Lab Circuitos I

Manual Circuitos I

UNIVERSIDAD TECNOLGICA CENTROAMERICANAUNITEC

FACULTAD DE INGENIERAS

LABORATORIO DE ELECTRNICA

MANUAL DE LABORATORIO PARALA CLASE DE CIRCUITOS I

CONTENIDO

INTRODUCCIN3GUA 1: Resistencia y Ley de Ohm4GUA 2: Mediciones de potencia10GUA 3: Leyes de Kirchoff13GUA 4: Introduccin al Potencimetro17GUA 5: Termistores, fotoresistores y sensores22GUA 6: Teorema de Thevenin y de Superposicin29GUA 7: El amplificador Operacional35GUA 8: Fuentes de corriente con amplificador operacional38GUA 9: Condensadores y circuitos R-C44BIBLIOGRAFA49

INTRODUCCIN

En este manual de laboratorio se muestra los fundamentos tericos y las instrucciones para realizar las prcticas de la clase circuitos I, el cual sirve de apoyo a las lecturas y presentaciones impartidas en el aula de clase.

Las prctica de este manual estn diseadas de forma que el alumno aplique sus conocimientos adquiridos en la clase de forma progresiva y que conozca las diferencias y similitudes de disear un circuito en el simulador e implementarlo usando elementos electrnicos discretos.

Debido a que este es un curso de introduccin a los circuitos elctricos se explica el uso bsico de los instrumentos de medicin en el laboratorio, adems, de los cdigos y partes que se utilizan en las prcticas.

Con estos experimentos el alumno aprender los conceptos bsicos que aplicar al anlisis y diseo de circuitos que son la base para cursos avanzados en electrnica. Se comienza con la ley de Ohm y resistencias luego se estudia el anlisis de circuitos con las leyes de Kirchoff y el teorema de Thevenin. Luego, se estudia el uso de elementos como potencimetros, termistores y fotoresistores. Por ltimo se estudiarn los amplificadores operacionales y condensadores para circuitos RC.

GUA 1: Resistencia y Ley de Ohm

OBJETIVOS Comprobacin de la ley de Ohm y aplicacin del cdigo de colores para las resistencias. Que el alumno verifique y compare los resultados de las mediciones prcticas contra los valores tericos de las resistencias y de los circuitos resistivos. Comprobacin de los arreglos serie y paralelo de resistencias.

Subtema 1: ResistenciasTEORALa mayora de las resistencias que se utilizan en los dispositivos electrnicos estn hechas en base a carbn. Por esta razn es que si trazamos una lnea con lpiz grafito sobre el Papel obtenemos una resistencia elctrica de un valor que depende de la longitud y el grosor de la lnea.

Estas resistencias vienen codificadas con bandas de colores que representan su valor en ohmios de acuerdo al fabricante.

La frmula de resistencia viene dada por la relacin lineal entre el voltaje y la corriente dada en la siguiente frmula:

V=R.I(1)

Donde R es la resistencia que tiene la funcin de la pendiente de una ecuacin lineal. I es la variable que tiene la corriente que pasa a travs del resistor tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1

PRACTICA 1Elija cinco resistencias del laboratorio y considerando el cdigo de colores expuesto a continuacin llene los datos solicitados en la Tabla 1.

NValor Terico de la ResistenciaToleranciaValor Medido

15105509

25.1k5 5.06k

31.2k51.18k

48.2k58.12k

5200k5197k

Tabla 1

Subtema 2: Ley de Ohm:

TEORALa corriente en un circuito es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del circuito.

Matemticamente lo anterior se expresa como:

(2)

PRCTICA 2

1.Conectar una resistencia de valor 1K y aplicar los siguientes valores de voltajes (anotar los resultados):

Voltaje aplicadoCorriente en ( mA )

1 V0.8

2 V1.8

3 V2.9

4 V3.9

5 V4.9

6 V5.9

7 V6.9

8 V7.99

9 V9

10 V10

Tabla 2

2. Grafique los resultados y obtener conclusiones.3. Repita el paso 2 con los resultados del anlisis terico y las simulaciones de circuito.

Subtema 3 - Asociacin de resistencias:

TEORA

Resistencias en serie:

Se dice que dos o ms resistencias estn en serie cuando son recorridas por una sola corriente. En este caso la resistencia equivalente total es:

RT = R1 + R2 + R3 + ............................+ Rn(3)

Resistencias en paralelo:

Se dice que dos ms resistencias estn en paralelo cuando estn conectadas al mismo voltaje (Sus dos extremos estn conectados a los mismos puntos o nodos).

