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2011 Práctica 3. Amplificador clase C

MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo Facultad de Ingeniería; UNAM 09/02/2011

Facultad de Ingeniería; UNAM Práctica 3. Amplificador clase C

MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo

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Año 2011

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Facultad de Ingeniería; UNAM Práctica 3. Amplificador clase C

Objetivos: 1. 2. 3. 4. 5.

Diseñar y ensamblar un circuito amplificador clase C. Analizar el espectro de la señal de salida del amplificador clase C. Diseñar y ensamblar un circuito clase C sintonizado Calcular el circuito tanque para sintonizar el amplificador clase C Realizar el análisis en frecuencia de un amplificador clase C.

Lista de experimentos 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Circuito fijador de nivel negativo Circuito amplificador básico clase C. El circuito tanque Amplificador clase C sintonizado con tanque El transformador de FI Amplificador clase C sintonizado con transformador

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Material

• • • • •

Osciloscopio Multímetro 2 generadores de funciones Analizador de espectros Fuente de poder dual

• • • • • •

Adaptadores BNC-Banana Adaptadores BNC-Caimán Cables Banana-Caimán Pinzas de punta Pinzas de corte Alambre número 20

• • • • • • •

1 protoboard 1 diodo schottky 1N5817 1 transistor BC547A ó BC547B ó BC547C Una bobina Un transformador de FI (cualquier marca) Banco de capacitores Banco de resistencias

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Instrucciones para el reporte •

• • • •

Copie la carátula de la práctica presente anotando los nombres de los integrantes del equipo por apellido. o Puede rehacer la carátula para tenerla en formato digital. o Se resta un punto de la calificación si no anota su nombre por apellido. Anote el número de grupo de laboratorio. El cuestionario previo se evalúa aparte de la realización de la práctica. Anote en su reporte lo que se pide reportar en cada pregunta de los experimentos. Sus respuestas deben estar numeradas de acuerdo a la pregunta que intentan responder. No olvide expresar sus comentarios tal como se indica al final de la práctica.

Cuestionario previo 1. 2. 3. 4. 5.

Investigue y reporte el diagrama del circuito tanque (circuito LC) [Malvino] Investigue y reporte cómo varía la impedancia del circuito tanque con la frecuencia. [Paynter] Investigue y reporte el diagrama de circuito de un fijador de nivel negativo con diodo. [Paynter] Investigue y reporte el funcionamiento del circuito fijador de nivel negativo con diodo. .[Paynter] Investigue y reporte cual es la fórmula para calcular el tiempo de descarga del capacitor en el recortador de nivel. [Paynter] 6. Investigue y reporte el comportamiento del amplificador clase C. [Paynter][Malvino] 7. Investigue y reporte el modelo ideal de un transformador y cuál es su respuesta en frecuencia. 8. Investigue que es un transformador de FI. o Reporte foto del dispositivo. o Reporte diagrama interno. o Reporte en que se usa. 9. Investigue y reporte cuál es el espectro de una señal senoidal a frecuencia ߱଴ . [Hsu] 10. Investigue con su profesor de teoría o cualquiera otro ¿Cuál es la función de un amplificador sintonizado en un equipo receptor de radio?

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Experimento 1. El circuito fijador de nivel negativo 1. 2.

El circuito de la figura 1 corresponde con un fijador de nivel negativo. El circuito fijador de nivel debe satisfacer la siguiente relación 5ܴ‫ = ܥ‬50ܶ

Donde • • •

ܴ es la resistencia ‫ ܥ‬es la capacitancia ܶ es el periodo de la señal

3.

Calcule el valor de la resistencia si se considera que a. Se va a alimentar una señal senoidal de 2ሾܸ௉௉ ሿ a 30ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ y b. que el capacitor de paso es de 100ሾ݊‫ܨ‬ሿ. (1 pt) Reporte los resultados de sus cáclulos. (1pt) Arme el circuito de la figura 1 y reporte una fotografía del circuito armado (1 pt) Alimente ahora una señal cuadrada y reporte el oscilograma correspondiente Reporte si el oscilograma de la señal de salida del fijador sigue siendo cuadrada o es aproximada.

4. 5. 6. 7.

Figura 1. Diagrama del circuito fijador de nivel.

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Experimento 2. Circuito amplificador básico clase C 1. 8.

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

El circuito de la figura 2 corresponde con un amplificador básico de clase C. El circuito de la base del transistor es un fijador de nivel: el diodo del circuito es el diodo baseemisor del TBJ. Calcule el valor de la resistencia si se considera que a. Se va a alimentar una señal senoidal de 2ሾܸ௉௉ ሿ a 30ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ y b. Que el capacitor de paso es de 100ሾ݊‫ܨ‬ሿ. (1 pt) Reporte los resultados de sus cálculos. Arme el circuito de la figura 2. Reporte una fotografía del circuito ensamblado. (1 pt) Reporte el oscilograma de la señal de entrada. (1 pt) Configure el analizador de espectros para una escala logarítmica. Reporte el espectro de la señal de entrada. (1 pt) Reporte el oscilograma de la señal de salida. (1 pt) Configure el analizador de espectros para una escala logarítmica. Reporte el espectro de la señal de salida. Observe el espectro de la señal de salida, concluya y reporte respecto de las nuevas espigas generadas. (Las espigas corresponden con la acción de fijación de nivel del TBJ). a. (1 pt) La primera espiga, ¿está a la frecuencia de la señal de entrada? b. (1 pt) ¿A cuáles frecuencias se encuentran las otras espigas?

