LABORATORIO DE ELECTRONICA 1

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PRATICA N° 1.
LABORATORIO DE ELECTRONICA 1.
RECONOCIMIENTO DE HERRAMIENTA Y CARACTERIZACION DE INSTRUMENTOS
DE MEDIDA.
OBJETIVO: Identificar instalaciones, instrumentación y otras ayudas para el desarrollo de las
prácticas.
INTRODUCCION: La sala de prácticas E-117 está destinada prioritariamente para desarrollar
circuitos electrónicos a todo nivel.
SE CUENTA CON: Banco de trabajo.
Instrumentos de medición, pasivos.
Instrumentos de medición, activos.
Documentación en copia dura.
Materiales de armado.
Sistema de cómputo para simulación.
BANCO DE TRABAJO:
El banco de trabajo también cuenta con dos tomas de corriente, uno de color naranja y uno de
color blanco. Las tomas color naranja son de voltaje regulado para instrumentos, y las
tomas blancas son de tensión no regulada para alimentar circuitos eléctricos de potencia
y/o transformadores de fuente.
PRUEBA # 1: Haciendo uso del VOM en modo VA.C , verifique las Tensiones tanto del
sistema trifásico como de los tomacorrientes monofásicos VFASE- NEUTRO, VFASETIERRA,VNEUTRO-TIERRA..
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INSTRUMENTOS DE MEDIDA: Pasivos; permanecen enestanterías del almacén. Por lo tanto
deben incluirse en el listado de materiales solicitados.
V.O.M digital.
Voltímetro A.C y D.C
Amperímetro A.C y D.C
INSTRUEMNTOS DE MEDICION: Activos; permanecen sobre los bancos de trabajo como el
osciloscopio, fuente y generador de señales.
OSCILOSCOPIO: Cuando se requiere conocer en detalle la forma de onda de cualquier señal,
es necesario describir la variación de su amplitud en el tiempo.
Para leer su amplitud: (Sensibilidadvertical) en V/cm x Divisiones verticales ocupadas x
Atenuación punta de prueba.
Para leer su período (ó frecuencia): (Sensibilidad horizontal) TIME/DIV.X Divisiones
horizontales ocupadas por un ciclo completo.
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Para medidas confiables con el osciloscopio, es necesario efectuar previamente la calibración
de cada canal.
PRUEBA #2: Verifique el estado de las puntas de prueba y del osciloscopio.
Conecte el terminal BNC de cada punta aun canal y tomando muestra de la señal de
calibración establezca la relación entre las perillas V/cm y las posiciones “x1”,” x10” de
la punta de prueba.
Por lo general la señal básica para calibrar es de la forma:
PREPARACIÓN DE LA FUENTE.
Cada par de terminales de salida es programable tanto en voltaje como en máxima corriente.
VOLTAJE:
SHIFT -- CH# -- VSET -- #. #. # -- ENTER.
CORRIENTE: SHIFT -- CH # -- ISET -- #. #. # -- ENTER.
PRUEBA # 3: Programar la fuente para las siguientes condiciones:
Salida 1: 12 V ………. 0.5 A
Salida 2: 15 V ………. 1 A
Salida 3: 5 V ………. 1.5 A
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GENERADOR: Mantiene una estrecha relación con el osciloscopio.
El ajuste de la frecuencia por décadas con el TIME/DIV.
El ajuste de amplitud y/o atenuación (dB) con VOLT/DIV.Si el generador dispone de la
perilla de atenuación “-20 dB”, revise el estado de funcionamiento y significado práctico
de esta perilla.
La salida MAIN OUTPUT (50Ω) permite seleccionar forma de onda entre senoidal, triangular y
cuadrada.
La salida TTL entrega pulsos digitales de magnitud aprox. 5 V, fija y con frecuencia
controlable.
PRUEBA #4: Definirle rangos de Magnitud y de Frecuencia con los que se puede contar en
cada una de las salidas del generador.
Debe interconectar generador y osciloscopio. Además tener en cuenta la relación f= (T)-1con el
fin de lograr suficiente legibilidad de las formas de onda en la pantalla del osciloscopio.
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PRUEBA #5: Ubicar 2 señales simultáneas en la pantalla del osciloscopio así:
SEÑALES 1.
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SEÑALES 2.
Además: Confirmar valores exactos de las formas de onda valiéndose de los cursores punteados
de pantalla.
Para tiempos frecuencias.
Cursor – F2↓ y F2↓↓ - variable.
Para magnitudes.
Cursor – F3↓ - variable → cresta superior.
Cursor – F3↓↓ - variable → cresta inferior.
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Prepare un circuito serie C – R. alimentado por el generador de señal en la forma de onda senoidal con
tensión de cresta de 5V.
Efectué los cálculos teóricos tanto de Angulo de desfase como de Magnitud de Tensión esperada en
terminales de la resistencia, para las frecuencias: 1KhZ, 10 KhZ y100KhZ..
Tenga en cuenta que el GENERADOR tiene una impedancia propia típica de 50 ohms y a ella va a
acoplar el circuito serie C-R.
PRUEBA #6: Monitorear las formas de onda resultantes Vi,Vo y ángulo de desfase para cada frecuencia
dada.
INFORME.
Debe reportar.
1234-
Valores reales de tensión efectiva medidas en los bancos de trabajo.
Rangos de tensióncontinua que entrega la fuente por cada par de terminales de salida.
Rangos de tensión y frecuencia (legibles) del generador de señal en sus formas: senoidal,
triangular y cuadrada.
Valores de R Y C utilizados en la prueba de ángulo de desfase. Comparación entre lo
calculado y lo medido con osciloscopio.
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PRATICA N° 2.
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DIODOS Y FUNCION DE RECTIFICACION.
OBJETIVO: Interpretar la curva característica del diodo e identificar su potencial funcionalidad.
PRE-INFORME:
123456789-
Transcribir la curva característica de un diodo rectificador.
Transcribir la curva característica de un LED.
