mida el voltaje de salida pico a pico y determine la ganancia de voltaje. Es la que usted esperaba? 10. Conclusiones sobre el circuito diferenciador. 1

22 ELECTRONICA III PRACTICA No. 5 CIRCUITOS CONVERTIDORES Y COMPARADORES CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES OBJETIVO: Al finalizar la práctica, el alumno se familiarizará con los convertidores de voltaje a corriente y corriente a voltaje; así como de los comparadores utilizando amplificadores operacionales. MATERIAL: Resistencia de 0Ω, 1/W (1) Resistencia de 1kΩ, 1/W () Resistencia de.kω, 1/W (1) Resistencia de.kω, 1/W (1) Resistencia de.9kω, 1/W (1) Resistencia de.kω, 1/W (1) Resistencia de 5.kΩ, 1/W (1) Resistencias de Ω, 1/W (1) Resistencia de 1kΩ, 1/W (1) Resistencia de 15kΩ, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Resistencia de kω, 1/W (1) Potenciómetro de 50kΩ (1) Fotocelda (1) Diodo 1N91 o cualquiera de propósito general () Diodo zener 1N51 o cualquiera de 5.1V (1) Led rojo (1) Amplificador operacional LM () EQUIPO: Osciloscopio. Generados de funciones. Multímetro. DESARROLLO: a) Fuente de corriente constante. 1. Alambrar el circuito de la figura 1.

23 V s (15V) 1k V Ref A.k R 1 I L R L 15V 15V V OUT CH 1 Osciloscopio I L FIGURA 1 Vref = R 1 V out RL = R V 1 ref. Necesitas un ampérmetro con escala de 1mA. La fotocelda es del tipo de propósito general. Aplicar el voltaje indicado y observe las lecturas en el ampérmetro. Si la polaridad del indicador es negativa, disconecte la fuente e invierta las conexiones del medidor.. Mida el voltaje V ref, el voltaje de referencia es una fuente de voltaje constante, usando el osciloscopio. También mida la corriente I L y el voltaje V out, registrando sus resultados: V ref = volts I L = ma V out = volts (iluminación completa) Estos valores van a servir para caracterizar los parámetros de operación del circuito en condiciones de iluminación completa.. El valor de la resistencia de la fotocelda (R L ) de este circuito es idéntica a la de un amplificador inversor. Determine el valor de la resistencia R L de acuerdo a los valores del paso. R L = Ω Vref 5. Ahora compare el valor medido de la corriente del paso con el valor calculado I L = R1 I L = ma Los valores son similares?. Monitoree el ampérmetro y el voltaje de salida en el osciloscopio mientras pasa suavemente su mano sobre la fotocelda. Qué sucede?. Registre V ref = volts I L = ma V out = volts. Ahora ponga su dedo directamente encima de la fotocelda. Mida I L y V out. Registre sus resultados: I L = ma V out = volts (en la oscuridad)

24 8. Como en el paso, determine la resistencia de la fotocelda R L = Ω (oscuridad) 9. Haga sus conclusiones sobre la fuente constante de corriente de acuerdo a sus mediciones. b)conversión de corriente a voltaje. 1. Alambrar el circuito de la figura. 50k (15V) A I.k R 15V V OUT 15V CH 1 Osciloscopio FIGURA. Aplicar el voltaje indicado y observe las lecturas en el ampérmetro. Si la polaridad del indicador es negativa, disconecte ela fuente e invierta las conexiones del medidor.. Ajuste el potenciómetro de 50kΩ hasta que el osciloscopio lea un valor conveniente para el voltaje de salida, V out ; el cual debe ser menor al de la fuente de polarización (por ejemplo V). Registre las siguientes mediciones: I 1 = ma V (out)1 = volts Estos valores son para condiciones de completa iluminación.. Ahora cubra la cara de la fotocelda con su mano y mida otra vez la corriente y el voltaje de salida. Registre sus mediciones: I = ma V (out) = volts Estos valores son para condiciones de oscuridad. 5. Reste I a I 1 y V (out) a V (out)1. I = I1 I = ma V = V( ) 1 V( ) = volts. out out out

