Practica 1
October 15, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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1
TITULACIÓN DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES INSTRUMENTACIÓN
Docente:
Ing. Carlos Calderón
Integrantes:
Byron Piedra José Luis Moreno
PRÁCTICA 1.1: CIRCUITOS AMPLIFICADORES: INVERSOR, NO INVERSOR Y SEGUIDOR DE VOLTAJE 1.
OBJETIVOS: a. Familiarizar al estudiante con los pines de conexión del amplificador operacional 741 (encapsulado DIP). b. Aprender a medir e interpretar las características eléctricas más importantes de los amplificadores operacionales. c. Comprobar las características de operación de los amplificadores operacionales en las configuraciones inversor, no-inversor y seguidor de voltaje.
2.
PREPARACIÓN:
Para la realización de esta práctica, el estudiante tendrá que preparar la siguiente información, como soporte para la ejecución de la misma, que deberá ser presentada el día de la realización de la práctica en el laboratorio: laboratorio: 2.1. Revisar los contenidos con respecto a las configuraciones inversor, no-inversor y seguidor de voltaje basadas en amplificadores operacionales. 2.2. Evaluar los circuitos en un software de simulación (recomendado MULTISIM).
3.
MATERIALES E INSTRUMENTOS A UTILIZAR: - Instrumentos virtuales (ELVIS) o Instrumentos tradicionales (multímetro y osciloscopio, generador de señales, fuente regulable). - 1 Resistor de 1 k ¼ W. - 1 Resistor de 4.7 k ¼ W. - 2 Resistor de 10 K ¼ W. - 1 Resistor de 22 k ¼ W. - 1 Resistor de 47 k ¼ W.
2
- 1 Resistor de 100 k ¼ W. - 1 Amp. Op. LM741 o uA741 - Osciloscopio, Generador de Funciones, Multímetro.
4. PROCEDIMIENTO PRÁCTICO: 4.1. Conectar el circuito de la Figura 1. Conectar el Generador de Funciones con salida de tipo senoidal, frecuencia de 500 Hz y un voltaje pico Vp=1V.
4.2. Determinar la ecuación de la ganancia de voltaje (Av), su valor numérico y el del voltaje de salida, llenando la tabla siguiente: Voltaje de salida:
+− = 0+ − − ==0 {
− − = 0 0 0 = 0 = 0
3
= = 11010ΩΩ = 1 = = = = 11 = 1
Ecuación de la ganancia: ganancia:
Valor numérico:
Av Vout
Valor calculado 1 -1 Vp
Valor medido 1,019 1,04 Vp
4.3 Manteniendo la señal de entrada a 1Vp, cambie el resistor Rf, de acuerdo a la tabla siguiente: Cadalavez que cambie de resistencia no se olvide de apagar las fuentes, tanto de NOTA:como voltaje de entrada.
