LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 1 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 1 CONFIGURACIÓN EN CASCADA I. OBJETIVOS II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Verificar el concepto de amplificación en cascada del transistor Comprobar las ganancias de un circuito en cascada Osciloscopio Multímetro Generador de señales Fuente de poder DC 02 puntas de prueba de osciloscopio Protoboard Resistores de 2.2KΩ (2), 6.8KΩ (2), 1KΩ (2), 470Ω (2) Condensadores de 10uF (3), 100uF (2) Transistores 2N2219 o 2N2222 (2) Computadora con Multisim INFORME PREVIO 1. Explique cómo se obtiene la impedancia de entrada y salida de un amplificador transistorizado en configuración emisor común 2. Indique cuál es la ganancia de tensión Av de un amplificador emisor común IV. PROCEDIMIENTO 1. Simule el circuito de la figura 1.1 y halle el punto de operación de los 2 transistores. Indique la zona de trabajo de cada transistor. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.1 2. Implementar el circuito de la figura 1.1 3. Desconecte los capacitores y mida el punto Q de cada transistor VCEQ e ICQ. De acuerdo a los valores obtenidos indique en qué zona se encuentra trabajando el transistor. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.1 1 Versión 1.2 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 1 Figura 1.1 Tabla 1.1 VCEQ1 (V) ICQ1 (mA) Valor calculado Valor simulado Valor medido 4.27 V 3.213 mA Zona de trabajo VCEQ2 (V) ICQ2 (mA) Zona de trabajo ACTIVA 4.27 V 3.213 mA ACTIVA 4. Conecte los capacitores Ci1, Ci2 y Ci3 de 10uF y Ce de 100uF para cada transistor (obtener el circuito que se muestra en la figura 1.1) 5. Configure el generador para que emita una señal sinusoidal con una amplitud de 50mVrms y una frecuencia de 1KHz aproximadamente. 6. Seleccione el osciloscopio para observar ambos canales en posición AC 7. Conecte el canal 1 del osciloscopio al generador y el canal 2 del osciloscopio al terminal negativo del capacitor conectado al colector del primer transistor. La tierra del osciloscopio debe estar conectada a la tierra del generador y a la tierra del circuito 8. Grafique en la figura 1.2 las señales de entrada y salida observada con el osciloscopio verificando el desfase existente entre la tensión de entrada y salida y determine la ganancia Av1osc. Realice la simulación respectiva y grafique sus resultados en la misma figura 1.2. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 9. Con el multímetro en AC mida los valores de entrada que entrega el generador y los valores de salida en el colector del transistor y determine el valor de la ganancia de tensión Av1mult (Nota: El valor pico es sólo referencial, el multímetro mide valores RMS al colocarlo en modo AC). Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 10. Conecte el canal 1 del osciloscopio al colector del primer transistor y el canal 2 del osciloscopio al terminal negativo del capacitor conectado al colector del segundo transistor.Grafique en la figura 1.3 las señales de entrada y salida verificando el desfase existente entre la tensión de entrada y salida y determine la ganancia Av2osc Realice la simulación respectiva y grafique sus resultados en la misma figura 1.3. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 2 Versión 1.2 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 1 Figura 1.2 Figura 1.3 11. Compruebe la ganancia Av2mult utilizando el multímetro en AC. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 12. Conecte el canal 1 del osciloscopio al generador y el canal 2 del osciloscopio al terminal negativo del capacitor conectado al colector del segundo transistor y determine la ganancia de tensión total del circuito Avtosc. Verifique el desfase existente entre la tensión de entrada y salida. