CEII Proyecto Final Pineda Lopez Lara

8/11/2019 CEII Proyecto Final Pineda Lopez Lara

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Proyecto Final Circuitos Electronicos II:

Mezclador de Senales

Pineda Molina Christopher Isaac

Jose Daniel Lopez Perez

Jesus Eduardo Lara Gonzalez

April 10, 2014

Division de Ingenieras Campus Irapuato-SalamancaDICIS

Salamanca, Guanajuato Mexico

Contents

1 Objetivo 2

2 Componentes 2

3 Equipo 2

4 Introduccion 2

4.1 Funcionamiento del mezclador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

5 Desarrollo 4

5.1 Simulacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45.2 Implementacion fsica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.3 Analisis del circuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.4 Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

6 Conclusion General 9

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1 Objetivo

El alumno debera aplicar el conocimiento adquirido durante el curso para con-struir un circuito mezclador de senales, el cual debe ser capaz de aceptar dossenales y desplegar la suma de ambas.

2 Componentes

Transistor 2N3819

2 Potenciometros de 1 M

2 Resistencias de 1 M

1 Resistencia de 2,2 M 1 Resistencia de 2,2 K

1 Resistencia de 4,7 K

1 resistencia de 470

2 Capacitores de 0.1F

1 Capacitor de 47F

1 Capacitor de 220F

3 Equipo Osciloscopio

Generador de funciones

Fuente de Alimentacion Regulable

4 Introduccion

Para quienes gustan de los circuitos mas eficientes y simples, el circuito realizadoen esta practica combina simplicidad y eficiencia para actuar como mezcladorde dos fuentes de senal en una salida.

4.1 Funcionamiento del mezclador

Los siguientes terminos se usan para describir el funcionamiento del mezclador:

Ganancia (o perdida) de conversion es la razon de la potencia de senal desalida (FI) a la de entrada (RF)

Cifra de ruido es la SNR (relacion senal-a-ruido) en el puerto de entrada(RF) dividida entre el SNR en el puerto de salida (FI).

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El aislamiento representa la cantidad de fuga o paso de alimentacion

entre los puertos del mezclador. Sea fRF la frecuencia en el puerto de RF,fLO la del oscilador local y fIF la de FI. Entonces el aislamiento en elpuerto RF en f LO es la cantidad en que la senal de nivel de excitacionse atenua cuando se mide en el puerto de RF. El aislamiento en el puertoFI en f L O es la cantidad en que la senal de nivel de excitacion se atenuacuando se mide en el puerto FI.

La compresion de conversion se refiere al nivel de potencia de entrada RFarriba del cual la curva de potencia de salida FI vs potencia de entrada RFse desva de la linealidad. Arriba de este nivel, un aumento adicional en elnivel de entrada RF no se traduce en un aumento proporcional en el nivelde salida. Cuantitativamente, la compresion de conversion es la reducciondel nivel de salida en dB abajo de la caracterstica lineal. Usualmente,

el nivel de entrada en el que la compresion es de 1 o 3 dB se da en lasespecificaciones del mezclador

El rango dinamico es el rango de amplitud dentro del cual el mezcladorpuede trabajar sin degradacion en la operacion. Depende del punto decompresion de conversion y de la cifra de ruido del mezclador.

Figure 1: Mezcladores a FET de terminacion unica: (a) mezclador JFET coninyeccion de LO y RF en la compuerta; (b) mezclador JFET con inyeccion LOen la terminal de fuente (c), mezclador a compuerta dual a MOSFET con senalesde LO y RF inyectadas en compuertas separadas.

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5 Desarrollo

5.1 Simulacion

Para este proyecto final procedimos primero a realizar una simulacion en Proteuspara analizar el comportamiento de este circuito.

Figure 2: Circuito mezclador.

El circuito disenado en proteus es el siguiente:

Figure 3: Circuito mezclador simulado.

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Figure 5: Circuito en fsico.

