2016

Universidad Fermín Toro Vicerrectorado Académico

Facultad de Ingeniería

Práctica

#3 Grupo #6:

Edgflormar Peña C.I.: 19.639.634

Judith Montilla C.I.: 18.263.657

Reinhard Schibli C.I.: 23.833.406

Laboratorio de Electrónica II

Prof: Erick Hernandez

1

Práctica #3

Gru

po

#6

PRÁCTICA #3

Circuitos No lineales

Actividad 1: Rectificador de Media Onda

Diseñe un circuito rectificador de media onda con amplificadores operacionales

Para la siguiente conformación de onda. Tome la frecuencia de la señal de entrada

de 100 Hz.

a.

Montamos el circuito en Proteus

Si 𝑉𝑖 > 0

Conducen D1 y No Conducen D2

𝑉𝑜1 = −𝑉𝑖

𝑉𝑜 = −𝑉𝑖

Si 𝑉𝑖 < 0

No Conducen D1 y Conduce D2

𝑉𝑜1 =(−𝑅𝐹 ∗ 𝑉𝑖)

𝑅𝐴 𝑠𝑖 𝐴𝑣 = 1

Entonces

𝑅𝐴 = 𝑅𝐹 = 10𝐾 y 𝑅𝐹𝐴 =1

1

𝑅𝐴+

1

𝑅𝐹

= 5𝐾

2

Gru

po

#6

2

Práctica #3

Para el atenuador de señal se diseña un divisor de tensión

Si 𝑉𝑖 = 4.5𝑉 y 𝑅𝑥 = 1𝐾Ω

Luego

2V =4.5 ∗ 𝑅𝑥

𝑅𝑥 + 𝑅𝑦

2V =4.5 ∗ 1𝐾

1𝐾 + 𝑅𝑦

𝑅𝑦 = 1.25𝐾Ω

3

Práctica #3

Gru

po

#6

b.

Montamos el circuito en Proteus

Si 𝑉𝑖 < 0

Conducen D1 y No Conducen D2

𝑉𝑜 = −𝑉𝑖

𝑉𝑜 = −𝑉𝑖

Si 𝑉𝑖 > 0

No Conducen D1 y Conduce D2

𝑉𝑜 =(−𝑅𝐹 ∗ 𝑉𝑖)

𝑅𝐴 𝑠𝑖 𝐴𝑣 = 1

4

Gru

po

#6

4

Práctica #3

Entonces

𝑅𝐴 = 𝑅𝐹 = 10𝐾 y 𝑅1 =1

1

𝑅𝐴+

1

𝑅𝐹

= 5𝐾

Para el atenuador de señal se diseña u divisor de tensión

Si 𝑉𝑖 = 4.5𝑉 y 𝑅𝑥 = 1𝐾Ω

Luego

3V =4.5 ∗ 𝑅𝑥

𝑅𝑥 + 𝑅𝑦

3V =4.5 ∗ 1𝐾

1𝐾 + 𝑅𝑦

𝑅𝑦 = 0.5𝐾Ω

5

Práctica #3

Gru

po

#6

Actividad 2: Rectificador de Onda Completa

Diseñe un circuito rectificador de onda completa, Para la siguiente conformación de

onda.

La tensión de salida de poder variar entre 0 y 2 vp,

la tensión de la onda de entrada 5 vp, 100 hz

Si 𝑉𝑖 > 0

No Conducen D1 y Conduce D2

𝑉𝑜1 =(−𝑅𝐹 ∗ 𝑉𝑖)

𝑅𝐴 𝑠𝑖 𝐴𝑣 = 1

Entonces

𝑅𝐴 = 𝑅𝐹 = 10𝐾 y 𝑅𝐹𝐴 =1

1

𝑅𝐴+

1

𝑅𝐹

= 5𝐾

6

Gru

po

#6

6

Práctica #3

Para

𝑉𝑜 = −(𝑉𝑜1 + 𝑉𝑖) = −2𝑉𝑖

Con

𝑅𝐴1 = 𝑅𝐴2 = 𝑅𝐹2 = 10𝐾

𝑅𝐹𝐴2 =1

1𝑅𝐴1

+1

𝑅𝐴2+

1𝑅𝐹2

= 2.86𝐾

Si 𝑉𝑖𝑛 < 0

Conducen D1 y No conduce D2

𝑉𝑜1 = −𝑉𝑖

𝑉𝑜 = −(𝑉𝑜1 + 𝑉𝑖) = −2𝑉𝑖

Para el atenuador de señal se diseña un divisor de tensión

Si 𝑉𝑖 = 5𝑉 y 𝑅𝑥 = 1𝐾Ω

Luego

2V =5 ∗ 𝑅𝑥

𝑅𝑥 + 𝑅𝑦

2V =5 ∗ 1𝐾

1𝐾 + 𝑅𝑦

𝑅𝑦 = 1.5𝐾Ω

7

Práctica #3

Gru

po

#6

Actividad 3: Circuito Derivador

Monte un circuito que permita realizar la derivación de una señal Vi(t) = 3 vp, señal

triangular, que varíe la frecuencia en un rango de 10 Khz a 50 Khz.