Transcribir la curva característica de un diodo ZENNER.
¿Qué es el punto de funcionamiento de un diodo y cómo se fija?
Qué relación existe entre el punto de funcionamiento y la potencia especificada en una
hoja de datos de un diodo.
Exprese las formulas para calcular: valor promedio y valor eficaz de una señal de tensión
senoidal rectificada ½ onda.
Exprese las formulas para calcular: Valor promedio y valor eficaz de una señal de tensión
rectificada onda completa.
¿Qué función(es) desempeña un transformador en un circuito rectificador?
Repase el concepto de “figura de lissajoux” para que prediga la forma de onda que
muestra la pantalla del osciloscopio en el montaje siguiente.
FIGURA 1. Característica I vs V.
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(De la practica N° 1) Recuerde que cada punta de prueba de un osciloscopio tiene 2 dos terminales de
contacto, uno de las cuales corresponde al referente de cero voltios. ¿Cómo conectar estos 4
terminales en este sistema?
10-
Dibuje la forma de onda VL y calcule la potencia entregada a la carga RL.
FIGURA 2: Rectificador media onda.
11-
Dibuje la forma de onda VL y la potencia entregada a la carga RL.
FFIGURA 3: Rectificador de onda completa.
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12-
Dibuje la forma de onda VL y la potencia entregada a la carga RL.
FIGURA 4. Rectificador onda completa, tipo fuente.
PROCEDIMIENTO.
1- Utilice el VOM digital para probar todos los diodos que utilizará en la práctica. Aplique el
principio de polarización directa einversa .
2- Conecte el sistema propuesto en la figura 1 y transcriba, en papel cuadriculado, la figura que
aparece en la pantalla del osciloscopio.
3- Reemplace el diodo IN4004 por un LED y transcriba la nueva figura.
4- Reemplace el LED por un diodo Zenner de 4 voltios y transcriba la nueva figura.
5- Conecte el rectificador de media onda , figura 2, y transcriba la forma de onda de VL
(magnitud VS tiempo).
6- Conecte el rectificador de onda completa de la figura 3 y transcriba la forma de onda VL
(magnitud VS tiempo).
7- Conecte el sistema electrónico propuesto en la figura 4 y transcriba la forma de onda VL.
8- Invierta el sentido a los 4 diodos y transcriba VL
9- Traslade el conector central del secundario al otro extremo de 12.5V y mida VL, con el
voltímetro en modalidades V A.C y V D.C.
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INFORME:
En cada una de las 3 figuras I VS V señale:
Tensión umbral, región de conducción, región inversa, región zenner.
Sobre cada una de las formas de onda VL dibuje (línea punteada) la tensión del secundario del
transformador y justifique donde está el VF ON de los diodos.
¿De las medidas tomadas con el milímetro, cual es más confiable?, ¿por qué?
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PRACTICA N° 3.
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FILTROS Y REGULACION PARA FUENTES D.C.
OBJETIVO: Emular un convertidor A.C / D.C de baja potencia.
PRE-INFORME:
123-
456-
7-
Ilustre, mediante graficas, la diferencia entre una señal D.C pulsante y una señal continua.
Sobre una señal de tensión D.C pulsante señale: tensión de cresta, tensión promedio,
tensión eficaz, y rizado.
Qué tipo de filtros son aplicables a una señal rectificada onda completa? Para cada tipo de
filtro mencionado ilustre gráficamente la forma de onda del rizado y la forma para
calcular VrRMS.
Calcule el valor de (los) elementos de sistema de filtrado cuando se desea factor de rizado
10 % y 5 %.
Calcule la potencia que su sistema puede entregar a una carga de 100 Ω y de 1 KΩ.
Utilice transformadores de 115: 12.5.
Explique la relación que se establece en la curva característica ɪ VS V del diodo zenner y
la tensión D.C pulsante cuando se propone utilizar en diodo zenner como regulador de
tensión D.C.
En el circuito siguiente se busca mantener un subministro de tensión de 9 voltios
totalmente regulados.
Determine los rangos de fluctuación de la tensión de red soportables, sin que se altere la
tensión subministrada, cuando se utiliza regulador con diodo zenner de ¼ watt y de ½
watt
FIGURA 1. Convertidor AC/DC regulado.
8-
Transcriba la característica eléctrica del regulador encapsulado LM323.
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910-
1112-
Reemplace el sistema de regulación de la figura 1 por LM323 y defina el nuevo rango de
fluctuación en la red A.C soportable.
Transcriba las características eléctricas del regulador encapsulado LM317.
Utilice el LM317 en el sistema de la figura 1 y defina el rango de tensión VL CC
regulados que pueda subministrar.
Cuanto seria el valor minino de RL que se le puede cargar a este ultimo convertidor
A.C/D.C sin riesgo de destruir cualquiera de los componentes del sistema.
PROCEDIMIENTO: recomiendo medir VL con VOM digital, en todas los casos.
1-
Re-instale el rectificador de onda completa y tome nota de la forma de onda VL sin carga
la salida.
2Conecte uno de los filtros diseñados en el numeral 4 del pre-informe y dibuje la forma de
onda VL entregada a una carga de 1 KΩ. Calcule el factor de rizado real vasado en la
forma de onda VL captada con el osciloscopio.
3Conecte el otro filtro diseñado y calcule el nuevo factor de rizado basado en la forma de
onda VL captada con el osciloscopio.
4Conecte el sistema electrónico de la figura 1 y grafique las formas de onda VF y VL.
5Conecte el primario del transformador a un VARIAC y revise el rango de fluctuación
soportable en la V red A.C.
6Reemplace el sistema de regulación por el encapsulado LM317 y tome nota de la forma
de onda VL C.C.
7Controle los niveles de tensión VL C.C regulador con un potenciómetro al regulador
LM317.
8Fijar VL CC en 12 V y proceda:
8.1- Disminuir la resistencia de carga hasta que aparezca algún rizado en la forma de onda VL.