Se usaron los mismos valores de entrada que en la simulacion proporcionadospor dos generadores de funciones, se usaron estos valores de entrada ya que eluso de transistores FET, que se caracterizan por su alta impedancia de entrada,nos proporciona una respuesta en frecuencia sin atenuacion entre 1Hz y 20KHz.

Por medio de los potenciometros VR1 y VR2 se controla de manera independi-ente la senal de entrada antes de efectuar la mezcla y cuyo proposito es ajustarel nivel de la senal de entrada para evitar la distorsion mientras que emparejala impedancia de la entrada con la salida.R1 y R2 son resistencias que regulan el paso de corriente.

C1, C2 y C3 son capacitores ceramicos que filtran la senal, debido a que noestan polarizados no es necesario observar la posicion.

C3 sirve en este caso para hacer un acoplamiento de senal final antes de que lasenal sea exhibida por la salida.

Q1 es un transistor de efecto de campo, comunmente conocida como FET2N5457.

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5.3 Analisis del circuito

En el siguiente analisis los datos con los cuales se manejaron las ecuacionesfueron obtenidos de la hoja de especificaciones del 2n5457. IDSS= 1mA,V gs=.5V, Sustituyendo los siguientes datos en la formula (1) se obtiene

V gs = Rs

IDSS

1

V gs

V p

2(1)

V gs = 2.2K

1mA

1

2V gs

0.5 +

V gs

.25

2(2)

Al hacer todos las operaciones matematicas nos queda una ecuacion de segundo

orden dada por:

8.8V gs2 + 9.8V gs + 2.2 = 0

Obteniendo dos resultados los cuales fueron Vgs1=-0.3117 y Vgs2=-0.80186,como no puede pasar de Vp el voltaje, se debe escoger Vgs1. Ahora con Vgs sepuede conocer Id la cual es I d= (V gs/Rs) = (0.31/2.2K) = 0.14mA

Para la obtencion de gm primero se debe obtener gm0

gm0 = 2IDSS|V p| = 2mA0.5V

= 4m

y

gm =

gm0

1 V gsV p

=

4m

1 0.31

0.5

= 1.50mS

Ahora se analizara la ganancia en voltaje siendo Av = gm RD y susti-tuyendo valores nos da

Av=

1.50 103

4.7K

= 7.08

Y su ganancia en corriente

Ai= AvRc+1M4.7K

=

7.08

2.2M+1M

4.7K

= 4820.42

5.4 ResultadosLos resultados obtenidos en la implementacion fsica fueron los siguientes:

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Figure 6: Senal de salida al dejar un potenciometro en su maxima carrera y elotro en su mnima.

Figure 7: Senal de salida en el mismo caso que en la anterior imagen perocambiando los potenciometros.

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Figure 8: Senal de salida al poner los dos potenciometros en su maxima carrera.

Con las anteriores imagenes se puede observar que el circuito cumple con suproposito ya que suma las senales y en el caso cuando ambos potenciometrosestan en su mnima carrera el circuito no despliega ninguna senal ya que estara

sumando dos senales con valor de 0.

6 Conclusion General

En este proyecto se aplicaron los conocimientos adquiridos en el curso d andonosresultados satisfactorios al momento de implementar y trabajar con el circuito,se puede concluir que un transistor de efecto de campo puede permitir la mezclade varias fuentes de senal de distintos tipos, dando como resultado aplicacionesque van desde la suma de senales o al tratamiento de senales de varias fuentescomo es el preamplificador de un microfono hasta la conversion de audios estereoa mono, al momento de hacer las pruebas correspondientes y trabajar con el cir-cuito se observo que este circuito es muy susceptible a la captacion de zumbidos

ya que al momento de la implementacion los factores externos al circuito afec-taron un poco la senal de salida, el consumo de este circuito es muy bajo solode algunos miliamperios, el de la practica es un JFET especialmente fabricadopara aplicaciones de RF y de mezclador, ofrece muy poco ruido, baja distorsi ony una excelente ganancia de alta frecuencia.

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