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 3 Versión 1.2 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 1 13. Compruebe la ganancia Avtmult utilizando el multímetro en AC. Complete los campos correspondientes de la tabla 1.2 Tabla 1.2 Av1osc Av1mult θ Av2osc Av2mult θ Avtosc Avtmult θ 14. Desconecte el capacitor Ci2 para obtener un amplificador como el mostrado en la figura 1.3 y mediante el osciloscopio mida la ganancia de tensión Avosc del amplificador. Avosc = 15. Compare la ganancia de tensión obtenida en el punto 14 (Avosc) con respecto a la ganancia obtenida en el punto 8 (Av1osc) y determine las razones de esta diferencia, a pesar de ser el mismo transistor Figura 1.3 V. CUESTIONARIO 1. Compare sus datos teóricos con los obtenidos en la experiencia. 2. Dibuje algunos esquemas prácticos en donde se encuentra la configuración en cascada. 3. ¿Qué modificaciones realizaría al circuito experimentado? ¿Por qué? 4. De acuerdo al experimento, cuáles son sus conclusiones. VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 4 Versión 1.2 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 2 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 2 CONFIGURACIÓN DARLINGTON I. OBJETIVOS II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Determinar las características de operación de un amplificador de corriente transistorizado Osciloscopio Multímetro Generador de señales Fuente de poder DC Punta de prueba de osciloscopio 2 Transistores 2N2222 Resistores de 1KΩ, 1.5KΩ, 2KΩ, 12KΩ, 7.5KΩ y 100KΩ Condensadores de 16V 22uF (2), 100uF Computadora con Multisim INFORME PREVIO 1. Mencionar aplicaciones de la configuración Darlington y algunos códigos de su versión de circuito integrado. 2. En el circuito de la figura 2.1 calcular los puntos de reposo. 3. Calcular la ganancia de corriente, ganancia de voltaje, impedancia de entrada e impedancia de salida. 4. Indique el objetivo de utilizar la red constituida por R1, R2, R3 y C2, en el circuito de la figura 2.1 IV. PROCEDIMIENTO 1. Realice la simulación del circuito de la figura 2.1 con el fin de hallar el punto de reposo Q así como Av, Ai, Zi, y ZO. Llene las celdas correspondientes de la tabla 2.1 2. Mediante simulación halle fL, fH y BW. Llene las celdas correspondientes de la tabla 2.3 3. Implemente el circuito de la figura 2.1 4. Mida los puntos de reposo y llene los campos correspondientes de la tabla 2.1 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 2 Tabla 2.1 VCE1 (V) VCE2 (V) IC1 (µA) IC2 (mA) Av Ai Zi ZO Valor calculado Valor simulado Valor medido 5. Aplicar una señal sinusoidal de 1KHz de frecuencia en la entrada del amplificador. Varíe la amplitud de la señal hasta que se obtenga en la salida del amplificador la señal de mayor amplitud, no distorsionada 6. Determine Zi, Av y AI luego de medir VO, Vg, IO e If. Realice la simulación respectiva. Llene la tabla 1.2. Los valores de Zi, Av y AI colóquelos en la tabla 2.1. Tabla 2.2 VO Vg IO If Valor calculado Valor simulado Valor medido Figura 2.1 7. Determine experimentalmente el ancho de banda. Para ello determine las frecuencias de corte inferior, fL, y superior, fH. fL = fH = BW = Tabla 2.3 fL (KHz) fH (KHz) Valor simulado Valor medido 2 Versión 1.0 BW (KHz) LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II V. EXPERIENCIA N° 2 CUESTIONARIO 1. Compare sus datos teóricos con los obtenidos en la experiencia. 2. Dibuje algunos esquemas prácticos en donde se encuentra la configuración Darlington. 3. ¿Qué modificaciones realizaría al circuito experimentado? ¿Por qué? 4. De acuerdo al experimento, cuáles son sus conclusiones. VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 3 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 3 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL I. OBJETIVOS II. EQUIPOS Y MATERIALES III. 1. 2. 3. 