R f f 10 k 22 k 47 k 100 k 4.7 k 1 k
VOUT medido 1,02 Vp 2,24 Vp 4,8 Vp 10 Vp 0,5 Vp 0,13 Vp
Ganancia medida 0,98 2,15 4,62 9,62 0,48 0,125
Ganancia calculada 1 2,2 4,7 10 0,47 0,1
Error -0.02 -0.05 -0.08 -0.38 -0.01 -0.025
4
4.4 Dibujar cada señal obtenida para los diferentes valores de Rf.
d
a a u
d
di la e im M
aS
= 10 Ω
ad d n n O O
d
a a u
d
di la
= 22 Ω
e im S
M d n
a a d n O O
5
d
a a u
d
di la
= 47 Ω
e mi S
M d n
a a d n O O
= 100 Ω
d
a a u
d
di la e im S
M d n
a
d
a
n O O
6
d
a a u
d
id al
= 4.7 Ω
e Sim
M d n
a a d n O O
d
a a u
d
id al
= 1 Ω
e mi S
M d n
a a d n O
O
7
4.5 Conectar el circuito de la Figura 2.
4.6 Repetir los pasos 2,3 y 4 para el circuito de la Figura 2.
4.6.1 Determinar la ecuación de la ganancia de voltaje (Av), su valor numérico y el del voltaje de salida, llenando la tabla siguiente: Voltaje de salida:
+− = + { − − ==0
− − = 0 (1 =)0 = (1 = 1 (1 (1 1010 ΩΩ)
8
Ecuación de la ganancia: ganancia:
Valor numérico:
= = 11
= = 11 = 11 1 1 = 2 Valor calculado 2 2 Vp
Av Vout
Valor medido 2,01 2,04 Vp
4.6.2 Manteniendo la señal de entrada a 1Vp, cambie el resistor Rf, de acuerdo a la tabla siguiente:
10 k 22 k
VOUT medido 2,10 Vp 3,32 Vp
Ganancia medida 2,02 3,21
Ganancia calculada 2 3,2
47 k 100 k 4.7 k 1 k
5,85 11,2 Vp Vp 1,54 Vp 1,16 Vp
5,63 10,77 1,48 1,12
5,7 11 1,47 1,01
R f f
Error 0.02 -0.01 -0.07 -0.23 0.01 0.11
9 Instrumentación
4.7 Dibujar cada señal obtenida para los diferentes valores de Rf.
a
d
a u
d
di la
= 10 Ω
e im S
M d n
a a d n O O
d
a a u
d
id al
= 22 Ω
e mi S
M d n
a a d n O O
10 Instrumentación
d
a a u
d
id al
= 47 Ω
e mi S
M d n
a a d n O O
= 100 Ω
d
a a um ed a
a
di la i M
S
d O
n
d O
n
11 Instrumentación
d
a a u
d
di la
= 4.7 Ω
e im S
M d n
a a d n O O
d
a a u
d
di al
= 1 Ω
e mi S
M d n
a a d n O
O
Instrumentación
4.8 Conectar el circuito de la Figura 3.
4.9 Repetir los pasos 2 y 4 para el circuito de la Figura 3 4.9.1 Determinar la ecuación de la ganancia de voltaje (Av), su valor numérico y el del
12
voltaje de salida, llenando la tabla siguiente: Voltaje de salida:
−− == + + =
=− == + =
Ecuación de ganancia:
= =
Valor numérico:
= = = 11 = 1
Av Vout
Valor calculado 1 1 Vp
Valor medido 1 1,04 Vp
13
Instrumentación
4.9.2 Dibujar cada señal obtenida.
ej
da
ed S
mi
u
al
ad V
lo
at
M n
n
id
ro
e
S
ge
idu
ad ad O
O
4.10 Pruebe el circuito con una entrada de voltaje de 4V de voltaje continuo, obtenga el voltaje teórico y el experimental. Ecuación del del voltaje de salida: salida:
−− == + + =
=− == + =
Ecuación de ganancia:
= =
Valor numérico:
= = = 44 4 = 1 Av Vout
Valor teórico 1 4V
Valor experimental 1 4V
14
Instrumentación
ej
da
ed S
mi
u
al
ad V
lo
at
M n
n
id
ro
e
e
O S
ug
ad
ad
di
O
5 CONCLUSIONES
Se observó que en el circuito tanto inversor como no inversor los valores de la ganancia calculada y la medida no distan mucho, por lo que su margen de error es mínimo. Se pudo reconocer cada uno de los pines del amplificador operacional y que función desempeña cada uno de ellos. Reconocimos e identificamos cada uno de los valores tanto calculados como medidos de cada circuito. Comprobamos lo que sucedía con los circuitos inversor y no inversor con respecto r especto a su señal de entrada y de salida. Observamos que la resistencia Rf es directamente proporcional al voltaje de salida, ya que si la resistencia aumenta el voltaje también y si reducimos la resistencia su voltaje también se reduce. El tercer circuito es un amplificador seguidor emisor ya que no está constituido por alguna resistencia lo que nos da a entender que su impedancia de entrada es alta con respecto a la impedancia de salida.
6 RECOMENDACIONES
Reconocer los pines de entrada y salida del Amplificador Operacional. Saber manipular tanto el osciloscopio y el generador de funciones para realizar las prácticas con los valores pedidos. Colocar las fuentes que alimentan el circuito de forma correcta para una buena realización de las prácticas. r esistores apagar las fuentes. Al momento de cambiar los resistores
Instrumentación
15
Instrumentación
PRACTICA 1.2: CIRCUITOS OSCILADORES BASADOS EN AMPLIFICADORES OPERACIONALES 1. OBJETIVOS: a. Comprobar las ecuaciones que describen el comportamiento de los circuitos osciladores. b. Aprender a medir e interpretar las características eléctricas más importantes de los amplificadores operacionales. c. Comprobar las características de operación de los amplificadores operacionales en las configuraciones orientadas a generar señales.