8.2- Retorne a RL de 1 KΩ y conecte el primario del transformador a un VAR/AC para que
determine el rango de fluctuación soportable en la tensión A.C de la red.
INFORME:
1-
El diagrama circuital con los valores reales de sus componentes las formas de onda
solicitadas.
Medida entregada por el VDM digital en modalidad V.
23-
Lo más relevante en la forma de onda VL cuando se alcanzan los límites de fluctuación de
la tensión de red.
Condiciones del potenciómetro (valor de resistencia) cuando se alcanza los limites de VL
C.C propuestos.
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PRACTICA N°4.
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CIRCUITOS MODIFICADORES DE SEÑAL
OBJETIVO: aprovechar la propiedad de conducción unidireccional del diodo para imponerle
condiciones especiales a una señal de tensión.
PRE-INFORME:
1-
Defina la figura de transferencia del circuito de la figura 1.
FIGURA 1. Cuadripolo divisor de tensión.
2345-
Con base en la función de transferencia, defina [V2] cuando:
RI << R2,
RI = R2,
RI >> R2.
Investigue. ¿Cómo visualizar las características de transferencia de un cuadripolo
haciendo uso de un osciloscopio de dos canales?
Grafique la característica I - vs- V del diodo ideal.
Aplique el criterio del diodo ideal para definir la fusión de transferencia, por tramos, del
circuito mostrado en la figura 2.
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FIGURA 2. Recortador de cresta (+).
6-
Dibuje la característica del circuito de la figura 2 para C/U de los siguientes casos:
RI << R2
78-
RI = R2
RI >> R2
Grafique la característica ɪ - VS – V de un diodo real, de silicio con VR = 2 MΩ,
= 2Ω VFON = 0.7 V utilice el modelo equivalente por tramos.
Diseñe un circuito que cumpla con las condiciones planteadas en la figura 3.
VF
FIGURA 3. Adaptador AC/Pulsos.
9-
Describa el funcionamiento del circuito mostrado en la figura 4. Defina en qué momento
alcanza su condición “Estable”.
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FIGURA 4. Sujetador de nivel mínimo.
1011-
Grafique la característica de transferencia y forma de onda VOUT cuando ha alcanzado
su condición estable.
grafique las características de transferencia y forma de onda VOUT (en condición
estable) para el circuito de la figura 5.
FIGURA 5. Sujetador de nivel máximo.
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12-
Diseñé un circuito que cumpla con la función planteada en le cuadripolo de la figura 6.
FIGURA 6. Duplicador de tensión de cresta.
13-
Diseñé un circuito que cumpla con la función planteada en le cuadripolo de la figura 7
FIGURA 7. Multiplicador de tensión de cresta.
PROCEDIMEINTO:
1-
Conecte el circuito de la figura 1. V1 es tomada del generador, senoidal 5 Vpico, frec.
100 HZ R1 = 1 KΩ.
Utilice el osciloscopio para visualizar la característica de transferencia V2 VS V1
cuando
R2 = 20 KΩ.
Eje
Y
eje X
R2 = 1 KΩ.
R2 = 200 KΩ.
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Transcriba en papel cuadriculado las 3 características de transferencia.
23-
Pruebe con V1 de forma triangular y de forma cuadrada.
Conecte el circuito de la figura 2.
V1: sensorial de 5 V pico, frecuencia: 100 HZ.
R2 = 20 KΩ
R1 = 1 KΩ.
Vref: variable pero < 4 V.
Transcriba la característica de transferencia, sobre papel cuadriculado. Hágalo con dos
valores diferentes de VREF
45-
Conecte el circuito adaptador AC/PULSOS de la figura 3 y transcriba la forma de onda
lograda en VOUT
Conecte el circuito de la figura 4.
Asuma V in de 5 Vpico, F: 200 HZ y C = 1μF.
Transcriba la característica de transferencia mostrada por el osciloscopio cuando.
RL = 100 KΩ.
RL = 1 KΩ.
RL = 20 KΩ.
Igualmente la forma de onda VOUT en cada caso.
6. Conecte el circuito de la figura 5 y grafique tanto la característica de transferencia Vout VS
Vin.
7. Pruebe el circuito diseñado DTC de la figura 6.
8. Pruebe el circuito diseñado de la figura 7.
9. Mida la tensión D.C en otros nodos del circuito y saque conclusiones.
INFORME:
Reportar todas las graficas transcritas con sus correspondientes guías de magnitud y frecuencia.
Si existen diferencias notables entre lo esperado y lo real, justifíquelas.
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PRACTICA N° 5.
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EL B.J.T AMPLIFICADOR DE PEQUEÑA SEÑAL.
OBJETIVO: Diseñar un circuito amplificador de pequeña señal a partir de las curvas
características del B.J.T.
PRE-INFORME.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Consulte en el manual E.C.G, manual N.T.E o en la red toda la información pertinente a
los transistores 2N3904 y 2N3906.
Haga uso de la información para trazar su propia versión de las curvas características
estáticas de los transistores 2N3904 y 2N3906. Señale sobre ellaslos límites de la región
activa (lineal).
Seleccione la fuente Vcc con la que polarizara el B.J.T y trace la línea de carga C.C
correspondiente. Así mismo, sobre la línea de carga defina el punto Q más adecuado para
que funcione como amplificador de pequeña señal.
Diseñe un circuito polarizador que cumpla con el punto Q seleccionado garantizando un
factor de estabilidad térmica SIco =20.
Basado en el circuito diseñado en el numeral 4, calcule la ganancia máxima (sin carga).
Asuma una carga resistiva a la salida de 1KΩ y calcule las capacitancias de acople para
que la frecuencia de corte baja sea de 300HZ.
Para el circuito configurado en el numeral 6, calcule las cuatro características eléctricas.
Av0= Ganancia a frecuencias intermedias.
Ri= Resistencia de entrada.
R0=Resistencia de salida.
Ai: Amplificación de corriente a frecuencias intermedias.
8.
Revise los conceptos de :
Ganancia relativa (en decibelios).
