manual lab uni2(2)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

MANUAL DE LABORATORIO DE ELECTRNICA I

EE441 2 009

Manual de laboratorio de Electrnica I

FIEE - UNI

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FIEE - UNI

AUTORES: ING. FERNANDO LPEZ ARAMBURU Profesor principal de la UNI - FIEE ING. JULIO DAZ ALIAGA Profesor principal de la UNI FIEE ASISTENTE: VLADIMIR OCTAVIO HURTADO CHORRILLOS Noviembre de 2 009

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PRLOGO El presente trabajo, viene a ser la parte experimental y complemento del curso de teora: CIRCUITOS ELECTRNICOS I (EE421), de acuerdo al Syllabus, que se dicta en la Facultad de INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA (FIEE) UNI. En cada uno de los experimentos, se da un resumen del anlisis terico;

luego se proyecta los circuitos que el Sr. Alumno debe ensamblar en su mesa de trabajo. All mismo se le adjunta la simulacin de dichos circuitos utilizando ltimas versiones de software especializado, tales como Orcad/Pspice versin 10.0, Proteus 7.1, etc, para que con la ayuda de la Pc, herramienta poderosa del actual estudiante de ingeniera, pueda enfocar y encarar el funcionamiento de cada uno de los circuitos, con el objetivo de promover los cimientos de diseo y construccin de tarjetas electrnicas (Hardware), en sus diversas aplicaciones. Nuestro reconocimiento a nuestros colegas titulares del curso EE441 (LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRNICOS I): Ing. Tokumori S. Ing. Cajahuaringa A. Ing. Nuez R. Ing. Valenzuela B. Ing. Negrn C. Ing. Romero V.

De igual modo, agradecemos al Ayudante-Alumno: HURTADO CHORRILLOS, VLADIMIR OCTAVIO, por su apoyo importante en la elaboracin de este manual, hacemos votos para que la nueva administracin a cargo del Sr. DECANO, MSC. ING. VCTOR CCERES CRDENAS y el CONSEJO DE FACULTAD, gestione el equipamiento moderno de nuestro nuevo LABORATORIO DE ELECTRNICA, ubicado en el pabelln Q2, para que

este a la altura, que nuestro Alma Mater-UNI, exige y se lo merece. Dedicamos este trabajo, a nuestros estudiantes de la FIEE UNI, jvenes de altsimo nivel de nuestra comunidad UNI, as lo demuestran con mucho orgullo, nuestros egresados profesionales, que realizan ingeniera en el pas y el mundo.

Los Autores

ING. FERNANDO LPEZ ARAMBURU Profesor principal de la UNI FIEE [email protected] UNI/Nov/2 009 ING. JULIO DAZ ALIAGA Profesor principal de la UNI FIEE4


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DEDICATORIA

A la inteligencia reconocida de nuestros alumnos de Ingeniera Electrnica, Telecomunicaciones y Elctrica, quienes dan realce y prestigio a nuestra alma Mater: UNI - FIEE.

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CONTENIDO Laboratorio N 0 Introduccin Pg. 6

RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS Laboratorio N 1 CIRCUITOS ENCLAVADORES Y DOBLADORES DE VOLTAJE Laboratorio N 2 CIRCUITOS LIMITADORES Y RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ( /2) Laboratorio N 3 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON TOMA CENTRAL ( ) Laboratorio N 4 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE ( ) Laboratorio N 5 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO POR CAPACIDAD Laboratorio N 6 FILTRO LC Laboratorio N 7 REGULADORES DE VOLTAJE: Discretos e Integrados Laboratorio N 8 CURVAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR Laboratorio N 96

Pg. 9

Pg. 14

Pg. 19

Pg. 26

Pg. 30

Pg. 33

Pg. 36

Pg. 40

Pg. 43


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AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN BASE COMN Laboratorio N 10 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN EMISOR COMN Laboratorio N 11 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN COLECTOR COMN Laboratorio N 12 TRANSISTORES BIPOLARES EN CORTE Y SATURACIN Laboratorio N 13 CIRCUITO SCHMITT TRIGGER DISPARADOR DE SCHMITT CONFORMADOR DE PULSOS Laboratorio N 14 EL TRANSISTOR UNIPOLAR FET Laboratorio N 15 CIRCUITO AMPLIFICADOR MULTI-ETAPA CON BJT Laboratorio N 16 AMPLIFICADOR DI FERENCIAL Laboratorio N 17 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR FET Laboratorio N 18 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR Laboratorio N 197

Pg. 47

Pg. 51

Pg. 55

Pg. 59

Pg. 62

Pg. 66

Pg. 69

Pg. 72

Pg. 77 Pg. 82


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OSCILADORES BSICOS Y TEMPORIZADORES PROYECTOS FUENTE INTELIGENTE CON PIC OSCILOSCOPIO INTELIGENTE CON PIC INTERCOMUNICADOR INALMBRICO (IR) AMPLIFICADOR DE POTENCIA CON STK Pg. 93 Pg. 87

DATASHEETS Anexos: Manual del Osciloscopio TEKTRONIX TDS210405 Manual del Generador de Funciones TEKTRONIX CFG253 Manual de Fuente de Alimentacin Programable INSTEK PSP-

Solicitarlos en el almacn del Laboratorio de electrnica BIBLIOGRAFA LABORATORIO N 0 RESISTENCIAS SEMICONDUCTORAS

Pg. 99

OBJETIVO: Mostrar al alumno las caractersticas no lineales de las resistencias semiconductoras. Utilizar los instrumentos y construccin de curvas caractersticas de elementos. MATERIAL Y EQUIPO:

01 Termistor NTC - 470

01 Multmetro FLUKE 01 Protoboard 01 foco de 120mA 12v ( equiv)

01 Fuente de Alimentacin Programable O1 Fotoresistencia LDR Cables de conexin. 01 Resistor 100(2W), 1K, 270 K

PROCEDIMIENTO:1.- Curva caracterstica de un foco de filamento.1 0 0

I F O C O + V F R F -

+ V R V8


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Variando la tensin de la fuente V, medir los valores de Vf y VR llenando la tabla adjunta y si es necesario, otros valores. V Vf VR I Rf 2 4 6 8 10 12 14 16 VDC VDC VDC mA s

Completar el cuadro por clculo de la corriente I = VR Calcular el valor de la resistencia del foco R f =

R

I Trazar la curva Rf vs Vf, donde Vf representa proporcionalmente a la temperatura.2.- Curva caracterstica de un termistor NTC. Armar el circuito de la

Vf

figura adjunta 1 F O C O R F R T T + V K I

-V R + T 1 2

V

T

E

R

N

M

T

I S T C

O

R

9


FIEE - UNI

Verificar que la resistencia serie sea del mismo rango que el termistor y que en ningn caso se exceda de 20mA de polarizacin. En este caso el foco trabajar como una fuente trmica, conectado directamente a V. Variar la tensin V y tomar las lecturas de VR y VT en el termistor. Cuidar de no exceder al voltaje de trabajo del foco. V VR VT I RT 0 2 4 6 8 10 12 VDC VDC VDC mA s

- Calcular el valor de la corriente en el termistor Calcular el valor de la resistencia RT = VT I

I =VR

R

Construir la curva de RT vs V considerando que V, la tensin en el foco, ser proporcional a la temperatura.RT

V

3.- Curva caracterstica de una fotoresistencia LDR. Con el mismo

circuito anterior, colocar una LDR en el lugar del termistor y en serie colocar una resistencia de 270 K. Proceder con los mismos pasos del caso anterior. En este caso el foco ser una fuente de luz para la fotoresistencia.10


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1 F O C O R F R L + V -

K

I

-V R + V L 1 2

F O

T

O

R

E S I S T L D R

E

N

C

I A

V VR VL I RL

0

2

4

6

8

10

12

VDC VDC VDC mA s

INFORME PREVIO:1.- Hacer una introduccin terica del fundamento de conduccin de

los semiconductores. 2.- Explicar la variacin de la resistencia del filamento conductor en el foquito incandescente. 3.- Enumerar las resistencias semiconductoras y sus aplicaciones en electrnica / electricidad. 4.- Dibujar las curvas de cada elemento y explicar la dependencia. Utilizar el eje horizontal con el voltaje del foco para todos los casos y poder comparar las variaciones con la tensin, proporcional a la temperatura y a la luz. 5.- Dar algunas apreciaciones y conclusiones de la experiencia realizada. 6.- Investigar sobre circuitos integrados MOC y Optoelectrnicos. 7.- Indique sus observaciones y conclusiones.

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LABORATORIO N 1 CIRCUITOS ENCLAVADORES Y DOBLADORES DE VOLTAJE

OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento de los circuitos enclavadores (o fijadores) y dobladores de voltaje. FUNDAMENTO TERICO Circuito fijador o enclavador: Es un circuito cuyo objetivo es desplazar una onda alterna en un nivel positivo de tensin continua. En la siguiente figura se muestra un ejemplo:C 1

V iD 1

R

1

0

Durante el semiciclo negativo de la entrada, Vi ,C1 se carga al valor pico de la alterna de entrada. Si la constante de tiempo ( RC1 ) es mucho mayor que el perodo de la onda, el condensador no se descargar apreciablemente durante el semiciclo positivo de y en la salida, la alterna se presentar desplazada en un nivel DC prcticamente igual al valor pico de la tensin . Doblador de tensin: Es un circuito que produce una tensin continua cuyo voltaje es el doble del valor pico de la alterna. Est formado por un circuito fijador y un detector de picos. Pueden ser:

De media onda ( 2 ): Podemos observar, en la siguiente figura, que est formado por un fijador de tensin y un detector de pico. Durante el semiciclo positivo conduce D1 y el condensador C1 se carga al voltaje pico de la alterna. Durante el semiciclo negativo12


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conduce y el condensador se carga al doble del voltaje pico de la alterna. De onda completa ( ): Podemos observar, en la siguiente figura, que el de onda completa est formado por 2 detectores pico. En el doblador de onda completa, en el semiciclo positivo conduce y el condensador se carga al voltaje pico de la alterna. Durante el semiciclo negativo conduce D2 y el condensador C 2 se carga al doble del voltaje pico de la alterna. Al sumar las tensiones en y el voltaje se ha duplicado.C 1 D 2D 1

V p

.

.