2. PREPARACIÓN: Para la realización de esta práctica, el estudiante tendrá que preparar la siguiente información, como soporte para la ejecución de la misma, que deberá ser presentada el día de la realización de la práctica en el laboratorio: laboratorio:
16
3.1. Revisar los contenidos con respecto a las configuraciones: generador de onda triangular, generador de onda cuadrada con D(%) variable y generador de onda senoidal. 3.2. Evaluar los circuitos en un software de simulación (recomendado MULTISIM). Adjuntar sus gráficas resultantes. 3.3. Evaluación teórica de los circuitos planteados basados en sus ecuaciones características.
3. MATERIALES E INSTRUMENTOS: - Instrumentos virtuales (ELVIS) ó Instrumentos tradicionales (multímetro y osciloscopio, generador de señales, fuente regulable). - 1 Amp. Op. LM741 ó uA741 - Lote de resistores de ¼ W - Lote de capacitores - Lote de diodos 4.
PROCEDIMIENTO PRÁCTICO: 4.1. Conectar el circuito de la Figura 1. El voltaje de alimentación de los amplificadores operacionales debe ser de +15 y -15.
17
Instrumentación
pR
C1
28kΩ
50nF
V3
15 V
V2
U2
15 V
Ri
U1 R
Va
14kΩ
Vb
10kΩ
V4
741
V1 XSC1
15 V 15 V Ext Trig + _ B
A +
_
+
_
741
4.2. Con un osciloscopio visualice las señales en los nodos Va y Vb.
B y ad
A u N
al
od S
mi ad n
e
a
o
V
id ad M O ad n O
18
Instrumentación
B y ad
A u N
al
od S
mi ad n
e
o
b V
id ad M O ad n O
4.3. Encontrar los parámetros de oscilación del circuito
F r ecuencia cuencia Amplitu Amp litud d
Nodo Va Nodo Va
Valor medido 922.5 [Hz] Nodo Vb 0.51 V Nodo Vb
922,1 [Hz] 13,7 V
4.4. El circuito anterior genera una señal bipolar. Para generar una señal unipolar se agrega un diodo (1N4004) en la rama de retroalimentación positiv positivaa del circuito comparador, tal como se muestra en la Figura 2.
Instrumentación
19
4.5. Para este circuito resultante, repetir los pasos 4.2 al 4.4. 4.5.1 Con un osciloscopio visualice las señales en los nodos Va y Vb.
B y
ad
A u N
al
od S
mi ad n
e
o
a V
id ad M O ad nO
20
Instrumentación
B y
ad
A u N
al
od S
mi ad n
e
o
b V
id ad M O ad n O
4.5.2 Encontrar los parámetros de oscilación del circuito
Valor medido
Valor medido 1905 [kHz] Nodo Vb Vb 250 [mV] Nodo Vb Vb
Nodo Va Nodo Va
Frecuencia Amplitud
1890[kHz] 1890[kHz] 13,7 [mV] [mV]
4.6. Cuál es la función de cada una de las partes del circuito oscilador (Figura 1). Para la realización del circuito oscilador procedemos a formar el primer circuito U1, el cual nos genera una señal cuadrada, la segunda parte del circuito U2 es la que nos generara la señal triangular y acoplamos los dos circuitos con la resistencia de 10KΩ 4.7. Ensamblar el circuito de la Figura 4.
21
Instrumentación
C
nF
R5 1
kΩ V2
C nF
R4 1 kΩ
XSC2
Ext Trig +
15 V
_
U1 B
A +
741 V1
15 V
R 22 1kΩ
_
+
_
D
R 1
kΩ
R3 1 kΩ
N4
48
D N4
48
El presente circuito es conocido como oscilador de puente de Wien constituido por un amplificador lineal a tramos, para estabilizar y linealizar la onda senoidal de salida y una red de realimentación en puente de Wien. La red de retroalimentación positiva define la frecuencia de oscilación. Este circuito cuenta con dos tipos de retroalimentaciones. La salida de este oscilador es una onda senoidal. 4.8 La frecuencia de oscilación está definida por la siguiente expresión.
= 1 2 1 = 2 1Ω11 = 1591.55 = 22 100 Ω
4.9 Para la figura anterior (R=100kΩ, C=1nF), determinar la frecuencia de oscilación:
22
Instrumentación
(teórica)=
1591.55 [Hz]
4.10 Ahora, mediante el osciloscopio, visualizar la señal de salida del circuito y determinar su frecuencia de oscilación.