Ancho de banda.
Figura de merito de un circuito amplificador a transistores, y trace la figura de merito
aproximada para el 2N3904
9.
Plantear los cambios pertinentes para construir el amplificador con el transistor 2N3904.
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PROCEDIMIENTO:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Obtenga las curvas características del 2N3904 y 2N3906 utilizando el modulo trazador
LTC-905.
Transcriba (en papel cuadriculado) las curvas obtenidas cuidando de referenciar las
escalas de medida.
De las curvas transcritas calcule β, hfe y hoe para ambos transistores.
Calcule el circuito polarizador para el 2N3904 y mida los parámetros del punto Q (VcEQ,
IcQ);
Efectué los ajustes necesarios para optimizar el punto Q.
Agregue las capacitancias y el generador de señales para que proceda a examinar el
comportamiento dinámico del circuito.
Determine, experimentalmente Av0= Ganancia máxima.
Av0= (V0pico/Vgpico) a frecuencias intermedias.
fL= Frecuencia de corte baja.
fH= Frecuencia de corte alta.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Cargue la salida con una resistencia de 1KΩ y determine experimentalmente la ganancia
Av.
Aplique el principio de: Transferencia de potencia máxima para determinar,
experimentalmente, Ri y R0.
Determine Ai de manera (experimental).
Efectué los cambios pertinentes en el circuito para conectar el amplificador basado en el
transistor.
Determine experimentalmente Vgmax.
Con Vgmax pruebe la estabilidad térmica del sistema provocando calentamiento del
entorno del transistor.
INFORME:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Curvas características estáticas reales del 2N3904 y 2N3906.
Circuito polarizador final y punto Q logrado.
Figura de merito con salida sin carga, para el 2N3904.
Figura de merito para con salida cargada con RL= 1KΩ con el 2N3904.
Características eléctricas del amplificador con el 2N3906.
Señal V0 obtenida cuando se exceden las condiciones de estabilidad térmica.
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PRACTICA N° 6.
LABORATORIO DE ELECTRONICA 1.
CARACTERISTICAS DE UNA ETAPA AMPLIFICADORA.
OBJETIVO: Determinarlas características de un sistema amplificador de señal.
TEORIA:
Un sistema amplificador de señal está definido por 4 características:
1.
2.
3.
4.
Impedancia de entrada: Ri [Ω].
Impedancia de salida: Ro [Ω].
Amplificación de la banda pasante: Av0 dB.
Ancho de banda: BW [HZ] o rad/seg.
Estas características son susceptibles de ajuste por manipulación de los componentes
resistivos externos al transistor, con el fin de optimizar el sistema ya sea para
interconectarlo con otros amplificadores o para ajustarlos a las condiciones de carga
particulares.
MEDICION DE LAS CARACTERISTICAS REALES.
El transistor con su circuito de polarización puede resumirse como un cuadripolo (modulo
con dos terminales de entrada y dos de salida), que se acopla con un generador de señal
pequeña, a la entrada y con una carga RL a la salida, valiéndose de capacitancias.
FIGURA 1. Cuadripolo equivalente.
Ci y C0se seleccionan de tal modoque a la frecuencia central f0la reactancia sea muy
pequeña y se puedan considerar como cortocircuito.
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Así el sistema a frecuencias intermedias es equivalente al cuadripolo de la figura 2.
FIGURA 2. Equivalente a frecuencias
Intermedias o en la banda pasante
1.
Si consideramos a Ri como a Rx1 >>rg, en la malla de entrada:
Vg: Tensión A.C del generador en vacio. (sin conectarlo al amplificador).
2.
Ahora cortocircuite Rx1 y desconecte Rx2 para medir V0.
Re-instale Rx2, así:
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3.
Restitúyale condiciones normales al circuito de la figura 1, y manipule el osciloscopio de
tal modo que logre mostrar en la pantalla las formas de onda V1 y VL superpuestas.
AVO = Máxima amplificación de señal. Corresponde a lo calculado por la formula:
Y se manifiesta para todo el rango de frecuencias en que:
4.
Si varía la frecuencia del generador, dejando la amplitud Vg constante, para detectar la fL:
frecuencia de corte baja, cuando V0pp, se reduzca al 70% del valor que tenía a frecuencias
intermedias.
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Si dispone de un generador con capacidad de generar una señal de fmax> ft indicada por
el manual de semiconductores puede hallarfh. De lo contrario tendrá que recurrir a un
programa de simulación y procesar el circuito en ´´análisis A.C´´.
Los resultados de los procedimientos 3 y 4. Suelen reportarse de modo grafico en una
´´figura de merito´´.
PROSEDIMIENTO:
1.
2.
3.
Re-instale el circuito de polarización y compruebe que el punto Q esta en mitad de la
región activa.
Reemplace RE por un potenciómetro de 100 Ω y revisé el punto Q.
Complete el circuito de la figura 4 según lo obtenido en la práctica anterior.
FIGURA 4. Amplificador de señal.
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4.
5.
6.
7.
Con RL= 1K y el cursor del potenciómetro (terminal 3) en la posición 1proceda a
caracterizar el amplificador.
Con RL= 1K y el cursor del potenciómetro en la posición 2 proceda a caracterizar el
amplificador.
Encuentre la posición intermedia del cursor (terminal 3) para que Av0=28dB
Conecte C2 al terminal E y proceda a caracterizar y desconecte C3.
METODO EXPERIMENTAL PARA MEDIR EL PARAMETRO hie DE UN B.J.T.
1.
Utilice el trazador de curvas características de salida para conocer el hfe real del transistor.
2.
3.
Con salida abierta RL = ∞, varié
Haga uso de la expresión:
4.
5.
Desconecte o desactive +Vcc, desmonte RE (potenciómetro) y mida RE1
Re-instale el potenciómetro y agregue RL ahora:
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RE1hasta conseguir una amplificación Avf1 deseada.
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6.
7.
Reconecte +Vcc y varié RE, hasta conseguir una amplificación Avf= deseada.
