Procedimiento de Medida en el Laboratorio

PROCEDIMIENTOS PARA LABORATORIO DE
ELECTRÓNICA.
Abreviaturas usadas:
Vp -> tensión pico.
Vpp -> tensión pico-pico.
Vpc -> tensión parcial usada para desenmarañar el aspecto de algunas ecuaciones.
J. Jaime A.
Pepe'00
[email protected]
* Desfase:
- Normal:
1º.- Poner ambos canales en la misma referencia de voltaje.
2º.- Medir (segs.) distancia entre dos picos o dos cortes con el eje v = 0.
3º.- Medir período (T) de la señal.
4º.- Cálculo del desfase:
· grados:
(segs * 360)/T = j
(
* 360) /
=
º
· radianes:
(segs * 2π)/T = j
(
* 2p ) /
=
rad
- Lissajous:
1º.- Poner ambos canales en la misma referencia de voltaje.
2º.- Poner el osciloscopio en modo XY.
3º.- Medir la figura:
4º.- Cálculo del desfase:
arcsen(a/b) = j
arcsen(
/
)=
* Cálculo del valor eficaz:
ONDA
RMS
MEDIDA(1)
ERROR
Sinusoidal
Vp//2 = 0.707*Vp
0.707 V
0%
Cuadrada
Vp
1.110 V
+ 11%
Triangular
Vp//3 = 0.577*Vp
0.545 V
(1): Medida con un voltímetro calibrado para onda senoidal.
- 5.5%
1
V=
T
J. Jaime A.
para señal AC + DC:
ò [v (t )] dt
Pepe'00
2
2
Vef -tot = Vc + V 2 ef - ac
1
[email protected]
* Cálculo del valor medio:
T
1
Vm = ò v(t )dt
T 0
* Tiempo de subida/bajada de un condensador:
1º.- Conectar el condensador al generador de funciones con una resistencia (como filtro paso
bajo).
2º.- Suministrar una onda cuadrada con una frecuencia por debajo de 5t .
(5t = R · C =
*
=
).
3º.- Colocar la señal entre las líneas 0% y 100% del ocicloscopio mediante el CAL.
4º.- Medir el tiempo que hay entre:
10% al 90% -> tiempo de subida.
90% al 10% -> tiempo de bajada.
(10% y 90%, líneas dibujadas en el osciloscopio).
* Pendiente de carga del condensador:
1º.- Conecta el condensador en configuración filtro paso bajo.
2º.- Suministra una señal cuadrada.
3º.- Subir mucho la frecuencia hasta obtener una señal triangular.
4º.- Calcular la tangente de la señal:
tangente = a 2 + b 2
(
) +(
2
)
2
=
=
Esta medida puede dar errores del orden de 105.
* Frecuencia de corte:
1º.- Calcular el voltaje de corte:
Ventrada
= Vcorte Þ
=
2
2
2º.- Cambiar la frecuencia hasta que se alcance el voltaje de corte.
3º.- Medir la frecuencia obtenida, esa es la frecuencia de corte.
J. Jaime A.
Pepe'00
2
[email protected]
* Ancho de banda:
1º.- Calcular la frecuencia de corte (mira arriba).
2º.- Según el filtro:
paso bajo: 0 a fcorte.
paso alto: fcorte a 4.
paso banda: fcorte baja a fcorte alta .
corte banda: 0 a fcorte baja y fcorte alta a 4.
*Medida indirecta de resistencias:
Para medir R1 conociendo R2.
é V1 ù
R1 = R 2 × ê
- 1ú
ëV 2 û
(V1/V2)-1 = Vpc => (
/
) -1 =
R2 * Vpc = R1 =>
* =
W
- Puente de Wheatstone:
La diferencia entre V1 y V2 será 0 cuando:
R1 R3
=
R2 R4
=
* Impedancia de salida:
- Método con resistencia:
1º.- Colocar RL.