4. IV. 1. Experimentar las propiedades del amplificador diferencial. Osciloscopio Multímetro Digital Generador de señales Punta de prueba de osciloscopio Protoboard Cables de conexiones diversos Fuente DC Transformador con toma central Transistores 2N2222 Resistores de 1KΩ, 7.5KΩ (2), 4.7KΩ (2), 10KΩ (2), 1KΩ (4), 0.22KΩ (2) y 8.9KΩ Potenciómetros de 100Ω y 10KΩ Condensadores de 22uF/10V Computadora con Multisim INFORME PREVIO ¿Qué características resaltantes ofrece el amplificador diferencial? Encontrar los puntos de reposo de los amplificadores que se muestran en las figuras 3.1 y 3.2 Considerando que V1 Y V2 son dos señales de la misma magnitud pero desfasadas una con respecto a la otra 180°, encontrar la ganancia en modo común (AMC) ganancia en modo diferencia (ADI) y el valor de CMRR en las figuras 3.1 y 3.2 ¿Qué ventajas se obtiene al obtiene al utilizar una fuente de corriente en lugar de la resistencia de emisor? PROCEDIMIENTO Mediante simulación, determine el punto de reposo de los transistores, considerando el caso ideal de que la perilla del potenciómetro se encuentre 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II 2. EXPERIENCIA N° 3 ubicado en su posición central. Complete los cambios correspondientes de la tabla 3.1 Implemente el circuito de la figura 3.1 Figura 3.1 Figura 3.2 2 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 3 Sin aplicar señal, calibrar el potenciómetro de tal manera que se obtenga para ambos transistores los mismos puntos de operación. Complete la tabla 3.1 con los valores de VCE e ICQ medidos. 4. Aplicar una señal hasta obtener la máxima señal de salida sin distorsión (2KHz). Registre en la tabla 3.1 el valor pico de la señal v1. Dibujar en la fase correcta las siguientes formas de ondas: 3. VCE (V) Tabla 3.1 ICQ (mA) V1p (mV) Valor simulado Valor medido CASO I Vb1 Vb2 Vb1 Vb2 MODO DIFERENCIAL Ve1 V1 = +V Ve2 V2 = -V Vc1 Vc2 MODO COMÚN Ve1 Ve2 V1 = V2 = V Vc1 Vc2 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 3 5. Cambie la resistencia RE de 4.7KΩ a 12KΩ y complete la tabla 3.2. De ser necesario modifique la amplitud de salida del generador, v1, de tal manera que la señal de salida no se distorsione VCE (V) Tabla 3.2 ICQ (mA) V1p (mV) Valor simulado Valor medido CASO II Vb1 Vb2 Vb1 Vb2 MODO DIFERENCIAL Ve1 V1 = +V Ve2 V2 = -V Vc1 Vc2 MODO COMÚN Ve1 Ve2 V1 = V2 = V Vc1 Vc2 6. Cambie la resistencia RE por la fuente de corriente, tal como es mostrado en la figura 3.2, y calibre el potenciómetro hasta encontrar el mismo punto de operación para ambos transistores. De ser necesario modifique la amplitud de 4 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 3 salida del generador, v1, de tal manera que la señal de salida no se distorsione. Complete la tabla 3.3 VCE (V) Tabla 3.3 ICQ (mA) V1p (mV) Valor simulado Valor medido CASO III MODO DIFERENCIAL Ve1 Vb1 Vb2 V. Ve2 V1 = +V Vc1 V2 = -V Vc2 CUESTIONARIO 1. De acuerdo al experimento, cuáles son sus conclusiones. VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 5 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 4 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 4 RESPUESTA EN BAJA FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR DE UNA SOLA ETAPA I. OBJETIVOS II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Investigar la influencia de los condensadores de acoplo y desacoplo sobre el punto de corte inferior de un amplificador de audio. Multímetro Generador de señales Osciloscopio Fuente de poder DC Punta de prueba de osciloscopio 1 transistor 2N2222 Resistores de 56KΩ, 0.47KΩ, 12KΩ, 10KΩ, 0.22KΩ y 1.5KΩ Condensadores de 16V de 0.1uF, 0.01uF, 0.47uF, 4.7uF, 22uF Protoboard Computadora con Multisim INFORME PREVIO 1. En el circuito de la figura 4.1 calcular teóricamente VB, VCEQ, ICQ 2. Despreciando el efecto de los condensadores (frecuencia medias) calcular la ganancia de voltaje. 3. Encontrar la frecuencia de corte para Ci, Co, Ce, mostrando los circuitos equivalentes. 4. ¿Cuál de las frecuencias de corte es la que influye en las respuestas de bajas frecuencias del amplificador? ¿Por qué? IV. PROCEDIMIENTO 1. Realice la simulación del circuito mostrado en la figura 4.1. Encuentre el punto de trabajo y complete la tabla 4.1. 2. Implemente el circuito de la figura 4.1 3. Determine experimentalmente el punto de trabajo y la ganancia de tensión. Realice la simulación correspondiente. Complete la tabla 4.1. 