+V sD 1 C 2 R L

V o

* V p

*

V s

C

1

+ R L V o

D 2 C 2

Doblador de media onda ( 2 )

Doblador de onda completa ( )

El voltaje de salida no llega instantneamente al doble del valor pico, sino que subir su valor gradualmente y alcanzar el doble despus de unos cuantos ciclos. Es posible obtener voltajes mayores empleando varios circuitos de este tipo en cascada. Invirtiendo ambos diodos se obtienen voltajes con polaridad opuesta. Nota: Los circuitos multiplicadores de voltaje trabajan con una resistencia muy grande ( RL , Potencia nula). MATERIAL Y EQUIPO: 02 Diodos 1N4004 01 Resistor de 100K, 0.5W 02 Condensadores de 0.33F, 50V, sin polaridad. 01 juegos de alambres PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente circuito, Enclavador de Voltaje:

03 puntas de prueba - coaxial Cables con bananas 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR 01 Generador de funciones TEKTRONICS

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Manual de laboratorio de Electrnica IC 1

FIEE - UNI

0

. 3

3 u

f R 1 K

V i 2 V p , 6 0 H ZD 1

1 0 0

Figura 12.- Conecte el generador de funciones y aplique una tensin

sinusoidal con amplitud de 2 y frecuencia de 60 Hz. 3.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida (nudo A). 4.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda en la salida (nudo A). 5.- Ensamble el siguiente circuito:BC 1

Af

0 . 3 3 u

V2 V p , 6 0

iH ZD 1 D 2

C

3

0 . 3 3

u f

Figura 26.- Aplique la tensin AC de entrada , con el generador, con tensin

pico de 2 V y frecuencia de 60 Hz. 7.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida (nudo A). 8.- Con el osciloscopio, mida las formas de onda en los nudos A y B del circuito. INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste las frecuencias del generador a los valores de las experiencias. 2.- Por qu en el paso 3 la tensin DC es mayor que la tensin pico de entrada? 3.- Por qu la tensin DC en el paso 7 es positiva?14


FIEE - UNI

4.- Qu error hay entre los valores tericos con los simulados?

5.- Haga los grficos de las formas de onda en los circuitos. 6.- Indique sus observaciones y conclusiones. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Por qu en el paso 3, la tensin DC es mayor que la tensin pico de entrada? 3. Por qu la tensin DC, en el paso 7 es positiva? 4. Qu error hay entre los valores tericos con los experimentales? 5. Haga los grficos de las formas de onda en los circuitos. 6. Indique sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES Circuito de la figura 1 (Enclavador de voltaje)C 0 1 . 3 3 u f

V

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

V =

0 6

1 2 v 0 H z D D 1 1 N 4 0 0 4

R 1 1 0 0 k

0

Formas de onda en la entrada y en la carga del enclavador de voltaje

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Manual de laboratorio de Electrnica I4.0V

FIEE - UNI

2.0V

0V

-2.0V V(R1:2) 2.0V

0V

SEL>> -2.0V 0s V(V1:+)

5ms

10m s

15ms

20ms

25 ms Ti me

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

Con diodo invertidoC 0 1 . 3 3 u f

V

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

V =

0 6

1 2 v 0 H z D D 1 1 N 4 0 0 4

R 1 1 0 0 k

0

Formas de onda en la entrada y en la carga del enclavador de voltaje2.0V

0V

-2.0V

-4.0V V(C1:2) 2.0V

0V

SEL>> -2.0V 0s V(V1:+)

5ms

10ms

15ms

20ms

25 ms Ti me

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

Circuito de la figura 2 (Doblador de voltaje)16

Manual de laboratorio de Electrnica IC 0V

FIEE - UNI

1 . 3 3 u f

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L =

V =

0

1 2 v 6 0 H z

D D

1 1

N

4 0

0

4

D D

2 1

N

4

0 0

4

C

2 u fV

0

0 . 3 3

Formas de onda en la entrada y en la carga del doblador de voltaje2.0V

0V

-2.0V

-4.0V V(D2:1) 2.0V

0V

SEL>> -2.0V 0s

5ms V(V1:+)

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms Time

40ms

45ms

50ms

55ms

60ms

65ms

70ms

LABORATORIO N 2 CIRCUITOS LIMITADORES DE VOLTAJE Y RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA ( 2 )

OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento de los circuitos limitador y rectificador monofsico de media onda. FUNDAMENTO TERICO Limitadores de voltaje: Son circuitos cuyo objetivo es evitar que una seal sobrepase el nivel de tensin deseado. Puede limitarse un pico de la seal o ambos.

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Rectificador de media onda ( 2 ): Hace que la tensin y corriente en la carga tenga una sola polaridad y sentido, respectivamente. La tensin en la carga puede ser positiva o negativa. En el siguiente grfico se muestra un rectificador de media onda con carga resistiva:D 1

Vi

n

2 2 0 v 6 0 H z

RL

Los siguientes grficos muestran las formas de onda de la tensin de entrada ( Vin ), la tensin en la carga ( VL ) y la corriente en la carga ():400V

0V

-400V V(D1:1) 400V

200V

0V

SEL>> -200V V(R1:2) 400mA

200mA

0A

-200mA 0s -I(R1) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms 55ms 60ms 65ms 70ms

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FIEE - UNI

La siguiente ecuacin da la serie de Fourier de la tensin de salida. VL ( t ) = Vm Vm 2V + sen( wt ) m 2 cos( kwt ) k = 2, 4 , ... ( k + 1)( k 1)

Podemos observar que el nivel de continua que entrega el rectificador es:VLDC = Vm

Y que el primer armnico tiene la misma frecuencia que la entrada. MATERIAL Y EQUIPO: 01 Diodo 1N4004 01 Resistor de 10K, 0.5W 01 Resistor de 10K, 0.5W 03 puntas de prueba PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente circuito, Limitador de Voltaje:R 1

01 Fuente de Alimentacin Programable 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR

01 Generador TEKTRONICS 01 protoboard

de

funciones

1 k D V V F O A R F M E F P Q L = = = 0 6 2 . 5 0 H V z 1 V d c 1 R 1 2 0 0 k

Figura 1 Ajuste la fuente DC variable 1 Vdc. 2.- Aplique la tensin AC sinusoidal de entrada Vg , con voltaje pico de 2.5 V y frecuencia de 60 Hz. 3.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida ( V0 ). 4.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en la salida V0 .19


FIEE - UNI

5.- Con el osciloscopio, usando los 2 canales, mida la forma de

onda de tensin en la resistencia R1 .6.- Ensamble el siguiente circuito Rectificador de media onda ( 2

):D 1

V 2 . 5 V

g R p , 6 0 H z 1 k 1

+ V o -

Figura 2 7.- Conecte el generador de funciones y aplique una tensin sinusoidal con amplitud de 2.5 Voltios y frecuencia de 60 Hz. 8.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida ( V0 ). 9.- Con el multmetro, mida la tensin DC en el diodo D1. 10.- Con el osciloscopio mida la forma de onda en la salida ( V0 ). Anote el voltaje pico, el perodo y semiperodo. 11.- Con el osciloscopio, usando los 2 canales, mida la forma de onda en el diodo ( Vd ). 12.- Invierta el diodo y repita las mediciones de los pasos 8 al 11.

INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste las frecuencias del generador a los valores de las experiencias. 2.- Simule el circuito limitador y anote las tensiones continuas y formas de onda en cada nudo. 3.- Simule el circuito rectificador de media onda y anote las tensiones continuas y formas de onda en cada uno. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Por qu en el paso 3, la tensin DC es negativa? 3. Por qu la onda de tensin medida con el osciloscopio en R1 tiene esa forma? 4. Por qu en el paso 9, la tensin medida con el multmetro es negativa?20


FIEE - UNI

5. Qu sucede en el paso 12 cuando se invierte el diodo D2 ?

6. Qu error hay entre los valores tericos con los experimentales? 7. Haga los grficos de las formas de onda en los circuitos. 8. Indique sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1R 1

V

1 k D 1 R 1 1 V d c

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L = =

0 2 . 5 V 6 0 H z

2 0 0 k

0

Formas de onda en la carga y en el Diodo3.0V

2.0V

1.0V

-0.0V

-1.0V

-2.0V

-3.0V 0s V(R1:2) 5ms V(R1:1) 10ms 15ms 20ms 25ms Time 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

Circuito de la figura 2

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Manual de laboratorio de Electrnica ID 1

FIEE - UNI

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V 2

1 . 5 V 0 H z

R 1

V

1 k

6

0

Formas de onda en la carga y en el Diodo3.0V

2.0V

1.0V

-0.0V

-1.0V

-2.0V

-3.0V 0s V(D1:2) 5ms V(D1:1) 10ms 15ms 20ms 25ms Time 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

Circuito de la figura 2 (Diodo invertido)D 1

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V

1

2 . 5 V 6 0 H z

R 1

1 k

0

Forma de onda en el Diodo invertido

22


FIEE - UNI

0V

-0.4V

-0.8V

-1.2V

-1.6V

-2.0V 0s V(D1:1) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms

LABORATORIO N 3 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ( ) CON TOMA CENTRAL OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento del rectificador monofsico de onda completa con toma central.

circuito

FUNDAMENTO TERICO Rectificador de onda completa: En el siguiente esquema se muestran dos tipos de rectificadores monofsicos de onda completa con carga resistiva:D 1D 1 D 2

L L p L

s

1

RL

RL

s

2

D

3

D

4

D

2

Rectificador con toma central

Rectificador tipo puente

Los siguientes grficos muestran las formas de onda de la tensin de entrada ( VL ) y la corriente en la carga ( I L ):

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FIEE - UNI

8.0V

4.0V

0V

SEL>> -4.0V V(R1:2,D4:1) 4.0mA

2.0mA

0A

-2.0mA 0s -I(R1) Time 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms 22ms 24ms 26ms 28ms 30ms

La siguiente ecuacin da la serie de Fourier de la tensin de salida. V 4V cos( kwt ) VL ( t ) = m m k = 2, 4, ... ( k + 1)(k 1) Podemos observar que el nivel de continua que entrega el rectificador es: VLDC = 2Vm

Y que el primer armnico tiene la misma frecuencia que la entrada. Especificaciones de los rectificadores: Los rectificadores pueden ser descritos mediante un conjunto de parmetros que permiten compararlos y con los cuales podemos determinar al ms adecuado para la aplicacin que se desea. Estos parmetros son los siguientes:1) Voltaje

promedio en la carga ( VLDC ) Es el voltaje continuo que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresin:

VLDC =

1 1 VL(t ) dt = 2 VL ( ) d T 0 0

T

2

2) Corriente promedio en la carga ( I LDC )

Es la corriente continua que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresin:24

Manual de laboratorio de Electrnica IT

FIEE - UNI2

I LDC

1 1 = VL ( t ) dt = T 0 2

I0

L ( )

d

3) Potencia promedio en la carga ( PLDC )

Es la potencia en DC que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresin: PLDC = V LDC I LDC4) Voltaje eficaz en la carga ( V Lef )

Es la potencia en DC que llega a la carga. Se halla mediante la siguiente expresin:

V L rms =

1 V L2 ( t ) dt = T ( 0

T

1 V L2 ( ) d 2 ( 0

2

5) Corriente eficaz en la carga ( I Lef )

Incluye la corriente en DC y los armnicos que llegan a la carga. Se halla mediante la siguiente expresin: I Lef 1 2 = I L ( t ) dt = T ( 0T

1 2

2

I0

2 L( ( )

d

6) Potencia AC promedio en la carga ( PLAC )

Es la potencia en la carga producida por todas las corrientes y tensiones (DC y armnicos). Se halla mediante la siguiente expresin:

PLAC = VLAC I Lef7) Eficiencia ( )

Es la relacin entre las potencias DC y AC que llegan a la carga.

