Cruz Vázquez Jonathan AxelCruz Vázquez Jonathan Axel N.deCN.deC 12251331 12251331Hernández Hernández DanielHernández Hernández Daniel N.deC 12251344N.deC 12251344Mancera Robles Ricardo OrlandoMancera Robles Ricardo Orlando N.deC 12251391N.deC 12251391Ramírez Hernández Moisés Ramírez Hernández Moisés N.deC. 12251367N.deC. 12251367

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DESARROLLO ACADÉMICO

CARRERA CARRERA PLAN DEPLAN DE ESTUDIOSESTUDIOS

NOMBRE DENOMBRE DE LALA

ASIGNATURASIGNATURA A

CLAVE DE LACLAVE DE LA ASIGNATURAASIGNATURA

Mecatrónica Competencias

Electrónica de potencia

aplicadaMTF-1012

´

PRÁCTICAPRÁCTICA No. No.

LABORATORILABORATORIO DEO DE

NOMBRE DE LA PRÁCTICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA DURACIDURACIÓNÓN

2 Eléctrica

Osciladores de relajación con UJT y PUT2:00 h

I. Marco TeóricoI. Marco Teórico

Oscilador de Relajación a UJT

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La característica de resistencia negativa del

transistor de unión polar hace posible su uso como

oscilador.

Concepto de Oscilador de Relajación

El concepto de un oscilador de relajación se ilustra con este circuito de

intermitencia, en donde una batería carga repetidamente un condensador hasta el

umbral de disparo de una bombilla, de modo que la bombilla parpadea a un ritmo

constante

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Cuando la carga del condensador, llega al umbral de disparo de la bombilla, esta

comienza a conducir y el condensador descargando su energía en la bombilla, la

enciende emitiendo un destello. Al final de la rápida descarga del condensador, la

bombilla está apagada completamente y se repite el inicio de una nueva fase de

carga del condensador.

Un oscilador de relajación es un circuito de repetición (como el circuito de

intermitencia que se ilustra arriba), que logra su comportamiento repetitivo, por la

carga de un condensador hasta un cierto umbral de evento. El evento descarga el

condensador, y su tiempo de recarga determina el tiempo de repetición de los

eventos. En el simple circuito de imtermitencia, una batería carga el condensador a

través de una resistencia, de modo que los valores de la resistencia y el

condensador (constante de tiempo) determinan la velocidad del parpadeo.

Esta velocidad de parpadeo se puede aumentar disminuyendo el valor de la

resistencia.

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Una de las razones de la importancia del concepto de oscilador de relajación, es

que algunos sistemas neuronales actúan como osciladores de relajación. Por

ejemplo, el haz de fibras nerviosas llamado nodo SA (nódulo sino auricular) en la

parte superior derecha del corazón, actúa como un marcapaso natural del corazón,

disparándolo a un ritmo regular. El ritmo de esta oscilador es variable, y puede

aumentar como respuesta a un ejercicio o alarma. Si bien esta es una simple

imagen interesante del patrón eléctrico repetitivo del corazón, los fisiólogos

advierten que esto es una burda simplificación de la acción eléctrica del corazón. El

sistema eléctrico del corazón tiene varios componentes activos. Las células

musculares del corazón son eléctricamente activas y excitables de una manera

diferente a las células musculares de otras partes del cuerpo.

Otras células nerviosas se recargan como un condensador, pero luego esperan

algún tipo de estímulo para dispararse. En respuesta a algún tipo de trauma, puede

ser que el umbral de disparo se reduzca lo suficiente como para "autoexcitarse", y

actuar como un oscilador de relajación. Esta es una intrigante posibilidad para

explicar el zumbido en los oídos después de un concierto muy ruidoso.

El Transistor PUT

Aunque tienen nombres similares, el UJT y el PUT son diferentes en construcción y

en modo de operación. La designación se ha hecho en base a que presentan

características tensión-corriente y aplicaciones similares. Mientras que el UJT es un

dispositivo de dos capas, el PUT lo es de cuatro capas. El término programable es

usado porque los valores de Rbb, n y Vp pueden controlarse mediante una red

externa. En la figura 7 puede observarse la conformación física y circuital del PUT.

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Figura 1.- Circuito y Representación del PUT

Cuando no hay corriente de compuerta el voltaje desarrollado en dicho terminal es:

Vg = Vbb Rb1/(Rb1 + Rb2) = n Vbb

El circuito no se disparará hasta tanto el potencial en el terminal de ánodo no sea

superior en el voltaje de polarización directa de la juntura pn entre ánodo y

compuerta y el voltaje de compuerta. Por lo tanto:

Vak = Vp = Vd + Vg = .7 + n Vbb

La curva tensión-corriente que representa la característica de funcionamiento del

PUT es mostrada en la figura 8.

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Figura 1.- Curva Tensión-Corriente del PUT

Mientras la tensión Vak no alcance el valor Vp, el PUT estará abierto, por lo cual los

niveles de corriente serán muy bajos. Una vez se alcance el nivel Vp, el dispositivo

entrará en conducción presentando una baja impedancia y por lo tanto un elevado

flujo de corriente. El retiro del nivel aplicado en compuerta, no llevará al dispositivo

a su estado de bloqueo, es necesario que el nivel de voltaje Vak caiga lo suficiente

para reducir la corriente por debajo de un valor de mantenimiento I(br).