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 4 Figura 4.1 Tabla 4.1 VCEQ (V) ICQ (mA) Av Valor calculado Valor simulado Valor medido 4. Completar la tabla 4.2. Note que el punto de corte inferior se produce a una frecuencia en que la ganancia (AV) alcanza el 0.707 de su máximo valor Tabla 4.2 fo Co = 4.7uF Ci = 0.01uF fo Co = 0.47uF Ci = 0.1uF 100Hz 200Hz 300Hz AV 500Hz 700Hz 900Hz 1.5KHz 100Hz 200Hz 300Hz 500Hz 700Hz 900Hz 1.5KHz Tabla 4.2 (Continuación) fo Co = 4.7uF Ci = 0.01uF fo Co = 0.47uF Ci = 0.1uF 3KHz 4KHz 5KHz AV 7KHz 3KHz 4KHz 5KHz 7KHz 2 Versión 1.0 10KHz 20KHz 50KHz 10KHz 20KHz 50KHz LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 4 5. Desacople ahora ambas resistencias de emisor con el condensador de 22uF. Complete la tabla 4.3. Tabla 4.3 fo Co = 4.7uF Ci = 0.01uF fo Co = 0.47uF Ci = 0.1uF 100Hz 200Hz 300Hz AV 500Hz 700Hz 900Hz 1.5KHz 100Hz 200Hz 300Hz 500Hz 700Hz 900Hz 1.5KHz Tabla 4.3 (Continuación) fo Co = 4.7uF Ci = 0.01uF fo Co = 0.47uF Ci = 0.1uF V. 3KHz 4KHz 5KHz AV 7KHz 3KHz 4KHz 5KHz 7KHz 10KHz 20KHz 50KHz 10KHz 20KHz 50KHz CUESTIONARIO 1. Compare sus cálculos teóricos con los obtenidos en el experimento. Si es necesario mencione a qué se deben las diferencias 2. Grafique en papel semilogarítmico la ganancia expresada en dB vs la frecuencia 3. Explique la curva obtenida 4. ¿Qué conclusiones obtuvo del experimento? VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 5 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 5 RESPUESTA EN ALTA FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR DE UNA SOLA ETAPA I. OBJETIVOS II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Estudiar el comportamiento en altas frecuencias de un amplificador de audio. Multímetro Generador de señales Osciloscopio Fuente de poder DC Punta de prueba de osciloscopio Transistor 2N2222 Resistores de 56KΩ, 12KΩ, 10KΩ, 1.5KΩ, 0.68KΩ, 1KΩ Condensadores de 100uF y 22uF (2) Protoboard Computadora con Multisim INFORME PREVIO 1. Definir rbb’, rb’e, rb’c, rce, cb’e, cb’c, gm, fβ, fT 2. En el circuito de la figura 5.1, de acuerdo al modelo π del transistor en altas frecuencias, encontrar una expresión para fβ/fT 3. Encontrar la frecuencia de corte para Ci, Co, Ce, mostrando los circuitos equivalentes. Determine el ancho de banda del amplificador. IV. PROCEDIMIENTO 1. Realice la simulación del circuito mostrado en la Figura 5.1 con el fin de hallar el punto de trabajo. Determine la ganancia de tensión que se presenta a frecuencias medias. Complete los campos correspondientes de la tabla 5.1 2. Implemente el circuito mostrado en la figura 5.1. Establezca como señal de salida del generador una onda sinusoidal de 10 KHz, con el mayor nivel de amplitud posible que permita obtener una señal sin distorsión de amplitud a la salida del amplificador. 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 5 3. Despreciando el efecto de los condensadores (frecuencias medias) determine experimentalmente la ganancia de tensión y halle el punto de trabajo. Complete la tabla 5.1 Figura 5.1 Tabla 5.1 VCEQ (V) ICQ (mA) Av Valor calculado Valor simulado Valor medido 4. Con el fin de determinar la frecuencia de corte superior, complete la tabla 5.2 Tabla 5.2 50Hz 100Hz 200KHz 500KHz 500Hz 1KHz 10KHz 100KHz 2MHz 5MHz vi vo AV Tabla 5.2 (Continuación) 700KHz 1MHz vi vo AV V. CUESTIONARIO 1. Grafique en papel semilogarítmico (según la tabla) la ganancia de tensión, expresada en dB, versus la frecuencia. Comente su gráfico 2. De acuerdo a su gráfico encontrar fH y con este dato calcular (Cb’e’+Cb’c(1+AvRL)) y verificar la aproximación de la pregunta 3 del informe previo 3. ¿Qué conclusiones obtuvo del experimento? 2 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II VI. OBSERVACIONES VII. EXPERIENCIA N° 5 Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 6 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 6 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL I. OBJETIVOS II. sus aplicaciones y sus EQUIPOS Y MATERIALES III. Estudiar el amplificador operacional, configuraciones más conocidas Osciloscopio Generador de señales Fuente de alimentación doble Multímetro Punta de prueba de osciloscopio Amplificador operacional 741 Resistores de 1KΩ (4), 10KΩ (2) y de 100KΩ Condensadores de 0.01uF y 0.02uF (2) Diodo 1N4148 Protoboard Cables de conexión