• Author / Uploaded
• altaelt

Citation preview

COMUNICACIONES DE DATOS INDUSTRIALES

VI Ciclo Laboratorio N° 1 SERIES DE FOURIER

Ciclo 2012-2

RHRG

Lab. N° 1 Series de Fourier

Pag. 2

Lab. N° 1 Series de Fourier

Ciclo 2012-2

Seguridad

Trabajar con Seguridad evita que las personas sufran daños, y provee un ambiente satisfactorio de trabajo. Al trabajar en este laboratorio o taller y cualquiera de los subsiguientes, realice el siguiente procedimiento: 1. Al ingresar, inspeccione: Las vías de acceso. Orden y limpieza. 2. En su estación de trabajo evalúe las condiciones de: Orden y Limpieza. Herramientas y equipos. 3. Realice su trabajo teniendo en cuenta: Orden y limpieza. Seguridad. Proceda a realizar las conexiones de los equipos o implementación de los circuitos comprobando que la línea eléctrica se encuentre desconectada. Solicite visto bueno al profesor antes de aplicar energía eléctrica. 4. Realice el análisis de riesgo personal: ¿Qué es lo que voy a hacer? ¿Qué es lo que puede salir mal? ¿Qué debo hacer para que no salga mal? 5. Al terminar sus labores, deje su estación de trabajo en buenas condiciones: Ordenado y limpio. Seguro. Desconecte el suministro de energía eléctrica.

RHRG

Pag. 3

Lab. N° 1 Series de Fourier

Ciclo 2012-2

Series de Fourier Objetivos 1. Obtener el espectro en frecuencia de una señal. 2. Hacer uso de un analizador de espectro.

Introducción La teoría de Fourier nos dice que toda onda periódica puede ser expresada como una suma de ondas seno y coseno. Esta teoría es muy útil pues nos permite hacer análisis en el dominio de la frecuencia y conocer el contenido espectral de cada señal. De esta forma también sabremos el ancho de banda necesario para poder transmitir una señal dada.

Preparación Para la realización de este laboratorio se requiere la lectura del capítulo 1 del libro Sistemas de Comunicaciones Electrónicas de Wayne Tomasi. También se recomienda la lectura del capítulo 1 del libro Sistemas Electrònicos de Comunicaciones de Roy Blake.

Equipos y Materiales    

RHRG

Osciloscopio Generador de funciones Analizador de espectro Cables de conexión.

Pag. 4

Lab. N° 1 Series de Fourier

Ciclo 2012-2

Procedimiento 1. Conecte la salida del generador de funciones a la entrada del PicoScope. El generador de funciones deberá tener atenuación de -20 dB, recuerde que el PicoScope no puede soportar altos niveles de tensión en sus entradas. Ver indicaciones del manual. 2. Obtenga en el generador de funciones una señal sinusoidal de 200 mVpp, 1 kHz. 3. Abra en el PicoScope una ventana de osciloscopio y tome datos de la forma de onda visualizada.

Figura 1. Onda sinusoidal 4. Abra en el PicoScope una ventana de analizador de espectro y tome nota del espectro que se visualiza.

Figura 2. Espectro de la onda sinusoidal

RHRG

Pag. 5

Lab. N° 1 Series de Fourier

Ciclo 2012-2

5. Vuelva a efectuar los pasos anteriores pero ahora para una señal triangular y también para una señal cuadrada.

Figura 3. Onda triangular

Figura 4. Espectro de la onda triangular

RHRG

Pag. 6

Lab. N° 1 Series de Fourier

Ciclo 2012-2

Figura 5. Onda cuadrada

Figura 6. Espectro de la onda cuadrada

RHRG

Pag. 7

Lab. N° 1 Series de Fourier

Ciclo 2012-2

6. Analice y compare los resultados obtenidos para cada una de las señales, con las ecuaciones mostradas en la tabla de Series de Fourier. Valores de Amplitud Onda Senoidal Teoría

Onda Triangular

Onda Cuadrada

Fundamental

-20.367

Laboratorio (db) -20

Teoría

Laboratorio

Teoría

Laboratorio

-23.986

-22.28

-20.139

2° armónico

0

0

-41.75

-42.06

-28.44

3° armónico

0

0

-49.608

-50.67

-31.794

4° armónico

0

0

-56.062

-55.83

-35.599

5° armónico

0

0

-60.9

-60.52

-38.59

6° armónico

0

0

-64.04

-64.59

-40.169

7° armónico

0

0

-65.87

-67.04

-40.5

Cuadro 1. Comparación de valores teóricos y valores obtenidos en el laboratorio.

Preguntas del laboratorio 1. ¿Cuàl es el rango de frecuencia de trabajo del analizador de espectro del PicoScope? El rango de frecuencia de trabajo es hasta los 100MHz. 2. ¿Cuàl es máximo valor de tensión de entrada del PicoScope? El Picoscope puede recibir señales de +/- 50mV hasta un máximo de +/- 20V. 3. ¿Cuàles son las unidades del eje Y del PicoScope cuando se trabaja con el analizador de espectro? Cuando se trabaja con el analizador de espectro en una escala logarítmica, la unidad del eje Y es en “Decibelios”, pero cuando se trabaja en escala lineal, la unidad se encuenta en voltaje, por otro lado en el eje de abscisas, nos muestra las unidades de la frecuencia en Hz.

RHRG

Pag. 8

Ciclo 2012-2

Lab. N° 1 Series de Fourier

Aplicación de lo aprendido Se pide dibujar el espectro de frecuencia de la señal obtenida de un circuito rectificador de media onda. Indique los valores obtenidos.

Con el siguiente esquema obtendremos una señal de media onda, de la cual obtendremos el espectro de frecuencia de la señal obtenida.

En el osciloscopio veremos la rectificación de media onda, con un voltaje pico a pico de 5V. Ahora con el analizador de espectro, veremos mediante gráficas, los componentes espectrales de una señal. Las gráficas que se visualizan se representan mediante la escala logarítmica en base 10 (10, 100, 1000, etc.). En el eje de coordenadas se representa la potencia de la señal, mientras que en el de abscisas se muestra la frecuencia, ya que permite visualizar un mayor número de parámetros que el que se podría conseguir trabajando en el dominio del tiempo.

RHRG

Pag. 9

Ciclo 2012-2



Gráfica de componentes para señal senoidal de media onda.



Gráfica de componentes para señal triangular de media onda.



Gráfica de componentes para señal cuadrada de media onda.

RHRG

Lab. N° 1 Series de Fourier

Pag. 10

Ciclo 2012-2

RHRG

Lab. N° 1 Series de Fourier

Pag. 11