=

PLDC PLAC'

8) Tensin eficaz de Armnicos en la carga ( Vrms )

Es la tensin eficaz de todos los armnicos que llegan a la carga. No incluyen a la tensin continua. Se halla mediante la siguiente expresin:' 2 Vrms = VL2rms VLDC

9) Factor de forma (FF)

Es la relacin de la tensin eficaz en la carga con la tensin DC en la carga. Se halla mediante la siguiente expresin:25


FIEE - UNI

FF =10) Factor de rizado (r)

VL rms VLDC

Es la relacin de la tensin eficaz del rizado, sin incluir la tensin DC y la tensin continua en la carga. Se halla mediante la siguiente expresin:

V' r = rms = VLDC

2 VL2rms VLDC

VLDC

= ( FF ) 2 1

11)Factor de utilizacin del trafo

Se halla mediante la siguiente expresin:TUF = PLDC VS I S

VS = Tensin eficaz en el secundario. I S = corriente eficaz en el secundario.

MATERIAL Y EQUIPO: 02 Diodos 1N4004 01 Resistor de 1.8, 2W

01 Resistor de 2.2K, 0.5W 01 Transformador de 220 V AC PROCEDIMIENTO:

01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR 01 Multmetro FLUKE 03 puntas de prueba

01 protoboard

1.- Ensamble el siguiente circuito rectificador de onda completa con

toma central:D 1

T R A N S F O R M A D O RL s 1

+ V 2 . 2 K L -

RL

2 2 0 V a c ,

L

6p 0 H zL s 2

1 2 V a c 1 2 V a c

R s 1 8 .

D

2

26


FIEE - UNI

Figura 1 V AC

2.- Verifique que el enchufe para 220

estn en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC a la toma y aplique la tensin AC de entrada. 4.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida ( V L0 ).5.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en la salida ( V Lef ).

6.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en los secundarios del transformador. 7.- Con el multmetro en DC, mida la tensin en cada diodo. Ponga el terminal rojo en el nodo. 8.- Mida la corriente promedio en un diodo. 9.- Mida la corriente promedio en la carga. 10.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en la salida, ( VL0 ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 11.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en cada diodo. Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos.

12.- Invierta los diodos como se muestra a continuacin:D 1


+ V 2 . 2 K L -

RL

2 2 0 V a c ,

L

6p 0 H zL s 2

1 2 V a c 1 2 V a c

D

2

Figura 2 13.- Repita los pasos del 4 al 6. INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa y anote las tensiones continuas y forma de onda en la carga.27

Manual de laboratorio de Electrnica I 3.- Para qu sirve RS ?

FIEE - UNI

4.- Anote las formas de onda en los diodos y comprelas con las que entrega el transformador. 5.- Invierta los diodos y repita los pasos 2 y 3 del informe previo. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de la carga. 4. Cunto es la mxima tensin inversa que soportan los diodos? 5. Por qu al medir la tensin continua en el diodo, resulta negativa? 6. Qu sucede cuando se invierten los diodos? 7. Para qu puede servir RS ? 8. Qu relacin hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? 9. Por qu en este circuito no se debe invertir slo un diodo? 10. Por qu no es conveniente usar este circuito con alta corriente? 11.Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 12. Determine Potencia en carga, Potencia en Diodos y Potencia del sistema. 13.Grafique las ondas de voltaje y corriente, si la carga es R-L (inductiva).

SIMULACIONES Circuito de la figura 1

D DV +

1 1 N 4 0 0 4V -

T X 1 V V F O A R F M E F P Q = = 0 V 1L p L s 2 L s 1

R 2 2 . 2 k

V

V

R

1

L

=

2 2 0 V 6 0 H z

1 . 8

0 0D D 2 1 N 4 0 0 4

28


FIEE - UNI

Forma de ondas en la entrada, en el diodo y en la carga RL=2.2K

20V

10V

0V

-10V V(R2:2) 20V

0V

-20V

SEL>> -40V V(D1:1,R2:2) 20V

0V

-20V 0s V(D1:1) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

Circuito de la figura 2 (Con Diodos invertidos)

D

1

V +

T X 1 V V F O A R F M E F P Q = L = = 0 V 1L p L s 2 L s 1

D

1 N 1

4 0 0 4

V -

R 2 2 . 2 k

V

V

R

2 2 0 V 6 0 H z

1 . 8

0

D

2

0

D

1 N

4 0 0 4

29


FIEE - UNI

Forma de ondas en la entrada, en el diodo y en la carga RL=2.2K

10V

0V

-10V

-20V V(R2:2) 40V

20V

0V

SEL>> -20V V(D1:2,R2:2) 20V

0V

-20V 0s V(D1:2) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

LABORATORIO N 4 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ( ) TIPO PUENTE OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento del circuito rectificador monofsico de onda completa con diodos configurados tipo puente. MATERIAL Y EQUIPO: 04 Diodos 1N4004 01 Resistor de 2.2K, 0.5W 01 Transformador de 220 V AC PROCEDIMIENTO:30 01

Osciloscopio

TEKTRONICS-

COLOR 03 puntas de prueba 01 protoboard


FIEE - UNI

1.- Ensamble el siguiente circuito rectificador de onda completa tipo

puente:

D

1

D

3


2 2 0 V a c ,

L

6p 0 H zL s 2

1 2 V a c 1 2 V a cD 2 D 4

+ V 2 . 2 K L -

RL

Figura 12.- Verifique que el enchufe para 220

V AC

estn en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC al primario del transformador. 4.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida ( V L ). 5.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en la salida ( VL rms ). 6.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en el secundario del transformador. 7.- Con el multmetro en DC, mida la tensin en cada diodo. Ponga el terminal rojo en el nodo. 8.- Mida la corriente promedio en un diodo. 9.- Mida la corriente promedio en la carga. 10.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en la salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 11.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en los diodos D2 y D4 . Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 12.- Invierta los diodos como se muestra a continuacin:

D

1

D

3


2 2 0 V a c ,

L

6p 0 H zL s 2

1 2 V a c 1 2 V a cD 2 D 4

+ V 2 . 2 K L -

RL

Figura 231


FIEE - UNI

13.- Repita los pasos del 4 al 6. INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa y anote las tensiones continuas y forma de onda en la carga. 3.- Anote las formas de onda en los diodos y comprelas con las que entrega el transformador. 4.- Invierta los diodos y repita los pasos 2 y 3 del informe previo. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Dibuje la forma de onda en la carga. 4. Cunto es la mxima tensin inversa que soportan los diodos? 5. Por qu al medir la tensin continua en el diodo, resulta negativa? 6. Qu sucede en el paso 11 cuando se invierten los diodos? 7. Qu relacin hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? 8. Por qu en este circuito no se debe invertir slo uno de los diodos? 9. Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 10. Analice una fuente DC, simtrica con doble polaridad. De Ud. sus observaciones y recomendaciones. 11. Analice su circuito puente, si la carga es R-L (inductivo). SIMULACIONES Circuito de la figura1

32


FIEE - UNI

D R 1 k 2 R 1 k 3

1

D

3

V + V V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V

1

2 2 0 V 6 0 H z

1 2 V p

R 2

1

. 2 k

D

2

D

4

V -

0

0

Formas de onda en la entrada a la salida del transformador y en la carga8.0V

4.0V

0V

SEL>> -4.0V V(R1:2,D2:1) 20V

0V

-20V V(TX1:3) 400V

0V

-400V 0s V(V1:+) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

Circuito de la figura 2 (Invirtiendo los diodos)

33


FIEE - UNI

D R 1 k 2 R 1 k 3

1

D

3

V +

V

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V

1

2 2 0 V 6 0 H z

1 2 V pD 2 D 4

R 2

1

. 2 k

V -

0

0

Formas de onda en la entrada a la salida del transformador y en la carga pero con diodos invertidos

4.0V

0V

-4.0V

SEL>> -8.0V V(D1:1,R1:1) 20V

0V

-20V V(TX1:3) 400V

0V

-400V 0s V(V1:+) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

LABORATORIO N 5 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO POR CAPACIDAD OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento del rectificador monofsico de onda completa con toma central.34

circuito


FIEE - UNI

MATERIAL Y EQUIPO: 02 Diodos 1N4004 03 Resistor de 1.8, 2W 01 Resistor de 2.2K, 0.5W 01 Condensador electroltico 1000f, 25V 01 Transformador de 220 V AC PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito: 01 Multmetro FLUKE 03 puntas de prueba 01 protoboard 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR

de

R s 11 . 8

D

1

T r a n s f o r m a d o rL s 1

C 1 0 0 0 U F

1

1 2 1 2

V a c V a c

2

. 2

2 2 0 V a c ,

L

6 0 H zL s

p

+ k VL -

2

R s 3

1 . 8

R s 21 . 8

D

2

Figura12.- Verifique que el enchufe para 220

V AC

estn en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC al primario del transformador. 4.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida ( V L ). 5.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en la salida ( VL rms ). 6.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en el secundario del transformador.7.- Mida la corriente promedio en la carga. 8.- Con el osciloscopio en DC, mida la forma de onda de corriente en

cada diodo (Ayuda: Mida las tensiones en RS 1 y RS 2 usando los dos canales del osciloscopio). Anote los valores pico y los tiempos. 9.- Con el osciloscopio, mida la corriente DC en cada diodo. 10.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en la salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos.35


FIEE - UNI

11.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en cada diodo. Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 12.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en la RS 3 . Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa ms filtro y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Anote las formas de onda en los diodos y comprelas con las que entrega el transformador. 4.- Halle la forma de onda de corriente que entrega el secundario del transformador. INFORME FINAL:1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores 2.

3. 4.5. 6.