25 y obtenga R. Vout R = = Ω I. Explique que se obtuvo en este inciso (b) y que pasa si cambiamos a R. (c) Convertidor de voltaje a corriente noinversor. 1. Alambrar el circuito de la figura. (15V) 50k V i CH 1 Osciloscopio 15V 1k V OUT I R L 15V A R 1 1k FIGURA. Inicialmente remplace el resistor de carga R L, conectando un alambre. Aplique la alimentación y ajuste el potenciómetro hasta que obtenga V i igual a 0.5 volts. Si ampérmetro esta leyendo un valor negativo cambie sus terminales, apagando las fuentes.. Con V i = 0.5 V, mida I L y registre el resultado. I L = ma De la ecuación de diseño, calcule el valor de I L, es el msimo valor que el medido?. Remueva el puente de alambre y conecte la resistencia de carga de 1KΩ. Cambió la corriente de carga? 5. Con la siguiente combinación de voltajes de entrada y resistencias de carga, complete la siguiente tabla: V i R L I L (medido) I L (calculado) 0.5V 1kΩ 0.5V Ω 0.5V kω 0.5V kω 0.5V kω 1.0V 0Ω 1.0V 1kΩ 5

26 1.0V.kΩ 1.0V 5.kΩ 1.0V Ω 1.0V 1kΩ.0V 0Ω.0V 1kΩ.0V.kΩ.0V.9kΩ. De los valores experimentales del paso 5, que puede concluir acerca del convertidor de voltaje a corriente.. Que sucedió y por qué con los últimos valores de resistencia a los diferentes voltajes de entrada (V i =0.5V R L = kω; V i =1.0V R L = 1kΩ; V i =.0 R L =.9kΩ)? (d) Convertidor de voltaje a corriente inversor. 1. Alambrar el circuito de la figura. 50k 15V V i 1k R 1 A I L 1k R L 15V CH 1 Osciloscopio 15V FIGURA. Inicialmente remplace el resistor de carga R L, conectando un alambre. Aplique la alimentación y ajuste el potenciómetro hasta que obtenga V i igual a 0.5 volts. Si el ampérmetro esta leyendo un valor negativo cambie sus terminales, apagando las fuentes.. Con V i = 0.5 V, mida I L y registre el resultado. I L = ma De la ecuación de diseño, calcule el valor de I L, es el msimo valor que el medido?. Remueva el puente de alambre y conecte la resistencia de carga de 1KΩ. Cambió la corriente de carga? 5. Con la siguiente combinación de voltajes de entrada y resistencias de carga, complete la siguiente tabla:

27 V i R L I L (medido) I L (calculado) 0.5V 1kΩ 0.5V Ω 0.5V kω 0.5V kω 0.5V kω 1.0V 0Ω 1.0V 1kΩ 1.0V.kΩ 1.0V 5.kΩ 1.0V Ω 1.0V 1kΩ 1.0V 15kΩ.0V 0Ω.0V 1kΩ.0V.kΩ.0V.9kΩ.0V.kΩ. De los valores experimentales del paso 5, que puede concluir acerca del convertidor de voltaje a corriente.. Que sucedió y por qué con los últimos valores de resistencia a los diferentes voltajes de entrada (V i =0.5V R L = kω; V i =1.0V R L = 15kΩ; V i =.0 R L =.kω)? (e) Comparador noinversor 1. Alambrar el circuito de la figura 5. 50k 15V V i 15V V ref 1k CH 1 Osciloscopio FIGURA 5 15V 100k 1N91 15V 15V 1k N. Ajuste en el osciloscopio: Canal 1: 1volt/división.

28 Base de tiempo: 1msec/división. Acoplo en DC. Cuando: V i < V ref V out = V sat (Led apagado) V i > V ref V out = V sat (Led encendido). Dependiendo del ajuste del potenciómetro, el Led puede o no iluminarse. Si el Led esta encendido, gire el potenciómetro hasta que se apague.. Con el osciloscopio mida el voltaje en el pin del opamp y escriba el resultado. V ref = volts 5. Ahora mida con el osciloscopio en el pin del opamp. Mientras observa el Led, varíe el potenciómetro hasta que el led encienda. Mida el voltaje y escribalo abajo. (V i ) Led encendido = volts Cómo es este valor comparado con el del paso?. Desconecte las fuentes. Verifique la operación del comparador no inversor variando la resistencia R 1, y repetir desde el paso al 5, de acuerdo a la siguiente tabla: R 1 V ref medido (V i ) led encendido medido 1kΩ.kΩ 5.kΩ (f) Comparador como convertidor de onda senoidal a cuadrada. 1. Alambrar el circuito de la figura. V i 15V V out 15V CH 1 CH osciloscopio FIGURA. Ajuste en el osciloscopio: Canal 1: 1volt/división. 8