2º.- Medir RL, Vg y VL.
3º.- Calcular Zout:
éV
ù
Z out = RL × ê g - 1ú
ë VL û
(Vg/VL)-1 = Vpc => (
RL * Vpc = Zout =>
J. Jaime A.
Pepe'00
3
/
*
)-1=
=
W
[email protected]
- Método con potenciómetro:
1º.- Colocar un potenciómetro en lugar de RL.
2º.- Regular el potenciómetro hasta obtener Vo = 50% a 90% de Vg.
3º.- La impedancia de salida es igual al valor del potenciómetro en ese momento.
* Impedancia de entrada:
- Método con resistencia:
1º.- Colocar R.
2º.- Medir VI y VL.
3º.- Calcular la impedancia de entrada:
Z in =
R × VI
VL - VI
R*VI/(VL-VI) = Zin
*
/(
-
W
)=
- Método con potenciómetro:
1º.- Colocar un potenciómetro en lugar de R.
2º.- Regular el potenciómetro hasta obtener VI = 50% a 90% de VL.
3º.- La impedancia de entrada es igual al valor del potenciómetro en ese momento.
* Ganancia / atenuación:
- Relación sin unidad (V/V):
Vo
= Ganancia
Vi
=
- Relación en decibelios:
é
éVo ù
20 log ê ú = Ganancia Þ 20 log ê
ë Vi û
ë
ù
ú=
û
dB
* Uso del amperímetro como voltímetro:
1º.- Colocar R.
2º.- Siendo Ri la resistencia interna del amperímetro, calcular
el voltaje:
I × (Ri + R ) = Vm
*(
J. Jaime A.
Pepe'00
4
+
)=
V
[email protected]
* Uso del voltímetro como amperímetro:
1º.- Colocar R.
2º.- Calcular la resistencia total siendo Ri la resistencia interna
del voltímetro:
Ri × R
= Rt Þ
Ri + R
×
+
=
W
3º.- Calcular la corriente:
Im =
V
Rt
(
/
)=
A
* Rectificador (onda completa y media onda):
- Tensión continua:
1º.- Colocar el osciloscopio a la salida del rectificador.
2º.- Poner el osciloscopio en AC y situar la señal en el eje V = 0.
3º.- Poner el osciloscopio en DC y medir lo que ha subido la raya, eso es la tensión continua.
- Tensión de rizado:
1º.- Colocar el osciloscopio a la salida del rectificador.
2º.- Medir el Vpp de la señal rectificada.
3º.- Dividir el Vpp por dos, eso es la tensión de rizado.
- Factor de rizado:
Vrizado eficaz =
Vr
2
- Coeficiente de rizado:
Fr*100 = Cr
Vrizado eficaz
Vcontinua
= Fr Þ
=
* 100 =
* Compensación de sonda de osciloscopio:
Compensada
Subcompensada
Sobrecompensada
J. Jaime A.
Pepe'00
5
[email protected]
* Medidas en el trazador de curvas TekTronic 571:
- Diodo:
· Tensión directa (curva en directa):
1º.- Colocar el diodo en el zócalo.
2º.- Seleccionar en el menú:
Type:
DIODE
Va max:
1V
Ia max:
1 mA
Rload: 100W
3º.- Pulsar START.
· Voltaje umbral:
1º.- Dibujar la curva en directa (mirar arriba).
2º.- La tensión umbral está en el punto donde la curva se acentúa (el diodo conduce).
· Impedancia interna:
1º.- Dibujar la curva en directa (mirar arriba).
2º.- Pulsar CURSOR.
3º.- Mover el cursor hasta un punto en el que la curva empiece a ser recta.
4º.- Pulsar CURSOR.
5º.- Mover el otro cursor lo más alejado posible del primero siempre que la curva sea
recta.
6º.- Calcular la Ri:
V1, I1 -> cursor de mayor valor.
V2, I2 -> cursor de menor valor.
