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Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica Universidad Nacional del Altiplano

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

LABORATORIO DE TELECOMUNICACIONES GRUPO: A/B/C/D INFORME: PREVIO/FINAL NÚMERO DE INFORME: 1/2/3/4/5/6/7 DOCENTE: CHRISTIAN AUGUSTO ROMERO GOYZUETA ESTUDIANTE: --------------------PUNO – PERÚ 20XX

M.Sc. Christian Augusto Romero Goyzueta

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Tutoriales para uso de equipos de laboratorio: Generador de Funciones Arbitrario - Tektronix AFG1062 & Osciloscopio Digital Tektronix TBS 1102B-EDU

https://youtu.be/3-BfBVYNFwc

Fuente de Poder DC de Triple Canal Tektronix Keithley 2231A-30-3

https://youtu.be/Rgw_zjn_qyk

Osciloscopio de Dominio Mixto con Analizador de Espectro Integrado - Tektronix MDO3022

https://youtu.be/mhZOX23qiNQ

M.Sc. Christian Augusto Romero Goyzueta

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 1 OSCILADORES I.

INFORME PREVIO

El informe previo puede desarrollarse a mano o en computadora, sin embargo, se requiere de forma obligatoria la originalidad, puntualidad, brevedad y consistencia del informe. Esto quiere decir que las respuestas deben ser muy concluyentes y evitar demasiados reglones que no llegan a ninguna explicación o descripción consistentes. Por otra parte, el informe previo es necesario y obligatorio antes de iniciar la experiencia en el laboratorio, de otra forma el estudiante no podrá iniciar la sesión sin conocer y saber los conceptos mínimos requeridos para iniciar la experiencia. RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS CON PALABRAS SENCILLAS 1. ¿Cómo funciona un oscilador según la teoría de la realimentación? Grafique y señales sus partes. 2. ¿Cómo funciona un oscilador Colpitts? Grafique y señales sus partes. 3. ¿Cómo funciona un oscilador Hartley? Grafique y señales sus partes. 4. ¿Cómo funciona un oscilador Armstrong? Grafique y señales sus partes. 5. ¿Cómo funciona un oscilador Clapp? Grafique y señales sus partes. 6. ¿Cómo funciona un oscilador Puente de Wien? Grafique y señales sus partes. 7. ¿Cómo funciona un oscilador Pierce? Grafique y señales sus partes. 8. ¿Cuáles son las fórmulas para el diseño de una bobina? Grafique y señales sus partes. 9. Incluya las páginas más importantes de las hojas de datos (datasheet) de los semiconductores y circuitos integrados indicados en la sección II MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO. Sólo desarrollarán la experiencia de laboratorio los alumnos que entreguen el informe previo de laboratorio. II.

MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO 1. 1 Generador de funciones (disponible en el laboratorio) 2. 3 Puntas de prueba (disponible en el laboratorio pero de preferencia cada estudiante debe de tener sus propias puntas de prueba) 3. 1 Osciloscopio (disponible en el laboratorio) 4. 1 Fuente de Poder (disponible en el laboratorio) 5. 1 Multímetro (cada estudiante debe de tener su propio multímetro) 6. 1 Protoboard y cables (cada estudiante debe de tener su propio protoboard) 7. Resistencias: 10KΩ (4u), 1KΩ (4u), 12KΩ (4u) , 2KΩ (4u) 8. 1 Potenciómetro de 50KΩ 9. Condensadores: 82pF (4u), 100pF (4u), 10nF (4u) y 100nF (4u) 10. 2 Transistores 2N2222 (incluya la hoja de datos en el informe previo) 11. Bobinas o inductancias fijas (de fábrica o diseñadas): 120uH (1u), 50uH (1u) y 1uH (1u) 12. 1 Amplificador Operacional 741 (incluya la hoja de datos en el informe previo) 13. 2 Diodos 1N4148

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III.

EXPERIMENTOS

Debe tomar apuntes, capturar las imágenes y tomar fotografías de cada paso a seguir en el experimento. Paso 1: Implemente el circuito de la Figura 1, la bobina L tendrá el valor de 120uH, la resistencia de 1KΩ es considerada la salida o carga, usando el osciloscopio tome las medidas de los valores de la señal de salida, como la frecuencia, amplitud, forma de la onda y otros detalles observados.