7. 8.9.

experimentales. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? Dibuje la forma de onda en la carga. Cunto es la mxima tensin inversa que soportan los diodos? Cunto es la corriente pico que circula por el condensador? Qu se ve en el paso 12 y como lo explica? Qu relacin hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? Indique y explique sus observaciones y conclusiones. Determine: Tensin de rizado (Vr) y Factor de rizado(r%).


Manual de laboratorio de Electrnica IR s 11 . 8

FIEE - UNID 1

1 0 0 0 u C f V 1L p L s 2 L s 1

1

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V

20

. 2

2 2 0 v 6 0 h Z

+ V k VL -

R s 3

1

. 8

0

R s 21 . 8

D

2

0

Formas de seal en el secundario y en la carga12V

8V

4V

SEL>> 0V V(D1:2) 20V

10V

0V

-10V

-20V 0s V(TX1:4) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms

Forma de onda de la corriente en la carga RL = 2.2 K

5.0mA

4.0mA

3.0mA

2.0mA

1.0mA

0A 0s -I(R4) Time 2ms 4ms 6ms 8ms 10ms 12ms 14ms 16ms 18ms 20ms 22ms 24ms 26ms 28ms 30ms

37


FIEE - UNI

LABORATORIO N 6 FILTRO LC

OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento del filtro L-C con circuito rectificador monofsico de onda completa con toma central. MATERIAL Y EQUIPO: 03 Diodos 1N4004 01 Resistor de 1.8, 2W 01 Resistor de 220, 0.5W 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Transformador de 220 V AC 12-

01 1K 01 02 01 01

Potencimetro de multmetro FLUKE puntas de prueba protoboard juego de cables

0-12 V AC 01 Transformador de 220 V AC 15-

0-15 V AC

PROCEDIMIENTO: 1.- Ensamble el siguiente circuito:Lp

D D 1

1 N 4 0 0 4 D R 1 1 . 8 D 3 1 N 4

L s1

T r a n s f o r m a d o rL s 1

L s2

2 2 0 V a c 6 0 H z

0 0

4

C 1 0

1 0 u f

RL2 2 0

L

p L s 2

0

+ VL -

0D D 1 2 N 4 0 0 4

R p1 2

=3

1 K

Figura 12.- Verifique que el enchufe para 220

V AC

estn en buenas

condiciones. 3.- Conecte los 220 V AC solo al primario del transformador de 12-012. 4.- Coloque el potencimetro P en 0. 5.- Con el multmetro, mida la tensin DC en la salida ( V L ).38


FIEE - UNI

6.- Con el multmetro, mida la tensin eficaz en la salida ( VL rms ).

39


FIEE - UNI

7.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensin en la

salida, ( V L ). Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 8.- Con el osciloscopio, mida la forma de onda de corriente que entrega el transformador. Dibuje la forma de onda anotando los valores pico y los tiempos. 9.- Con el osciloscopio, vea la forma de onda que entrega el rectificador. Variando el potencimetro, P, determine la inductancia crtica. INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito rectificador de onda completa y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Anote las formas de onda en los diodos y comprelas con las que entrega el transformador. 4.- Determine un mtodo, mediante el osciloscopio para hallar la inductancia crtica. 5.- Importancia del diodo D3. INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Dibuje la forma de onda en la carga. 4. Qu se observa en el paso 9? 5. Qu relacin hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente promedio en la carga? 6. Por qu en este circuito no se debe invertir solo uno de los diodos? 7. Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 8. Determine tensin de rizado (Vr) y factor de rizado(r%). 9. El circuito puede resonar con algn armnico? Explique las consecuencias de esta situacin.

40


FIEE - UNI


D DV

1 1 N 1 . 8 4 0 0 4 D D 3 1

L L 2 N

1 b 2 4 r e 5 0 m 0 4 1 a k HV

V V F

O A R

M

F E

F P Q

V L

= =

1 =

L

s

1

0 6

R 1

2 0

2 H

0

L

V

p L s 2

C

0

1

0

u

f 2

R 2 1

2 0 K

z

0D D 1 2 N 4 0 0 4

0V 1 a l u 3 e =

0

2

0

Formas de seal en el secundario y en la carga200pV

100pV

0V

-100pV V(L1:2) 400V

200V

0V

-200V

SEL>> -400V 0s V(TX1:1)

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms Time

40ms

45ms

50ms

55ms

60ms

65ms

70ms

41


FIEE - UNI

LABORATORIO N 7 REGULADORES DE VOLTAJE DISCRETOS e INTEGRADOS OBJETIVO: Analizar y experimentar los diversos reguladores de voltaje. Efectuando mediciones del voltaje de entrada salida. Adems analizar los mrgenes del voltaje de rizado en reguladores serie.

MATERIAL Y EQUIPO: Transistores: De potencia NPN, Opamp 741 Resistores de 1K, 2K, 20K, 100K, Capacitores 100uf, 47uf, 2x10uf 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Diodo Zener 350 01 panel de conexiones 01 Multmetro FLUKE 01 Fuente de Alimentacin

Programable

PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el circuito de la figura1:Q Q 2 1 N 2 2 2 2

R 1 V 1 1 d c

1 k

VoR D D 2 1 N 7 4 6 2 2 0 k C 5 0 1 u f

6 V

Figura 1 2.- Calcular el voltaje regulado resultante del circuito A. 3.- Variando el voltaje de entrada Vi desde de 10v a 16v. efectuar la medicin del voltaje regulado V0 . 10 11 12 13 14 15 16 Vi V0 4.- Compare el resultado del voltaje obtenido en el paso 2 con las mediciones del paso 3.42


FIEE - UNI

5.- Implementar el circuito 2 siguiente:VR 1 k V 5 L M U + 7 4 D D 1 N 4 7 4 6 1 1 V+ 1

i3

Q Q

2 2 N

2 2 2

2

V

o

V

3

00 V d c

R 1

7 0 0 k

R 1

4 k C 2 f R L 2 0 k

2 4 v

5 0 u U V 2 T R 5 2 d c k

O V-

01 0 V

Figura 26.- Calcular el voltaje de salida V0 del circuito B. 7.- Variando el voltaje de entrada Vi desde 10v a 24v medir V0 .

Vi V0 8.- Compare el resultado del voltaje obtenido en el paso 6 con las mediciones del paso 7. INFORME PREVIO: 1.- Buscar en los manuales y detallar la informacin de los transistores de potencia usados en reguladores de voltaje. 2.- Analizar el circuito bsico de regulador serie. 3.- Analizar el circuito regulador serie con operacional. INFORME FINAL: 1. Comparar los valores experimentales y terico del voltaje regulado. 2. Explicar el efecto de3 regulacin en ambos circuitos. 3. Qu otros parmetros intervienen en la regulacin. 4. Observaciones y conclusiones.

43


FIEE - UNI

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1Q 1 Q R V 1 1 d c R D D 2 1 N 7 4 6 2 2 0 k 1 C 1 0 0 u f 1 1 k 2 N 2 2 2 2

V oV

6 V

0 0 0 0

Forma de onda en la carga2.8V

2.4V

2.0V

1.6V

1.2V

0.8V

0.4V

0V 0s V(C1:2) Time 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms

44


FIEE - UNI

Circuito de la figura 2V iQ Q 2 2 N 2 2 2 2

VV

o

1 V 5

k

R

3

V 1 0 V+

3

0U + L M 7 4 1 V1 V d c

R

7 1 0 0 k

R

4 1 k C 5 0 2 u f R L 2 0 k

2 4 v

O

U V 2

T R 5 2 k V d c

D D 1 N

4 7 4 6

01 0

0

0

0

0

0

Forma de onda en la carga5.0V

4.0V

3.0V

2.0V

1.0V

0V 0s V(VO) Time 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100ms

LABORATORIO N 8 CURVAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR45


FIEE - UNI

OBJETIVO: Obtencin de las curvas caractersticas del transistor Bipolar.

MATERIAL Y EQUIPO: 01 transistor 2N2222 2N3904 01 Resistor de 100, 0.5W 01 Resistor de 10K, 0.5W 01 Potencimetro de lineal 50K, 0.5W 01 Potencimetro de lineal 500K, 0.5W PROCEDIMIENTO: 1.- Mida las resistencias y los potencimetros con el multmetro y anote los valores. 2.- Determine los terminales del transistor con el multmetro (use las escalas para diodos y de ganancia del transistor). 3.- Ensamble el siguiente circuito: 01 protoboard 01 Fuente de Alimentacin Programable 01 Multmetro FLUKE 02 puntas de prueba

5 0 5 0 0 k

K

1

0 0 K

I C

D C

=

1 2 V

I B B1 0 k

C E

Figura 14.- Verifique las conexiones, ajuste la fuente a 12 V DC y conctela al

circuito. 5.- La corriente de base ( I B ) la puede ajustar con el potencimetro de 500K. I B ) la puede medir indirectamente con la La corriente de base ( tensin en la resistencia de 10K. La tensin de colector-emisor ( VCE ) la puede ajustar con el potencimetro de 50K. La46


FIEE - UNI

corriente de colector ( I C ) la puede medir indirectamente con la tensin en la resistencia de 100. 6.- Curvas I C vs VCE . Ajuste y mantenga I B en 40A y llene la siguiente tabla: VCE (V) I C (mA ) Ajuste y mantenga I B en 80A y llene la siguiente tabla: VCE (V) I C (mA )7.- Curvas I C vs I B : ( =

0.2

0.5

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.2 0.5 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

IC ) IB

Mantenga VCE = 5V y llene la siguiente tabla:I B (A)

2

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10 0

I C (mA ) 8.- Curvas I B vs V BE :

Mantenga VCE = 5V y llene la siguiente tabla:I B (A)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10 0

11 0

12 0

VCE (V)

INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar.2.- Simule los pasos de la gua de laboratorio y anote las tensiones y

corrientes que se piden en el experimento.3.- Con los valores obtenidos con el simulador, haga las grficas de

las curvas: I C vs VCE , I C vs I B , vs I C I B vs V BE .

INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales.47


FIEE - UNI

2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Haga las grficas de las curvas: I C vs VCE , I C vs I B , vs I C I B vs V BE . Qu diferencia observa entre las curvas tericas y experimentales? 4. Indique y explique sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES Circuito de la figura1 (Curvas del Transistor 2N2222A)

R 1

1 0 0

VQ Q

c e3 1 2 N 2 2 2 2 A

I 1 1 u A d c

0

I

V

1 0 V d c

0

0

48

Manual de laboratorio de Electrnica I200mA

FIEE - UNI

IB = I1150mA

100mA

50mA

0A 0V IC(Q1)

2V

4V

6V

8V

10V

12V

14V

16V V(VCE)

18V

20V

22V

24V

26V

28V

30V

LABORATORIO N 9 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN BASE COMN

OBJETIVO: Estudio de las caractersticas del amplificador en base comn. Clculo de Zin y Zout. MATERIAL Y EQUIPO: 01

transistor 2N2222 2N3904 02 Resistores de 1K, 0.5W 01 Resistor de 5.6K, 0.5W 01 Resistor de 10K, 0.5W 01 Resistor de 91K, 0.5W 01 Resistor de 15K, 0.5W 01 protoboard PROCEDIMIENTO:

01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Multmetro FLUKE 03 puntas de prueba 01 Generador de

funciones TEKTRONICS 02 Condensadores electrolticos de 10F, 16V 01 Condensadores electrolticos de 100F, 16V

1.- Ensamble el siguiente amplificador en base comn:

49

Manual de laboratorio de Electrnica IQ 1

FIEE - UNI

1

k

1

0 0

u

f

E B Vg1 k

C5 . 6 K 1 0 u f

+ Vi -

n1 0 u f 1 5 k

9

1

K

RL1 0 k

+ VL -

1

2

V

d

c

0

0


circuito. 3.- Con el multmetro, mida la tensin DC en colector ( VC ), emisor ( V E ) y base ( V B ), respecto a la referencia. Desconecte la seal. 4.- Usando el osciloscopio, ajuste la tensin del generador para que la seal de entrada ( Vin ) mida 10mV pico , con frecuencia 1KHz. 5.- Mida el voltaje de seal de salida ( V L ). Desconecte la resistencia de carga ( RL ), y mida nuevamente el voltaje de seal de salida.6.- Mida la relacin de fase entre Vin y V L usando los dos canales del

osciloscopio.7.- Vare la frecuencia del generador y llene la siguiente tabla, con

Vin =10m V pico : Vin ( V pico ) f(Hz)V L ( V pico )8. Con

10 0

50 0

1K 2K 5K 10 K

15 K

20 K

25 K

30 K

35 K

50 K

las mediciones realizadas, Cmo impedancia de entrada del circuito ( Z i )? 9. Con las mediciones realizadas, Cmo impedancia de entrada del circuito ( Z 0 )? INFORME PREVIO:

determinara determinara

la la

1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia.50


FIEE - UNI

2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensin vs frecuencia, usando la escala semilogartmica. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. iL VL =_ _ _ , =_ _ _ 6.- Determine iG VG INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de entrada ( Vin ) y de la carga ( V L ). 4. Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la VL ganancia de tensin: ( Av = ) vs frecuencia, usando escala Vin semilogartmica (Curva de Bode). 5. Qu impedancia de entrada tiene el amplificador? 6. Qu impedancia de salida tiene el amplificador? 7. Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 8. Calcule y verifique: fL=_ _ _ , fH=_ _ _ , fT=_ _ _ 9. Grafique VL vs VG.

SIMULACIONES Circuito de la figura 1R 1 k 1 C 1 1 0 0 u f 5 R 0 H m z V 1 k 1 C 0 2 0 u f R 3 1 5 k V 2 2 R 9 1 4 k Q Q 2 N 1 3 C 9 o 0 4 l e c t o r R . 6 5 k 1 0 0 u f S a l i d a R 6 1 0 kV

C

3

V

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V 1 K

1

1

0

0

1

2

V

d

c

0

51


FIEE - UNI

Forma de onda en la entrada y en salida (carga)

40mV

20mV

0V

-20mV

SEL>> -40mV V(R7:2) 949.2mV

949.0mV

948.8mV

948.6mV

948.4mV 0s 0.2ms V(C2:2) 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms Time 1.6ms 1.8ms 2.0ms 2.2ms 2.4ms 2.6ms 2.8ms 3.0ms

52


FIEE - UNI


R 1 k

6

C

2 u f

Q QV

3 2

N

3

9 0 4V

1 0 0

R R 3

4

5 . 6 k V 2 R 1 k 1 1 C 1 9 1 k V 1 2 1 V d c

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

1 0 m V 1 K H z

0 u f

R 1 5

2 k

0

0

Forma de onda en la salida, sin la carga

6.80V

6.75V

6.70V

SEL>> 6.65V V(Q3:c) 949.2mV

949.0mV

948.8mV

948.6mV

948.4mV 0s 0.2ms V(C2:2) 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms Time 1.6ms 1.8ms 2.0ms 2.2ms 2.4ms 2.6ms 2.8ms 3.0ms

53


FIEE - UNI

LABORATORIO N 10 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN EMISOR COMN OBJETIVO: Estudio de las caractersticas del amplificador en emisor comn, Zin y Zout. MATERIAL Y EQUIPO: 01 transistor 2N2222 2N3904 02 Resistores de 1K, 0.5W 01 Resistor de 5.6K, 0.5W 01 Resistor de 10K, 0.5W 01 Resistor de 15K, 0.5W 01 Resistor de 91K, 0.5W 01 Resistor de 100K, 0.5W PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente amplificador en emisor comn:

02 Condensadores electrolticos de 10F, 16V 01 protoboard 01 Condensadores electrolticos de 100F, 16V 01 Multmetro FLUKE 01 Generador de funciones TEKTRONICS 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR

03 puntas de prueba

Zi

Zo9 1 k 5 . 6 k

C B1 0 0 k 1 0 u f 1 0 u f

iL1 2 V d c

+ Vg 0

En1 5 K C 1 k =

iG

+ Vi -

RL1 0 k 1 0 0

+ VL -

u f


circuito. 3.- Con el multmetro, mida la tensin DC en colector ( VC ), emisor ( V E ) y base ( V B ), respecto a la referencia. Desconecte la seal.54


FIEE - UNI

4.- Usando el osciloscopio, ajuste la tensin del generador para que

la seal de entrada ( Vin ) mida 10mV pico , con frecuencia 1KHz. 5.- Usando el osciloscopio, mida el voltaje de seal de salida ( V L ). Desconecte la resistencia de carga ( RL ), y mida nuevamente el voltaje de seal de salida.6.- Mida la relacin de fase entre Vin y V L usando los dos canales del

osciloscopio. 7.- Vare la frecuencia del generador y llene la siguiente tabla, con Vin =10m V pico Vin ( V pico ) f(Hz)V L ( V pico )10.Con

10 0

50 0

1K 2K 5K 10 K

15 K

20 K

25 K

30 K

35 K

50K

las mediciones realizadas, Cmo determinara la impedancia de entrada del circuito ( Z i )? 11.Con las mediciones realizadas, Cmo determinara la impedancia de entrada del circuito ( Z 0 )? 12.Retire C = 100uf del emisor y repita todos los pasos anteriores. 13. Inserte un C=20pf en bornes B y C del BJT, llene la tabla del paso 7. INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensin vs frecuencia, usando la escala semilogartmica. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. iL VL =_ _ _ , =_ _ _ 6.- Determine iG VG INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de entrada ( Vin ) y de la carga ( V L ). Qu relacin de fases hay entre ellas?55


FIEE - UNI

4. Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la

5. 6. 7.8. 9.

VL ) vs frecuencia, usando escala Vin semilogartmica (Curva de Bode). Qu impedancia de entrada tiene el amplificador? Qu impedancia de salida tiene el amplificador? Indique y explique sus observaciones y conclusiones. Calcule y verifique: fL=_ _ _ , fH=_ _ _ , fT=_ _ _ Grafique VL vs VG

ganancia de tensin: ( Av =

SIMULACIONES Circuito de la Figura 1

V 1 2 V

2 d c R 9 1 1 k

R

3

5 . 6 k C 3

0R 1 6 0 0 k C 1 0 1 u fV

1 0

u f

Q Q

1 2 N 3 9 0 4 R 5 0 k

V

R V V F O A R F M E F P Q L = = = 0 V 1 1 0 m V 1 K H z 1

2 5 k R 4 1 k

5

R

8 0 0

1

C 1

4 0 0 u f

0

Forma de onda en la entrada del transistor y en la carga RL=10k

56


FIEE - UNI

8.360V

8.355V

8.350V

8.345V V(R3:1) 10mV

5mV

0V

-5mV

SEL>> -10mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms Time

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

Retiramos el Condensador C=10uf.

V 1 2 V

2 d c R 9 1 1 k

R

3

5 . 6 k C 3

0R 1 6 0 0 k C 1 0 1 u fV1

0

u f

Q Q

1 2 N 3 9 0 4 R 5 0 k

V

R V V F O A R F M E F P Q L = = = 0 V 1 1 0 m V 1 K H z 1

2 5 k R 4 1 k

5

R

8 0 0

1

0

Forma de onda en la entrada del transistor y en la carga RL=10k

57


FIEE - UNI

8.356V

8.354V

8.352V

8.350V V(R3:1) 10mV

5mV

0V

-5mV

SEL>> -10mV 0s

0.2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms Time

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

LABORATORIO N 11 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR BIPOLAR EN COLECTOR COMN OBJETIVO: Estudio de las caractersticas del amplificador en colector comn, llamado tambin seguidor emisivo, Zin y Zout. MATERIAL Y EQUIPO: 01 transistor 2N2222 2N3904 01 Resistores de 100, 0.5W 01 Resistor de 1K, 0.5W 01 Resistor de 15K, 0.5W 01 Resistor de 91K, 0.5W 01 Resistor de 100K, 0.5W 01 Multmetro FLUKE PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente amplificador en colector comn: 58

02 Condensadores electrolticos de 10F, 16V 03 puntas de prueba 01 Condensadores electrolticos de 100F, 16V

01 protoboard

01 Generador de funciones TEKTRONICS 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR


FIEE - UNI

Zi

9 1 k

C B1 0 0 k 1 0 u f

Zo1 2 V d c

+ Vg 0

E1 0 0 u f

iG

+ Vi -

n

1 5 K 1 k

iL

RL1 0 0

+ VL -


circuito. 3.- Con el multmetro, mida la tensin DC en colector ( VC ), emisor ( V E ) y base ( V B ), respecto a la referencia. Desconecte la seal. 4.- Usando el osciloscopio, ajuste la tensin del generador para que la seal de entrada ( Vin ) mida 50m V pico , con frecuencia 1KHz. 5.- Usando el osciloscopio, mida el voltaje de seal de salida ( V L ). Desconecte la resistencia de carga ( R L ) y mida nuevamente el voltaje de seal de salida. 6.- Mida la relacin de fase entre Vin y V L usando los dos canales del osciloscopio. 7.- Vare la frecuencia del generador y llene la siguiente tabla, con Vin =50mV pico Vin ( V pico ) f(Hz)V L ( V pico )8. Con

10 0

50 0

1K 2K 5K 10 K

15 K

20 K

25 K

30 K

35 K

50K

las mediciones realizadas, Cmo impedancia de entrada del circuito ( Z i )? 9. Con las mediciones realizadas, Cmo impedancia de entrada del circuito ( Z 0 )? INFORME PREVIO:

determinara determinara

la la

1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensin vs frecuencia, usando la escala semilogartmica.59


FIEE - UNI

4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. iL VL =_ _ _ , =_ _ _ 6.- Determine iG VG INFORME FINAL: 1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2. Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3. Dibuje la forma de onda de entrada ( Vin ) y de la carga ( V L ). Qu relacin de fases hay entre ellas? 4. Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la VL ganancia de tensin: ( Av = ) vs frecuencia, usando escala Vin semilogartmica (Curva de Bode). 5. Qu impedancia de entrada tiene el amplificador? 6. Qu impedancia de salida tiene el amplificador? 7. Indique y explique sus observaciones y conclusiones. 8. Calcule y verifique: fL=_ _ _ , fH=_ _ _ , fT=_ _ _ 9. Grafique VL vs VG.