En este caso la resistencia equivalente total ser:

1 = 1 + 1 + 1 + ..................... + 1 (4)RT R1 R2 R3 Rn

PRCTICA 3

1. Conectar el siguiente circuito y proceder a calcular tericamente la resistencia equivalente total y su valor medido con el hmetro:

Figura 2

Resistencia Total terica = 3.6

Resistencia Total medida = 3.48

Clculo del error = 3.33%

2.Conectar el siguiente circuito y proceder a calcular tericamente la resistencia equivalente total y su valor medido con el hmetro:

Figura 3

Resistencia Total terica = 0.3k

Resistencia Total medida =0.29k

Clculo del error =3.33

3. Conectar el siguiente circuito y proceder a calcular tericamente la resistencia equivalente total y su valor medido con el hmetro:

Figura 4Resistencia Total terica = 3.6k

Resistencia Total medida =3.54k

Clculo del error =2.7

CUESTIONARIO1. Qu factores pueden influir para que una resistencia cambie el valor original especificado por el fabricante?2. Por qu se considera que una resistencia es un elemento lineal?3. Cul es el efecto de agregar una resistencia a un circuito en paralelo en su resistencia total?4. Explique y desarrolle una frmula para encontrar la propagacin del error en la resistencia total de los circuitos serie y paralelo.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Primera parte: la Tabla 1. Segunda parte: la Tabla 2 y su grfica asociada. Tercera parte: los valores de resistencia equivalente medida en el laboratorio.

RESULTADOS TERICOS

Primera parte: Valor terico de resistencias Segunda parte: Completar la Tabla 2 con valores tericos y realizar la grfica. Tercera parte: Valores tericos de resistencia equivalente.

RESULTADOS SIMULADOS

Segunda parte: Completar la Tabla 2 con valores simulados y su grfica asociada.

GUA 2: Mediciones de potencia

OBJETIVOS Verificar las relaciones de potencia entre los elementos de un circuito y la potencia entregada por la fuente.

TEORALa potencia activa consumida por una resistencia se puede deducir como:

P = V . Iyen una resistencia:V = I . R, entonces:

P = ( I . R) . I,

P = I . R(1)

La potencia en un resistor es la cantidad de calor que produce una corriente al pasar por l. La formula de potencia est dada por:

P=W/t =Joule/s(2)

Donde W es el trabajo realizado y t es el tiempo en que lo realiza.

Y la potencia elctrica generalmente se define en Watts.

PRCTICARealizar el siguiente montaje utilizando resistencias menores de 10K y medir la potencia consumida por cada resistencia. Sumar las potencias individuales de cada resistencia.Seguidamente medir la corriente total It y anotar la potencia entregada por la fuente ( P = V . I ).

Diagrama 1

R ()I ( mA )P ( W )

R11.2k2.9010.092

R25101.247.84176

R31k1.4220.164

R41.2k0.563.7632

R51.2k0.828.0688

R61.2k2.89100.2255

R71.2k1.1716.4268

R85.1k0.151.1475

R91.2k1.1716.4268

Tabla 1

Suma de las Potencias:184.15636

Potencia de la fuente:29.1

CUESTIONARIO

1. Utilizando las leyes de circuitos de Kirchoff demuestre la conservacin de potencia en un circuito. No utilice un ejemplo numrico; trabaje nicamente con variables.

Pista: Para este propsito se le recomienda demostrar que, para una malla de k elementos, la suma de todas las potencias es igual a cero, o sea .2. A qu se le llama un elemento pasivo de circuito? Qu elemento del circuito que arm en esta prctica se puede considerar un elemento pasivo?


Realizar el balance de potencias y completar la Tabla 1 con datos tomados en el laboratorio. RESULTADOS TERICOS

Realizar el balance de potencias y completar la Tabla 1 con datos del anlisis terico.


Realizar el balance de potencias y completar la Tabla 1 con datos de la simulacin de circuito.

GUA 3: Leyes de Kirchoff

OBJETIVOS Verificar el cumplimiento de las leyes de Voltajes y de Corrientes de Kirchhoff. Comprobar el concepto de divisor de voltaje y de divisor de Corriente.