Figura 1. Oscilador de Colpitts. Paso 2: Calcule la frecuencia de oscilación teórica usando la fórmula del oscilador de Colpitts con los valores de la Figura 1 y compárelos con los valores experimentales obtenidos en el Paso 1. Paso 3: Implemente el circuito de la Figura 2, la resistencia en paralelo con los dos diodos es considerada la salida o carga, usando el osciloscopio tome las medidas de los valores de la señal de salida, como la frecuencia, amplitud, forma de la onda y otros detalles observados.

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Figura 2. Oscilador Puente de Wien. Paso 4: Calcule la frecuencia de oscilación teórica usando la fórmula del oscilador de Puente de Wien con los valores de la Figura 2 y compárelos con los valores experimentales obtenidos en el Paso 3. IV.

INFORME FINAL

Presente los resultados obtenidos en el experimento paso a paso, mostrando los diagramas de circuitos, cálculos, apuntes, anotaciones, capturas, gráficas, fotografías y descripciones.

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2 MODULACIÓN DE AMPLITUD I.

INFORME PREVIO

El informe previo puede desarrollarse a mano o en computadora, sin embargo, se requiere de forma obligatoria la originalidad, puntualidad, brevedad y consistencia del informe. Esto quiere decir que las respuestas deben ser muy concluyentes y evitar demasiados reglones que no llegan a ninguna explicación o descripción consistentes. Por otra parte, el informe previo es necesario y obligatorio antes de iniciar la experiencia en el laboratorio, de otra forma el estudiante no podrá iniciar la sesión sin conocer y saber los conceptos mínimos requeridos para iniciar la experiencia. RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS CON PALABRAS SENCILLAS 1. ¿Cómo funciona la modulación de amplitud? Grafique y señales sus partes. 2. ¿Cuál es la función matemática que define la modulación de amplitud? Grafique y señales sus partes. 3. ¿Qué es la señal portadora? 4. ¿Qué es la señal moduladora y que otros nombres adopta? 5. ¿Qué es el índice de modulación? 6. ¿Cómo es un índice de modulación igual al 100%? 7. ¿Qué ventajas tiene la modulación de amplitud sobre otros tipos de modulación? 8. ¿Cuál es el rango de frecuencias para radio AM? 9. ¿Cómo se diseña un modulador de amplitud con un transistor? Grafique y señales sus partes. 10. Analice y describa la fórmula matemática del transistor de unión bipolar (BJT), de esa forma conocerá la relación existente entre base, colector y emisor. 11. Incluya las páginas más importantes de las hojas de datos (datasheet) de los semiconductores y circuitos integrados indicados en la sección II MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO. Sólo desarrollarán la experiencia de laboratorio los alumnos que entreguen el informe previo de laboratorio. II.

MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO 1. 1 Generador de funciones (disponible en el laboratorio) 2. 4 Puntas de prueba (disponible en el laboratorio pero de preferencia cada estudiante debe de tener sus propias puntas de prueba) 3. 1 Osciloscopio (disponible en el laboratorio) 4. 1 Fuente de Poder (disponible en el laboratorio) 5. 1 Multímetro (cada estudiante debe de tener su propio multímetro) 6. 1 Protoboard y cables (cada estudiante debe de tener su propio protoboard) 7. Resistencias: 1KΩ (1u), 6.8KΩ (1u), 10KΩ (1u), 22KΩ (1u) 8. Condensadores: 10nF (1u) 9. 1 Transistor BC107 (incluya la hoja de datos en el informe previo)

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III.

EXPERIMENTOS

Debe tomar apuntes, capturar las imágenes y tomar fotografías de cada paso a seguir en el experimento. Paso 1: Implemente el circuito de la Figura 1, ajuste una portadora (carrier) sinusoidal a 5KHz y 5Vp, aplique una señal moduladora (modulating) de 500Hz y 5Vp como máximo. Calcule cuál es el índice de modulación en este caso.