Figura 2. Amplificador clase C.

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Experimento 3. El circuito tanque 1. 2. 3.

El circuito de la figura 3 corresponde con un circuito tanque. Use la bobina provista en el laboratorio y cuyo valor ya se conoce. (1 pt) Calcule y reporte el valor de un capacitor para que el circuito tanque esté sintonizado a 30KHz: puede usar la fórmula siguiente: ‫=ܥ‬

4. 5. 6.

1 ‫ܮ‬ሺ2ߨ݂଴ ሻଶ

Configure su generador para suministrar ruido. (1 pt) Observe y reporte la imagen generada por el su analizador de espectros. (1 pt) En su analizador de espectros localice y reporte la frecuencia a la cual ocurre la máxima ganancia.

XSC1 Ext T rig +

XFG2

_ B

A

Agilent +

1

_

0

+

_

2

R1 10kΩ

XSA1

C2 100nF

L1 100mH

IN T

0

Figura 3. Circuito tanque. Ejercicio para hallar el valor del inductor.

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Experimento 4. Amplificador clase C sintonizado con tanque 1. 2. 3.

Para este experimento se van a emplear el circuito construido en el experimento 2 y el circuito construido en el experimento 3. Arme el circuito de la figura 4. Alimente su amplificador con una señal senoidal de 2ሾܸ௉ ሿ y una frecuencia de 30ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ. a. (1 pt) Reporte el oscilograma obtenido. b. (1 pt) Reporte el espectro obtenido. c. (1 pt) Observe y reporte sus conclusiones sobre el contenido armónico del espectro obtenido.

VCC

XSC1 5V

VCC

Ext Trig + _ B

A +

C2 2.533nF

L1 100mH

_

0

+

_

0

5 XSA1 Q1

C1 2 V2 100nF 2 Vpk 10kHz 0 0°

R4 1MΩ

1 R1 100kΩ

BC547B

IN T

0

0

0

0

Figura 4. Amplificador clase C sintonizado. El valor del inductor en la figura no corresponde con el valor del inductor provisto en el laboratorio.

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Experimento 5. El transformador de IF 1. 2.

El transformador de IF está diseñado de tal forma que su respuesta en frecuencia está cerca de los 455ሾ݇‫ݖܪ‬ሿ . La figura 5 ilustra algunos transformadores de IF

Figura 5. Bobina de frecuencia intermedia o FI. Observe que el transformador ya incluye un capacitor de sintonización. Figura obtenida desde E-Radio control: http://www.eradiocontrol.com.ar/?Documentacion:Radiofrecuencia:Componentes.

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Facultad de Ingeniería; UNAM Práctica 3. Amplificador clase C 3.

Para observar la respuesta en frecuencia del transformador, arme el circuito de la figura 6.

Osciloscopio

Generrador de funciones

XSC1 Ext T rig +

XFG1

_ B

A +

_

+

_

T2

TS_RF Figura 6. Circuito para obtener la respuesta en frecuencia del transformador de FI. En el diagrama se ha omitido a propósito el capacitor interno del transformador.

4.

(1 pt) Para obtener la respuesta en frecuencia de su transformador se empleará el método de barrido manual. Llene y reporte la tabla 1. Tabla 1. Respuesta en frecuencia del transfomrador de FI voltaje Frecuencia voltaje de entrada [KHz] salida [Vrms] 1[Vrms] 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500

5. 6.

(1 pt) Haga y reporte una gráfica de la tabla 1. (1 pt) Empleando un capacitor a la salida de la bobina, sintonice el transformador para una frecuencia de resonancia de 50ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ. Reporte el valor del capacitor.

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Experimento 6. transformador 1. 2. 3.

Amplificador

clase

C

sintonizado

con

Para este experimento se van a emplear el circuito construido en el experimento 2 y el circuito de transformador sintonizado a 50ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ construido en el experimento 5. Arme el circuito de la figura 7. Alimente su amplificador con una señal senoidal de 2ሾܸ‫݌‬ሿ y una frecuencia de 50ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ. d. (1 pt) Reporte el oscilograma obtenido. e. (1 pt) Reporte el espectro obtenido. f. (1 pt) Observe y reporte sus conclusiones sobre el contenido armónico del espectro obtenido.

Osciloscopio XSC1 Ext T rig + _ B

A +

_

+

_

VCC 5V T2

Generrador de funciones XFG1

TS_RF

C2 100nF

Q1

C1 100nF

BC547B R1 50kΩ

Figura 7. Circuito amplificador clase C sintonizado con un transformador de FI. Los valores de los componentes en la figura no corresponden con los que Ud. debe obtener experimentalmente.

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Bibliografía Libros

[Paynter] [Malvino]

Paynter; Robert T., "Introductory Electronic Devices and Circuits (conventional flow versión)", Pearson, 7a edición Malvino; Albert, "Principios de eletrónica" McGraw Hill, 7a edición

[Hsu]

Hsu; Hwei P., "Análisis de Fourier", Prentice Hall

Sitios web E-Radio control: http://www.e-radiocontrol.com.ar/?Documentacion:Radiofrecuencia:Componentes

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