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• Mayreg Alejandra Baez Gimenez

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UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICE-RECTORADO ACADÉMICO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES CABUDARE-LARA

MANEJO DEL OSCILOSCOPIO DIGITAL. CIRCUITOS TEMPORIZADORES PASIVOS.

AUTOR: MAYREG BAEZ CI: 28.019.467 SECCIÓN: LME522-2019/04-SAIAB ASIGNATURA: Mediciones de eléctricas en RF

CABUDARE, ABRIL 2020

PRÁCTICA Nª 2 MANEJO DEL OSCILOSCOPIO DIGITAL. TEMPORIZADORES PASIVOS. Objetivos: General Evaluar circuitos Pasivos RC, RL, RLC. Específicos Verificar la curva característica de circuitos Pasivos RC, RL, RLC. Marco Teórico Desarrollar marco teórico correspondiente a la curva característica de circuitos Pasivos RC, RL, RLC. En esta práctica se analizara en corriente alterna, en la que los valores de las señales cambian constantemente con el tiempo, el comportamiento del condensador y de la bobina en el régimen permanente.

Circuito con resistencia y autoinducción. Circuito R-L. Sea el circuito constituido por una resistencia y una bobina. También se puede considerar este circuito formado por una bobina real; es decir, considerando la resistencia óhmica de la misma. (Desconsideramos la capacidad de la bobina por ser la frecuencia de la tensión aplicada pequeña). Al aplicarle una tensión alterna senoidal, el circuito será recorrido por una corriente también alterna senoidal de la misma frecuencia. Esta corriente dará lugar a dos tipos de caídas de tensión diferentes en el circuito: una caída de tensión óhmica debida a la resistencia óhmica, R, del circuito cuyo valor es RI y que estará en fase con la corriente y otra inductiva o reactiva debida a la reactancia de la bobina, XL, cuyo valor es XL I y desfasada 90º en adelanto respecto a la "caída de tensión óhmica”. En todo momento, la suma de ambas caídas de tensión debe ser igual a la tensión aplicada, que a su vez es igual a ZI, (Ley de Kirchhoff). Pero como no están en fase, la suma debe ser vectorial o geométrica.

Tenemos, por tanto: • caída de tensión en la resistencia: VR = R(0º I (en fase con la corriente) • caída de tensión en la bobina VL = XL (90º x I (90º en adelanto sobre la corriente) • Tensión total V = Z(n I (en adelanto n grados respecto de la corriente) Circuito con resistencia y condensador. Circuito R-C. Sea el circuito formado por la resistencia pura R y el condensador C. Al aplicar al circuito una tensión alterna senoidal de V voltios de valor eficaz y de frecuencia f en Hertzios, será recorrido por una corriente alterna senoidal de la misma frecuencia que la de la tensión de alimentación. Esta corriente dará lugar a dos tipos de caídas de tensión diferentes: una, VR, debida a la resistencia R, en fase con la corriente, cuyo valor es RI, y otra, Vc, de valor XC I retrasada 90º respecto de la corriente. En todo momento, la suma vectorial o geométrica de ambas caídas de tensión debe ser igual a la tensión aplicada. Tenemos, por tanto: • caída de tensión en la resistencia VR = R(0º I (en fase con la corriente) • caída de tensión en el condensador Vc = Xc(-90º I (90º en retraso respecto de la corriente) • Tensión total V = Z(-nº I en retraso n grados sobre la corriente)

Circuito con resistencia e inductancia. Circuito R-L Sea el circuito constituido por una resistencia y una bobina.

Al aplicarle una tensión alterna senoidal, los dos componentes, resistencia y bobina, estarán sometidos a la misma tensión, por lo que cada uno de ellos será recorrido por una corriente senoidal diferente: por la resistencia circulará una corriente IR que estará en fase con la tensión aplicada, y por la bobina circulará una corriente IL que estará retrasada 90º respecto de la tensión. La suma vectorial o geométrica de ambas corrientes (Ley de Kirchhoff) dará lugar a la corriente total It que recorre el circuito y que estará retrasada un ángulo φ. Circuito con resistencia y condensador. Circuito R-C Sea el circuito formado por la resistencia pura R y el condensador C.