diversos INFORME PREVIO 1. Describa brevemente el circuito interno de un amplificador operacional explicando el principio de funcionamiento 2. Extraiga de la hoja técnica del amplificador operacional LM741 los siguientes parámetros: Offset voltaje drift, Rise Time, Bandwidth, Differential Input, Slew Rate, Over Shoot, CMRR, T.H.D., Input Bias Current, etc. Defínalos 3. Mencione y explique algunos tipos de amplificadores operacionales y sus aplicaciones IV. PROCEDIMIENTO 1. Implemente el circuito de la figura 6.1 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 6 Figura 6.1 2. Varíe el potenciómetro hasta que la salida sea cero con vi = 0. Variar luego todo el potenciómetro y encontrar los valores extremos de vo cuando el cursor se varía en todo su rango Vomáx = vomín = (El potenciómetro proporciona la corrección OFFSET-NULL) Retorne el cursor a la posición que permite que vo = 0 3. Teniendo cuidado de conectar en forma correcta las fuentes DC y con vi = 0, mida las tensiones en todos los terminales del amplificador operacional. Complete la tabla 6.1 Tabla 6.1 Terminal Tensión (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 4. Genere una señal sinusoidal de 1 KHz de frecuencia y de 1 Vpp de amplitud y observe la salida a fin de determinar la ganancia del amplificador vomáx = 1 Vpp vomín = Av = 5. Retire momentáneamente la resistencia de 100KΩ y observe vo. Para asegurarse de su conclusión, varíe la frecuencia y amplitud de Vi para observar el efecto. Coloque nuevamente la resistencia vo = 6. Varíe la frecuencia del generador manteniendo vi constante a fin de determinar la respuesta en frecuencia del amplificador. Observe la distorsión producida por el fenómeno del “slew rate” 2 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 6 7. CIRCUITO SUMADOR-INVERSOR. Implemente el circuito mostrado en la figura 6.2. Ello permitirá sumar una señal DC a la señal vi Figura 6.2 8. Varíe el potenciómetro y observe el desplazamiento de la salida, anotando vi, vR y vo, el cual tiene componente DC. Anote los valores extremos de vR que ocasionan un recorte en vo. Dibuje las formas de onda observadas Vi = VR = Vo = 9. COMPARADOR. Arme el circuito de la figura 6.3 (no considere el diodo D1) y observe la señal de salida, variando el potenciómetro a fin de cambiar el nivel de la tensión de referencia. Dibuje la curva vo versus vR en la figura 6.4. 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 6 Figura 6.3 Figura 6.4 10. Agregue el diodo D1 tal como se muestra en el circuito de la figura 6.3 e identifique el efecto que ello causa en la salida. Grafique la señal de salida en la figura 6.5 4 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 6 Figura 6.5 11. INTEGRADOR y DERIVADOR. Implemente los circuitos de las figuras 6.6 y 6.7. Dibuje las señales de salida en las figuras 6.8 y 6.9 respectivamente. Figura 6.6 5 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II Figura 6.7 Figura 6.8 6 Versión 1.0 EXPERIENCIA N° 6 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 6 Figura 6.9 V. CUESTIONARIO 1. ¿Qué conclusiones obtuvo del experimento? VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 7 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 7 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 7 AMPLIFICADOR REALIMENTADO (EN CASCADA) I. OBJETIVO II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Estudiar la operación de los amplificadores realimentados en cascada Osciloscopio Generador de señales Fuente de alimentación DC Multímetro digital Miliamperímetro DC Microamperímetro DC Punta de prueba de osciloscopio 1 Transistor Q1 (2N2222, 2N3904, BC549 o BF494B) 1 Transistor Q2 (D313, NTE373 o BD135) Resistores de 100Ω, 330Ω, 1KΩ, 2.2KΩ, 10KΩ, 12KΩ, 22KΩ, 33KΩ, 47KΩ y 51KΩ 3 Condensadores de 22uF/16V y uno de 100uF/16V 1 Potenciómetro de 100K y un potenciómetro de 2K 2 Placas con zócalos de tres terminales o un protoboard 4 Placas con zócalos de 2 terminales 12 Cables de conexión cocodrilo/banano Computadora con Multisim INFORME PREVIO 1. Mencione en qué consiste la realimentación y cuáles son sus