Hoja de Ruta 243006

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADEscuela de Ciencias Básicas Tecnología e IngenieríaElectrónica Análoga - 243006, Electrónica Básica - 201419, Amplificadores -201425

HOJA DE RUTA GUIA PARA EL DESARROLLO DEL COMPONENTE

PRÁCTICO DE LOS CURSOS

ELECTRONICA BASICA - 201419 (2) CREDITOS, AMPLIFICADORES - 201425 (2) CREDITOS, ELECTRONICA ANALOGA - 243006 (4) CREDITOS

Estimado estudiante debido a que los cursos Electrónica Básica 201419 y Amplificadores 201425 son equivalentes al curso Electrónica Análoga 243006 se ha creado una única guía integrada de experimentos para el desarrollo de prácticas de laboratorio in-sito, en la que usted debe identificar según el curso que matriculo los experimentos a desarrollar.

En la siguiente tabla se ilustra detalladamente los experimentos por curso:

Electrónica Básica - 201419 Experimentos del 1 al 4Amplificadores - 201425 Experimentos del 5 al 8Electrónica Análoga - 243006 Experimentos del 1 al 8

La dinámica es la siguiente:

1. El estudiante debe realizar la lectura de las temáticas aquí tratadas remitiéndose al entorno de conocimiento del curso.

2. Es necesario que el estudiante verifique los componentes electrónicos solicitados en los experimentos, en caso tal que amerite la realización de cálculos previos por favor darle cumplimiento, con el fin que puedan adquirir los elementos antes de ir al centro a realizar la práctica.

3. El producto esperado es un informe que el estudiante debe entregar a su tutor de prácticas en el centro y también socializarlo al director de curso en campus subiéndolo en el espacio llamado entrega y calificación del componente práctico ubicado en el entorno de evaluación y seguimiento antes del 31 de octubre.

4. El tutor de prácticas de laboratorio asignado en el centro orientara y evaluara el desempeño del estudiante. El tutor deberá reportar la calificación final antes del 10 de noviembre.

5. Los estudiantes que se les haga imposible asistir a una práctica (in-sito presencial) deben informar oportunamente al director del curso para que este le autorice la realización de la práctica de manera autodirigida. En este caso el estudiante puede usar el simulador de circuitos electrónicos PSpice Student 9.1 pero no hay problema si usa otro simulador por ejemplo Proteus o Multisim

http://www.unad.edu.co/



para el desarrollo de los experimentos, solo en este caso el tutor de campus es quien califica el informe de prácticas.

6. Para el desarrollo de los experimentos en in-sito el estudiante debe llevar a la práctica:

Todos los componentes electrónicos de cada circuito. Protoboard. Cables de conexión. Pinza y corta frio.

7. Los equipos que el tutor debe solicitar en el centro para el desarrollo de esta guía de laboratorio se listan a continuación:

Multímetro. Osciloscopio (incluir puntas de prueba). Fuente de poder regulada variable. (incluir cables) Generador de señal. (incluir cables)

Peso evaluativo:

Electrónica Básica - 201419 50 puntosAmplificadores - 201425 130 puntosElectrónica Análoga - 243006 50 puntos

EXPERIMENTO No.1: EL DIODO RECTIFICADOR

Fig. No.1 circuito rectificador de media onda




1.1 Anexar imagen de la señal resultante en R1. ¿Que concluye luego de la prueba del circuito?

EXPERIMENTO No.2: EL TRANSISTOR BJT

2.1Dadas las formulas:

VCE = VC Beta = IC / IB IB= (VBB – VBE) / RB PD= VCE * IC

Dado el circuito Transistor BJT NPN Emisor Común:

Figura No.3 Circuito Transistor BJT con polarización en Emisor común.

Completar la siguiente tabla:

VC RC IB VB RB PD

2.2 Realizar la prueba del circuito Transistor BJT NPN Emisor Común incluya en el informe los valores medidos de Voltaje y Corriente con el multímetro.




EXPERIMENTO No.3: EL FET.