Al aplicar al circuito una tensión alterna senoidal de V voltios de valor eficaz y de frecuencia f en Hertzios, cada componente será recorrido por una corriente alterna senoidal de la misma frecuencia que la de la tensión de alimentación: por la resistencia circulará una corriente IR que estará en fase con la tensión aplicada, y por el condensador circulará una corriente IC 90º en adelanto respecto de la tensión. La suma vectorial o geométrica de ambas corrientes (Ley de Kirchhoff) dará lugar a la corriente total It que recorre el circuito y que estará adelantada un ángulo φ. Conceptos fundamentales de filtros

Se llama filtro a un circuito que permite que solo una parte de las señales de entrada puedan pasar a la salida, dependiendo de su frecuencia. Los filtros ideales tienen las siguientes características:

-Pasa bajo

-Pasa banda

-Pasa alto

-Elimina banda

FILTROS PASIVOS DE PRIMER ORDEN: RC PASA BAJO

FILTROS PASIVOS DE PRIMER ORDEN: RL PASA ALTO

EL CIRCUITO RLC SERIE COMO FILTRO PASIVO En este circuito se van a realizar diferentes medidas de entrada y salida, para observar sus características como filtro pasivo: Pasa-banda Elimina-banda Pasa-bajo Pasa-alto

FILTRO RLC PASA-BAJO El filtro pasa-bajo permite que se obtengan en la salida las señales de frecuencias más bajas que fr (la frecuencia de corte para este filtro) y atenúa en la salida las frecuencias superiores a fr.

ECUACIONES DEL FILTRO RLC PASA-BAJO Determinamos el módulo de la función VC/Vg haciendo uso de las impedancias de los componentes en régimen sinusoidal permanente.

En resonancia:

Para 𝜔 = 0

Para 𝜔 = ∞

FILTRO RLC PASA-ALTO El filtro pasa-alto permite que se obtengan en la salida las señales de frecuencias más altas que fr (la frecuencia de corte para este filtro) y atenúa en la salida las frecuencias inferiores a fr.

ECUACIONES DEL FILTRO RLC PASA-ALTO Determinamos el módulo de la función VL/Vg haciendo uso de las impedancias de los componentes en régimen sinusoidal permanente.

En resonancia:

Para 𝜔 = 0

Para 𝜔 = ∞

Listado de Parámetros Generador de voltaje AC senoidal y cuadrada. Capacitor de 1 μF, 0.01μF, y 470 nF. Resistencia de 100 Ω, 47 Ω y 15KΩ. Inductor 0.01H, 23 mH. Switch de 2 polos. Voltímetro DC Osciloscopio virtual. Computador con Programa Proteus

LABORATORIO Procedimiento 1.- Abra el programa Proteus. 2.- Abra el Editor. 3.- Seleccione en file New Desing para crear un nuevo archivo. 4.- Presione P en Device y seleccione opciones de componentes. 5.- Dibuje el circuito con los parámetros establecidos. 6.- Seleccione opciones de fuente. 7.- Dibuje la fuente en el circuito con los parámetros establecidos. 8.- Seleccione Datos de Resistencia y modifíquelos parámetros establecidos. 9. Monte los circuitos dados. Simulaciones Adjuntar los gráficos de las siguientes simulaciones: • Carga del circuito RC. • Descarga del circuito RC. • Carga del circuito RL.

según

los

• Descarga del circuito RL. • Carga del circuito RLC. • Descarga del circuito RLC. Procedimiento Monte cada circuito para los valores indicado: Circuito RC serie R= 47 Ω y C=470 nF onda cuadrada de 5 Voltios de entrada.

Carga

Descarga

Tabulaciones y Resultados del circuito RC Carga Proteus Descarga Proteus Tiempo En Voltímetro Dc Voltímetro Dc Segundos 0 0 0 10 -1,41 -64,7µ 20 -1,52 -64,6µ 30 -1,52 -64,6µ 40 -1,42 -64,3µ 50 -1,42 -64,3µ 60 -1,51 -64,9µ Circuito RL serie, salida en L R= 630 Ohmios y L= 1 mH onda seno de 5 Voltios de entrada.

Circuito RL serie

Carga

Descarga

Circuito RLC serie onda seno Amortiguado R=50 Ohmios, L=0,01 H y C=1uF, de 5 Voltios de entrada senoidal.

Circuito RLC serie

Carga

Descarga

Circuito RLC serie onda seno sub. Amortiguado cambiar en el circuito anterior por R= 100 Ω, L= 23 mH y C= 1 μF, de 5 Voltios de entrada senoidal.