R

3 9 1 K Q 1 Q 2 N 2 2 2 2 V 1 2 2 v

R

1 1

C

1 0 u f

1 0 kV

C R 2 1 5 k R 4 1 k 1

3 0 0 u f RV

V V F

O A R

F M E

F P Q

V 1 0 v L = 5 0 m V = 1 K H z =

6

1 0 0

0

60


FIEE - UNI

Forma de onda en la carga RL = 100

300mV

200mV

100mV

SEL>> 0V V(R6:2) 50mV

0V

-50mV 0s 0 .2ms V(V1:+) 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2m s 1.4ms Time 1.6ms 1.8ms 2.0ms 2.2ms 2.4ms 2.6ms 2.8ms 3.0ms

Circuito de la figura 1 (Sin la carga)

R

3 9 1 K Q 1 Q 2 N 2 2 2 2 V 1 2 2 v

R

1 1

C

1 0 u f

1 0 kV

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L = =

V 1 0 v 5 0 m V 1 K H z

R

2 1 5 k R

V

4 1 k

0

61


FIEE - UNI

Forma de onda en la salida sin carga

400mV

300mV

200mV

SEL>> 100mV V(Q1:e) 50mV

0V

-50mV 0s 0.2ms V(V1:+) 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2m s 1.4ms Time 1 .6ms 1 .8ms 2.0ms 2.2ms 2.4ms 2.6ms 2.8m s 3.0ms

LABORATORIO N 12 TRANSISTORES BIPOLARES EN CORTE Y SATURACIN OBJETIVO: Mostrar al alumno las caractersticas de los transistores bipolares en estado de conmutacin, las operaciones en las zonas de corte y saturacin as como la identificacin de las rectas de carga y punto de MATERIAL Y EQUIPO: 02 Condensadores electrolticos de 47F 01 Resistor de 180K, 56K, 22K, 15K,3.3K 02 Resistor de 1K 02 Resistor de 47K 02 Transistores BJT iguales PROCEDIMIENTO:1.- Armar el circuito de la figura 1:V V F O A R F M E F P Q = = V = 0 3 1 8 0 k R 1 Q 1

01 Multmetro FLUKE

02 Fuentes de Alimentacin Programables Cables de conexin 01 protoboard V 1 R 2 02 Diodos LED 1 k1 2 V d c

Vo

62

B

C

5

4 8

A

L

1 0 V 6 0 H z


FIEE - UNI

Figura 12.- Polarizar el dispositivo y midiendo VC y V B obtener la siguiente

tabla: Vin (V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VC (V) VB (V) IC (mA) IB (uA) Beta 3.- A partir de esta tabla graficar la curva de transferencia de entrada a salida VC vs Vin . Si es necesario, tomar medidas de puntos intermedios. 4.- Graficar la curva de transferencia de corrientes ( I C vs I B ) y el beta de las mismas (BETA vs I C ). 5.- Armar el circuito de la figura 2

R

3 4 7 k

R 1

4 k

V 1 2 V d c

4 Q 2

B R 6 5 6 K R

C 5 1 k

5 4 8

A

Figura 26.- Medir las tensiones VC , V E y V B para trazar la recta de carga del

circuito, variando R2. R2 56K 47K63

22K

15K

3.3K


FIEE - UNI

VB (V) VC (V) VE (V) IC (mA) IB (uA) Zona7.- Determinar las corrientes y graficar la recta de carga en el plano

I C vs VCE del correspondiente. RC = 0 RC = 1K RC = 3.3K

transistor. IC

Indicar VC

la

zona Zona

de

operacin

8.- Graficar en un mismo plano las diferentes rectas de carga, a colores, indicando las zonas de operacin. Adjuntar las fotocopias de los manuales con los datos de los transistores utilizados. 9.- Armar el circuito de la figura 3 y averiguar cual BJT est en corte y cual est en saturacin.

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1V 1 1 2 V R 1 2 k d c

0

R

1

Q

1

V

1

8

0 k

I

V B

C

5

4 8

A

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

V =

0

3 1 0 V 6 0 H z

0

0

64


FIEE - UNI

Formas de onda en la entrada de voltaje y corriente

40uA

0A

-40uA

-80uA -I(R1) 5V

0V

-5V

-10V V(Q1:b) 10V

0V

SEL>> -10V 0s V(R1:1)

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms Time

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms


V R 1 2 k

1 1 2 V d c

0

R

1

Q

1I

V

V

1

8

0 k

B

C

5

4 8

A

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

V =

0

3 1 0 V 6 0 H z

0

0

65


FIEE - UNI

Formas de onda en la entrada y en la carga

20mA

10mA

0A IC(Q1) 15V

10V

5V

SEL>> 0V V(R2:1) 10V

0V

-10V 0s V(R1:1) Time 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

LABORATORIO N 13 CIRCUITO SCHMITT TRIGGER DISPARADOR DE SCHMITT CONFORMADOR DE PULSOS OBJETIVO: Dar a conocer la configuracin del circuito Schmitt como la aplicacin de transistores en corte y saturacin. Analizar sus aplicaciones como conformador de pulso y eliminacin de ruidos mediante el cambio de niveles. Lograr el lazo de histresis en las curvas de transferencia V0 Vin. MATERIAL Y EQUIPO: 02 transistores NPN 2N3904 Resistores de 6.2K, 1K, 2K, 10K, 510K 01 osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Generador de funciones TEKTRONICS. PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente circuito. 66

01 protoboard 01 Multmetro FLUKE 02

Fuentes Alimentacin Programables

de


FIEE - UNI

V 5 V d c

4

R 6

C . 2 k

1

R 2 k R B 2

C

2

V

o

R 1

B 0 k

1

Q

4

5 1 Q 2 N 3 9 0 4

0 k

Q

5

Q

2

N

3

9 0 4

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L =

V 0 vi n= 1 5 K v H z

V

E

R 1

E k

Figura 12.- Polarizar

y medir los terminales de los transistores para determinar la zona de operacin. VC1 (V) = VE1 (V) = VB1 (V) = Estado Q1 = VC2 (V) = VE2 (V) = VB2 (V) = Estado Q2 =

3.- Colocar en Vin una fuente DC y aumentar de 1v en 1v hasta 5,

hasta encontrar un cambio en V0. Si es necesario repetir el procedimiento aumentando Vin desde cero hasta VH = VE1 + VBE .VE1* = VH =

4.- Disminuir Vin desde 5v hasta cero de de 1v en 1v hasta lograr un

nuevo cambio en V0. Si es necesario, ajustar los valores de Vin en bajada, para determinar el nivel VL = V E1* + VBE aproximadamente.VL =

5.- Los niveles de cambio en subida ( VH ) son distintos para los

niveles de cambio en bajada ( V L ).67


FIEE - UNI

6.- Aplicar una seal Vin senoidal de 0 a 5 voltios a 1KHz y medir con

el osciloscopio V0 . Dibujar la forma de onda con la mxima precisin. 7.- Colocar el osciloscopio en modo X-Y: (X=CH1=Vin; Y=CH2=V0) y dibujar las curvas de transferencia, indicando los valores determinantes de los cambios. 8.- Explicar las utilidades de usar histresis en la conformacin de pulsos. Indicar algunas aplicaciones. 9.- Desarrollar tericamente la polarizacin del circuito y mostrar frmulas para calcular los valores VH y V L en funcin de los elementos del circuito.

68


FIEE - UNI

SIMULACIONES


V 5 V d c

4

0

R 6

C . 2

1 k R B 2

R 2 k

C

2

V

oV

R 1 0V

B k

1

Q

4

5 Q 2 N 3

1 0 k

Q

5

9 0 4

Q

2 N

3 9

0 4

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L =

V 0 vi n= 5 v 1 K H z

V

E

R 1

E k

0 0

Formas de ondas en la salida y en la entrada6.0V

5.0V

4.0V

SEL>> 3.0V V(VO) 5.0V

0V

-5.0V 0s 0.2ms V(RB1:1) 0.4ms 0.6ms 0.8ms 1.0ms 1.2ms 1.4ms Time 1.6ms 1.8ms 2.0ms 2.2ms 2.4ms 2.6ms 2.8ms 3.0ms

69


FIEE - UNI

LABORATORIO N 14 EL TRANSISTOR UNIPOLAR FET

OBJETIVO: Estudiar las caractersticas de los transistores unipolares de efecto de campo (FET TEC), tanto en su polarizacin como en operacin en seal alterna. Identificacin de los terminales, sistema de polarizacin, impedancia de entrada y niveles de seales sin distorsin. MATERIAL Y EQUIPO: 01 FET canal N NTE 312 Resistores de 1K, 2K, 10K, 5.6K, 3.3K, 1M Capacitores 2x10uf, 47uf (25v) 01 Osciloscopio TEKTRONICS-COLOR 01 Generador de funciones TEKTRONICS PROCEDIMIENTO: 1.- Colocar el dispositivo en el protoboard y reconocer sus terminales. Dibujar su esquema de pines y colocar sus datos: RDS = RGD = RGS= 01 panel de conexiones Conductores de conexin 01 Potencimetro de 10K 01 Multmetro FLUKE 02 Fuentes de Alimentacin Programables

2.- Armar el circuito de la figura 1.

70


FIEE - UNI

V 1 2 V d c

2

R 2 k

1

D GE n t r a d C a 1 f R 0 m V H z 1 M 1 k 4 7 2 R 3 C J U 1 3 1 2

C 1

2 S 0 u f a l id a

SR 1 3 u f 4 0 k

1 0 u V V F O A R F M E F P Q = L = = 1 0 V 5 K 1

+ Vo -

Figura 1 3.- Polarizar el circuito y medir los terminales del FET con respecto a tierra, evaluando el punto de operacin. VD = VDS = VS = VGS = VG = ID =

4.- Repetir el paso anterior para los valores de RD y RS indicados.

