INFORME FINAL DE LABORATORIO DE RADIOCOMUNICACIONES

INFORME FINAL DE LABORATORIO DE RADIOCOMUNICACIONES2014

CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM

I.- Objetivos: Estudio de los sistemas electrnicos usados en radiocomunicacin. Anlisis y diseo de los sistemas electrnicos Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, lneas de energa, cristales piezoelctricos. Modelarlos los elementos ideales.

II.- Marco Terico:CIRCUITOS SINTONIZADOS Y TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS Circuitos Sintonizados.-

Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, lneas de energa, cristales piezoelctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicacin tpica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificacin donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores estn asociadas resistencias que se deben a la resistencia hmicas en las bobinas y prdidas dielctricas en los condensadores que se hacen ms evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:

Figura 1.Es interesante relacionar las prdidas hmicas y la energa que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mrito o Q se define como:

En el caso de:

Por ejemplo en el casoa)

y de forma similar en los otros casos.

Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relacin entre los valores de los ejemplos vistos. Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador,

Podemos definir tambin entonces:

Separando parte real e imaginaria tenemos:

De (1), (2) y (3):

Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces:

Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuracin (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de prdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, veces.

El Circuito Resonante.- 1) Circuito L, C y R Resonante Paralelo:Suponemos que L y C son ideales (sus prdidas podemos transferirlas a R)

Figura 2.

Si introduzco y entonces , se dice que el circuito est en resonancia en la frecuencia.

Donde Q es el factor de mrito del circuito relativo a R a la frecuencia .

Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeos, o sea entonces:

Figura 3.

Recibe el nombre de Ancho de Banda Relativo, es el ancho de banda de potencia mitad.En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando ,

Es decir que cuandola potencia cae en 3dB y la tensin enen los extremos de la banda.

Es interesante ver la variacin de fase entre la corriente y tensin: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .

Figura 4. Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.

III.- Experiencia:

Diseo:

Figura 5. Circuito de la Experiencia

Equipos y Materiales:

BJT ( NPN)10 resistencias de 1/2 W: 2x22, 2x100, 2x1.5K, 2x4.7K,

Un generador de audioUn Osciloscopio

2 Fuentes DC regulables 0 15 VCables delgados

Procedimiento:1. Determinar la expresin de en forma (Colector conectado en 1).En funcin de que parmetro principal se encuentra ? Considerar en la bobina y capacidades parasitas del transistor.

Figura 6. Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.

Figura 7.

De dondeen resonancia.Pero:

Luego:

Si consideramos n el nmero de relacin de transformacin de la bobina, tendremos que: Entonces:

Si tenemos a la bobina:

Figura 8.De donde:

Y sea:

Luego:

se encuentra en funcin del parmetro del transistor

2. Hallar el anlisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300A.

Solucin:II

La fuente de corriente del circuito es:

Para:

2I

Para:

Figura 9.

De (II) debe ser el minimo y en (I) el mximo, luego de la diferencia concluimos que debe ser

3. Como determinar en forma experimental:

Frecuencia de resonancia (mxima y mnima). de la bobina. (resistencia de prdidas de la bobina).

Solucin:II

Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:

Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total tambin del tanque.Adems tambin sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un valor extremo de L por decir el mnimo la frecuencia de resonancia ser mxima ya que f y Lvaran en forma inversamente proporcional. Entonces:Figura 10.

Para hallar la frecuencia de resonancia mnima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia mxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.En el caso que se debe hallar el y de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:

En la cual se observa que y son los valores desconocidos mientras que si se conoce.Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser:

Donde en este caso son conocidos mientras no se conocen y .Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de .De (1) tenemos:

De (2) tenemos:

Figura 11.

Reemplazando (4) en (3):

Con lo cual tambin en (3):

IV.- Datos Obtenidos:Variamos la sintonizacin de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:CUADRO I-A

B. BLANCAB. NEGRAB. AMARILLA

V280 mV92.4 mV3.28 V

V11.18 V1.74 V19.2 V

CUADRO I-B

B. BLANCAB. NEGRAB. AMARILLA

FRMAX (KHz)416.6505.4434.8

FRMIN (KHz)264274296

Cambiamos la posicin del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.CUADRO II

B. BLANCAB. NEGRAB. AMARILLA

FRMAX (KHz)497471500

FRMIN (KHz)310300340.3

V3 (Volts)7.28.89

V2 (Volts)0.640.752.64

Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.FREC.465530590625680720775786818

V3414970100156256304256180

V21417243350.4861027057.6

Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3n2/n1 = Vo2/Vo1

Bobina amarilla0.068

Bobina blanca0.054

Bobina negra0.171

n2/n3 = Vo2/Vo3

Bobina amarilla0.089

Bobina blanca0.085

Bobina negra0.293

Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos grficamente BW y calculamos Q de cada bobina.Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de

Frec. (KHz)465530590625680720775786818850885950

Gan. (dB)1.633.316.319.0812.7517.418.8816.7713.9111.179.596.45

Figura 12. Grafica de Respuesta en Frecuencia

Del grfico obtenemos aproximadamente Por lo tanto Calcular en forma analtica y comparar con el resultado en forma experimental?Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Adems,Entonces:Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos: , , , De donde:

V.- Observaciones y Conclusiones: En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y caractersticas de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.

Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.

En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, as como para los dems valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.

Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificacin donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.

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