Ri =
V1-V 2
I1 - I 2
V1-V2 = V =>
-
=
I1-I2 = I =>
-
=
V/I = Ri =>
/
=
· Tensión inversa (curva en inversa):
1º.- Insertar el diodo en el zócalo pero en posición inversa (A: cátodo, C: ánodo).
2º.- Seleccionar en el menú:
Type:
DIODE
Va max:
mayor de 1V
Ia max:
1 mA
Rload:
100W
3º.- Pulsar START.
4º.- Observar la gráfica:
Si la tensión inversa del diodo es > Va aparecerá una línea horizontal que
coincide con el eje horizontal.
Si la tensión inversa del diodo es < Va aparecerá una gráfica con forma û .
J. Jaime A.
Pepe'00
6
[email protected]
- Transistor:
· Gráfica Vce-Ic:
1º.- Colocar el transistor en el zócalo adecuado en la posición adecuada. UNA
MALA CONEXIÓN DESTRUIRÁ EL COMPONENTE.
2º.- Seleccionar en el menú los parámetros adecuados (ejemplo para el BC109):
Function:
Acquisition
Type:
NPN
Vce max:
5V
Ic mac:
10mA
Ib/Step:
10µA
Steps:
10
R load:
25W
P max:
1W
3º.- Pulsar START.
· Medida de parámetros H:
Para medir Hoe:
1º.- Presentar la gráfica Vce-Ic en la pantalla (mira arriba).
2º.- Pulsar CURSOR.
3º.- Posicionar el cursor en un punto recto de una curva.
4º.- Pulsar CURSOR.
5º.- Situar el otro cursor en el punto más alejado posible en la misma curva que el
anterior procurando que el tramo sea recto.
6º.- Calcular Zo:
V1, I1 -> coordenadas del cursor 1.
V2, I2 -> coordenadas del cursor 2.
Zo =
V1-V 2
I1 - I 2
7º.- Calcular Hoe:
1/Zo = Hoe => 1 /
V1-V2 = V =>
-
=
I1-I2 = I =>
-
=
V/I = Zo =>
/
=
=
Para medir Hre:
1º.- Colocar la base en el zócalo A para diodo.
2º.- Colocar el emisor en el zócalo C para diodo.
3º.- Calcular la impedancia interna de un diodo polarizado en directo (mira arriba).
J. Jaime A.
Pepe'00
7
[email protected]
· Tensión de saturación:
1º.- Colocar el transistor en el zócalo adecuado en la posición adecuada. UNA
MALA CONEXIÓN DESTRUIRÁ EL COMPONENTE.
2º.- Seleccionar en el menú los parámetros adecuados (ejemplo para el BC109):
Function:
Acquisition
Type:
NPN
Vce max:
0.5V
Ic mac:
10mA
Ib/Step:
50mA
Steps:
10
R load:
25W
P max:
10W
3º.- Pulsar START.
· Tensión de ruptura Colector-Emisor:
1º.- Colocar el transistor en el zócalo adecuado en la posición adecuada. UNA
MALA CONEXIÓN DESTRUIRÁ EL COMPONENTE.
2º.- Seleccionar en el menú los parámetros adecuados (ejemplo para el BC109):
Function:
Acquisition
Type:
NPN
Vce max:
100V
Ic mac:
10mA
Ib/Step:
5µA
Steps:
10
R load:25S
P max:
0.5W
3º.- Cerrar la cubierta de protección.
4º.- Si no se ha cerrado la cubierta aparecerá Close Over en la pantalla (recordatorio
de cerrar la cubierta de protección). Puesto que al aplicar una elevada tensión es posible que el transistor explote,
se debe cerrar la cubierta de protección. Una vez cerrada la cubierta comenzará la adquisición.
5º.- Cuando la corriente comience a incrementarse muy rápidamente pulsar STOP.
6º.- Pulsar START.
