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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNADEscuela de Ciencias Básicas Tecnología e IngenieríaElectrónica Análoga - 243006, Amplificadores - 201425

HOJA DE RUTAGUIA PARA EL DESARROLLO DEL COMPONENTE

PRÁCTICO DE LOS CURSOS

ELECTRÓNICA ANÁLOGA - 243006 (4) CRÉDITOS.AMPL IFICADORES - 201425 (2) CRÉDITOS.

Estimado estudiante debido a que el Amplificadores 201425 es equivalente alcurso Electrónica Análoga 243006 se ha creado una única guía integrada deexperimentos para el desarrollo de prácticas de laboratorio in-sito, en la que usteddebe identificar según el curso que matriculo los experimentos a desarrollar.

En la siguiente tabla se ilustra detalladamente los experimentos por curso:

Elec trón ica A náloga - 243006 Experimentos del 1 al 7

Am plif icadores - 201425 Experimentos del 5 al 7

La d inámic a es la s igu iente:

1. El estudiante debe inscribirse para realizar las prácticas a través del aplicativode oferta integrada de laboratorios en campus virtual.

2. Es necesario que el estudiante verifique los componentes electrónicossolicitados en los experimentos, en caso tal que amerite la realización decálculos previos por favor darle cumplimiento, con el fin que puedan adquirir loselementos antes de ir al centro a realizar la práctica.

3. El producto esperado es la asistencia participación y un informe final enformato IEEE que el estudiante debe entregar a su tutor de prácticas antes del16 de Jun io de 2016.

4. El tutor de prácticas de laboratorio asignado en el centro orientara y evaluara eldesempeño del estudiante. El tutor deberá reportar la calificación final antesdel 26 de Jun io de 2016.

5. Los estudiantes que se les haga imposible asistir a las prácticas (in-sito presencial) deben informar al director del curso con sop ortes de justa causa la razón por la cual no podrán asistir, para que este le autorice la realización dela práctica de manera autodir igida . En este caso el estudiante no debeinscr ibi rse en el aplicativo de la oferta integrada. El plazo para informar loanterior es de 10 días luego de iniciado el periodo académico.

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6. Para el desarrollo de los experimentos en in-sito el estudiante debe llevar a la práctica:

Todos los componentes electrónicos de cada circuito.

Protoboard.

Cables de conexión.

Pinza y corta frio.

7. Los equipos que el tutor debe solicitar en el centro para el desarrollo de estaguía de laboratorio se listan a continuación:

Multímetro.

Osciloscopio (incluir puntas de prueba).

Fuente de poder regulada variable. (incluir cables)

Generador de señal. (incluir cables)

Peso evaluat ivo:

Elec trón ica A náloga - 243006 175 puntos

Am plif icadores - 201425 125 puntos

EXPERIMENTO No.1: EL DIODO RECTIFICADOR

Fig. No.1 circuito rectificador de media onda


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1.1 Anexar imagen de la señal resultante en R1. ¿Que concluye luego de la prueba del circuito?

EXPERIMENTO No.2: EL TRANSISTOR BJT

2.1 Dadas las formulas:

V CE = V C Beta = I C / I B I B= (V BB – V BE) / R B P D= V CE * I C

Dado el circuito Transistor B JT NPN Emiso r Común:

Figura No.3 Circuito Transistor BJT con polarización en Emisor común.

Completar la siguiente tabla:

V C

R C

I B

V B

R B

P D

2.2 Realizar la prueba del circuito Transisto r BJT NPN Emis or Común incluyaen el informe los valores medidos de Voltaje y Corriente con el multímetro.


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EXPERIMENTO No.3: EL FET.

AMPLIFICADOR DE RF CON JFET

Los amplificadores de RF son usados para restaurar señales débiles que son

captadas por una antena en los diferentes circuitos de transmisión y recepción deinformación, un ejemplo de esto es la radio FM. Construir en el simulador elsiguiente amplificador con JFET que supondremos se aplicara para restaurar labaja amplitud de la señal recibida por la antena de un receptor de radio FM cuyasfrecuencias de operación se ubican en la banda de VHF.