N EI W
A D
A
D L D
DI
A MUI EM
P
U
E
TEN A
D
E
S D
A N O
N O
Frecuencia
1606 [Hz]
¿La señal senoidal es completamente estable en el tiempo? La señal no es completamente senoidal, al iniciar la señal se puede observar que está empieza por una línea recta que luego de un tiempo va teniendo forma de una onda senoidal cuya amplitud va creciendo hasta estabilizarse en 76 mVp.
Explique las causas por las cuales la señal senoidal toma un tiempo en estabilizarse.
5
La señal tarda alrededor de en estabilizarse, el tiempo que tarda en estabilizarse va en relación con la capacitancia del condensador, mientras más pequeña sea está, el tiempo de estabilización será mucho más corto, sim embargo también influye en el tiempo de estabilización el valor de la frecuencia.
4.11frecuencia Con base en lo anterior de diseñe un ycircuito oscilador senoidal base a la puente con una de oscilación 500 Hz repita los pasos 4.9 y 4.10.enMostrar formaWien, de onda. A partir de la fórmula de la frecuencia frecuencia se calcula calcula el valor del resistor resistor mantenie manteniendo ndo el valor del condensador fijo.
1 = 2
23
Instrumentación
500 = 1 21 1 = 25001 = 318.309 Ω
Diseño del circuito:
4.11.1 Para la figura anterior (R=318.309 kΩ, C=1nF), determinar la frecuencia de oscilación:
1 = 2 = 2318. 3091 Ω1
(teórica)=
500 [Hz]
4.11.2 Ahora, mediante el osciloscopio, visualizar la señal de salida del circuito y determinar su frecuencia de oscilación.
24
Instrumentación
N EI W E D
ad ad e m n
ad
S
mi U
E
N
T
E
lau n
P
id ad O O
Frecuencia 1606 [Hz]
¿La señal senoidal es completamente estable en el tiempo?
La señal no es completamente senoidal, al iniciar la señal se puede observar que está empieza por una línea recta que luego de un tiempo va teniendo forma de una onda senoidal cuya amplitud va creciendo hasta estabilizarse en 86 mVp.
Explique las causas por las cuales la señal senoidal toma un tiempo en estabilizarse.
La señal tarda alrededor de 9 en estabilizarse, el tiempo que tarda en estabilizarse va en relación con la capacitancia del condensador, mientras más pequeña sea está, el tiempo de estabilización será mucho más corto, sim embargo también influye en el tiempo de estabilización el valor de la frecuencia. 4.12 Con base en lo anterior diseñe un circuito oscilador senoidal en base a puente Wien, con un frecuencia de oscilación de 1000 Hz y repita los pasos 4.13 y 4.14. Mostrar la forma de onda. A partir de la fórmula de la frecuencia frecuencia se calcula calcula el valor del resistor resistor mantenie manteniendo ndo el valor del condensador fijo.
1 = 2 1 500 = 21
25
Instrumentación
= 210001 1 = 159.16 Ω
Diseño del circuito:
4.12.1 Para la figura anterior (R=159.16 kΩ, C=1nF), determinar la frecuencia de oscilación:
1 = 2 = 2159. 161Ω1
(teórica)=
999.91 [Hz]
4.12.2 Ahora, mediante el osciloscopio, visualizar la señal de salida del circuito y determinar su frecuencia de oscilación.
26
Instrumentación
N EI W A E D L D
DI
A
E
MI M
P A
D A E T U
E
N S U
A D D N N O O
Frecuencia 996 [Hz]
¿La señal senoidal es completamente estable en el tiempo? La señal no es completamente senoidal, al iniciar la señal se puede observar que está empieza por una línea recta que luego de un tiempo va teniendo forma de una onda senoidal cuya amplitud va creciendo hasta estabilizarse en 80 mVp. Explique las causas por las cuales la señal senoidal toma un tiempo en estabilizarse. La señal tarda alrededor de 7 en estabilizarse, el tiempo que tarda en estabilizarse va en relación con la capacitancia del condensador, mientras más pequeña sea está, el tiempo de estabilización será mucho más corto, sim embargo también influye en el tiempo de estabilización el valor de la frecuencia.
