Práctica 3: Señales en el Tiempo y Dominio de

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Julio Valverde Herrero
hace 8 años
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1 Práctica 3: Señales en el Tiempo y Dominio de Frecuencia Número de Equipo: Nombres: Fecha: Horario: Dia de clase: Profesor: Objetivos: Al finalizar esta práctica, usted será capaz de: Predecir el contenido espectral de una forma de onda triangular o cuadrada por medio del uso de series de Fourier. Medir y verificar el contenido espectral de una forma de onda empleando el analizador de espectro. Medir el contenido espectral de una señal después del filtrado. Material a Utilizar: Osciloscopio. Generador de función. Analizador de espectro. Varios: --resistores de 1kΩ, 4.7kΩ, 10kΩ y 51Ω --capacitores de 0.1µF, 1.5nF y 330pF Prerrequisitos Para realizar esta práctica el estudiante deberá haber recibido instrucción sobre la representación con series de Fourier de formas de onda estándar como la triangular y la cuadrada. Pre-Práctica 1. Usando una tabla de series de Fourier, escriba las series de Fourier para una onda cuadrada de 1V pico a pico a 100kHz. 2. Repita los cálculos de la pregunta 1 ahora para una onda triangular de 1V pico a pico a 100kHz. Procedimiento La Fig. 3-1 es un diagrama conceptual de cómo conectaremos el equipo. Conéctelo como se indica más no encienda aparato alguno aún. No conecte todavía el analizador de espectro en el circuito. 12

Medir y verificar el contenido espectral de una forma de onda empleando el analizador de espectro. Medir el contenido espectral de una señal después del filtrado. Material a Utilizar: Osciloscopio.

2 Fig. 3-1 C 1 está en el circuito para asegurarnos que no haya componente de dc saliendo del generador de función, el cual podría dañar posiblemente el analizador de espectro. La cadena de resistores conforma un atenuador para proteger el analizador de espectro de una señal de ac muy grande. 3. Qué tanta atenuación en db provee la red de resistores para el analizador de espectro? Muestre los cálculos realizados. Asuma que la impedancia de entrada del analizador es de 50Ω. Encienda el generador de función y el osciloscopio por separado. (Hasta el momento el analizador de espectro no está conectado al circuito.) Ajuste el generador para producir una onda senoidal con un voltaje pico a pico de 1V a una frecuencia de 100kHz, sin componente de dc. Observe la señal con el osciloscopio. Requiera al instructor o el prestador de servicio que revise su instalación y que le asista para conectar el analizador de espectro al circuito. Ahora encienda el analizador de espectro. 4. Grafique tanto el tiempo como la frecuencia mostrados en pantalla del osciloscopio y del analizador de espectro. Tiene la onda senoidal alguna armónica? 13

Qué tanta atenuación en db provee la red de resistores para el analizador de espectro? Muestre los cálculos realizados. Asuma que la impedancia de entrada del analizador es de 50Ω.

3 Cambie la señal del generador de función a una onda cuadrada de 1V pico a pico. Ajuste los parámetros en el analizador de espectro para desplegar en modo lineal. Esto nos hará más fácil comparar los resultados que obtuvimos con nuestros cálculos previos en la pregunta Dibuje las imágenes en pantalla del tiempo y de la frecuencia obtenidas con el osciloscopio y con el analizador de espectro. Compare el espectro con los valores predichos por las series de Fourier. Es la tercera armónica de 1/3 de la amplitud de la fundamental, y la quinta armónica 1/5 de la amplitud de la fundamental tal como la teoría lo predice? Cambie el generador de funciones a la salida de onda triangular de 1V p-p 6. Dibuje las pantallas tanto del osciloscopio como la del analizador de espectro. Cómo son los resultados en comparación con los valores calculados en teoría? 14

Dibuje las imágenes en pantalla del tiempo y de la frecuencia obtenidas con el osciloscopio y con el analizador de espectro. Compare el espectro con los valores predichos por las series de Fourier.

4 Añada dos capacitares al circuito tal como se muestra en la Fig Para evitar causar un daño accidentalmente por voltaje al analizador de espectro, desconectaremos el analizador del circuito mientras conectamos los capacitores. Al añadir los capacitores al circuito crearemos un filtro pasa bajas de segundo orden con una frecuencia de corte de cerca de 100kHz. Fig. 3-2 Capacitores agregados para proporcionar filtraje. Observe la onda triangular, cuadrada y senoidal de nuevo en el osciloscopio y el analizador de espectro. 7. Cómo son los resultados comparados con la teoría? Explique lo observado para onda: Triangular Cuadrada 15

capacitores. Al añadir los capacitores al circuito crearemos un filtro pasa bajas de segundo orden con una frecuencia de corte de cerca de 100kHz. Fig.

5 Senoidal La adición de los capacitores introdujo filtrado al circuito. El filtro se muestra en la Fig Fig. 3-3 Filtro pasa bajas. 8. Para el circuito de filtrado mostrado en la Fig. 3-3, calcule el voltaje de salida a 1000Hz, 100,000Hz y 200,000Hz si el voltaje de entrada se mantiene a 1V pico a pico para todas las frecuencias. 9. Opcional: Derive la función de transferencia del filtro y haga la gráfica de Bode para la respuesta del filtrado. (db versus log f ) en hoja de papel semilogarítmica. Indique claramente la frecuencia de corte o rompimiento. 16

3-3, calcule el voltaje de salida a 1000Hz, 100,000Hz y 200,000Hz si el voltaje de entrada se mantiene a 1V pico a pico para todas las

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