AMPLIFICADOR DE RF CON JFET

Los amplificadores de RF son usados para restaurar señales débiles que son captadas por una antena en los diferentes circuitos de transmisión y recepción de información, un ejemplo de esto es la radio FM. Construir en el simulador el siguiente amplificador con JFET que supondremos se aplicara para restaurar la baja amplitud de la señal recibida por la antena de un receptor de radio FM cuyas frecuencias de operación se ubican en la banda de VHF.

Se debe polarizar el Amplificador en un punto Q llamado también punto estable para que el JFET logre amplificar linealmente la señal. Basándonos en las características de transferencia del JFET 2N3819 optamos por elegir los siguientes parámetros para el diseño:

Dónde: ID= 3mA, VD= 10V y VCC= 20V. De catálogo Tememos: IDSS puede Variar de 2mA a 20mA… para nuestro diseño Tomaremos IDSS=16mA y VGS (off) = -8V

Dadas Las Formulas:

VGS (off) = - VP RD = (VCC – VD) / ID VGS = - ID∙ RS AV = -Gm∙ RD

RS = VGS (off) / IDSS RG≫ 500 KΩ Gm = ID / VGS Zo ≈ RD

Figura No.4 Circuito Amplificador de RF con JFET




3.1 Completar luego de los cálculos La Tabla:

RS RD RG VGS Gm AV

3.2 Simular en análisis transitorio utilizando el programa Spice Student dibujando al menos 3 ciclos de la señal de 80 MHz de frecuencia generada por Vin, incluir pantallazo de gráficas de la señal de entra y la de salida.

3.3 Porque no es posible usar un osciloscopio común para visualizar la señal de entrada y salida del anterior circuito.

3.4 ¿Cuál es el tipo de Polarización aplicada al JFET del Circuito?

3.5 ¿Cuál es la función de los capacitores C1 y C2 en el circuito?

3.6 ¿Es ID = IS? ¡Justifique su respuesta!

EXPERIMENTO No.4: El TIRISTOR.

CONTROL DE FASE DE MEDIA ONDA

Cuando se pretende desarrollar un control del ángulo de encendido del SCR partiendo de la misma tensión que alimenta a la carga, es preciso recurrir a circuitos capaces de retardar la señal de disparo durante un intervalo regulable mientras transcurre todo el semiciclo de conducción del dispositivo.

La configuración más sencilla para conseguirlo se puede materializar utilizando una red desfasadora serie R-C, a cuyos extremos se aplica una fracción de la tensión que ha de estar presente en la carga. La propia naturaleza de la red R-C introduce un desfase variable entre 0° y 90° respecto de la tensión aplicada, pudiéndose conseguir con una adecuada relación de valores resistencia-capacidad un control pleno de la corriente por la carga entre los 0° y prácticamente los 180°.

En el circuito de la figura 5 la red desfasadora está formada por R1 + P1 y C, que tiene aplicada la tensión presente entre ánodo y cátodo del SCR. La señal de control, variable en fase y amplitud por la acción de P1 se extrae en extremos de C y se aplica entre puerta y cátodo a través de la resistencia limitadora R2 y el diodo D1 que previene la descarga de C durante los semiciclos negativos.




En el análisis del funcionamiento del control debe tenerse presente que cuando el valor de la reactancia que presenta C es mucho mayor que el de la resistencia serie asociada con éste R1 + P1 (P1 al mínimo), el circuito se comporta como capacitivo, la tensión que se extrae del condensador es máxima y se puede considerar en fase con la tensión aplicada; la conducción del SCR se produce casi al inicio de cada semiperiodo positivo.

Figura No.5 Circuito rectificador controlado de media onda.

4.1. Realizar el montaje y prueba del circuito de la Figura 5. Usar multímetro para medir tensiones y el osciloscopio para graficarlas

4.2. Observar la tensión de salida para diferentes valores del potenciómetro P1. ¿Qué sucede cuando la resistencia disminuye?