4.13 Con base en lo anterior diseñe un circuito oscilador senoidal en base a puente Wien, con un frecuencia de oscilación de 3000 Hz y repita los pasos 4.13 y 4.14. Mostrar la forma de onda. A partir de la fórmula de la frecuencia frecuencia se calcula calcula el valor del resistor resistor mantenie manteniendo ndo el valor del condensador fijo.
= 2 1
Diseño del circuito: circuito:
1 500 1= 21 = 230001 = 53.1 Ω
Instrumentación
27
4.13.1
Para la figura anterior (R=53.1 kΩ, C=1nF), determinar la frecuencia de oscilación:
1 = 2 = 253. 1 1Ω1
(teórica)=
2997.3 [Hz]
4.13.2 Ahora, mediante el osciloscopio, visualizar la señal de salida del circuito y determinar su frecuencia de oscilación.
28
Instrumentación
N EI W A E D
D T
D
E
MI
U
L
DI
A M
P A
A E
E
N S U
A D D N N O O
Frecuencia 3003 [Hz]
¿La señal senoidal es completamente estable en el tiempo? La señal no es completamente senoidal, al iniciar la señal se puede observar que está empieza por una línea recta que luego de un tiempo va teniendo forma de una onda senoidal cuya amplitud va creciendo hasta estabilizarse en 82 mVp. Explique las causas por las cuales la señal senoidal toma un tiempo en estabilizarse.
La señal tarda alrededor de 3 en estabilizarse, el tiempo que tarda en estabilizarse va en relación con la capacitancia del condensador, mientras más pequeña sea está, el tiempo de estabilización será mucho más corto, sim embargo también influye en el tiempo de estabilización el valor de la frecuencia. 4.14 En base a las experiencias anteriores. ¿De qué depende el tiempo de estabilización de la señal de salida? El tiempo de estabilización depende del valor de la capacitancia del condensador, mientras más pequeño sea este valor la señal tendera a estabilizarse en un corto periodo de tiempo. ¿Este tiempo varía con respecto a la frecuencia de salida se mantiene constante para cualquier frecuencia de salida? El tiempo si varía con respecto a la frecuencia, en base a las experiencias se ha podido observar que mientras la frecuencia es menor el tiempo de estabilización es mayor comparada con el tiempo de estabilización de altas frecuencias.
Instrumentación
5. Conclusiones
Se observó que por medio de dos circuitos diferenciales se puede obtener dos tipos de señales, es decir la inversión de una señal cuadrada a una triangular. Se comprobó que cada amplificador cumple una función específica al conectar de diferentes maneras las entradas (inversor y no inversor) de los mismos. Podemos notar que la entrada del circuito era senoidal pero al momento de ingresar al primer circuito amplificador se transformaba a cuadrada luego esta señal pasaba al segundo circuito amplificador el cual nos daba una señal de salida triangular. Luego realizamos varias practicas sobre el puente de Wien, en el cual se comprobó que la señal de salida empezaba como una línea recta la cual se iba estabilizando y linealizando en un determinado tiempo
6. Recomendaciones
29
Saber manipular tanto el osciloscopio y el generador de funciones para realizar las prácticas con los valores pedidos. Colocar las fuentes que alimentan el circuito de forma correcta para una buena realización de las prácticas. Al momento de cambiar los resistores apagar las fuentes. Identificar la forma correcta de colocar los capacitores conforme al circuito.
Instrumentación
PRÁCTICA 1.3: CIRCUITOS DE FILTROS ACTIVOS: PASA BAJAS Y ALTAS 1. OBJETIVOS: a. Comprobar las ecuaciones que describen el comportamiento de los filtros activos. b. Aprender a medir e interpretar las características de funcionamiento de los circuitos filtro. c. Comprobar las características de operación de los amplificadores operacionales en las configuraciones orientadas a procesar la señal en función de la frecuencia.
2. PREPARACIÓN: Para la realización de esta práctica, el estudiante tendrá que preparar la siguiente información, como soporte para la ejecución de la misma, que deberá ser presentada el día de la realización de la práctica en el laboratorio:
30
2.1 Revisar los contenidos con respecto a las configuraciones: Filtro Butterworth; pasa bajas y pasa altas. 2.2 Revisar los contenidos con respecto a respuesta en frecuencia f recuencia de filtros, tanto su respuesta de magnitud como su respuesta de fase. 2.3 Evaluar los circuitos en un software de simulación (recomendado MULTISIM). Adjuntar sus gráficas resultantes. 2.4 Evaluación teórica de los circuitos planteados basados en sus ecuaciones características.