29 Canal : 10volts/división. Base de tiempo: 1msec/división. Acoplo en DC.. Ajuste el voltaje de entrada pico a pico a volts; también ajuste la frecuencia a 00 Hz. Cuál es la polaridad del voltaje de salida cuando la señal de entrada es positiva? y cuando es negativa?. Dibuje las formas de onda.. Invierta las conexiones de las entradas, tal que la señal senoidal sea aplicada en la entrada noinversora, mientras que la tierra se conecta a la entrada inversora. Aplique el mismo voltaje de entrada a la misma frecuencia. Dibuje las señales de entrada y salida y comparelas con las del inciso. Que sucedió? 5. Apague las fuentes y agregue el circuito de la figura a la salida del comparador noinversor. Entrada 1k Salida 1N51 (5.1V) FIGURA. Ajuste en el osciloscopio: Canal 1: 0.5volt/división. Canal : 5volts/división. Base de tiempo: 0.msec/división. Acoplo en DC. Ajuste una señal senoidal de 1 V pp con una frecuencia de 1500Hz.. Cuál es la salida obtenida, cuál es su valor?. Dibuje las formas de onda. (g) Comparador de ventana. 1. Alambrar el circuito de la figura 8. 9

30 50k 15V 15V.k V H 1k V i 15V 15V Vólmetro V out V L 15V 1k 15V 15V CH 1 osciloscopio FIGURA 8. Ajuste en el osciloscopio: Canal 1: 5volts/división Base de tiempo: 1msec/división. Acoplo en DC.. Con el voltímetro conectado al pin del primer opamp, mida el voltaje V H, y guarde el resultado. V H = volts. Ahora mida el voltaje del pin del segundo opamp, V L, registre el resultado abajo. V L = volts 5. Conecte el voltímetro entre tierra y el punto V i, y varíe el potenciómetro de 50kΩ hasta obtener el mínimo voltaje (aprox. 0 Volts). En el osciloscopio vea cual es la salida del comparador. de ventana. V out = volts. Suavemente varíe el potenciómetro incrementando el voltaje de entrada V i hasta que el voltaje de salida, que ve en el osciloscopio, repentinamente cae a cero volts. Registre el valor del voltaje de entrada. V i(v0=0) = volts Cómo es este valor comparado con el voltaje que determinaste en el paso?. Suavemente incremente el voltaje de entrada hasta que en la salida tenga un voltaje igual al de saturación. En este punto mide el voltaje de entrada con el vólmetro y escribelo abajo. V i(v0=vsat) = volts Cómo es este valor comparado con el voltaje que determinaste en el paso? 0

31 8. Verifica la operación del comparador de ventana para un diferente conjunto de voltajes de referencia. Cambie la resistencia de.kω a 1kΩ y la resistencia de Ω a.kω,y repita los pasos 1 al. 1

32 ELECTRONICA III PRACTICA No. GENERADOR DE SEÑALES OBJETIVO: Al finalizar la práctica, el alumno podrá ver y comprender la utilización de los osciladores en conjunto para conformar un generador de funciones. MATERIAL: Resistencia de Ω, 1/W (5) Resistencia de 18kΩ, 1/W (1) Resistencias de 8kΩ, 1/W (1) Potenciómetro de Ω, 1/W () Potenciómetro de 00kΩ, 1/W () Potenciómetro de 50kΩ, 1/W (1) Capacitor de 1 µf. () Capacitor de 0.1 µf. () Capacitor de 0.01 µf. () Capacitor de µf. () Capacitor de 100pF. () Diodo zener de 1V () Amplificador operacional LM () EQUIPO: Osciloscopio. DESCRIPCION DEL SISTEMA: Un generador de funciones es un dispositivo que nos permite obtener señales senoidales, cuadradas y triangulares oscilatorias, dependiendo de la función seleccionada. La frecuencia del selector de ondas puede variar desde menos de 1Hz hasta más de 1MHz, dependiendo del equipo; y la amplitud de la salida puede ser ajustada hasta 10V. El concepto de este generador de funciones en particular es muy simple. El oscilador produce una señal senoidal que maneja un detector de nivel cero (comparador) para producir una señal cuadrada de la misma frecuencia que la señal senoidal. La salida del detector de nivel va a un integrador, el cual genera un voltaje de salida triangular también con la misma frecuencia de una señal senoidal. La frecuencia de la onda senoidal es controlada por la selección de alguno de los cinco valores de los capacitores del circuito oscilador. La variación de la frecuencia dentro de cada rango es acompañado por un ajuste con resistencias. Las resistencias están unidas en forma de potenciómetros. La cosntante de tiempo es ajustada en pasos de frecuencia seleccionando los valores de capacitor y resistencia. DESARROLLO: 1. Alambrar el circuito de la figura siguiente.