4.3. ¿Para qué valor de P1 la potencia entregada a la carga es la mitad de la potencia máxima?

4.4 Calcule los ángulos de disparo y conducción para al menos 6 valores distintos de P1 Registrar los valores en una tabla.

Emplear la siguiente ecuación:

Ángulo de conducción ⱷt2 = 180º - ángulo de disparo ⱷt1




EXPERIMENTO No.5 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Los amplificadores operacionales, introducidos oficialmente al mercado a mediados de la década de 1960, son dispositivos de estado sólido extremadamente versátiles y fáciles de usar que se emplean como bloques constructivos básicos de en gran variedad de circuitos electrónicos, tanto análogos como digitales.

Un amplificador operacional puede ser conectado en lazo cerrado como un amplificador inversor o como un amplificador no inversor. En el primer caso, la señal de salida está desfasada 180° con respecto a la señal de entrada, mientras que en el segundo las dos señales están en fase. Prácticamente todos los montajes prácticos con amplificadores operacionales están fundamentados en estas dos configuraciones.

A continuación examinaremos los siguientes circuitos:

AMPLIFICADOR INVERSOR

Donde es la ganancia o función de transferencia del amplificador inversor

el signo – indica la inversión de 180° de la fase en la señal de salida.

Realice el montaje y prueba del circuito amplificador inversor teniendo en cuenta los siguientes datos:

Señal senoidal de entrada Vin =200mV de amplitup pico, a una frecuencia de 1khz sin componente DC (Offset = 0).




R1 = 10 kΩ y R2 = 20 kΩ.

Use el amplificador operacional llamado uA741.

El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC.

5.1.1 Usando el osciloscopio visualice la señal de entrada y salida. (Anexe las gráficas resultado de la simulación al informe.)

5.1.2 Calcule teóricamente el voltaje de salida Vout. ¿Coincide con el valor de Vout

medido?

5.1.3 ¿Que concluye luego de cambiar el valor de R2 a 50kΩ?

AMPLIFICADOR NO INVERSOR

Donde es la ganancia o función de transferencia del amplificador no

inversor.

Realice el montaje y prueba del circuito amplificador no inversor teniendo en cuenta los siguientes datos:

Señal senoidal de entrada Vin =200mV de amplitup pico, a una frecuencia de 1khz sin componente DC (Offset=0).

R1 = 10 kΩ y R2 = 20 kΩ.

Use el amplificador operacional llamado uA741.




El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC.

5.2.1 Usando el osciloscopio visualice la señal de entrada y salida. (Anexe las gráficas resultado de la simulación al informe.)

5.2.2 Calcule teóricamente el voltaje de salida Vout. ¿Coincide con el valor de Vout

medido?

5.2.3 ¿Que concluye luego de cambiar el valor de R2 a 50kΩ?

CIRCUITO DIFERENCIADOR

Este circuito tiene aplicaciones interesantes, como por ejemplo la extracción de bordes de ondas cuadradas, también puede convertir una forma de onda en la equivalente a la derivada de la misma.

Montar el siguiente circuito:

5.3.1 ¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida R2? (Anexar grafica visualizada en el osciloscopio).




5.3.2 Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada.

5.3.3 Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido?

5.3.4 Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido?

5.3.5 ¿Porque es recomendable usar la resistencia Rin?

CIRCUITO INTEGRADOR

Montar en el simulador el siguiente circuito:

5.4.1 ¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida? (Anexar grafica visualizada en el osciloscopio).

5.4.2 Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada.

5.4.3 Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido?




5.4.4 Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido?

EL SEGUIDOR DE VOLTAJE

Circuito A vs Circuito B

5.5.1 Observar y comparar los circuitos A y B ¿Que concluye?

5.5.2 Ahora Observe el siguiente circuito donde se le agrega al divisor de voltaje anterior un amplificador operacional configurado como seguidor de voltaje. ¿Que concluye?

5.5.3 Realice el montaje del siguiente circuito cambiando el valor de la resistencia de carga 100Ω por una de 50Ω. ¿Qué sucede?