ventajas y desventajas 2. Hallar los puntos de operación del circuito mostrado en la figura 7.1. Llene los campos correspondientes de la tabla 7.2 3. Encontrar AV1, AV2, AVT, Zi, Zo del circuito sin realimentación a experimentar (sin incluir la red de la figura 7.2) 4. Encontrar AV1f, AV2f, AVTf, Zif y Zof del circuito con realimentación a experimentar (incluyendo en el circuito la red de la figura 7.2). Mencione la clase de realimentación obtenida 5. Mencionar los tipos de realimentación existentes 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 7 Figura 7.1 Figura 7.2 IV. PROCEDIMIENTO 1. Verificar los transistores con el ohmímetro, llenar la tabla 7.1 Tabla 7.1 Q1: Transistores Terminales Directa (Ω) Base-Emisor Base-Colector Colector-Emisor Inversa (MΩ) Q2: Directa (Ω) Inversa (MΩ) 2. Simule el circuito mostrado en la figura 7.1 y complete los campos correspondientes de la tabla 7.2 3. Medir y anotar los puntos de operación de los transistores Q1 y Q2 en la tabla 7.2 Tabla 7.2 Valores teóricos Valores simulados Valores medidos Transistor Q1 Q2 Q1 Q2 Q1 Q2 VCE(V) VE(V) 2 Versión 1.0 Ic (mA) Ib (uA) β LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 7 4. Establezca la señal vi a la máxima amplitud posible que determine una salida vo sin distorsión, con una frecuencia de 1 KHz. Complete la tabla 7.3 Tabla 7.3 Vi (mVpp) Vo1 (Vpp) Vo (Vpp) AV1 AV2 Zi(KΩ) AVT Zo(KΩ) 5. Con un potenciómetro de 100KΩ conectado en serie con el generador de señales, obtener la impedancia de entrada Zi 6. Con el potenciómetro de 2KΩ conectado a la salida y mediante el método de la máxima transferencia de potencia, medir la impedancia de salida Zo 7. Variando la frecuencia del generador, llenar la tabla 7.4. Encuentre las frecuencias de corte del amplificador y hallar su ancho de banda: fH = , BW = fH – fL = , fL = Tabla 7.4 Frecuencia (Hz) Vi (mVpp) Vo (Vpp) Vof (Vpp) 10 20 50 100 200 500 1K 2K 100K 500K 1M 2M Tabla 7.4 (continuación) Frecuencia (Hz) Vi (mVpp) Vo (Vpp) Vof (Vpp) 5K 10K 20K 50K 8. Incluir en el circuito de la figura 7.1 el circuito de la figura 7.2. Luego repetir las mediciones de los pasos 4, 5, 6 y 7. Llenar la tabla 7.5. Grafique los datos de la tabla 7.4 en la figura 7.3 Tabla 7.5 Vi (mVpp) fHf = Vo1f (Vpp) Vof (Vpp) AV1f AV2f , fLf = 3 Versión 1.0 AVTf , BWf = Zif(KΩ) Zof(KΩ) LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 7 Figura 7.3 V. CUESTIONARIO 1. Comparar los datos del informe previo (preguntas 2, 3 y 4) con los datos obtenidos del experimento. Explicar las diferencias encontradas. 2. Explique en qué casos se utiliza la realimentación positiva 3. De acuerdo al experimento, ¿Cuáles son sus conclusiones? 4. Desarrollar un cuadro explicativo acerca de los parámetros y características básicas para cada uno de los tipos de realimentación existentes VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 4 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 8 FILTRO NOTCH I. OBJETIVOS II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Analizar las características de un filtro activo de rechazo de banda Notch, de Q ajustable y frecuencia central de 60 Hz Osciloscopio Generador de señales Fuente de alimentación doble Multímetro Punta de prueba de osciloscopio 2 Amplificadores operacionales 741 o TL071 Resistores de 12K (4) de 1/4 W Condensadores de 0.22uF (2) y 0.47uF Potenciómetro de 10K Protoboard Cables de conexión diversos INFORME PREVIO 1. Indique qué es un filtro Notch y cuáles son sus aplicaciones más típicas 2. Identifique algunos circuitos integrados comerciales que implementan la funcionalidad de los filtros Notch IV. PROCEDIMIENTO 1. Implemente el circuito de la figura 8.1. 2. Energice el circuito empleando la fuente bipolar y ajustando sus saldas a +12V y -12V. Tenga cuidado con la polaridad de éstas al conectarlas al circuito, pues podrían destruir al amplificador operacional. 3. Conecte el generador de audio a la entrada del circuito y ajuste la salida de aquél para 1 Vpico de onda sinusoidal a 1 KHz. 4. Lleve el cursor del potenciómetro de su circuito hacia el extremo de tierra. 