Figura 1. Circuito de un Modulador de Amplitud. Paso 2: En el primer canal del osciloscopio conecte la salida de señal modulada en amplitud (colector del transistor), en el segundo canal del osciloscopio conecte la señal de entrada moduladora (modulating). Si es posible en otro canal del osciloscopio muestre la señal de la portadora (carrier). Compare las dos señales en cuanto a la frecuencia, amplitud, fase y otros detalles observados. Cambie los valores de la señal portadora y la señal moduladora para obtener una amplificación deseada. Paso 3: Analice la función matemática que estaría uniendo la señal portadora y la señal moduladora para formar la señal de amplitud modulada (AM). Paso 3: Cambie el voltaje pico y frecuencia de las señales portadora y moduladora para aproximarse a lograr un índice de modulación al 100% y tome nota de la señal de salida, analice la forma de la señal y describa el porqué de la misma.

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Paso 4: Cambie el voltaje pico y frecuencia de las señales portadora y moduladora para aproximarse un índice de modulación al 50% y tome nota de la señal de salida, analice la forma de la señal y describa el porqué de la misma. IV.

INFORME FINAL

Presente los resultados obtenidos en el experimento paso a paso, mostrando los diagramas de circuitos, cálculos, apuntes, anotaciones, capturas, gráficas, fotografías y descripciones.

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3 MODULACIÓN ASK I.

INFORME PREVIO

El informe previo puede desarrollarse a mano o en computadora, sin embargo, se requiere de forma obligatoria la originalidad, puntualidad, brevedad y consistencia del informe. Esto quiere decir que las respuestas deben ser muy concluyentes y evitar demasiados reglones que no llegan a ninguna explicación o descripción consistentes. Por otra parte, el informe previo es necesario y obligatorio antes de iniciar la experiencia en el laboratorio, de otra forma el estudiante no podrá iniciar la sesión sin conocer y saber los conceptos mínimos requeridos para iniciar la experiencia. RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS CON PALABRAS SENCILLAS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

¿En qué consiste la modulación ASK? Grafique y señale las partes. ¿Se necesita una señal portadora y una señal moduladora para ASK? ¿Qué aplicaciones se le da a la modulación ASK? ¿Qué significa ASK? ¿Qué circuitos integrados pueden usarse para un circuito modulador ASK? ¿Qué es y cómo funciona el circuito integrado 4016? ¿Qué aplicaciones se le conoce al circuito integrado 4016? ¿Qué es y cómo funciona el circuito integrado 4049? Incluya las páginas más importantes de las hojas de datos (datasheet) de los semiconductores y circuitos integrados indicados en la sección II MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO.

Sólo desarrollarán la experiencia de laboratorio los alumnos que entreguen el informe previo de laboratorio. II.

MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO 1. 1 Generador de funciones (disponible en el laboratorio) 2. 4 Puntas de prueba (disponible en el laboratorio pero de preferencia cada estudiante debe de tener sus propias puntas de prueba) 3. 1 Osciloscopio (disponible en el laboratorio) 4. 1 Fuente de Poder (disponible en el laboratorio) 5. 1 Multímetro (cada estudiante debe de tener su propio multímetro) 6. 1 Protoboard y cables (cada estudiante debe de tener su propio protoboard) 7. Resistencias: 1KΩ (2u) 8. 1 Circuito Integrado 4016 (incluya la hoja de datos en el informe previo) 9. 1 Circuito Integrado 4049 (incluya la hoja de datos en el informe previo)

III.

EXPERIMENTOS

Debe tomar apuntes, capturar las imágenes y tomar fotografías de cada paso a seguir en el experimento.

M.Sc. Christian Augusto Romero Goyzueta

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Paso 1: Implemente el circuito de la Figura 1, use un generador de señales para ingresar una señal cuadrada a 5V y 1KHz por el pin 13 del circuito integrado 4016, esta sería la señal digital de entrada; luego con otro generador de señales ingrese una señal senoidal a 4Vp y 10KHz en el pin1 del circuito integrado, esta es la portadora; con esto se genera el primer componente de la señal ASK en el pin 2. También use uno de los buffers inversores del circuito integrado 4049, para usar otro canal del 4016, de esta forma se genera el segundo componente de la señal modulada ASK en el pin 10. Los pines 2 y 10 del circuito integrado son la salida de la señal modulada completa (ASK). No olvide alimentar el 4049 con la misma fuente de alimentación que usó para el 4016.