Se debe polarizar el Amplificador en un punto Q llamado también punto estable para que el JFET logre amplificar linealmente la señal. Basándonos en lascaracterísticas de transferencia del JFET 2N3819 optamos por elegir lossiguientes parámetros para el diseño:

Dónde: I D= 3mA, V D= 10V y V CC = 20V. De catálogo Tememos: I DSS puede Variarde 2mA a 20mA… para nuestro diseño Tomaremos I DSS=16mA y VGS (off) = -8V

Dadas L as Formulas:

VGS (off) = - V P R D = (V CC – V D ) / I D VGS = - I D∙ R S AV = -Gm∙ R D

R S = VGS (off) / I DSS R G≫ 500 KΩ Gm = I D / VGS Z o ≈ R D

Figura No.4 Circuito Amplificador de RF con JFET


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3.1 Completar luego de los cálculos La Tabla:

R S R D R G V GS G m A V

3.2 Simular en análisis transitorio utilizando el programa Spice Studentdibujando al menos 3 ciclos de la señal de 80 MHz de frecuencia generada

por Vin, incluir pantallazo de gráficas de la señal de entra y la de salida.

3.3 Porque no es posible usar un osciloscopio común para visualizar la señalde entrada y salida del anterior circuito.

3.4 ¿Cuál es el tipo de Polarización aplicada al JFET del Circuito?

3.5 ¿Cuál es la función de los capacitores C1 y C2 en el circuito?

3.6 ¿Es I D = I S? ¡Justifique su respuesta!

EXPERIMENTO No.4: El TIRISTOR.

CONTROL DE FASE DE MEDIA ONDA

Cuando se pretende desarrollar un control del ángulo de encendido del SCR

partiendo de la misma tensión que alimenta a la carga, es preciso recurrir acircuitos capaces de retardar la señal de disparo durante un intervalo regulablemientras transcurre todo el semiciclo de conducción del dispositivo.

La configuración más sencilla para conseguirlo se puede materializar utilizandouna red desfasadora serie R-C, a cuyos extremos se aplica una fracción de latensión que ha de estar presente en la carga. La propia naturaleza de la red R-Cintroduce un desfase variable entre 0° y 90° respecto de la tensión aplicada,

pudiéndose conseguir con una adecuada relación de valores resistencia-capacidad un control pleno de la corriente por la carga entre los 0° y prácticamentelos 180°.

En el circuito de la figura 5 la red desfasadora está formada por R1 + P1 y C, quetiene aplicada la tensión presente entre ánodo y cátodo del SCR. La señal decontrol, variable en fase y amplitud por la acción de P1 se extrae en extremos deC y se aplica entre puerta y cátodo a través de la resistencia limitadora R2 y eldiodo D1 que previene la descarga de C durante los semiciclos negativos.


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En el análisis del funcionamiento del control debe tenerse presente que cuando elvalor de la reactancia que presenta C es mucho mayor que el de la resistenciaserie asociada con éste R1 + P1 (P1 al mínimo), el circuito se comporta comocapacitivo, la tensión que se extrae del condensador es máxima y se puedeconsiderar en fase con la tensión aplicada; la conducción del SCR se produce casi

al inicio de cada semiperiodo positivo.

Figura No.5 Circuito rectificador controlado de media onda.

4.1. Realizar el montaje y prueba del circuito de la Figura 5. Usar multímetro paramedir tensiones y el osciloscopio para graficarlas

4.2. Observar la tensión de salida para diferentes valores del potenciómetro P1.¿Qué sucede cuando la resistencia disminuye?

4.3. ¿Para qué valor de P1 la potencia entregada a la carga es la mitad de la

potencia máxima?

4.4 Calcule los ángulos de disparo y conducción para al menos 6 valores distintosde P1 Registrar los valores en una tabla.

Emplear la siguiente ecuación:

Ángulo de conducción ⱷt2 = 180º - ángulo de disparo ⱷt1


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EXPERIMENTO No.5 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Los amplificadores operacionales, introducidos oficialmente al mercado amediados de la década de 1960, son dispositivos de estado sólidoextremadamente versátiles y fáciles de usar que se emplean como bloquesconstructivos básicos de en gran variedad de circuitos electrónicos, tanto análogoscomo digitales.