7º.- Si aparece una gráfica extraña puede significar que se está usando un voltaje
excesivo que puede romper el transistor.
· Coeficiente de temperatura:
1º.- Colocar el transistor en el zócalo adecuado en la posición adecuada. UNA
MALA CONEXIÓN DESTRUIRÁ EL COMPONENTE.
2º.- Seleccionar en el menú los parámetros adecuados (ejemplo para el BC109):
Function:
Acquisition continuous
Type:
NPN
Vce max:
20V
Ic mac:
100mA
Ib/Step:
200µA
Steps:
3
J. Jaime A.
Pepe'00
8
[email protected]
R load:
25W
P max:
2W
3º.- Pulsar START.
4º.- La adquisición contínua se detendrá al pulsar STOP.
* Medidas en un array:
Para medir tensión: conectar en las bornas del elemento.
Para medir corriente: levantas la borna de entrada e intercalar el amperímetro.
* Potencia consumida por un circuito digital:
- Con una pila:
r = resistencia interna de la pila.
V·I=P
*
=
W
- Con una fuente de alimentación regulada:
Se puede prescindir de medir V, V será la que ponga la fuente.
V·I=P
*
=
W
* Medidas en un cuadripolo:
Posiciones: V1 y I1 -> valores a la entrada (izquierda).
V2 y I2 -> valores a la salida (derecha).
Aparato medidor: exclusivamente osciloscopio.
Recuerda que la V alterna coincide con la amplitud de la señal, son Vp.
J. Jaime A.
Pepe'00
9
[email protected]
- Parámetros Z:
· Z11:
mediante resistencia:
1º.- Bornas de salida en circuito abierto, no cortocircuitada.
2º.- Bornas de entrada conectadas al generador de funciones.
3º.- Obtener I1 midiendo la caída de tensión en bornas de R.
VR / R = I1
=>
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Medir V1.
6º.- Aplicar la ecuación:
/
=
V1 / I1 = Z11
/
=
=>
W
mediante potenciómetro:
1º.- Colocar un potenciómetro en lugar de R.
2º.- Variar el potenciómetro hasta obtener en V2 el 50% de V1.
3º.- El valor del potenciómetro es la Z11.
· Z22:
mediante resistencia:
1º.- Bornas de salida conectadas al generador de funciones.
2º.- Bornas de entrada abiertas, no cortocircuitadas.
3º.- Obtener I2 midiendo la caída de tensión en bornas de R:
J. Jaime A.
Pepe'00
VR / R = I2
=>
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Medir V2.
6º.- Aplicar la ecuación:
/
=
V2 / I2 = Z22
/
=
=>
10
W
[email protected]
mediante potenciómetro:
1º.- Colocar un potenciómetro en lugar de R.
2º.- Variar el potenciómetro hasta obtener en V1 el 50% de V2.
3º.- El valor del potenciómetro es la Z22.
· Z12:
1º.- Bornas de salida conectadas al generador de funciones.
2º.- Bornas de entrada abiertas, no cortocircuitadas.
3º.- Obtener I2 midiendo la caída de tensión en bornas de R:
VR / R = I2
=>
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Medir V1.
6º.- Aplicar la ecuación:
/
=
V1 / I2 = Z12
/
=
=>
W
· Z21:
1º.- Bornas de entrada conectadas al generador de funciones.
2º.- Bornas de salida abiertas, no cortocircuitadas.
3º.- Obtener I1 midiendo la caída de tensión en bornas de R:
J. Jaime A.
Pepe'00
VR / R = I1
=>
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Medir V2.
6º.- Aplicar la ecuación:
/
=
V2 / I1 = Z21
/
=
=>
11
W
[email protected]
- Parámetros h:
· h11:
1º.- Bornas de entrada conectadas al generador de funciones.
2º.- Bornas de salida conectadas entre sí, cortocircuitadas.
3º.- Obtener I1 midiendo la caída de tensión en bornas de R:
VR / R = I1
=>
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Medir V1.