8

Gru

po

#6

8

Práctica #3

Dado que la entrada no inversora está conectada a tierra

𝑉+= 0𝑉

Si se considera el amplificador operacional como un amplificador operacional ideal:

𝑉+= 𝑉−= 0𝑉

Por lo tanto, las corrientes que atraviesan el condensador y la resistencia serán iguales:

𝐼𝑖𝑛 = 𝐼𝐹 = 𝐼

La corriente será

𝐼 =𝑑𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝑡

𝑑𝑡

Luego la tensión viene dada por

𝑉𝑅 = 𝐼 ∗ 𝑅

Tensión de salida viene dada por

𝑉𝑜 = −𝑉𝑅 ∗ 𝑡

Sustituyendo con las ecuaciones anteriores

𝑉𝑜 = −𝑅𝐶 ∗𝑑𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝑡

𝑑𝑡

El voltaje en función del tiempo seria

𝑓(𝑡) = 𝑚𝑡

Entonces calculando la pendiente para cuando sube el pico de la señal triangular

𝑚 =3 − 0

40𝜇𝑠 − 0𝜇𝑠= 75000

9

Práctica #3

Gru

po

#6

Para cuando el pico baja

𝑚 =0 − 3

80𝜇𝑠 − 40𝜇𝑠= −75000

Tomando la fórmula para el voltaje de salida para cada pico de la señal triangular

𝑉𝑜𝑠𝑢𝑏𝑖𝑑𝑎 = −𝑅𝐶𝑚

𝑉𝑜𝑏𝑎𝑗𝑎𝑑𝑎 = −𝑅𝐶𝑚

Con 𝑅 = 10𝐾Ω y 𝐶 = 0.1𝜇𝐹

𝑉𝑜𝑠𝑢𝑏𝑖𝑑𝑎 = −𝑅𝐶𝑚 = −(10𝑘 ∗ 0.1𝜇𝐹 ∗ 75𝐾) = −75

𝑉𝑜𝑏𝑎𝑗𝑎𝑑𝑎 = −𝑅𝐶𝑚 = −(10𝑘 ∗ 0.1𝜇𝐹 ∗ −75𝐾) = 75

10Khz

10

Gru

po

#6

10

Práctica #3

50Khz

Actividad 4: Circuito Integrador

Diseñe un circuito integrador para una señal de periodo T= 10 msg, onda cuadrada.

Por Kirchhoff

𝐼𝑅 + 𝐼𝐶 = 0

𝑉𝑅

𝑅+ 𝐶

𝑑𝑉𝑖

𝑑𝑡= 0

𝐶𝑑𝑉𝑖

𝑑𝑡= −

𝑉𝑖

𝑅

𝑑𝑉𝑜 = −𝑉𝑖

𝑅𝐶𝑑𝑡

𝑉𝑜 = −1

𝑅𝐶∫ 𝑉𝑖𝑑𝑡

Voltaje en función del tiempo

𝑓(𝑡) = 𝑚𝑡

11

Práctica #3

Gru

po

#6

Calculando la pendiente para cuando baja el pico de la señal triangular

𝑚 =−3 − 0

5𝑚𝑠 − 0𝑚𝑠= −600

Voltaje de salida

𝑉𝑜 = −𝑚

𝑅𝐶∫ 𝑡𝑑𝑡

5𝑚𝑠

0

𝑉𝑜 = −(−600)

10𝐾 ∗ 0.1𝜇∫ 𝑡𝑑𝑡

5𝑚𝑠

0

= 600 ∗ 103 ((5𝑚)2

2) = 7.5𝑉

En teoría es el mismo valor para el otro lado de la señal de entrada

f=100Hz

12

Gru

po

#6

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Práctica #3

Conclusiones:

- En la 1ª actividad la principal limitación de los diodos de silicio comunes es que no

son capaces de rectificar voltajes por debajo de 0.6 V, para el caso de un rectificador

de media onda construido con un diodo de silicio ordinario.

- En la 2ª actividad el rectificador de onda completa de precisión transmite una

polaridad de la señal de entrada e invierte la otra; es decir, se transmiten los dos

semiciclos de un voltaje alterno, pero convirtiéndolos a una sola polaridad de salida

del circuito. Este tipo de circuito sirve para preparar señales para la multiplicación,

promediación o demodulación.

- En la 3ª actividad la respuesta en frecuencia del diferenciador se identifica como la

de un filtro pasa altos con una frecuencia de fase en infinito. Se debe tener en cuenta

que la propia naturaleza de este circuito hace que sea un magnificador de ruido.

- En la 4ª actividad cuando la frecuencia es igual a cero la magnitud del integrador

tiende a infinito, esto se indica que como en operación de corriente continua el C

opera como un circuito abierto por lo tanto el funcionamiento de la red de

realimentación del operacional está a lazo abierto. En la práctica esto no significa

que a la salida tendremos una tensión infinita, si no que se saturara a un valor

cercano a la tensión de alimentación.