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• Manuel Alejandro Gutierrez Gutierrez

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería Electrónica Análoga - 243006

HOJA DE RUTA CURSO ELECTRONICA ANALOGA 243006 Entorno AVA: Aprendizaje Practico

Temáticas revisadas: Teoría de amplificadores operacionales, Circuitos básicos y Circuitos de propósito especial Filtros Activos y Osciladores. Aspectos generales: El curso electrónica análoga es de tipo metodológico lo que significa que es teórico - práctico el desarrollo del componente practico del curso se da usando simuladores de circuitos electrónicos se ha sugerido usar PSpice Student 9.1 pero no hay problema si usa otro simulador por ejemplo Proteus o Multisim para el desarrollo de los experimentos dados en esta hoja de ruta. La dinámica es la siguiente: 1. Debe realizar la lectura de las temáticas aquí tratadas remitiéndose al entorno de conocimiento del curso. 2. Se debe instalar y demostrar dominio en el uso del software simulador por ello es necesario que estudie los videotutoriales y el manual de uso de PSpice Student 9.1. 3. Finalmente luego de realizada cada practica de manera autodirigida (no es necesario asistir a un laboratorio en una sede de la UNAD) debe entregar el informe final en el espacio llamado Entrega y calificación del componente practico antes del 05 De mayo de 2015. Peso evaluativo: 50 puntos. Objetivo de aprendizaje: Desarrollar habilidades y destrezas para el diseño de sistemas electrónicos análogos.

Docente Diseñador: Jairo Luis Gutiérrez Torres http://www.unad.edu.co/

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PRACTICA No.1 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL Los amplificadores operacionales, introducidos oficialmente al mercado a mediados de la década de 1960, son dispositivos de estado sólido extremadamente versátiles y fáciles de usar que se emplean como bloques constructivos básicos de en gran variedad de circuitos electrónicos, tanto análogos como digitales. Un amplificador operacional puede ser conectado en lazo cerrado como un amplificador inversor o como un amplificador no inversor. En el primer caso, la señal de salida está desfasada 180° con respecto a la señal de entrada, mientras que en el segundo las dos señales están en fase. Prácticamente todos los montajes prácticos con amplificadores operacionales están fundamentados en estas dos configuraciones. A continuación examinaremos los siguientes circuitos:

AMPLIFICADOR INVERSOR

R Vout  2 Vin R1

R2 es la ganancia o función de transferencia del amplificador R1 inversor el signo – indica la inversión de 180° de la fase en la señal de salida. Donde A  

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Experimento 1: Ejecute la simulación del circuito amplificador inversor teniendo en cuenta los siguientes datos: Señal senoidal de entrada Vin =200mV de amplitup pico, a una frecuencia de 1khz sin componente DC (Offset = 0). R1 = 10 kΩ y R2 = 20 kΩ. Use el amplificador operacional llamado uA741. El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC. Evidencias: 1. Realice la simulación en análisis transitorio del circuito graficando al menos tres ciclos de la señal de entrada y salida. (Anexe las gráficas resultado de la simulación al informe.) 1.1 Calcule teóricamente el voltaje de salida Vout. ¿Coincide con el valor de Vout visto desde el simulador? 1.2 ¿Que concluye luego de cambiar el valor de R2 a 50kΩ?

AMPLIFICADOR NO INVERSOR

R Vout  1 2 Vin R1 Donde

A  1

R2 es la ganancia o función de transferencia del amplificador no R1

inversor. Docente Diseñador: Jairo Luis Gutiérrez Torres http://www.unad.edu.co/

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Experimento 2: Ejecute la simulación del circuito amplificador no inversor teniendo en cuenta los siguientes datos: Señal senoidal de entrada Vin =200mV de amplitup pico, a una frecuencia de 1khz sin componente DC (Offset=0). R1 = 10 kΩ y R2 = 20 kΩ. Use el amplificador operacional llamado uA741. El valor de la fuente que alimenta al uA741 es ± 9 Volts DC. 2. Realice la simulación en análisis transitorio del circuito graficando al menos tres ciclos de la señal de entrada y salida. (Anexe las gráficas resultado de la simulación al informe.) 2.1 Calcule teóricamente el voltaje de salida Vout. ¿Coincide con el valor de Vout visto desde el simulador? 2.2 ¿Que concluye luego de cambiar el valor de R2 a 50kΩ?

CIRCUITO DIFERENCIADOR

Este circuito tiene aplicaciones interesantes, como por ejemplo la extracción de bordes de ondas cuadradas, también puede convertir una forma de onda en la equivalente a la derivada de la misma. Docente Diseñador: Jairo Luis Gutiérrez Torres http://www.unad.edu.co/

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Experimento 3: Montar en el simulador el siguiente circuito:

3. ¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida? (Anexar grafica resultado de la simulación) 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada. Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? ¿Porque es recomendable usar la resistencia Rin? CIRCUITO INTEGRADOR

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Experimento 4: Montar en el simulador el siguiente circuito:

4. ¿Cuál es la forma de onda que presenta la salida? (Anexar grafica resultado de la simulación) 4.1. Mida la diferencia de fase que existe entre la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada. 4.2. Con el generador de funciones aplique ahora una onda cuadrada de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? 4.3. Con el generador de funciones aplique ahora una onda triangular de 1Vp 1Khz de frecuencia. ¿Cuál es el efecto producido? EL SEGUIDOR DE VOLTAJE

Vout  Vin Docente Diseñador: Jairo Luis Gutiérrez Torres http://www.unad.edu.co/

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Experimento 5:

Circuito A

vs

Circuito B

5.