Desconecte o desactive +Vcc, desmonte RE y mida la nueva RE1para aplicarla en la
ecuación:
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PRACTICA N° 7
LABORATORIO DE ELECTRONICA 1.
AMPLIFICADOR MULTIETAPAS
OBJETIVO: Acoplar etapas transistorizadas para conseguir amplificadores más potentes.
PRE-INFORME.
12345-
Transcribir el amplificador emisor-común de ganancia Av. variable, logrado en la práctica
6. Represéntelo en un cuadripolo con sus correspondientes características.
Transcribir el amplificador emisor-común de ganancia Av. fija, logrado en la práctica 5.
Represéntelo en un cuadripolo con sus correspondientes características.
Consultar la configuración de una etapa amplificadora de potencia (DRIVER o PUSH –
PULL).
Consulte la hoja de datos de los transistores TIP31 y TIP32 para que proponga la etapa
amplificadora de potencia.
Consulte sobre los modos de acoplar etapas amplificadoras y seleccione el más
conveniente para configurar el sistema planteado en la siguiente figura.
6-
Plantear el diagrama circuital del sistema.
7-
Dibujar la forma de onda esperada si la carga fuera un parlante cuya bobina tiene 4
ohmios. Calcule la potencia que recibiría el parlante si se inyecta al sistema señales de
audiofrecuencia con un valor de cresta de 20 milis voltios.
PROCEDIMIENTO:
12-
Instale cada etapa independiente y efectúe la prueba de amplificación para cada una.
Acople las etapas, de izquierda a derecha y efectué seguimiento a las formas de onda.
Recomendaciones: Unificar tierras eléctricas de generador, fuentes VCC y –VEE con el nodo de
referencia de los circuitos y las puntas de prueba del osciloscopio.
Si la magnitud de Amplificación total hace que se recorten las crestas de la señal de salida de la
etapa 2, trate de ampliar los márgenes de variabilidad incrementando VFUENTE.
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PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRICA
LABORAOTRIO DE ELECTRONICA I.
PRACTICA # 8: AMPLIFICADOR MULTIETAPAS HIBRIDO CON DRIVER DE POTENCIA
OBJETIVO
Fortalecer las características amplificadoras mediante el acople de etapas hasta lograr altas
eficiencia en potencia A.C.
PRE-INFORME
1. Resuma en qué consiste y cuál es el propósito de un acople RC en CASCADA.
2. Resuma en qué consiste y cuál es el propósito de un acople tipo CASCODE.
3. Consulte las hojas de datos de los transistores Q1 y Q2
Calcule las coordenadas del punto Q para los transistores Q1 y Q2
(condiciones estáticas). Es válido para Q2 suponer Beta= hfE.
4. Resuma el funcionamiento del conjunto Q3-Q4 bajo condiciones dinámicas de señal
grande.
5. Consulte las fórmulas que rigen Av para una etapa amplificadora con MOSFET de
acumulación y calcule el rango de Av1.
6. Consulte la fórmula que rige Av de una etapa amplificadora con BJT y calcule Av2.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
7Identifique el tipo de configuración de cada mitad de la etapa Driver y calcule Av3 y Av4.
8. De acuerdo con los cálculos, dibuje las formas de onda esperadas a la salida de cada
etapa.
9. Proponga un acople por transformador a la salida , para entregarle suficiente potencia a
un parlante de 10 watts.
PROCEDIMIENTO
1. Instale cada etapa , sin interconectarla, y pruebe amplificación de señal.
2. Tome nota de la forma de onda real Vo y trace la figura de mérito aproximada.
3. Interconecte las etapas de izquierda a derecha y revise la conveniencia ó no de mantener el
punto Q inicial. Modifique el punto Q solo si es absolutamente necesario, después de agotado el
recurso de controlar la amplificación desde el Trimmer de 1 Kohmio.
4. Reemplace RL por el acople transformador –parlante propuesto y tome nota de los cambios
sufridos por la forma de onda en el primario del transformador y en terminales del parlante.
Sugerencias de carácter procedimental
Para agilizar desarrollo de la práctica , cada grupo deba proveerse de: Trimmer de 1Kohmio,
destornillador de pala ó perillero, parlante pequeño (5 ó 10 watts).
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
PRACTICA N° 8.
LABORATORIO DE ELECTRONICA 1.
B.J.T EN FUNCION DE CONMUTACION.
OBJETIVO: Comprobar la propiedad switcheo del BJT como insumo para conformar
compuertas lógicas, estructura TTL.
TRABAJO PREVIO:
1-
23-
Retomar los registros gráficos de curvas características de colector, en configuración
emisor-común, logrados en la práctica de caracterización de transistores para 2N3904.
2N3906, TIP 31 y TIP 32.
Sobre c/u de las gráficas de los transistores señale la región de saturación y la región de
corte.
Extraiga de ellas los valores de los parámetros de switcheo:
IB SAT, VCE SAT,Ic CORTE,
4Si asocia el par colector-emisor como un interruptor con posibilidad ON – OFF.
A qué región corresponde cada estado de interruptor C-E?
5Acuda al Almacén de Eléctrica y solicite ,en calidad de préstamo, un VOM y una
fotorresistencia para que tenga referencia experimental de su curva característica
Resistencia- vs- Intensidad luminosa, al menos para 3 casos: Oscuridad, iluminación normal en
la sala y cuando recibe un haz de luz intenso (celular, señalador laser ó linterna médica).
6Consulte sobre el LED color rojo y proponga una característica de funcionamiento
en una gráfica I – VS – V
7Describa brevemente el funcionamiento del sistema electrónico de la figura 2.
8Analice el funcionamiento del circuito de la figura 3 y grafique la forma de onda Vo
comparada con Vg.
9En el circuito de la figura 4, las entradas A B C son estados lógicos [0]= 0 V y [1]=5V
Entregue su versión de la función lógica S = ʄ (A, B,C).
