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• Javier H Poma

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UNMSM-FIEE -2018-2 Laboratorio 01: Resonancia

Introducción a las Radiocomunicaciones

Práctica: Resonancia Número de Equipo: Nombres:  Romero Nuñez Pablo Aldair 16190273  Huaman Poma Javier 16190295  Calixtro Arias Cesar Augusto 16190253  Apeña Achilla Jannet Samira 16190249  Robles Bernaola Kiara Beatriz 16190272

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Fecha de entrega: 26-09-2018 Horario: miercoles 8pm-10pm Día de clase: 19-09-18 Profesor: Chiri Huanca Objetivos: Al terminar esta práctica, usted será capaz de:  Medir la respuesta de una serie de circuitos resonantes en serie y en paralelo.  Medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda, y factor de Calidad de un circuito resonante en serie y en paralelo. Material a Utilizar: Osciloscopio de dos canales. Generador de funciones. Multímetro digital. Resistores: 330Ω, 10kΩ Capacitor de 1.0 nF Bobina de 2.4 mH

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Procedimiento- Resonancia Serie Construirá el circuito mostrado conceptualmente en la Fig. 1.1, pero antes deberá hacer algunas mediciones y cálculos preliminares.

R1_ BOBINA 1nF AM FM

R2 Vs

Fig. 1.1 Tomando los valores de la bobina y del capacitor mostrados en la Fig. 1.1, calcule la frecuencia de resonancia del circuito. Ahora ajuste su multímetro a modo de óhmetro, mida la resistencia del inductor. 1. ¿Cuál fue la resistencia medida de la bobina? La resistencia medida en la bobina es de 2.5 Ohm

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2. ¿Cuál fue el valor calculado para la frecuencia de resonancia en la Fig. 1.1? Teóricamente, obtuvimos un valor de resonancia de: 1

= 2

3.

= 100.01

∗√ ∗

Si la resistencia del inductor y la resistencia de carga de 330Ω conforman el total de resistencias en serie de este circuito, ¿cuál es el factor de calidad del circuito, Q CCT?  Conecte el circuito como se muestra conceptualmente en la Fig. 1.1 y use las puntas   

de prueba del canal 1 del osciloscopio para monitorear la entrada del circuito. Ajuste el generador de función para una onda senoidal de 10Vpp y mantenga este voltaje a la entrada del circuito para todas las frecuencias a emplear. Conecte las puntas de prueba del canal 2 del osciloscopio para monitorear el voltaje en la resistencia de 330Ω. Varíe la frecuencia de la señal de salida del generador de función y note que mientras lo hace el voltaje (VR ) a través de la resistencia de 330 Ω varía y llega a su punto máximo. La frecuencia que nos da el máximo voltaje a través del resistor es, por supuesto, la frecuencia de resonancia del circuito. Debió de darse cuenta que a esta frecuencia las ondas senoidales a la entrada del circuito (canal 1) y a través del resistor de 330Ω (canal 2) están en fase. =

√

1

=

2.4

333

√

1

(2.4 )(1 )

= 4.6522

4. ¿A qué frecuencia su circuito entró en resonancia? El valor de la frecuencia de resonancia medida debe ser la misma, o relativamente cercana al valor teórico que calculó. Complete la Tabla 1.1 para investigar cómo la respuesta resonante varía con la frecuencia. (Recuerde mantener el voltaje de entrada a 10Vpp a todas las frecuencias.) En la práctica, obtuvimos un valor de resonancia aproximado de 112.1KHz Tabla 1.1 Frecuencia

5KHz

Valor a través del resistor (330Ω)

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10KHz

20KHz

30KHz

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100KHz

200KHz

400KHz

800KHz

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1.5MHz

2MHz

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Usando una hoja con escala logarítmica-logarítmica grafique la respuesta de VR con la frecuencia. Añada puntos de medición extras a los sugeridos por la Tabla 1.1 si esto lo ayuda a definir su gráfica con más claridad. Una inspección a su gráfica de V R con la frecuencia le mostrará dos frecuencias de resonancia una de cada lado, donde el voltaje a través del resistor de 330Ω declinó a un 0.707 del voltaje máximo medido. Estas frecuencias son llamadas frecuencias medias de potencia superior e inferior, respectivamente, entre las cuales definimos el ancho de banda del circuito.

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Frecuencia vs V 25000000 20000000 15000000 10000000 5000000 0 1

2

3

4

5.

5

6

Series1

7

8

9

10

11

12

Series2

6. ¿Cuál es el valor medido de la frecuencia media de potencia superior? Fsup = 100.01KHz − 50KHz = 50.005KHz

7. ¿Cuál es el valor medido de la frecuencia media de potencia inferior? = 100.01

+ 50

= 150.015

8. ¿Cuál es el ancho de banda del circuito resonante? La frecuencia de resonancia dividida entre el factor de calidad (Q CCT ) de un circuito es el ancho de banda del circuito. Claramente el factor de Calidad es un parámetro importante para determinar el comportamiento de un circuito resonante. Usando el valor medido de la frecuencia de resonancia y el valor obtenido del ancho de banda, usted podrá llegar a un estimado del factor de Calidad del circuito.

0

=

1

⇒

√

=

0

0

0

=

=

1 √(2.4 )(1 )

= 645497.2244 rad/s

645497.2244

4.694525268

= 137.5

9. ¿Cuál es el factor de calidad para este circuito resonante? Una útil e importante característica de los circuitos resonantes en serie es el incremento resonante en voltaje tanto en el capacitor como en la bobina en la frecuencia de resonancia.

   

Cuando está en resonancia, la magnitud del voltaje en el capacitor será el voltaje de entrada multiplicado por el factor de calidad, QCCT. Asimismo será el voltaje consumido por la reactancia inductiva de la bobina. En esta práctica, el generador de función ha sido ajustado para entregar una entrada de 10Vpp al circuito resonante. Si el factor de calidad, QCCT, tenía un valor de 3, el voltaje a través del capacitor sería de 30Vpp.



Ajuste la frecuencia del generador de función de forma que el circuito entre de nuevo en resonancia. (Recuerde que en resonancia VR está en fase con la entrada senoidal de 10Vpp.



Intercambie el resistor de 330Ω con el capacitor y mida el voltaje pico a pico a través del capacitor.

 

Ahora intercambie la bobina con el capacitor y mida el voltaje pico a pico consumido por la bobina. Use el canal 2 del osciloscopio para hacer estas mediciones. Recuerde en ambos casos procurar que el voltaje a la entrada del circuito siga siendo de 10Vpp en el canal 1 del osciloscopio.

0

=1√

= 1√ 330

2.4 = 4.694525268 1

10. ¿Cuál fue el voltaje pico a pico medido en el capacitor?, ¿y a través del inductor? Vc=46.36Vpp

11. ¿Cómo es este valor en comparación con el factor de calidad medido en la pregunta

9? El voltaje medido en el capacitor se aproxima a Q0xVpp que es 4.69x10Vpp=46.9 12. ¿Qué tan bueno es el valor teórico para QCCT comparado con el valor medido? Es muy bueno ya que 4.69 es el teórico y 4.72 es el medido, son muy cercanos. 13. Calcule QCCT de la magnitud de voltaje medida a través del capacitor

Ya que el voltaje de entrada es 10V y el voltaje en el capacitor es 47.2V El factor de calidad se calcularía de la siguiente manera: =

47.2

10

= 4.72