33 R R 1V IC 1 R 1V C 11 C 1 C 1 C 1 C 15 1uF 0.1uF 0.01uF 0.001uF 100pF Rango x1 x10 x100 x1k x IC Frecuencia R 1 offset 15V R 11 R 5 18k 00k R9 Frecuencia x1 x10 x100 x1k x Rango offset R 1 15V R 8k R 10 50k IC offset R 1 1uF 0.1uF 0.01uF 0.001uF 100pF 15V C 1 C C C C 5 Función R 11 x1 x10 x100 x1k x Rango 100k R1 Salida Amplitud 00k Frecuencia 1uF 0.1uF 0.01uF 0.001uF 100pF C C C 8 C 9 C 10

34 . Determinar la máxima frecuencia del oscilador para cada rango (x1, x10, y así con los demás). Sólo un conjunto de tres switches puede ser cerrado a la vez.. Determine la mínima frecuencia del oscilador para cada rango.. Determine el voltaje de salida pico a pico para cada función. El voltaje de dc suministrado es de ±15V. 5. Describa completamente la operación de cada parte del circuito (como trabaja, para que sirve, qué tipo de oscilador se ocupó y como lo identificó, como son seleccionadas las funciones, la frecuencia y la amplitud). CONCLUSIONES.

35 ELECTRONICA III PRACTICA No. FILTROS ACTIVOS Y MULTIVIBRADORES. OBJETIVO: Al término de esta práctica el alumno conocerá el efecto en frecuencia en los circuitos con amplificadores operacionales cuando se arman filtros activos. Además de aprender a manejar las dos formas de trabajo del 555. MATERIAL: 1 Resistencia de 100 Ω 1/W. 1 Resistencia de. kω 1/W. 1 Resistencia de. kω 1/W. Resistencia de 10 kω 1/W. 1 Resistencia de 100 kω 1/W. 1 Resistencia de 1 MΩ 1/W. 1 Resistencia de MΩ 1/W. 1 Capacitor de 0.01 uf. 1 Capacitor de 0.05 uf. 1 Capacitor de 1.00 uf. 1 Capacitor de 10 uf. 1 Amplificador operacional LM. 1 Temporizador Diodo de uso general. EQUIPO: 1 Osciloscopio. 1 Generador de señales. 1 Fuente regulable. DESARROLLO: a) 1. Arme el circuito de la figura siguiente. Aplique un voltaje de entrada de 1V pp a una frecuencia de 100 Hz. V in R i R f.k R C 0.05uF R L V OUT FIGURA 1 5

36 . Usando el osciloscopio mida el voltaje de salida y ponga la medición en la tabla. Frecuencia (Hz) V out(pp) (V) V out /V in 0 log V out /V in Varie la frecuencia del generador y complete la tabla de arriba.. Calcule la frecuencia de corte f H y la ganancia del pasabanda. 5. Intercambie la resistencia R y el capacitor C. Ajuste el voltaje de entrada a 1 V pp y a una frecuecnia de 100Hz. Mida el voltaje de salida en el osciloscopio y ponga la medición en la siguiente tabla. Frecuencia (Hz) V out(pp) (V) V out /V in 0 log V out /V in Varie la frecuencia del generador y complete la tabla.. Calcule la frecuencia de corte f L y la ganancia del pasabanda. 8. Construya una gráfica de ganancia vs frecuencia para el filtro pasa bajas y otra para el filtro pasa altas usando los datos de las dos tablas. Determine donde están las frecuencias de corte de cada configuración. 9. Cuál es la diferencia entre el filtro pasa bajas y el pasa altas de acuerdo a sus respuestas? 10. Son iguales las frecuencias de corte teórica y calculada?. Explique su respuesta. b) 555. Multivibrador astable.

37 1. Arme el circuito de la figura siguiente. V cc 100 C 10uF R A 8 D R B.k 555 salida 1uF C 1 C uF Multivibrador astable como oscilador de onda cuadrada. Varie el potenciómetro hasta obtener la mínima resistencia R A ( 100 ohms). Dibuje la salida y calcule la frecuencia de la señal en alto y la frecuencia de la señal en bajo.. Varie el potenciómetro hasta obtener la máxima resistencia R A ( ohms). Dibuje la salida y calcule la frecuencia de la señal en alto y la frecuencia de la señal en bajo.. Viendo la señal de salida varie el potenciómetro hasta obtener la misma frecuencia en la señal en alto y en la señal en bajo. Mida el valor de R A. Explique porque fue ese valor. 5. Quite el diodo y repita los pasos, y. Compare resultados y explíquelos.. Arme el circuito de la figura siguiente.

38 V cc = 5V R A 1M entrada salida 1uF C 1 C uF Multivibrador monoestable como incrementador de pulsos. En el pin ponga una señal de disparo de 00Hz. Vea la señal de salida en el osciloscopio. Dibuje las dos señales y diga que sucede. 8. Cambie el valor de R A a 100kΩ y compare la señal de salida con la de entrada. 9. Ahora Cambie el valor de R A a MΩ, que sucedió. 10. Explique el funcionamiento como multivibrador monoestable. 8