EXPERIMENTO No.6 FILTROS ACTIVOS

FILTRO PASABAJAS DE SEGUNDO ORDEN

6.1.1 Monte el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.

6.1.2 Fije el generador a 100 Hz. Ajuste el nivel de la señal para obtener 1Vpp en la salida del filtro.




6.1.3 Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico.

f Vent Vsal A AdB

100Hz 1Vpp200Hz500Hz1KHz2KHz5KHZ10KHz

6.1.4 Cambie la frecuencia a 200 Hz. Mida los voltajes de entrada y salida. Anote los datos en la tabla.

6.1.5 Repita el paso 2.2 para las frecuencias restantes de la tabla.

6.1.6 Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia de la tabla. También calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.

6.1.7 Mida y registre la frecuencia de corte fc.

FILTRO PASAALTAS DE SEGUNDO ORDEN


6.2.2 Fije el generador a 10 kHz. Ajuste el nivel de la señal para obtener 1 Vpp en la salida del filtro.

6.2.3 Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico.




f Vent Vsal A AdB

100Hz200Hz500Hz1KHz2KHz5KHZ10KHz 1vpp

6.2.4 Fije el generador a 5 kHz. Mida y registre el voltaje de entrada.

6.2.5 Repita el paso 2.3 para las demás frecuencias de la tabla.

6.2.6 Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia en la tabla. También calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.

6.2.7 Mida y anote la frecuencia de corte fc

EXPERIMENTO No.7 OSCILADORES

OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN





7.1.2 Calcule la frecuencia de oscilación del circuito. Registre esta frecuencia en la siguiente tabla.

f calculada f medida ⱷ°

7.1.3 Ajuste R2 para obtener una onda senoidal, Vsal, lo más grande posible sin recorte excesivo o distorsión. (El nivel de la señal deberá estar unos 15 V pp.)

7.1.4 Mida y registre la frecuencia de salida en la tabla.

7.1.5 Mida y registre el ángulo de fase entre Vsal (terminal 6) con respecto a la terminal

OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR


7.2.2 Conecte el circuito de la figura con un C de 0.022 µF.




7.2.3 Mida y registre el voltaje pico - pico y anexe las gráficas mostradas en el osciloscopio para las formas de onda en TP 1 y Vsal en la tabla siguiente.

C, µFTP 1 Vsal

Forma de onda V pp Forma de onda V pp

0.022

0.047

0.1

7.2.4 ¿Cuál es la frecuencia aproximada que excita al integrador?

7.2.5 Explique por qué la salida del integrador disminuye cuando el capacitor, C, aumenta.

RUBRICA ANALITICA PARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Ítem evaluado Valoración baja Valoración media Valoración alta Puntaje

Desempeño individual del estudiante en la práctica.

El estudiante no desarrollo los experimentos planteados.(Puntos= 0)

El estudiante desarrolla de manera errónea los experimentos planteados (Puntos= 10)

El estudiante desarrolla de manera correcta los experimentos planteados (Puntos=20)

20

Informe de la práctica.

El estudiante no presenta informe final de las prácticas de laboratorio a su tutor de centro,(Puntos= 0)

El estudiante presenta informe de laboratorio, pero no incluye todos los experimentos solicitados(Puntos= 10)

El estudiante presenta informe de laboratorio, con todos los experimentos solicitados(Puntos= 20)

20

Estructura del informe

El estudiante no tuvo en cuenta las normas básicas para la realización de informes (Puntos=0)

Aunque el documento presenta una estructura base la misma carece de algunos elementos del cuerpo. (Puntos=2)

El documento presenta excelente estructura (Puntos=5)

5

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias. (Puntos = 0)

Aunque presenta referencias, estas no se articulan adecuadamente con el trabajo. (Puntos = 2)

El manejo de citas y referencias es satisfactorio. (Puntos = 5)

5

Total de puntos posibles 50

ÉXITOS EN SU FORMACIÓN



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