RD = 1 K RD = 3.3 K RD = 5.6 K VD VS

RD = 2 K

RS = 3.3 K RD = 5.6 K

RD = 1 K

5.- Graficar las curvas de transferencia y las rectas de carga en cada

caso. Trazar las rectas de polarizacin y de carga indicando los puntos de operacin logrados. Evaluar por extrapolacin IDss y Vpo, asi como la transconductancia gm. 6.- Aplicar una seal Vi de 50mV, 1Khz senoidal y medir la seal Vo a fin de determinar la ganancia del transistor.AV = V0 Vi

Vo =

7.- Aumentar la amplitud de Vi hasta lograr una deformacin de Vo y

determinar la mxima amplitud de la salida que se puede obtener sin distorsin. Vo(mx.) sin distorsin =71

Vi(mx.) =


FIEE - UNI

8.- Retirar el condensador Cs y evaluar la ganancia, as como la

mxima seal obtenible sin distorsin.

AV =

Vo(mx.) =

9.- Armar el circuito de la figura mostrada (fig. 2), dando el punto Q y la ganancia de tensin. Explicando las ventajas y desventajas que se logra.C 0 V 1 1 . 1 u f R 3 k 1 J 1 U 3 1 2 R 1 0 k 0 V d V c 2 3 2 R 3 1 k C 1 0 2 u f

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

5 0 m V 1 K H z

3 . 3

Figura 2

72


FIEE - UNI

SIMULACIONES


1

2 V

d

V c

2

R 2 k

1

0J U f R 1 M 2 R 1 k 3 1 3 1 2

DV

C 1

2 0 u

S f

a l i d

a

GE n t r a d 1 V V F O A R F M E F P Q = = 0 V 1V

C

a

1

SR 1 0 C 4 7 3 u f 4 k

0 u

L

=

5 0 m V 1 K H z

0

0

Forma de onda en la carga y en la entrada

7.33448V

7.33446V

7.33444V

7.33442V V(D) 50mV

0V

SEL>> -50mV 0s

0.2ms V(ENTRADA)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms Time

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

73


FIEE - UNI

Retirando el condensador Cs

1

2 V

d

V c

2

R 2 k

1

0J U f R 1 M 2 R 1 k 3 1 3 1 2

DV

C 1

2 0 u

S f

a l i d

a

GE n t r a d 1 V V F O A R F M E F P Q = = 0 V 1V

C

a

1

0 u

S

R 1 0

4 k

L

=

5 0 m V 1 K H z

0

0

Forma de onda en la carga y en la entrada7.3344 52V

7.3344 48V

7.3344 44V

7.3344 40V V(D) 50m V

0V

SEL>> - 50m V 0s

0. 2m s V(ENT RAD A)

0.4ms

0 .6m s

0.8ms

1. 0ms

1.2 ms

1 .4ms Tim e

1.6ms

1 .8 ms

2. 0m s

2 .2ms

2. 4ms

2.6 ms

2. 8ms

3. 0ms

74


FIEE - UNI

LABORATORIO N 15 CIRCUITO AMPLIFICADOR MULTI-ETAPA CON BJT OBJETIVO: Estudiar y aplicar el concepto de amplificadores de varias etapas, evaluar las ganancias, distorsin, manejo de seales pequeas y grandes con transistores. MATERIAL Y EQUIPO: 02 transistores NPN BC548 equivalente, PNP BC559 equivalente. Resistores de 4.7K, 22K, 10K, 1.2K, 1.5K, 2x1K , 220 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR PROCEDIMIENTO:1.- Ensamble el siguiente circuito, de la figura1:R 9

01 protoboard 01 Multmetro FLUKE Programable Capacitores 100uf, 47uf, 2x10uf 01 Fuente de Alimentacin

2 2 0 V 1 2 V d c R 4 1 7 k R 1 3 . 2 k 1 k 2 R 5 C 4 3 7 u f

Q

2 A C 4 S 1 0 u a f l id a

iiR 8 0 0 k C 1 1 0 u f R R 2 2 2 k B C

Q

1

B

C

5 5 9

i0 + VL -

5

4 8 A

+ V g -

1

4 C 2 1 0 0 u f

R 1 . 5

6 k

RL1 0 k

1 k

Figura 1 2.- Polarizar el circuito y medir en DC las tensiones de cada dispositivo para determinar el punto Q de cada uno de ellos.

75


FIEE - UNI

VC1 (V) = VE1 (V) = VB1 (V) = 3.- Evaluar el punto de operacin Q1

VC2 (V) = VE2 (V) = VB2 (V) =

I C1 =VCE1 =

Q2

I C1 =VCE 2 =

4.- Aplicar una seal senoidal de 10mVp-p a 1KHz, y con ayuda del

osciloscopio medir la seal de salida en el colector del transistor Q y el RL. VC1 (AC) = AV1 = AV(total) = V0 = AV2 =

5.- Colocar el condensador del emisor 2 en paralelo a 1K + 220 , es

decir del emisor 2 hacia fuente (tierra en AC) y tratar de medir nuevamente las salidas de cada transistor, (tratar de hacer Q2 de alta ganancia). INFORME PREVIO:1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o

similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Simule el circuito y anote las tensiones y corrientes que se piden en el experimento. 3.- Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la ganancia de tensin vs frecuencia, usando la escala semilogartmica. 4.- Determine la impedancia de entrada a 1KHz. 5.- Determine la impedancia de salida a 1KHz. i0 V0 =_ _ _ 6.- Determine = _ _ _ , ii Vin INFORME FINAL: 1.- Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores experimentales. 2.- Qu porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los tericos? Cmo los explica? 3.- Dibuje la forma de onda de entrada ( Vin ) y de la carga ( V L ). Qu relacin de fases hay entre ellas?76


FIEE - UNI

4.- Dibuje el grfico de respuesta en frecuencia indicando la

VL ) vs frecuencia, usando escala Vin semilogartmica (Curva de Bode).

ganancia de tensin: ( Av =

77


FIEE - UNI

SIMULACIONES Circuito de la figura 1R 2 V 1 2 V d c R 4 7 1 k R 3 1 k 1 . 2 k 2 R 5 C 4 3 7 u f 9 2 0

0Q Q 1 B 8 A C 2 A C 4 SV1

5 5 9

a li d f

a

E

n

R t r a d 1 0

8 a 0 k

C 1 0

1 u f R 2 2

B

C

5 4

0 u

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L = =

0 1

V 1

1

V

R 2 k 1 k

4 C 1 0 2 1 0 u f

R . 5

6 k

R 1 0

7 k

0 m V K H z

0

Formas de ondas en la salida y en la entrada

3.5V

3.4V

3.3V

3.2V V(Q2:c) 10mV

5mV

0V

-5mV

SEL>> -10mV 0s

0.2ms V(ENTRADA)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2ms

1.4ms Time

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

78


FIEE - UNI

LABORATORIO N 16 AMPLIFICADOR DIFERENCIAL

OBJETIVO: Estudio de las caractersticas de funcionamiento del amplificador diferencial. MATERIAL Y EQUIPO: 03 transistores 2N2222 2N3904 01 Resistor de 100, 0.5W 01 Fuente de Alimentacin

01 Resistor de 220, 0.5W 05 Resistor de 1K, 0.5W 01 Resistor de 4.7K, 0.5W 01 Resistor de 10K, 0.5W 02 Resistores de 220K, 0.5W 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR

Programable 02 puntas de prueba 04 Condensadores electrolticos de 100nF, 16V 01 protoboard 01 Multmetro FLUKE 01 Generador de funciones TEKTRONICS

PROCEDIMIENTO: 1.- Armar el circuito de la figura 1:V C C

R 7 1 k

R 8 2 0 0

k

R 9 1 k

R 1 1 k

0

R 1 1 2 2 0 k

VoC 1 Q 2 2 N 2 2 2 1 0 0 n f 2 C 3 2 N Q 3 2 2 2 2 1 0 0 n f

R 1 1 k

R 3 1 k Q 1 2 N 2 2 C 2 n f 2 2

+ Vi R 2 1 0 0 R 4 2 2 0 1 0 0 R 5 1 k

R 6 1 k

Figura 179


FIEE - UNI

2.- Mediciones en DC, haciendo uso del multmetro: Haga Vi = 0 . Mida la tensin en cada nodo del circuito. 3.- Conecte el osciloscopio a la salida y aplique una seal de entrada Vi = 200mV p p . Anote los valores pico en la entrada y de las tres formas de salida: Vi = _________ ,

V0 (max) = _________.

4.- Con el nivel de Vi del paso 3, mida la respuesta en frecuencia del

F (Hz) V0 (Vpico ) circuito:

1 0

50

10 0

20 0

30 0

50 0

1K 2K

3K

5K

6K

(Verificar en cada medicin que Vi NO VARIE) 5.- Mida la relacin de fases entre las salidas desbalanceadas en el colector 1 y en el colector 2 INFORME PREVIO: 1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Determine los voltajes continuos en todos los nudos del circuito. 3.- Determine los puntos de operacin de los transistores. 4.- Determine la ganancia de tensin del circuito. 5.- Determine la respuesta en frecuencia del circuito. 6.- Haga una tabla con todos los valores tericos obtenidos en la simulacin. INFORME FINAL:1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores

experimentales.2. Por qu las salidas desbalanceadas estn desfasadas?

3. Por qu es posible evitar que los transistores se saturen? Qu ventaja tiene ello? 4. Haga el grfico de la respuesta en frecuencia y determine hasta dnde llega el rango de frecuencias bajas y dnde empieza el rango de frecuencias altas?80


FIEE - UNI

5. Por qu un Opamp usa por lo menos un amplificador diferencial en su diagrama? 6. Cmo determina el CMRR? Explique. 7. Determine la curva de Bode de este amplificador. 8. Haga una lista de sus observaciones y conclusiones.

SIMULACIONES


V

C

C

V

C

C

1

2 V

d

c R 7 1 0 k R 2 2 8 0 k 1 R k Q C 1 0 1 0 n f Q Q 2 1 N Q 2 2 2 2 A 2 N 2 2 2 2 A 1 0 0 n f 2 9 R 1 1 0 k R 1 1 2 2 0 k C C 3 1 0 4 0 n fV

0

R 1 2 2 0 k

0RV

1 k 1

R k

3

Q

3

1

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

V

1

Q

2

N

2

2 2

2

A

1 0 m V 1 K H z R 1 0 2 0 2 R 2 4 0 1

C 0 0

2 n f R 5 R 1 6 k 4 . 7 k

0

Forma de onda en la carga y en la entrada

81

Manual de laboratorio de Electrnica I40mV

FIEE - UNI

0V

SEL>> -40mV V(C4:2) 10mV

0V

-10mV 20ms V(V1:+)

21ms

22ms

23ms

24ms

25ms Time

26ms

27ms

28ms

29ms

30ms

LABORATORIO N 17 AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR FET

OBJETIVO: Analizar la polarizacin de transistores Unipolares y familiarizarse con los cuidados al utilizar estos dispositivos, trazar las rectas de carga, transferencia y verificar la ganancia de tensin.