Figura 1. Circuito de un Modulador ASK. Paso 2: Debe analizar cómo es que el circuito integrado 4016 ayuda a la modulación y cómo funciona este proceso (analizar la hoja de datos). ¿Por qué se usa el circuito integrado 4049? Paso 3: También analice la función que cumplen las resistencias de 1K en serie. Es pertinente también analizar por qué se alimenta el circuito integrado con un voltaje de 10V DC. Finalmente explique por qué se usa la frecuencia y voltaje indicados para las señales digital y portadora. Paso 4: Analice la señal de salida, voltaje pico, frecuencia, forma de onda. Explique la forma de onda de salida. Comparar y superponer gráficamente la señal de entrada y la señal de salida. Paso 5: Cambie la frecuencia y los voltajes de las señales portadora y señal digital, y analice la forma de onda de salida, indicando frecuencia, voltaje y forma de onda.

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IV.

INFORME FINAL

Presente los resultados obtenidos en el experimento paso a paso, mostrando los diagramas de circuitos, cálculos, apuntes, anotaciones, capturas, gráficas, fotografías y descripciones.

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 4 MODULACIÓN FSK I.

INFORME PREVIO

El informe previo puede desarrollarse a mano o en computadora, sin embargo, se requiere de forma obligatoria la originalidad, puntualidad, brevedad y consistencia del informe. Esto quiere decir que las respuestas deben ser muy concluyentes y evitar demasiados reglones que no llegan a ninguna explicación o descripción consistentes. Por otra parte, el informe previo es necesario y obligatorio antes de iniciar la experiencia en el laboratorio, de otra forma el estudiante no podrá iniciar la sesión sin conocer y saber los conceptos mínimos requeridos para iniciar la experiencia. RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS CON PALABRAS SENCILLAS 1. ¿En qué consiste la modulación FSK? Grafique y señales sus partes. 2. ¿Qué ventajas tiene la modulación FSK sobre la modulación ASK? 3. ¿Cómo se transmiten los ceros y unos en modulación FSK? Grafique y señales sus partes. 4. ¿Qué aplicaciones se le da al circuito integrado XR2206? 5. Según la hoja de datos del circuito integrado XR2206. ¿Cuál es el rango de frecuencia que acepta el circuito integrado en la entrada digital (FSK Input)? 6. ¿Qué aplicaciones se le da al circuito integrado 555? 7. Según la hoja de datos del circuito integrado 555. ¿Cuál es la fórmula que se usa para calcular los tiempos de su señal en configuración astable? 8. Incluya las páginas más importantes de las hojas de datos (datasheet) de los semiconductores y circuitos integrados indicados en la sección II MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO. Sólo desarrollarán la experiencia de laboratorio los alumnos que entreguen el informe previo de laboratorio. II.

MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO 1. 1 Generador de funciones (disponible en el laboratorio) 2. 4 Puntas de prueba (disponible en el laboratorio pero de preferencia cada estudiante debe de tener sus propias puntas de prueba) 3. 1 Osciloscopio (disponible en el laboratorio) 4. 1 Fuente de Poder (disponible en el laboratorio) 5. 1 Multímetro (cada estudiante debe de tener su propio multímetro) 6. 1 Protoboard y cables (cada estudiante debe de tener su propio protoboard) 7. Resistencias: 47KΩ (1u), 10KΩ (1u), 4.7KΩ (1u), 1KΩ (2u) 8. Condensadores cerámicos: 22nF (1u), 1nF (1u) 9. 1 Transistor BC559 (incluya la hoja de datos en el informe previo) 10. 1 Circuito Integrado 555 (incluya la hoja de datos en el informe previo)

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III.

EXPERIMENTOS

Debe tomar apuntes, capturar las imágenes y tomar fotografías de cada paso a seguir en el experimento. Paso 1: Implemente el circuito de la Figura 1, alimente el circuito con una fuente de voltaje continua Vcc. In es la entrada digital (unos y ceros) que es proveída por el generador de señales en onda cuadrada, establezca una frecuencia de 5KHz y un voltaje de 5V. La señal de entrada también se puede medir en baudios, es decir, la cantidad de señales por segundo; pero en este laboratorio usaremos el generador de señales con una unidad de medida en Hertz (Hz).