5. Haga un barrido de frecuencia desde DC hasta 10 KHz. Observe la salida del circuito y anote la frecuencia a la que se obtiene la mínima amplitud. Frecuencia Central de Rechazo (Hz) = fcr = 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 Figura 8.1 6. Tome lecturas de la salida vo (amplitud pico) en un rango de ± 20 Hz alrededor de la frecuencia hallada en el paso 5. Mantenga en todo instante la amplitud del generador en 1V. Complete la tabla 8.1 Tabla 8.1 Δf f vo -20 -15 -10 -5 0 +5 +10 +15 +20 7. Tome luego lecturas cada 10 Hz hasta llegar a 100 Hz de los valores pico de la salida. Luego cada 100 Hz hasta llegar a 1 KHz y cada 1 KHz hasta llegar a 10 KHz. Igualmente desde la frecuencia de rechazo central disminuya 10 Hz por vez hasta llegar a frecuencia cero (DC). Mida igualmente la salida del circuito. Complete las tablas 8.2 y 8.3 Tabla 8.2 f (Hz) vop (V) 10 20 30 f (Hz) vop (V) 100 200 300 40 50 60 70 80 90 100 700 800 900 1K Tabla 8.2 (continuación) 400 500 2 Versión 1.0 600 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 Tabla 8.2 (continuación) f (Hz) vop (V) 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K 10K Tabla 8.3 Δf f vo - fcr -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 8. Plotee, en la figura 8.2, en escala semilogarítmica la ganancia del circuito en función de la frecuencia. En la escala lineal del papel marque la ganancia en dB = 20logA, donde: 𝐴= 𝐴𝑚𝑝𝑙𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝐴𝑚𝑝𝑙𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑝𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 Figura 8.2 9. Desconecte el generador y retire la energía del circuito. 10. A continuación ajuste el valor de resistencia del potenciómetro para una lectura de 2.5 KΩ entre el cursor y tierra (k=¼). 11. Energice al circuito y conecte el generador, siempre ajustado para una amplitud de 1 Vpico. Repita los pasos del 5 al 9 y presente los resultados en las tablas 8.4, 8.5 y en la figura 8.3 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 Tabla 8.4 f (Hz) vop (V) 10 20 30 f (Hz) vop (V) 100 200 300 40 50 60 70 80 90 100 700 800 900 1K 7K 8K 9K 10K Tabla 8.4 (continuación) 400 500 600 Tabla 8.4 (continuación) f (Hz) vop (V) 1K 2K 3K 4K 5K 6K Tabla 8.5 Δf f vo - fcr -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 Figura 8.3 12. Repita los pasos 5 al 9 para valores de la resistencia del potenciómetro de 5KΩ, 7.5KΩ y 9KΩ (k = 1/2, 3/4 y 9/10 respectivamente) y con una amplitud de señal del generador de 1 Vpico. Complete las tablas correspondientes. Caso k = 1/2 Tabla 8.6 f (Hz) vop (V) 10 20 30 40 50 4 Versión 1.0 60 70 80 90 100 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 Tabla 8.6 (continuación) f (Hz) vop (V) 100 200 300 f (Hz) vop (V) 1K 2K 3K 400 500 600 700 800 900 1K 7K 8K 9K 10K Tabla 8.6 (continuación) 4K 5K 6K Tabla 8.7 Δf f vo - fcr -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 Figura 8.4 Caso k = 3/4 Tabla 8.7 f (Hz) vop (V) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 700 800 900 1K 7K 8K 9K 10K Tabla 8.7 (continuación) f (Hz) vop (V) 100 200 300 400 500 600 Tabla 8.7 (continuación) f (Hz) vop (V) 1K 2K 3K 4K 5K 5 Versión 1.0 6K LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 Tabla 8.8 Δf f vo - fcr -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 Figura 8.5 Caso k = 9/10 Tabla 8.9 f (Hz) vop (V) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 700 800 900 1K 7K 8K 9K 10K Tabla 8.9 (continuación) f (Hz) vop (V) 100 200 300 400 500 600 Tabla 8.9 (continuación) f (Hz) vop (V) 1K 2K 3K 4K 5K 6K Tabla 8.10 Δf f vo - fcr -60 -50 -40 6 Versión 1.0 -30 -20 -10 0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 8 Figura 8.6 V. CUESTIONARIO 1. Deduzca la expresión de la función de transferencia del filtro estudiado: 𝐻(𝑠) = 𝑉𝑜(𝑠) 𝑉𝑖(𝑠) 2. Encuentre una expresión para el Q y la frecuencia central de rechazo. Compare con los resultados experimentales para cada valor de k. VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 7 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 9 