MATERIAL Y EQUIPO: 01 Transistor JFET: 2N5485 2N5486 (Canal N). Resistores de 1M, 33K, 10K, 5.6K, 3.3K 1K (1/4 W)

01 Generador TEKTRONICS PROCEDIMIENTO:

de

funciones

Condensadores: 0.1uf, 10uf, 500uf (16v) 01 panel de conexiones 01 Multmetro FLUKE 01 Fuente de Alimentacin Programable 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR

1.- Armar el circuito de la figura 1:

82

Manual de laboratorio de Electrnica IV C C

FIEE - UNI

R 1

d 0 k

C 0 . 1 u f J J 2 1 N 5 4 8 5 C k 1 1 0

o u f

Vo

+ Vg R g 1 M

R 3 u f

L 3 k

R 3 . 3

s

5 0 0

Figura 12.- Teniendo cuidado de verificar la conexin del JFET, medir el

punto de operacin, tomando las tensiones de los terminales del transistor respecto a tierra, las corrientes tomadas en forma V indirecta ( RS I ). RS

No tomar entre terminales del dispositivo, ni medir las resistencias internas con el multmetro, pues se pueden exceder las corrientes permitidas en directa, conociendo que trabaja con el Gate polarizado en inversa. Circuito Original VD VS VG3.- Con el circuito original, aplicar una seal Senoidal de 20mVoltios

RS = 1 K

RS= 5.6 K

RS = 3.3 K

RD = 5.6 K

(pico) a una frecuencia de 1Khz y determinar la Ganancia de tensin midiendo la salida V0 = _________. 4.- Aumentar el nivel de Vi hasta observar una distorsin en la seal de salida V0 . La deformacin no debe llegar a recortar la seal, sino hasta apreciar una alinealidad, deformando las ondulaciones positivas y negativas en distinta proporcin V0 (max) = _________. 5.- Manteniendo Vi constante, variar la frecuencia del generador llenando la tabla adjunta. F (Hz) 5 0 10 0 20 0 50 0 1K 2K83

5K

10 K

20 K

50 K

100 K

200 K

2M


FIEE - UNI

V0 (Verificar en cada medicin que Vi NO VARIE)6.- Retirar el condensador Cs= 500uf y determinar la Ganancia de

tensin:V0 = AV Vi

7.- Armar el circuito de la figura mostrada (fig. 2), dando el punto Q y la ganancia de tensin. Explicando las ventajas y desventajas que se logra.C 0 V 1 1 . 1 u f R 3 3 . 3 k J J 1 5 4 8 5 2 N C 1 R 1 0 1 0 V k d V c 2 2 R 3 3 1 k 2 0 u f

V V F

O A R

F M E

F P Q

L

= =

=

0

5 0 m V 1 K H z

Figura 2

INFORME PREVIO: 1.- Obtener de los manuales, informacin sobre los dispositivos a utilizar y presentar los datos ms importantes. 2.- Resolver tericamente el circuito propuesto, obteniendo la ganancia en pequea seal y usando los parmetros respectivos.

INFORME FINAL:1. Presentar las mediciones efectuadas (los clculos) con todas las

mediciones del circuito en una hoja. 2. Trazar la curva de transferencia ID vs VGS indicando los puntos de operacin de la tabla anterior y las rectas de polarizacin 1 ID = R VGS , obtenidas de: VGS = I D RS S Por induccin de la curva, aproximar los datos del FET como son: I DSS y V P 0 . Explicar las observaciones que diera lugar. 3. Trazar la curva de transferencia ID vs VDS indicando los puntos de operacin obtenidos. Indicar la zona del transistor y la recta de carga en cada caso.84


FIEE - UNI

4. Explicar porque se limita V0 (max) sin distorsin de seal. 5. Dibujar la curva 20log( AV ) vs log(f) [respuesta en frecuencia].

6. Explicar la ganancia obtenida en el paso5. 7. Armar el circuito de la figura mostrada (fig. 2), dando el punto Q y la ganancia de tensin. Explicando las ventajas y desventajas que se logra.


85


FIEE - UNI

1 0 R 3 1 k

V

d

V c

2

0C 3

C 0V

1 . 1 u f J

J 2

1 N 5 4

V

1 0

u

f

8 5

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L = =

0

V 2 K

1 0 H m z V

1

R 1 1 0 0

R 4 3 3 k 0 K R 2 3 . 3 k C 4 5 0 0

u f

0

0

0

0

0

Formas de ondas en la salida y en la entrada3.8V

3.6V

3.4V

3.2V V(J1:d) 20mV

0V

SEL>> -20mV 0s

0 .2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2m s

1.4ms Time

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

86


FIEE - UNI

Circuito de la figura 2 (Sin C= 22uf)

1 0 R 3 1 k

V

d

V c

2

0C 3

C 0V

1 . 1 u f J

J 2

1 N 5 4 8 5

V

1 0

u

f

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L = =

0

V 2 K

1 0 H m z V

1

R 1 1 0 0

R 4 3 3 k 0 K R 2 3 . 3 k

0

0

0

0

Formas de ondas en la salida y en la entrada

9.19V

9.18V

9.17V

9.16V V(J1:d) 20mV

0V

SEL>> -20mV 0s

0 .2ms V(V1:+)

0.4ms

0.6ms

0.8ms

1.0ms

1.2m s

1.4ms Time

1.6ms

1 .8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8m s

3.0ms

87


FIEE - UNI

LABORATORIO N 18 RESPUESTA EN FRECUENCIA DE UN AMPLIFICADOR: DIAGRAMA DE BODE OBJETIVO: Estudio de un amplificador transistorizado para determinar su respuesta en frecuencia, para obtener su correspondiente diagrama de Bode. MATERIAL Y EQUIPO: 01 transistor 2N2222 2N3904 01 Resistor de 22K, 0.5W 01 Resistor de 3.3K, 0.5W 01 Resistor de 2K, 0.5W 01 Resistor de 220, 0.5W

02 Condensadores de 100nF 01 Condensadores electrolticos de 1F, 16V PROCEDIMIENTO: 1.- Armar el circuito de la figura 1: + 1

01 Fuente de Alimentacin Programable 01 protoboard 01 Multmetro FLUKE 03 puntas de prueba 01 Potencimetro de 5K 01 Generador de Funciones

TEKTRONICS. 01 Osciloscopio TEKTRONICSCOLOR

2

v

R 2

1 2 k

R 3 3 . 3 k

CoQ 2 N 1 2 2 2 1 0 0 n 2 R R 2 2 k R 4 1 0 f

Ci1 0 0 n f

5 k

+ Vi 2 2 0

+ Vo -

CE1 u f

Figura 1

88


FIEE - UNI

2.- Mediciones en DC: Poner Vi = 0 . Mida la tensin en el Colector respecto a tierra: VC = .................. Mida la tensin en el Emisor respecto a tierra: Mida la tensin en la Base respecto a tierra: Mida la tensin en la fuente respecto a tierra: Halle el punto de operacin: I CQ = (VF VC ) 3.3KV E = .......... ........V B = .......... ........

V F = .......... ........

VCEQ = VC V E V BEQ = V B V E

3.- Aplique una seal de entrada Vi con mnimo voltaje a una

frecuencia de 1Khz. El potencimetro de 5K se usar para ajustar la seal de entrada en caso que la amplitud mnima del generador sea muy grande. V0 = _________.4.- Conecte el osciloscopio a la seal de entrada y a la salida y

aumente Vi hasta que la seal de salida aumente a 2 voltios pico pico. Vi = _________ ,

V0 (max) = _________.

Dibuje la forma de onda en la salida anotando los voltajes de los picos positivo y negativo.5.- Con el nivel de Vi del paso 3, mida la respuesta en frecuencia del

circuito: F (Hz) V0 (Vpico)89

1 0

50

10 0

20 0

30 0

50 0

1K

2K

3K

5K

6K


FIEE - UNI

(Verificar en cada medicin que Vi NO VARIE)

INFORME PREVIO: 1.- Haga los clculos empleando el simulador ORCAD / Pspice o similar. Ajuste la tensin y frecuencia del generador a los valores de la experiencia. 2.- Determine los voltajes continuos en todos los nudos del circuito. Determine tambin la corriente total que consume el circuito y la potencia que disipa cada componente 3.- Determine la respuesta en baja y en alta frecuencia, las frecuencias de corte inferior a 3db. 4.- Repita el paso 3, pero ahora use el programa MATLAB. 5.- Haga una tabla con todos los valores tericos obtenidos en la simulacin.

INFORME FINAL:1. Haga una tabla comparando los valores tericos con los valores 2. 3.

4. 5. 6.

experimentales. Grafique la ganancia de tensin vs. Frecuencia, con los datos del paso 5 de la experiencia. Determine, con las mediciones, la frecuencia de corte inferior ( WL ) y superior ( W H ). Por qu la ganancia en frecuencia bajas disminuye respecto al rango de frecuencias medias? Cmo hara para aumentar el ancho de Banda (BW) de este amplificador? Haga una lista de sus observaciones y conclusiones.

90


FIEE - UNI

SIMULACIONES

Circuito de la figura 1V V C C C C

V 1

C 2 V

C d c R 2 2 1 k R 3

3 . 3 k C 2 n f

0

Q C 1V

1

1 0 0

V

1 Q 2 N 2 2 2 2 R 1 0 R 2 R 2 k 4 2 2 0 C 1 3 u f 5 k f

0 0 n

V V F

O A R

F M E

F P Q

= L = =

0

V

1 1 0 m V K H z

5

0

Forma de onda en la carga y en la entrada800mV

400mV

0V

-400mV

SEL>> -800mV V(SALIDA) 10mV

5mV

0V

-5mV

-10mV 0s V(ENTRADA) Time 50us 100us 150us 200us 250us 300us 350us 400us 450us 500us

91


FIEE - UNI

Diagrama de BodeV V 1 C 2 V C d c R 1 2 k R 3 2 3 . 3 k C 1 0 2 0 n fVDB

C

C

V

C

C

0

Salida

Q

1

Entrada1 V a

manual lab uni2(2)

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