6º.- Aplicar la ecuación:
/
=
V1 / I1 = h11
/
=
=>
W
· h12:
1º.- Bornas de entrada abiertas, no cortocircuitadas.
2º.- Bornas de salida conectadas al generador de funciones.
3º.- Medir V1.
4º.- Medir V2.
5º.- Aplicar la ecuación:
V1 / V2 = h12
=>
/
=
· h21:
1º.- Bornas de entrada coenctadas al generador.
2º.- Bornas de salida conectadas entre sí, cortocircuitadas.
3º.- Obtener I1 midiendo la caída de tensión en bornas de R:
VR / R = I1
=>
/
=
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Obtener I2 midiendo la caída de tensión en bornas de R, R lo más
pequeña posible.
J. Jaime A.
Pepe'00
12
[email protected]
VR / R = I2
=>
6º.- Aplicar la ecuación:
/
=
I2 / I1 = h21
/
=
=>
· h22:
1º.- Bornas de entrada abiertas, no cortocircuitadas entre sí.
2º.- Bornas de salida conectadas al generador de funciones.
3º.- Obtener I2 midiendo la caída de tensión en bornas de R:
VR / R = I2
=>
4º.- Quitar la resistencia.
5º.- Medir V2.
6º.- Aplicar la ecuación.
/
=
I2 / V2 = h22
/
=
=>
W ¹
- Conversión de parámetros:
· Y11 = I1/V1 pero con V2 = 0 (1/Z11 pero con V2 = 0).
· Y22 = 1/h22 pero con V1 = 0.
· h22 = 1/Z22.
J. Jaime A.
Pepe'00
13
[email protected]
********** ÍNDICE **********
----- página 1 ----* Desfase:
- Normal:
· grados.
· radianes.
- Lissajous.
* Cálculo del valor eficaz.
----- página 2 ----* Cálculo del valor medio.
* Tiempo de subida/bajada de un condensador.
* Pendiente de carga del condensador.
* Frecuencia de corte.
----- página 3 ----* Ancho de banda.
* Medida indirecta de resistencias:
- Puente de Wheatstone.
* Impedancia de salida:
- Método con resistencia.
----- página 4 ----- Método con potenciómetro.
* Impedancia de entrada:
- Método con resistencia.
- Método con potenciómetro.
* Ganancia / atenuación:
- Relación sin unidad (V/V).
- Relación en decibelios.
* Uso del amperímetro como voltímetro.
----- página 5 ----* Uso del voltímetro como amperímetro.
* Rectificador (onda completa y media onda):
- Tensión continua.
- Tensión de rizado.
- Factor de rizado.
- Coeficiente de rizado.
* Compensación de sonda de osciloscopio.
----- página 6 ----* Medidas en el trazador de curvas TekTronic 571:
- Diodo:
· Tensión directa (curva en directa).
· Voltaje umbral.
· Impedancia interna.
· Tensión inversa (curva en inversa).
J. Jaime A.
Pepe'00
I
[email protected]
----- página 7 ----- Transistor:
· Gráfica Vce-Ic.
· Medida de parámetros H:
Para medir Hoe.
Para medir Hre.
----- página 8 ----· Tensión de saturación.
· Tensión de ruptura Colector - Emisor.
· Coeficiente de temperatura.
----- página 9 ----* Medidas en un array.
* Potencia consumida por un circuito digital:
- Con una pila.
- Con una fuente de alimentación regulada.
* Medidas en un cuadripolo:
----- página 10 ----- Parámetros Z:
· Z11:
mediante resistencia.
mediante potenciómetro.
· Z22:
mediante resistencia.
----- página 11 ----mediante potenciómetro.
· Z12.
· Z21.
----- página 12 ----- Parámetros h:
· h11.
· h12.
· h21.
----- página 13 ----· h22.
- Conversión de parámetros.
J. Jaime A.
Pepe'00
II
[email protected]