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

5.1.

Ahora Observe el siguiente circuito donde se le agrega al divisor de voltaje anterior un amplificador operacional configurado como seguidor de voltaje. ¿Que concluye?

5.2.

Realice el montaje del circuito anterior en el simulador cambiando el valor de la resistencia de carga 100Ω por una de 50Ω. ¿Qué sucede?

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PRACTICA No.2 FILTROS ACTIVOS FILTRO PASABAJAS DE SEGUNDO ORDEN 1. Monte en el simulador el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.

1.1.

Fije el generador a 100 Hz. Ajuste el nivel de la señal para obtener 1Vpp en la salida del filtro.

1.2.

Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico. f 100Hz 200Hz 500Hz 1KHz 2KHz 5KHZ 10KHz

Vent

Vsal 1Vpp

A

AdB

1.3.

Cambie la frecuencia a 200 Hz. Mida los voltajes de entrada y salida. Anote los datos en la tabla.

1.4.

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

1.5.

Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia de la tabla. También calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.

1.6.

Mida y registre la frecuencia de corte fc

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FILTRO PASAALTAS DE SEGUNDO ORDEN 2. Monte en el simulador el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.

2.1.

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

2.2.

Mida y anote el voltaje de entrada pico – pico. f 100Hz 200Hz 500Hz 1KHz 2KHz 5KHZ 10KHz

Vent

Vsal

A

AdB

1vpp

2.3.

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

2.4.

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

2.5.

Calcule la ganancia de voltaje para cada frecuencia en la tabla. También calcule y registre la ganancia equivalente en decibeles.

2.6.

Mida y anote la frecuencia de corte fc

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PRACTICA No.3 OSCILADORES

OSCILADOR DE PUENTE DE WIEN SENOIDAL 3. Monte en el simulador el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.

3.1. Calcule la frecuencia de oscilación del circuito. Registre esta frecuencia en la siguiente tabla. f calculada

f medida

ⱷ°

3.2. Ajuste R2 para obtener una onda senoidal, Vsal, lo más grande posible sin recorte excesivo o distorsión. (El nivel de la señal deberá estar unos 15 V pp.) 3.3. Mida y registre la frecuencia de salida en la tabla. 3.4. Mida y registre el ángulo de fase entre Vsal (terminal 6) con respecto a la terminal 3.

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OSCILADOR DE ONDA TRIANGULAR 4. Monte en el simulador el circuito de la siguiente figura, el Amp Op es el uA741.

4.1. Conecte el circuito de la figura con un C de 0.022 µF. 4.2. Mida y registre el voltaje pico - pico y anexe las gráficas resultado de la simulación para las formas de onda en TP 1 y Vsal en la tabla siguiente. C, µF

TP 1 Forma de onda

Vsal V pp

Forma de onda

V pp

0.022 0.047 0.1

4.3. Repita el paso 4.2 para los otros valores de C de la tabla 4.4. ¿Cuál es la frecuencia aproximada que excita al integrador? 4.5. Explique por qué la salida del integrador disminuye cuando el capacitor, C, aumenta. Docente Diseñador: Jairo Luis Gutiérrez Torres http://www.unad.edu.co/

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RUBRICA ANALITICA PARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO Ítem evaluado

Valoración media

Valoración alta

Puntaje

El estudiante no desarrollo los experimentos planteados. (Puntos= 0)

El estudiante desarrolla de manera errónea los experimentos planteados (Puntos= 10)

El estudiante desarrolla de manera correcta los experimentos planteados (Puntos=20)

20

Informe de la práctica.

El estudiante no presenta informe final de las prácticas de laboratorio a su tutor de centro, (Puntos= 0)

El estudiante presenta informe de laboratorio, pero no incluye todos los experimentos solicitados (Puntos= 10)

El estudiante presenta informe de laboratorio, con todos los experimentos solicitados (Puntos= 20)

20

Estructura del informe

El estudiante no tuvo en cuenta las normas básicas para la realización de informes (Puntos=0)

Referencias

Se maneja de manera inadecuada el uso de citas y referencias. (Puntos = 0)

Desempeño individual del estudiante en la práctica.

Valoración baja

Aunque el documento presenta una estructura base la misma carece de algunos elementos del cuerpo. (Puntos=2) Aunque presenta referencias, estas no se articulan adecuadamente con el trabajo. (Puntos = 2)

Total de puntos posibles

ÉXITOS EN SU FORMACIÓN

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El documento presenta excelente estructura (Puntos=5)

5

El manejo de citas y referencias es satisfactorio. (Puntos = 5)

5

50