10- En el circuito de la figura 5, las entradas A B C son estados lógicos [0]= 0 V y [1]=5V
Entregue su versión de la función lógica S = ʄ (A,B,C).
PROCEDIMIENTO.
1Conecte el circuito de la figura 1y determine los parámetros de switcheo del transistor
2N3904 y del TIP31.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
FIGURA 1
PARAMETROS DE SWITCHEO
RECOMENDACIÓN: Si no puede disponer de amperímetros tan precisos, haga la medición de
voltaje y calcule I=V/R.
2-
Efectué los ajustes necesarios en Rb y compare el funcionamiento con lo formulado en el
pre informe.
FIGURA 2
34-
Intercambie posiciones de entre la fotorresistencia y su resistencia referente.
Conecte el circuito de la figura 3 y compare Vo con Vg utilizando los dos canales
disponibles en el osciloscopio.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
FIGURA 3
567-
Efectué la misma operación con el transistor TIP31.
Cambie la forma de onda Vg y examine V0 para cada caso.
Conecte el circuito de la figura 4 cuidando de que Vin sea diferente de Vsupply y que
cada entrada A B C pueda seleccionar independientemente el estado [I] o [0].F5g4ra 4
Figura 4.
Modifique la conexión de los terminales C y E como lo muestra la figura 5 y determine la
función S asumiendo el [I] equivalente al LED encendido.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
Figura 5.
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PRATICA N° 9.
LABORATORIO DE ELECTRONICA.
Medición de parámetros del A.O (amplificador operacional)
OBJETIVOS:


Medir los parámetros eléctricos básicos del A.O.
Comparar los valores reales medidos en el laboratorio con los que especifica el fabricante en el
manual de componentes y con los del A.O ideal.
PRE-INFORME:
1.
2.
3.
Repase los conceptos vistos en clase sobre el A.O: Amplificación en lazo abierto, Voltajes
de saturación, Función Comparador, Realimentación Negativa, Operación en lazo cerrado,
Fan Out, Voltaje OFF-SET, CMRR.
Buscar en un manual o en internet la hoja de datos del A.O LM741 , mapa de la
distribución de pines del integrado e identificar en dicho documento los parámetros más
importantes.
Preparar los mismos detalles con el C.I LM324.
Se recomienda adquirir al menos un C.I LM741 en el comercio electrónico local.
PROCEDIMIENTO.
En los numerales siguientes se utilizan diferentes configuraciones de circuito y diferentes señales
de entrada encaminadas a encontrar en forma práctica los valores reales de algunos parámetros
eléctricos del A.O. Lea cuidadosamente la guía antes de realizarla para que tenga plena
seguridad de lo que va a hacer en el laboratorio.
NOTA: el LM741 no tiene protección contra inversiones de polaridad, por lo tanto deben ser
muy cuidadosos a la hora de conectar las fuentes de alimentación. La fuente positiva (+V) va al
pin 7 y la negativa (-V) va al pin 4. Recuerde que como tierra eléctrica debe seleccionarse un
nodo externo y se relaciona con el C.I a través de los elementos externos.
a) PRUEBA DEL ESTADO DEL A.O.
Seleccione un A.O (LM741 ó uno de los 4 A.O con que cuenta el integrado LM324). Monte
el circuito de la figura 1 (seguidor de tensión o buffer) y aplique a la entrada una señal
senoidal de 1V pico y frecuencia de 1 KHz (Vi). La tensión de salida Vo debe ser igual a Vi
si el A.O esta bueno (en magnitud y fase).
Recuerde que el generador de señales posee una resistencia interna, por lo tanto las señales
de entrada Vi deben ser medidas con el osciloscopio en el punto indicado.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
FIGURA 1.
b) MEDIDA DE LA IMPEDANCIA DE ENTRADA DEL A.O (Zin).
Monte el circuito de la figura 2 .Rx será del mismo orden que la característica Zin de la hoja
de datos. Vigile la tensión Vi mientras varía Rx. Cuando logre Vi= ½ Vgenerador será porque Rx=
Zin.
FIGURA 2
c) MEDIDA DEL ANCHO DE BANDA EN CONFIGURACIÓN DE SEGUIDOR DE TENSION.
Construya el circuito de la figura 3 y mida diferentes valores de Vo, Vi y f. Con estos datos
realice una gráfica de respuesta en frecuencia como la que se muestra en la figura 4.
Av =Vo / Vi
Vi = 1 V pico / senoidal.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
FIGURA 3.
Tome suficientes puntos para elaborar la curva. Tome nota del punto en donde la ganancia cae
al 70% de la ganancia máxima, en ese punto se tiene la frecuencia de corte y se determina el
ancho de banda del A.O.
Dibuje la curva sobre papel semilogaritmico, tomando el eje lineal para la ganancia y el eje
logarítmico para la frecuencia.
FIGURA 4.
Respuesta en frecuencia del A.O.
d) MEDIDA DE LA MAXIMA CORRIENTE DE SALIDA.
Utilice el circuito que se muestra en la figura 3, fije la señal de entrada Vi en 1V pico y f=
1KHz. En la salida del circuito conecte el potenciómetro de 1KΩ (o valor cercano), entre la
salida y tierra.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
Partiendo del máximo valor de resistencia, mueva el eje del potenciómetro para que su
resistencia disminuya hasta que la señal de salida aparezca recortada. En ese momento
retire el potenciómetro del circuito y mida el valor de resistencia. Calcule:
Iomáx = Vo/ R poten.
e) MEDIDA DEL SLEW RATE.
Utilice el circuito de la figura 3, fije la señal de entrada Vi en una onda cuadrada de 2Vpico
y f = 10 KHz. Observe y compare Vo contra Vi. Mida la pendiente de subida de la señal de
tensión Vo.
Este valor se expresa en V/µS y es un indicador de la velocidad del A.O.
f)
MEDIDA DEL TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO.
Con las mismas condiciones del punto anterior, aumente la frecuencia de la señal de
entrada Vi hasta obtener en la salida una señal como la que se muestra en la figura 5. Mida
el tiempo de establecimiento: ts.