Carga

Descarga

POST-LABORATORIO ¿Tiene la señal de salida el comportamiento esperado al ser comparado con la teoría? Para ello compare las gráficas y valores de voltaje y frecuencia tanto de las simulaciones, con los valores experimentales del circuito. ¿Qué diferencia encuentra en las señales al variar la frecuencia? Al aplicar al circuito una tensión alterna senoidal de V voltios de valor eficaz y de frecuencia f en Hertzios, cada componente será recorrido por una corriente alterna senoidal de la misma frecuencia que la de la tensión de alimentación: por la resistencia circulará una corriente IR que estará en fase con la tensión aplicada, por la bobina circulará una corriente IB 90º en atraso respecto de la tensión, y por el condensador circulará una corriente IC 90º en adelanto respecto de la tensión. El primer circuito RC con una tensión alterna cuadrada con relación a la gráficas y el cuadro de valores podemos ver es un circuito integrador, recordemos que en términos de respuesta a la frecuencia, dicho circuito es un filtro pasa bajas. La cantidad de carga y descarga del capacitor depende de la constante de tiempo del circuito y de la frecuencia de entrada. Como ya se sabe, el integrador RC

tiende a redondear los flancos de los pulsos aplicados. Este redondeo ocurre en diversos grados, dependiendo de la relación de la constante de tiempo al ancho de pulso y al periodo. El redondeo de los flancos indica que el integrador tiende a reducir los componentes de alta frecuencia de la forma de onda del pulso. Existe una relación definida entre la respuesta en función del tiempo (pulso) y la respuesta a la frecuencia. Los rápidos flancos ascendentes y descendentes de una forma de onda pulsante contienen los componentes de frecuencia más alta. Las partes planas de la forma de onda pulsante, que son las partes superiores y la línea de base de la forma de onda pulsante, representan cambios lentos o componentes de frecuencia más baja. El segundo circuito RL conforme se incrementa la frecuencia de la entrada, la reactancia inductiva también lo hace. Como la resistencia es constante y la reactancia inductiva aumenta, el voltaje entre los extremos del inductor se incrementa y el voltaje entre los extremos del resistor (voltaje de salida) disminuye. La frecuencia de entrada puede ser incrementada hasta que alcance un valor al cual la reactancia sea tan grande, comparada con la resistencia, que el voltaje de salida pueda ser ignorado porque llega a ser muy pequeño, comparado con el voltaje de entrada. Cada valor de frecuencia puede ser visualizado como parte de un triángulo de impedancia diferente. Y en el tercer y cuarto circuito son circuitos RLC en serie recordemos que la reactancia capacitiva varía inversamente con la frecuencia y la reactancia inductiva varía directamente con la frecuencia es típico que en este tipo de circuito serie típico la impedancia total se comporta como sigue: al empezar a una frecuencia muy baja, XC es alta, XL es baja, y el circuito es predominantemente capacitivo. Conforme se incrementa la frecuencia, XC disminuye y XL aumenta hasta que se alcanza un valor donde XC = XL y las dos reactancias se eliminan, lo cual vuelve al circuito puramente resistivo. Esta condición se denomina resonancia en serie. A medida que la frecuencia se incrementa aún más, XL llega a ser mayor que XC,y el circuito es predominantemente inductivo. ¿Qué aplicaciones puede tener este tipo de comportamiento de circuitos en las comunicaciones? Los circuitos que tienen tanto inductancia como capacitancia exhiben la propiedad de resonancia, la cual es importante en muchos tipos de aplicaciones. La resonancia es la base de la selectividad de frecuencia en sistemas de comunicaciones. Por ejemplo, la capacidad de un receptor de radio o de televisión para seleccionar cierta frecuencia transmitida por una estación particular y, al mismo tiempo, eliminar las frecuencias de otras estaciones está basada en el principio de resonancia. En algunos tipos de receptores de comunicación, los amplificadores sintonizados se acoplan a un transformador para incrementar la amplificación. Los capacitores pueden ser colocados en paralelo con los devanados primario y secundario del transformador, creando efectivamente dos filtros pasa bandas resonantes en paralelo acoplados entre sí. Produce un mayor ancho de banda y pendientes más inclinadas en la curva de respuesta, con lo que se incrementa la selectividad para una banda de frecuencias deseada. En los circuitos RC lo poseen muchos dispositivos y sistemas electrónicos utilizan formas de onda de pulsos o

rectangulares, incluidas las computadoras, los sistemas de comunicaciones y los circuitos de control de motores, las siguientes son control de motores, las siguientes son consideraciones important