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 9 EL AMPLIFICADOR CLASE B EN SIMETRÍA COMPLEMENTARIA I. OBJETIVO II. EQUIPOS Y MATERIALES III. Estudiar el comportamiento de un amplificador clase B en simetría complementaria. Estudiar su funcionamiento con fuente de alimentación única y doble Osciloscopio Generador de señales Fuente de alimentación doble Multímetro Punta de prueba de osciloscopio 2 Transistores complementarios 2N3904 y 2N3906 2 Diodos 1N4148 9 Resistores de 1/4 W de 10Ω (2), 100Ω, 680Ω (2), 2.2KΩ (2) y 4.7KΩ(2) Condensadores de 1uF/25V, 10uF/25V y 100uF/25V Protoboard Cables de conexión diversos Computadora con Multisim INFORME PREVIO 1. Indique qué es un amplificador de clase B con simetría complementaria y cuáles son sus aplicaciones más típicas IV. PROCEDIMIENTO 1. Implemente el circuito de la figura 9.1. Calcule IC1,sat (impuesto por el valor de VCC). Anote este valor en la tabla 9.1. 2. Calcule el 2% de IC1,sat y anote este valor en la tabla 9.1 Tabla 9.1 VCC = 10V IC1,sat 2% IC1,sat 1 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 9 3. Energice el circuito de la figura 9.1, con VCC = 5V. 4. Mida las tensiones DC en las bases de los transistores, en los emisores y en la carga RL. 5. Ponga el generador a una frecuencia de 1KHz y el nivel de señal de salida del generador a 2Vpp. 6. Observe la señal de salida en los extremos de la resistencia de 100Ω. ¿Qué tipo de distorsión es ésta? Anote el nombre. 7. Superponga en el osciloscopio las señales de entrada y salida y observe el umbral de conducción de los transistores. Medir la amplitud del umbral en la entrada. 8. Reduzca la señal del generador a cero y conecte el multímetro como amperímetro (teniendo cuidado de seleccionar la escala más ALTA) en serie con el colector del transistor superior (NPN). Tome como referencia la figura 9.2. Figura 9.1 Figura 9.2 9. Lentamente incremente VCC hasta que ICQ = 1 mA. Quite el multímetro y reconecte el colector superior a la fuente VCC. 2 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 9 10. Utilice el multímetro para medir Vbe (de uno de los transistores) y anote el valor en la tabla 9.2. Tabla 9.2 Mediciones Vbe Vpp Vrms Pcarga 11. Aumente el nivel de la señal del generador hasta obtener a la salida una señal de 8Vpp. 12. Lentamente aumente el nivel de la señal hasta el punto en que aparezca un recorte en la señal de salida. 13. Anote el voltaje de salida pico a pico en la tabla 9.2. 14. Usando el multímetro como voltímetro de alterna, mida el valor RMS del voltaje de salida y anótelo en la Tabla 9.2. A continuación, calcule y anote el valor de la potencia disipada en la carga. 15. Arme el circuito de la figura 9.3. Con el generador en 0V mida las tensiones continuas (DC) en las bases y emisores de los transistores, así como en la carga RL. Anote sus observaciones y complete la Tabla 9.3 en base a los valores medidos. Figura 9.3 3 Versión 1.0 LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II EXPERIENCIA N° 9 Tabla 9.3 Mediciones Vb1 Ve1 Vb2 Ve2 VRL 16. Mida la corriente de reposo de los transistores. ¿Son idénticas? ¿Por qué? 17. Repita el paso 5. ¿Se observa distorsión en la señal de salida del circuito? Fundamente. 18. Repita los pasos 11, 12 y 14. Complete la Tabla 9.4 con los valores medidos. Tabla 9.4 Mediciones Vpp Vrms Pcarga V. CUESTIONARIO 1. Calcule teóricamente las potencias máximas de los dos circuitos ensayados. 2. Indique sus observaciones y conclusiones sobre el experimento realizado. 3. Busque en la bibliografía, el circuito de un amplificador de 5W a 10W de potencia de salida y emplee elementos discretos. Identifique las funciones de los componentes del circuito y calcule las tensiones y corrientes de reposo. (entregue el diagrama esquemático del mismo). 4. Realizar una simulación del circuito experimentado, incluyendo los listados y gráficos correspondientes. Explique a qué se deben las diferencias con lo obtenido en la práctica. VI. OBSERVACIONES VII. Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera) BIBLIOGRAFÍA Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia 4 Versión 1.0