Figura 5.
g) MEDIDA DE TENSIONES DE SATURACION.
Monte el circuito de la figura 6 y aplique una señal de entrada Vi de 1V pico y f =1KHz
Observe que la tensión de salida aparece saturada positiva y negativamente. Mida estos
niveles o tensiones de saturación y calcule su diferencia con las tensiones de la fuente de
alimentación. En los manuales de componentes estos valores aparecen como: “Output
voltage swing”
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
FIGURA 6.
h) MEDIDA DEL FACTOR DE RECHAZO EN MODO COMUN CMRR.
Monte el circuito de la figura 7 y aplique una señal de entrada Vi de 1 Vpico y f =1Khz
Mida Vo y calcule CMRR:
CMRR = Vi / Vo
o CMRR (dB) = 20 log (Vi / Vo)
R = 10K
FIGURA 7.
i)
MEDIDA DE LA TENSION offset.
Monte el circuito de la figura 8, observe que tiene las entradas conectadas a tierra. Mida la
tensión offset en la salida y calcule:
V offset en la salida y calcule:
V offset in = (V offset out) / Av
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y
Av = 1000 (por la relación de resistencias).
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
FIGURA 8.
INFORME.
 Compare los datos obtenidos en la práctica con los datos por el fabricante y los
obtenidos en el simulador. Realice una tabla y seque unas buenas conclusiones.
 Incluya en el informe los resultados de la simulación y los datos prácticos de cada
punto de la guía del laboratorio.
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PRATICA N° 10.
LABORATORIO DE ELECTRONICA.
CIRCUITOS BASICOS CON A.O
OBJETIVOS:

Aprovechar las características del A.O. para realizar circuitos que desempeñen una función
determinada y sirvan como base para otros circuitos más complejos.
Aprender a distinguir la función de una sección de un circuito que contiene A.O ,guiado por la
relación entre los componentes anexos al A.O.

PRE-INFORME:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Estudio de circuito amplificador inversor de ganancia controlada.
Estudio del amplificador no inversor de ganancia controlada (lazo cerrado).
Estudio del seguidor de tensión.
Exponga claramente lo que considera por ganancia de lazo abierto y de lazo cerrado.
Estudio del circuito derivador con A.O.
Estudio del circuito integrador con A.O.
Diseños sencillos.
a. Amplificador AV= -10.
b. Amplificador AV=5.
c. Integrador con factor RC
d. Derivador con factor RC
PROCEDIMIENTO.
1. Ubique los terminales del A.O y busque la manera correcta de ubicarlo en el proto-board.
2. Asegúrese de la correcta instalación de V+ y V- desde la fuente D.C, teniendo en cuenta los
acoples de tierra correctos para conseguir las polaridades necesarias.
Recomendación: Mientras conecta las alimentaciones mantenga la fuente D.C apagada.
Cuando vaya a ajustar los niveles D.C. levante los terminales que van a V+ Y V- del A.O.
(LM741).
3. Conecte los elementos calculados para conseguir AV= -10.
4. Aplique una señal de entrada Vimax= 100mVp, frecuencia=1KHz y tome nota de ambas formas de
onda (Vo/Vin) cuando carga la salida con R=1K y R=10K.
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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1
5. Apague la fuente, retire la señal Vi y proceda a instalar los elementos calculados para conseguir
Av=5.
Recomendación: Para ahorrar tiempo y molestias no desconecte la alimentaciónV+ Y V6. Aplique la señal Vimax= 100mVpp,frecuencia=1KHz, accione la fuente D.C.y compruebe que Av=5.
7. Si Av difiere demasiado de la calculada, justifique la diferencia.
8. Repita el paso 2, pero ahora haga las conexiones para un seguidor de tensión.
9. Aplique la señal Vimax= 100mVpp,frecuencia=1KHz y compruebe la efectividad del seguidor de
tensión.
10. Dibuje Vo, indicando magnitud y periodo, cuando Vi:
a. Es senoidal.
b. Es diente de sierra.
c. Es onda cuadrada.
11. Repita el paso 2 e instalé ahora los elementos calculados para el derivador.
12. Aplique Vi: 2 Vpp, periodo 1= msg. Dibuje Vo resultante cuando Vi sea onda senoidal, triangular
y cuadrada.
13. Repita el paso 2 e instale ahora los elementos del integrador.
14. Aplique Vi: 300mVpp, periodo = 0.5 msg. Dibuje Vo en magnitud y periodo para cada una de las
tres modalidades de Vi.
INFORME:
1.
2.
3.
4.
5.
¿Para que son V+ y V- en el A.O.? ¿Qué pasa si no se instala V+, V- o ambos?
¿Se puede controlar ganancia de lazo abierto?
¿Porque puede usted controlar la ganancia del A.O.?
¿Qué aplicación le encuentra al seguidor de tensión?
Proponga un circuito que consiga con exactitud:
a. Qué Vo = dVi/dt conservando la magnitud de Vi.
b. Qué Vo =
i dt conservando la magnitud de Vi.
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PRATICA N° 11.
LABORATORIO DE ELECTRONICA.
APLICACIONES DEL A.O
OBJETIVO:

Que el estudiante aprenda a aprovechar las propiedades básicas del amplificador operacional
(A.O.) para realizar algunos circuitos de propósito general, y amplia aplicación.
PRE-INFORME:
1. Estudio de un circuito detector de cruces por cero.
2. Aplique las sugerencias especificadas para diseñar un circuito detector de cruces por cero.
No se exigen valores excepto que Vi < 1 Vpp, f 60Hz.
3. En el mismo circuito anterior concluya lo que obtendría a la salida si se aplica Vi en la
entrada no inversora.
4. Estudie y defina el sumador.
5. Habiendo comprendido el sumador, diseñe un circuito que pueda entregaVo = - (V1+V2).
6. Aplique los principios básicos del amplificador operacional y defina la Función de
Transferencia del circuito de la figura 1.