Un amplificador operacional puede ser conectado en lazo cerrado como unamplificador inversor o como un amplificador no inversor. En el primer caso, laseñal de salida está desfasada 180° con respecto a la señal de entrada, mientrasque en el segundo las dos señales están en fase. Prácticamente todos losmontajes prácticos con amplificadores operacionales están fundamentados enestas dos configuraciones.

A continuación examinaremos los siguientes circuitos:

AMPL IFICADOR INVERSOR

1

2

R

R

Vin

Vout

Donde 1

2

R

R A

es la ganancia o función de transferencia del amplificador

inversor el signo – indica la inversión de 180° de la fase en la señal de salida.

Realice el montaje y prueba del circuito amplificador inversor teniendo en cuentalos siguientes datos:


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Señal senoidal de entrada V in =200mV de amplitup pico, a una frecuencia de 1khzsin componente DC (Offset = 0).

R 1 = 10 kΩ y R 2 = 20 kΩ.

Use el amplificador operacional llamado uA741.

El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC.

5.1.1 Usando el osciloscopio visualice la señal de entrada y salida. (Anexe lasgráficas resultado de la simulación al informe.)

5.1.2 Calcule teóricamente el voltaje de salida V out. ¿Coincide con el valor de V outmedido?

5.1.3 ¿Que concluye luego de cambiar el valor de R2 a 50kΩ?

AMPLIFICADOR NO INVERSOR

1

21

R

R

Vin

Vout

Donde1

21

R

R A es la ganancia o función de transferencia del amplificador no

inversor.

Realice el montaje y prueba del circuito amplificador no inversor teniendo encuenta los siguientes datos:

Señal senoidal de entrada V in =200mV de amplitup pico, a una frecuencia de 1khzsin componente DC (Offset=0).

R1 = 10 kΩ y R2 = 20 kΩ.


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Use el amplificador operacional llamado uA741.

El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC.

5.2.1 Usando el osciloscopio visualice la señal de entrada y salida. (Anexe las

gráficas resultado de la simulación al informe.)

5.2.2 Calcule teóricamente el voltaje de salida V out . ¿Coincide con el valor de V out medido?

5.2.3 ¿Que concluye luego de cambiar el valor de R 2 a 50kΩ?

CIRCUITO DIFERENCIADOR

Este circuito tiene aplicaciones interesantes, como por ejemplo la extracción debordes de ondas cuadradas, también puede convertir una forma de onda en laequivalente a la derivada de la misma.

Montar el siguiente circuito:

5.3.1 ¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida R2? (Anexar grafica

visualizada en el osciloscopio).


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5.3.2 Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto

a la tensión de entrada.

5.3.3 Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp

1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido?

5.3.4 Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp


5.3.5 ¿Porque es recomendable usar la resistencia Rin?

CIRCUITO INTEGRADOR

Montar en el simulador el siguiente circuito:

5.4.1 ¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida? (Anexar graficavisualizada en el osciloscopio).

5.4.2 Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto

a la tensión de entrada.

5.4.3 Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp



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5.4.4 Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp


EL SEGUIDOR DE VOLTAJE

inout V V

Circuito A vs Circuito B

5.5.1 Observar y comparar los circuitos A y B ¿Que concluye?

5.5.2 Ahora Observe el siguiente circuito donde se le agrega al divisor de voltaje

anterior un amplificador operacional configurado como seguidor de voltaje. ¿Que

concluye?

5.5.3 Realice el montaje del siguiente circuito cambiando el valor de la resistencia

de carga 100Ω por una de 50Ω. ¿Qué sucede?


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EXPERIMENTO No.6 FILTROS ACTIVOS

FILTRO PASABA JAS DE SEGUNDO ORDEN

6.1.1 Monte el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.

6.1.2 Fije el generador a 100 Hz. Ajuste el nivel de la señal para obtener 1Vpp

en la salida del filtro.