Aplicaciones

El PUT es utilizado también como oscilador de relajación. Si inicialmente el

condensador está descargado la tensión Vak será igual a cero. A medida que

transcurre el tiempo éste adquiere carga. Cuando se alcanza el nivel Vp de disparo,

el PUT entra en conducción y se establece una corriente Ip. Luego, Vak tiende a

cero y la corriente aumenta. A partir de este instante el condensador empieza a

descargarse y la tensión Vgk cae prácticamente a cero. Cuando la tensión en

bornes del condensador sea prácticamente cero, el dispositivo se abre y se regresa

a las condiciones iníciales. En la figura 3 puede observarse la configuración circuital

para el oscilador.

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Ejemplo

Se tiene un oscilador de relajación que trabaja con un PUT, el cual presenta las

siguientes características:

Ip = 100 µA, Iv = 5.5 mA y Vv = 1 v.

Si el voltaje de polarización es de 12 v y la red externa es la siguiente: Rb1 = 10

kW, Rb2 = 5 kW, R = 20 kW, C = 1 µF y Rk = 100 kW, calcular Vp, Rmáx, Rmín y el

período de oscilación.

-Cálculo de Vp

Vp = Vd + n Vbb, n = Rb1/(Rb1 + Rb2) = 10/15 = .66

Vp = .7 + .66 12 = 8.7 v

-Cálculo de Rmáx y Rmín

Puesto que el PUT es también un dispositivo de resistencia negativa, tiene que

cumplir con la condición impuesta de que la recta de carga de trabajo, corte a la

curva característica tensión-corriente precisamente en la región que presenta

resistencia negativa. Si esto no ocurre, el dispositivo puede permanecer o en

bloqueo o en saturación. Para garantizar que efectivamente se trabaje en la región

adecuada , debe escogerse al igual que en el caso del UJT, el valor de resistencia

comprendido entre unos valores límites dados por Rmáx y Rmín.

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Figura 3.- Oscilador de Relajación con el PUT

Rmáx = (Vbb - Vp)/Ip = 3.3/100 = 33 kW

Rmín = (Vbb - Vv)/Iv = 11/5.5 = 2 kW

Ahora, debe cumplirse con la condición:

Rmín £ R £ Rmáx , 2 kW £ R £ 33 kW

Como puede observarse el valor tomado para R está entre los límites establecidos

ya que tiene un valor de 20 kW.

-Cálculo de T

T = RC ln(1 + Rb1/Rb2)

T = 20 kW 1 µF ln(1 + 2) = 24 ms

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II. Desarrollo de la Práctica II. Desarrollo de la Práctica

Material y equipo

1 Transistor UJT 2N2646

1 Transistor PUT 2N6028

1 Transistor PNP BC328

1 Capacitor de 0.1 μFd

1 Potenciómetro de 500 kΩ

1 Potenciómetro de 100 kΩ

1 Potenciómetro de 5 kΩ

1 Resistencia de 470 Ω a ½ watt

1 Resistencia de 100 Ω a ½ watt

2 Resistencias de 2.2 kΩ a ½ watt

1 Resistencia de 10 kΩ a ½ watt

1 Resistencia de 1.5 kΩ a ½ watt

1 Resistencia de 12 kΩ a ½ watt

1 Diodo 1N4007

1 Fuente de poder de C. D.

1 Osciloscopio

1 Multímetro

1 Tablilla de conexiones (protoboard)

1 Lote de conectores tipo caimán

1 Lote de cables para conexión en tablilla

Metodología

Ejercicio 1

En la tablilla de conexiones arme el circuito oscilador de relajación con UJT

Primero calibre la fuente de energía de C. D. a 12 volts y el osciloscopio en un canal

en el atenuador vertical a 2v/div y en la base de tiempo a 2ms

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Conecte la fuente de energía de C. D. al circuito y mida con el osciloscopio las

señales de salida Ve, Vb1 y Vb2, para tres valores de resistencia del potenciómetro

de 500 kΩ

Ejercicio 2

En la tablilla de conexiones, arme el circuito oscilador de relajación que proporciona

una señal diente de sierra lineal

2.2 kΩ

500 kΩ470 Ω

100 Ω0.1 μF

B2

B1

12 v

VB1

VB2

E

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Conecte la fuente de energía de C. D. al circuito y mida con el osciloscopio las

señales de salida Ve, VB1 y VB2, para tres diferentes valores de resistencia R del

potenciómetro de 500 kΩ (buscando que aparezcan en la pantalla: 2 ciclos, 4 ciclos y

6 ciclos), esto lo hace ajustando dicho potenciómetro y observando la señal del

emisor con el osciloscopio. En cada ajuste mida el valor de R (separando del circuito

una de las conexiones del potenciómetro) y dibuje la figura, las formas de onda que

se obtienen en todos los casos

10 kΩ

470 Ω

100 Ω0.1 μF

B2

B1

12 v

VB1

VB2

E

VE

E

CB

1.5 kΩ

5 kΩ

12 kΩ

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III. Resultados III. Resultados

Ve= 4.37v R= 0KVb1= 1.90 Vb2=11.07

Ve= 4.76v R= 3.83KVb1= 0.21 Vb2=11.02

Ve= 4.72v R= 5KVb1= 0.2 Vb2=10.99

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IV. Conclusiones y Recomendaciones IV. Conclusiones y Recomendaciones

V. Anexos V. Anexos

VI. Bibliografía VI. Bibliografía

hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electronic/relaxo.html

www.unicrom.com/cir_ oscilador _con_ ujt .asp

www.forosdeelectronica.com/.../calculo- oscilador -relajacion- put -105773