7. Con la ecuación del numeral 6, defina los valores de los componentes y el rango de desfase
esperado.
NOTA: Es conveniente que repasen el significado de las figuras de Lissajoux y la metodología
para obtenerlas e interpretarlas a partir de la pantalla del osciloscopio.
Figura 1. Cambiador de fase.
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PROCEDIMIENTO:
1. Compruebe la funcionalidad de su detector de cruces por cero aplicando Vi = 10 mVpp, f 60Hz
en la entrada inversora. Dibuje Vi coordinado en el tiempo con Vo.
2. Aplique la misma señal en la entrada no inversora y dibuje Vi coordinada en el tiempo con Vo.
NOTA: Cuando se pidan formas de onda coordinadas en el tiempo se dibuja una bajo la otra,
ambas con eje horizontal de tiempo y vertical de magnitud.
3. Al sumador diseñado aplique:
a. V1= senoidal 4 Vpp, f = 1KHz
V2= senoidal 8Vpp, f = 100 KHz.
Dibuje V1, V2, Vo.
b. V1= senoidal 0.1Vpp, f = 1KHz
V2= cuadrada 8 Vpp, f = 100 KHz.
Dibuje V1, V2, Vo.
c. V1= cuadrada 4 Vpp, f = 1KHz
V2= senoidal 8Vpp, f = 100 KHz.
Dibuje V1, V2, Vo.
4. En su circuito cambiador de fase coloque Rx = 50 KΩ y aplique señal Vi senoidal 1 Vpp, f= 60
Hz.
Determine el desfase entre Vi y Vo (en msg y en radianes).
5. Reemplace Rx por un potenciómetro de 100 KΩ y determine el rango del desfase entre Vi y Vo.
INFORME:
1.
2.
3.
4.
¿Qué aplicaciones se le puede dar a un detector de cruces por cero?
¿Qué utilidad le encuentra al sumador?
Cuánto es el rango del desfase entre Vi y Vo en el cambiador de fase.
Proponga una aplicación para este último circuito.
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PRATICA N° 12.
LABORATORIO DE ELECTRONICA.
FILTROS ACTIVOS
OBJETIVO:

Comprobar la correlación existente entre la función de transferencia y la serie de Fourier
mediante la utilización de filtros implementados con base en amplificadores operacionales.
FILTRO ACTIVO TIPO RAUCH.
PRE-INFORME:
1. Defina filtro pasivo y filtro activo.
2. Defina en forma grafica y matemática un filtro pasa baja de segundo orden y sus
parámetros principales.
3. Defina en forma grafica y matemática un filtro pasa alta de segundo orden y sus
parámetros principales.
4. Defina en forma grafica y matemática un filtro pasa banda de segundo orden y
sus parámetros principales
5. Estudio teórico del filtro activo de segundo orden tipo RAUCH (realimentación
múltiple). Configuración circuital y función de transferencia.
6. Determine (por calculo y o simulación) los componentes de un filtro pasa bajo
con Wo=2π*5*1000 [rad/s], ganancia en la banda pasante Ao=10.
7. Determine (por calculo y o simulación) los componentes de un filtro pasa alta
con Wo=2π*500 [rad/s], ganancia en la banda pasante Ao=10.
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8. Determine (por calculo y/o simulación) los componentes de un filtro pasa banda
con Wo = 2π*X*1000 [rad/s], ganancia en la banda pasante Ao=100, ancho de
banda pasante BW =2π*X.*50 [rad/s].
Asignación: Cada grupo de banco de trabajo debe seleccionar un valor entero
para X= 1, 2, 3, 4, 5 ó 6.
PROCEDIMIENTO:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Pruebe un A.O LM741 como un amplificador inversor de ganancia Avf = -10.
Reemplace el circuito externo por los componentes calculados en el numeral 6
del pre informe.
Reemplace el circuito externo por la configuración lograda para el filtro pasa
alto del numeral7 del pre informe.
Instale el filtro pasa banda diseñado en el numeral 8 y pruebe la efectividad
selectiva del filtro Pasa-Banda entrando señal senoidal con frecuencias f0 , f0/2,
2f0..
Cambie la señal a ingresar por señal cuadrada de 0.1 V y f=500Hz y dibuje la
forma de onda de salida Vo.
Seleccione el componente resistivo más adecuado para variar Wo y reemplácelo
por un potenciómetro (o trimmer) cuyo rango le permita trabajar en audio
frecuencia (300Hz – 10 KHz).
INFORME:
De cada uno de los filtros entregar:
Diagrama electrónico y diagrama de bode reales
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PRATICA N°13.
LABORATORIO DE ELECTRONICA.
GENERADOR DE SEÑALES
OBJETIVO:

Que el estudiante aprenda a aprovechar las propiedades básicas del amplificador operacional
(A.O) para conseguir la función de Oscilador.
PRE- INFORME:
1. Investigue el circuito Oscilador que genera Onda Cuadrada.
2. De la ecuación de Frecuencia que rige el funcionamiento del generador de onda cuadrada,
concluya cual de sus componentes puede convertirse en Controlador de Frecuencia.
3. Investigue la topología de un arreglo circuital “Zenner back to back” y como se aplicaría al
circuito anterior.
4. Cómo aprovechar el Generador de Onda cuadrada para lograr generar señal Diente de sierra” con
flancos controlables independientemente.
5. Interpretar el circuito de la Fig. 5 para que definan quién controla la frecuencia y la Magnitud de
las señales generadas.
6. Investigue el Oscilador “Puente de Wien”.
7. Interpretar el circuito de la Fig.6 para que definan quien controla la Magnitud y quien controla la
Frecuencia de las señales generadas.
PROCEDIMIENTO:
1- Montar uno de los Generadores de Señal con valores fijos de resistencias, utilizando un C.I
LM324 ó su equivalente.
2- Monitorear cada tipo de señal generada
3- Inserte la(s) resistencia(s) variable(s) que controlan la frecuencia y la Amplitud.
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