FORMA Y FUNCIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO. 1. Problemas para clase. B 100 gauss. t,ms. jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre

Transcripción

1 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre FORMA Y FUNCIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO 1. Problemas para clase La figura muestra el campo magnético B medido por un sensor electrónico. Determine su espectro. Nota: 1gauss = 10 4 Teslas B 100 gauss 2T 0 2 t,ms

2 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase La figura muestra el espectro de una señal eléctrica. 1. Es periódica? En caso afirmativo, determine su período. 2. Qué ancho de banda tiene la señal? f, Hz

3 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase La señal de la figura tiene la representación en serie de Fourier siguiente: x(t) = k=1 2V πk cos(kω 0t+π/2) con ω 0 = 2π/T = 2πf 0, donde f 0 = 1/T es la frecuencia fundamental de la señal. +V x(t) t V T Considere la señal representada por la serie de Fourier siguiente f(t) = Represente el espectro de la señal f(t). k=1 2 πk cos(kπt+π/2) 2. Dibuje a escala la señal f(t) en el dominio del tiempo, señalando las cotas relevantes.

4 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase Un amplificador es un sistema cuya respuesta en frecuencia es constante para todas las frecuencias. La figura muestra la respuesta en frecuencia de un amplificador ideal y el símbolo usado para representarlo. El parámetro K se denomina ganancia del amplificador. 1. Determine el espectro de la señal y(t) si el espectro de la señal x(t) corresponde a la señal f(t) del Problema para clase 3, yk = Dibuje y(t) en función del tiempo. H x(t) K y(t) K f

5 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase Un filtro es un circuito selectivo en frecuencia. La característica de un filtro se representa en el dominio de la frecuencia. En la figura se muestra la respuesta de un filtro paso-bajo (low-pass) H LP (f) y de un filtro paso-alto (high-pass) H HP (f). La frecuencia f c se denomina frecuencia de corte del filtro. H LP 1 f c f H HP 1 f c f La figura muestra dos sistemas que procesan una señal luminosa. Esta señal contiene componentes de luz natural y luz producida por corriente alterna de 50 Hz. Los filtros paso-bajo y paso-alto tienen frecuencias de corte f c = 70Hz. Dibuje la señal de salida de cada uno de los sistemas en función del tiempo, así como su espectro. luz sensor y 1 (t) luz sensor y 2 (t)

6 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase Un DETECTOR es un circuito cuya tensión de salida es proporcional a la amplitud V m. La figura siguiente muestra la operación que realiza el circuito detector. Se trata de un circuito no lineal, pues el espectro de salida contiene frecuencias no presentes en la entrada. V p t DETECTOR V p t Una señal luminosa tiene un nivel medio de 10fc, y un armónico de 1fc de amplitud en 100Hz. Queremos diseñar un sistema electrónico que proporcione una tensión constante proporcional a la amplitud de la componente AC de la intensidad luminosa. La sensibilidad de este circuito debe ser 1V/fc. Usamos un sensor cuya sensibilidad es 10mV/fc. Dibuje el diagrama de bloques del sistema propuesto. Use los subsistemas que hemos estudiado en problemas anteriores: filtros, amplificadores, detectores y sensor.

7 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase Un transductor acústico (micrófono más circuito electrónico) produce una señal eléctrica v i (t) que contiene varios armónicos. El objetivo de este problema es el diseño de un SISTEMA electrónico para medir la componente de 200Hz presente en la señal acústica. Si la señal v i suministrada por el transductor acústico es la mostrada en la figura, el sistema electrónico debe suministrar la tensión v 0 indicada. 1. Es la señal v i periódica? Por qué? En caso afirmativo indique su período. 2. Observe las señales de entrada y salida. Qué hace este circuito? 3. Dibuje el diagrama de bloques del sistema propuesto. 4. Indique las especificaciones relevantes de cada uno de los subsistemas que use. Por ejemplo, la frecuencia de corte y el tipo de filtro que usa, etc. 5. Qué sensibilidad tiene el sistema electrónico diseñado? 10 v 0 1V v i, mv f, Hz v i SISTEMA v t,ms

8 jlr marrero, circuitos electrónicos, septiembre Problemas para clase La figura muestra el diagrama de bloques de un sistema de medida de ciertas características de la presión P(t) de un gas en un cilindro. El sensor tiene una sensibilidad de 20 mv/bar. Los filtros tienen las frecuencias de corte indicadas. La ganancia del amplificador es A = 200 V/V. P(t) SENSOR v(t) DETECTOR v 0 (t) f c1 = 100Hz A = 200V/V f c2 = 20Hz El gas está sometido a una presión cuyo espectro se muestra en la figura siguiente. 2 P(t), bar f, Hz 1. Qué función realiza el sistema electrónico? 2. Es la señal P(t) periódica? En caso afirmativo, qué período tiene? 3. Dibuje el espectro de la señal a la salida de cada elemento del sistema electrónico, indicando las cotas (y las unidades) relevantes. 4. Qué sensibilidad tiene el sistema electrónico de la figura? No se olvide de especificar las unidades correspondientes. 5. Dibuje v(t) yv 0 (t) en función del tiempo.