Laboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos II

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

Departamento de Automatización y Control Industrial

1 Práctica 9: Respuesta en frecuencia de circuitos de primer y segundo orden

PRÁCTICA Nº 9: RESPUESTA EN FRECUENCIA DE CIRCUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN OBJETIVO ESPECÍFICO: Analizar la respuesta en frecuencia de circuitos eléctricos

de primer y segundo orden en base a los diagramas de Bode de magnitud y fase.

TRABAJO PREPARATORIO 1. ¿Qué representa la magnitud en [db] de un diagrama de bode?

2. Considere una función de transferencia F(s) que representa la relación de voltajes de salida y

entrada de un circuito eléctrico y equivale a Fdb = -3 [db] para f = 60[Hz].

2.1. Si el voltaje de entrada es 120 [Vrms] a f = 60 [Hz] ¿Cuál será el voltaje de salida?

2.2. ¿Qué voltaje de entrada se requiere para tener en la salida 120 [Vrms] a f = 60[Hz]?

3. Considerando el circuito de la Fig. 1 (Salida Vc(t) ) con una fuente de voltaje sinusoidal.

3.1. Calcule el valor de C para que la atenuación a 60 [Hz] sea de -3. [db].

3.2. ¿A qué frecuencia en [Hz] el ángulo tiene un atraso de 70°?

4. Considerando el circuito de la Fig. 2. (Salida Vc(t) )

4.1. Dibuje los diagramas de Bode de magnitud y fase.

4.2. Suponiendo una fuente sinusoidal, ¿a qué frecuencia, si en la entrada existe un Vp-in=10 [V]

la salida será Vp-out = 0.1 [V]? (Vp = Voltaje pico)

Figura 1 Figura 2

Vi C

1000 ohm

Vi

4 ohm 0.16 H

1uf

10K ohm

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2 Práctica 9: Respuesta en frecuencia de circuitos de primer y segundo orden

CONTENIDO DEL DESARROLLO PRÁCTICO NOTA 1: Antes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve

introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de elementos y equipos de medida.

1. Respuesta en frecuencia del Filtro RC (Vout=Vc(t)) Armar el circuito de la Fig. 3 con C = 1[uf]. Variar la frecuencia w de la fuente de entrada desde 100 [rad/s] hasta 10000 [rad/s]. Tomar tres datos por década de los voltajes de entrada, salida y del ángulo de fase de salida en [°]. Calcular las ganancias en [db] para cada frecuencia y graficar los diagramas de Bode de magnitud y fase.

Figura 3 2. Respuesta en frecuencia del circuito en serie RLC (Vout=Vc(t)) Armar el circuito de la Fig. 2 y proceder de la misma forma que en el numeral 1. Para este caso la frecuencia máxima debe ser la más alta posible del generador.

NOTA 2: Cada grupo de estudiantes debe traer 3 puntas de prueba y calculadora. NOTA 3: Para la práctica la hoja de datos debe contener una tabla para cada circuito

para anotar los valores de frecuencias en [Hz] y [rad/s], Vin, Vout, Ganancia y Fase.

CONTENIDO DEL DESARROLLO TEÓRICO 1. Grafique los diagramas de Bode de los circuitos de las Figs. 2 y 3 y compárelos con

los obtenidos durante la práctica. 2. Comente las diferencias entre los diagramas de Bode del circuito de primer orden vs

el de segundo orden. 3. Presente una tabla de errores y explique a qué se deben. 4. Conclusiones y recomendaciones de la práctica.

Vi C

1000 ohm

CH-A CH-B

REF

f