3. MATERIALES E INSTRUMENTOS: - Instrumentos virtuales (ELVIS) ó Instrumentos tradicionales (multímetro y osciloscopio, generador de señales, fuente regulable). - 2 Amp. Op. LM741 ó uA741 - Lote de resistores de ¼ W - Lote de capacitores
4. PROCEDIMIENTO PRÁCTICO: 4.1 Diseñe un filtro activo pasa bajas de primer orden (Butterworth) que cumpla las siguientes especificaciones:
Frecuencia de corte Máxima ganancia Voltaje de alimentación Amplitud de voltaje de entrada Amp Op
4.5 KHz 1 ± 15V 1 Vp XX 741
31
Instrumentación
Diseño:
= 4.5 = 2.2
= 2 = 224.5 = 9000 = 16.076 Ω = ∗ = .
El valor de de R es
, en el diseño diseño del circuito este valor valor va a sser er de
16.076 Ω
= = 16 Ω
510 Ω
.
16 Ω
Ahora se procede procede a verificar verificar si la ganancia del circuito circuito a partir partir del del vvalor alor d dee los los componentes componentes será de , para aproximar lo lo calculados es máximo 1. Para este caso el valor de
más posible el valor de la ganancia calculada al valor requerido.
= 1 = 1 51016 ΩΩ = 1.031
Circuito:
32
Instrumentación
4.2 Una vez diseñado, extraer su respuesta de magnitud y de fase y graficarla es la escala logarítmica. Ecuaciones del circuito: circuito:
−2 3− = 0 + 1+ = 0 { + = −
Se procede a calcular el valor de
+ 1+ = 0
+ = 1 − − = 0 = − 2− = ( 1) − = ( 1)(1 )
Función de transferencia transferencia del circuito circuito
1 = 1
33
Instrumentación
du
0
ti
0
5
es ne
15
se
up
se
at
ne
10
20
ng
af
20
se
m
at
40
a up se
60
R
R
80 25 1000
1000
4
10
4
10
4.3 Ensamblar el circuito es su tablero de prototipos y mediante el instrumento Bode Analyzer, evaluar el diagrama de Bode de magnitud y de fase. Las frecuencias de análisis deben comprender entre 1 Hz y 40 KHz.
du ti a
af
es ne at
ng z
m
ne
1 at
se
H
up se se up s R Re t
du ti a
af
es ne at
ng z
m
ne
5 tas
se
H
up eu se ps R e R
34
Instrumentación
du ti
se
at
ne at
ne
m
a
af
es ng
z H 01
up se se up se R R
ti
du
es a
ng af
z m
ne
00 at
se
H ne 1
at up se se up se R R
du ti
se
at
ne at
ne
m
a
af
es ng
z H K 1
up se se up se R R
35
Instrumentación
du ti a
af
es ne at
ng H
m
ne
01
tas
se
z K
up eu se ps R e R
ng
ti
du
af
es
a H
m
ne
02
at
se
z ne
at
K
up se se up se R R
du ti a
af
es ne at
ng H
m
ne
04
at
se
z K
up se se up se R R
4.4 Comparar las respuesta analítica con la respuesta medida y explicar el por qué las variaciones (si es el caso). Los resultados obtenidos de manera analítica con los experimentales siempre van a variar, pero está variación no es excesiva, puesto que analíticamente los valores de los componentes que se utilizan son fijos, a diferencia de los valores que los componentes toman
36
Instrumentación
en la vida real a causa de la temperatura, tolerancia, y otros factores que influyen en el valor exacto del componente. 4.5 Usando el osciloscopio, mida la amplitud de la señal de salida, para las siguientes frecuencias. 1 KHz
Vpout 1,8 V
Vpout/Vpin 1V
5 KHz
0,77 V
0,74 V
2,62
10 KHz 20 KHz
0,27 V 0,09 V
0,26 V 0,09 V
11,70 20,91
a
ad
cuencia ncia F r ecue
i
ad
20 log (Vpout/Vpin) 0
z
lu K s
m n
n
de
H mi
ad ad
1
O O
ad al
ad ims m
id
z u
e
H K
ad ad
5
n n O O
37
Instrumentación
ad al
ad s
mi m n
n
id
z u
e
H K
ad
01 ad
O O
a
ad
ad
H
lu
id
02
m n
ad
s n
z
e mi
K
ad O O
4.6 ¿Concuerdan estos valores con los obtenidos en el Diagrama de Bode encontrado?, así como también, ¿Concuerdan estos valores con los obtenidos en analíticamente? Los valores concuerdan, sin embargo existen ligeras diferencias debido a que analíticamente los componentes son ideales, y el valor de los mismos es fijo. 4.7 Con las mismas especificaciones del numeral 4.1, diseñar un filtro pasa bajas de segundo orden, y repetir los numerales 4.2 al 4.6. 4.8 Diseñe un filtro activo pasa bajas de segundo orden (Butterworth) que cumpla las siguientes especificaciones: F r ecuenci cuencganancia i a de dencia corte Máxima gana Voltaje de alimentación Amplitud de voltaje de de entrada Amp Op
14.5 KHz ± 15V 1 Vp (10KHz) XX 741
Diseño:
= 4.5
38
Instrumentación
= 2.2
= 2 = 224.5 = 9000 . = 11.37 Ω = .∗ = . 11.37 Ω 11 Ω = = 16 Ω = 2∗2∗ =2∗2. = 2 = 4.4
El valor de de R es
, en el diseño diseño del circuito este valor valor va a sser er de
.