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6.1.3 Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico.

f V en t V sal A A dB 100Hz 1Vpp

200Hz

500Hz1KHz

2KHz

5KHZ

10KHz

6.1.4 Cambie la frecuencia a 200 Hz. Mida los voltajes de entrada y salida. Anote

los datos en la tabla.

6.1.5 Repita el paso 2.2 para las frecuencias restantes de la tabla.

6.1.6 Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia de la tabla. También

calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.

6.1.7 Mida y registre la frecuencia de corte fc.

FILTRO PASAALTAS DE SEGUNDO ORDEN


6.2.2 Fije el generador a 10 kHz. Ajuste el nivel de la señal para obtener 1 Vpp en

la salida del filtro.

6.2.3 Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico.


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f V en t V sal A A dB 100Hz

200Hz

500Hz

1KHz

2KHz5KHZ

10KHz 1vpp

6.2.4 Fije el generador a 5 kHz. Mida y registre el voltaje de entrada.

6.2.5 Repita el paso 2.3 para las demás frecuencias de la tabla.

6.2.6 Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia en la tabla. También

calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.

6.2.7 Mida y anote la frecuencia de corte fc

EXPERIMENTO No.7 OSCILADORES

OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN



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7.1.2 Calcule la frecuencia de oscilación del circuito. Registre esta frecuencia en la

siguiente tabla.

f calculada f medida ⱷ°

7.1.3 Ajuste R 2 para obtener una onda senoidal, V sal , lo más grande posible sin

recorte excesivo o distorsión. (El nivel de la señal deberá estar unos 15 V pp.)

7.1.4 Mida y registre la frecuencia de salida en la tabla.

7.1.5 Mida y registre el ángulo de fase entre V sal (terminal 6) con respecto a la

terminal

OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR


7.2.2 Conecte el circuito de la figura con un C de 0.022 µF.


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7.2.3 Mida y registre el voltaje pico - pico y anexe las gráficas mostradas en el

osciloscopio para las formas de onda en TP 1 y V sal en la tabla siguiente.

C, µFTP 1 V sal

Forma de onda V pp Forma de onda V pp

0.022

0.047

0.1

7.2.4 ¿Cuál es la frecuencia aproximada que excita al integrador?

7.2.5 Explique por qué la salida del integrador disminuye cuando el capacitor, C,

aumenta.


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RUBRICA ANALÍTICAPARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO

Ítem evaluado Valoración baja Valoración media Valoración alta Puntaje

Asistencia ypart icipaciónen la p rácti ca

El estudiante no asistióo no participo en las

prácticas de laboratorio.(Puntos = 0)

El estudiante asistió alas prácticas pero no

participó activamente enel desarrollo de losejercicios quecontribuyan a la solución

plateada.(Puntos = 5)

El estudiante asiste y participa de manera activaen el desarrollo de la

práctica de laboratorio.(Puntos = 10)

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Desem peño ind ivid ual d elestu dian te en l a práctic a.

El estudiante nodesarrollo losexperimentos

planteados.

(Puntos = 0)

El estudiante desarrollade manera errónea losexperimentos

planteados

(Puntos = 10)

El estudiante desarrolla demanera correcta losexperimentos planteados(Puntos=20)

100

Infor me de la práctic a.

El estudiante no presenta informe finalde las prácticas delaboratorio a su tutor decentro,(Puntos = 0)

El estudiante presentainforme de laboratorio,

pero no incluye todoslos experimentossolicitados(Puntos = 5)

El estudiante presentainforme de laboratorio, contodos los experimentossolicitados(Puntos = 10)

50

Est ructura del informe

El estudiante no tuvoen cuenta las normasbásicas para larealización de informes(Puntos=0)

Aunque el documento presenta unaestructura base lamisma carece dealgunos elementos delcuerpo.(Puntos=2)

El documento presentaexcelente estructura(Puntos=5)

5

Referencias

Se maneja de manerainadecuada el uso decitas y referencias.(Puntos = 0)

Aunque presentareferencias, estas nose articulanadecuadamente con eltrabajo.(Puntos = 2)

El manejo de citas yreferencias essatisfactorio.(Puntos = 5)

5

Total de pun tos posibles 175

ÉXITOS EN SU FORMACIÓN

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