Figura 1. Generador o Modulador FSK. Paso 2: ¿En que modo esta configurado el circuito integrado 555? Una vez determinado el modo de operación, analice los tiempos de la onda según la fórmula de la hoja de datos. ¿Por qué la señal de entrada In es cuadrada y no senoidal? Paso 3: Dentro del circuito de la Figura 1. ¿Cuál es la señal portadora y dónde se genera? ¿Qué función cumple la señal cuadrada en la entrada In? ¿Qué relación debe existir entre la frecuencia de la señal portadora y la frecuencia de la señal moduladora, cuál debe ser mayor? Paso 4: En el primer canal del osciloscopio conecte la salida de señal modulada (FSK Out), en el segundo canal del osciloscopio conecte la señal digital de entrada (In). Compare las dos señales en cuanto a la frecuencia, amplitud, fase y otros detalles observados. Si no hay una salida correcta entonces modifique los valores de las resistencias y capacitores, pero con los valores de la Figura 1 todo debería funcionar bien; también verifique que la señal

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de digital en la entrada In sea una señal totalmente positiva, es decir, que no tenga componentes negativos y positivos. IV.

INFORME FINAL

Presente los resultados obtenidos en el experimento paso a paso, mostrando los diagramas de circuitos, cálculos, apuntes, anotaciones, capturas, gráficas, fotografías y descripciones.

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 5 ANALIZADOR DE ESPECTRO I.

INFORME PREVIO

El informe previo puede desarrollarse a mano o en computadora, sin embargo, se requiere de forma obligatoria la originalidad, puntualidad, brevedad y consistencia del informe. Esto quiere decir que las respuestas deben ser muy concluyentes y evitar demasiados reglones que no llegan a ninguna explicación o descripción consistentes. Por otra parte, el informe previo es necesario y obligatorio antes de iniciar la experiencia en el laboratorio, de otra forma el estudiante no podrá iniciar la sesión sin conocer y saber los conceptos mínimos requeridos para iniciar la experiencia. RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS CON PALABRAS SENCILLAS 1. ¿Qué es un analizador de espectro y para qué sirve? 2. Grafique las señales de salida que proporciona un analizador de espectro y señale sus partes. 3. Realice una búsqueda de tutoriales de cómo se usa un analizador de espectro, a continuación, un ejemplo de uno de los equipos disponibles en el laboratorio. Osciloscopio de Dominio Mixto con Analizador de Espectro Integrado - Tektronix MDO3022

https://youtu.be/mhZOX23qiNQ 4. ¿Qué es el ancho de banda? 5. En base a la hoja de datos (datasheet) del Osciloscopio de Dominio Mixto con Analizador de Espectro Integrado - Tektronix MDO3022, indicar el ancho de banda del analizador de espectro que incluye este dispositivo. 6. Es posible analizar las señales de tecnología celular 4G LTE con el Analizador de Espectro Integrado - Tektronix MDO3022. 7. Incluya las páginas más importantes de la hoja de datos (datasheet) del Osciloscopio de Dominio Mixto con Analizador de Espectro Integrado - Tektronix MDO3022. Sólo desarrollarán la experiencia de laboratorio los alumnos que entreguen el informe previo de laboratorio.

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II.

MATERIALES, COMPONENTES Y EQUIPAMIENTO 1. 1 Osciloscopio de Dominio Mixto con Analizador de Espectro Integrado Tektronix MDO3022 (Figura 1) (disponible en el laboratorio) 2. 1 Punta de prueba (Figura 2) (disponible en el laboratorio pero de preferencia cada estudiante debe de tener sus propias puntas de prueba) 3. 1 Adaptador BNC Hembra a Macho Tipo N (Figura 3) (disponible en el laboratorio) 4. 1 Multímetro (cada estudiante debe de tener su propio multímetro)

Figura 1. Osciloscopio de Dominio Mixto con Analizador de Espectro Integrado - Tektronix MDO3022.

Figura 2. Punta de prueba.

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Figura 3. Adaptador BNC Hembra a Macho Tipo N.

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