510 Ω = ∗ 2 = 1111 Ω ∗ 2 = 2222 KΩ = 1 = 1 51022 ΩΩ = 1.043
Ahora se procede procede a verificar verificar si la ganancia del circuito circuito a partir partir del del vvalor alor d dee los los componentes componentes será de , para aproximar lo lo calculados es máximo 1. Para este caso el valor de más posible el valor de la ganancia calculada al valor requerido.
Circuito:
39
Instrumentación
4.8.1 Una vez diseñado, extraer su respuesta de magnitud y de fase y graficarla es la escala logarítmica.
ti
du
0
150
a
ng
20
es af
40
ne ne
m
100
at
60
se tas eu
80
e
100
up
R
ps
se R
120 0.001
50
0.01
0.1
1
10
0 0.001
0.01
0.1
1
4.8.2 Ensamblar el circuito es su tablero de prototipos y mediante el instrumento Bode
10
Analyzer, evaluar el diagrama de Bode de magnitud y de fase. Las frecuencias de análisis deben comprender entre 1 Hz y 40 KHz.
du ti m
a ne
af
es en
tas se ps
ng Hz 1 at eu up e se R R
du ti z
m
a ne
af
es
H5 ena
stae eu se
ng ts up ps R e R
40
Instrumentación
du ti
se
at
ne at
ne
m
a
af
es ng
z H 01
up se se up se R R
ti
du
e
sa ng f a m
ne at
se
z H ne
at
00 1
up se se up se R R
du ti
se
at
ne at
ne
m
a
af
es ng
z H K 1
up se se up se R R
41
Instrumentación
du ti a
af
es ne at
ng H
m
ne
01
at
se
z K
up se se up se R R
al
ad
i
ad
de u
z H
mi 02
se
m s at
at up se
K
se up se R R
ad
al
ad
H
mi m
04
se
id u e
z s at
at up se
K
se up se R R
4.8.3 Comparar las respuestas con la respuesta medida y explicar por qué las variaciones (si es el caso). Los resultados obtenidos de manera analítica con los experimentales siempre van a variar, pero está variación no es excesiva, puesto que analíticamente los valores de los componentes que se utilizan son fijos, a diferencia de los valores que los componentes toman
42
Instrumentación
en la vida real a causa de la temperatura, tolerancia, y otros factores que influyen en el valor exacto del componente. 4.8.4 Usando el osciloscopio, mida la amplitud de la señal de salida, para las siguientes frecuencias. cuencia ncia F r ecue
a
1 KHz 5 KHz 10 KHz 20 KHz
Vpout 10,3 V 7V 2,15 V 0,55 V
Vpout/Vpin 1,03 V 0,7 V 0,215 V 0,055 V
20 log (Vpout/Vpin) 0,26 3,10 13,35 25,19
da
ad mi
e
id lu
z H s
m n
n
K
ad ad
1
O O
ad z
al
ad
K s
mi m n
n
id u e
H
ad ad
5
O O
43
Instrumentación
ad al
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mi m n
n
id
z u
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H K
ad
01 ad
O O
a
ad
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