Subtema 1 - Ley de Voltajes de Kirchhoff:

TEORA

La suma algebraica de voltajes alrededor de un camino cerrado Malla es igual a cero:

V1 + V2 + V3 + ..............Vn = 0(1)

PRCTICA 1

Realizar el siguiente montaje y medir los voltajes indicados. Sumar los voltajes.Comparar esta suma al voltaje total aplicado.

Diagrama 1

Subtema 2. Ley de Corrientes de Kirchhoff:

TEORA

La suma algebraica de corrientes (Entrando saliendo) que convergen a un nodo es igual a cero.

I1 + I2 + I3 +..................In = 0(2)

PRCTICA

Realizar el siguiente montaje y medir las corrientes indicadas, considerando como negativas las corrientes entrantes y como positivas las corrientes que salen del nodo.

Diagrama 2

I1 3.96 mA

I2 1.59 mA

I3 0.44 mA

I4 2.42 mA

I5 2.42 mA

I1 + I2 + I3 + I4 + I510.83

Tabla 1

Subtema 3. Divisor de Tensin

TEORA

Para un circuito con resistencias equivalentes en serie, es posible calcular el voltaje en uno de sus elementos (Llammosle Rx) de la siguiente manera:

Vx = (Rx*VT)/(Rx + Reqs)(3)

Donde:

Rx es la resistencia de inters para conocer el voltaje.Vx es el voltaje sobre Rx.VT es el voltaje total aplicado al circuito.Reqs es la resistencia equivalente serie del resto del circuito.

PRCTICA

Montar los siguientes circuitos utilizando resistencias menores o iguales a 10K y proceder a medir el voltaje indicado:

(a)(b)

Diagrama 3

Comprobar los resultados contra los clculos tericos.

Primer caso:V2 = R2*VT/(R2 + R1)(4)

Segundo caso:

V5 = R5*VT/( R5 + R4 + R3 )(5)

CUESTIONARIO

1. Demuestre como obtener un divisor de voltaje con la ley de voltaje de Kirchhoff.

2. Demuestre como obtener un divisor de corriente con la ley de corriente de Kirchhoff para un circuito en paralelo.


Primera parte: Verificar que la suma de los voltajes medidos sea igual al voltaje de la fuente. Segunda parte: Verificar que la suma de las corrientes medidas sea igual a cero. Tercera parte: Presentar los voltajes medidos de ambos divisores de tensin. RESULTADOS TERICOS

Primera parte: Verificar que la suma de voltajes medidos sea igual al voltaje de la fuente. Segunda parte: Verificar que la suma de las corrientes medidas sea igual a cero. Tercera parte: Calcular los voltajes de salida de ambos divisores de tensin.


Primera parte: Verificar que la suma de los voltajes medidos sea igual al voltaje de la fuente. Segunda parte: Verificar que la suma de las corrientes medidas sea igual a cero. Tercera parte: Presentar los voltajes medidos en la simulacin para ambos divisores de tensin.

GUA 4: Introduccin al Potencimetro

OBJETIVOS

Observar el funcionamiento de un potencimetro. Utilizar el potencimetro para realizar divisores de voltajes. Medir el valor de una resistencia desconocida implementando un puente de Wheatstone con potencimetro.

TEORA El potencimetro acta como un resistor variable, que nos permite ajustar voltajes y corrientes en circuitos electrnicos.

El potencimetro impreso que estaremos utilizando en esta prctica est compuesto de una pista de carbono en forma de semicrculo, que acta como resistor. Esta pista tiene contactos en sus extremos (las patitas 1 y 3 del potencimetro) y un cursor conectado a un patn que se desliza por la pista resistiva.

Al rotar el cursor, cambiamos la posicin del patn por la pista de carbono, lo cual cambia la resistencia vista entre uno de los dos extremos del potencimetro y el contacto central (la patita 2), as como se puede ver en el esquema de circuito presentado en la imagen inferior.

Subtema 1- Conociendo al potencimetro:

1. Utilizando el ohmmetro, mida la resistencia entre las patitas 1 y 3 del potencimetro. Esa es la resistencia total del potencimetro. Anote el valor en la siguiente tabla.

Resistencia total de potencimetro

2. Ahora comience a rotar el cursor del potencimetro, midiendo el valor de resistencia entre las terminales 1 y 2 y el valor entre las terminales 2 y 3. Complete la siguiente tabla, para cada posicin del cursor del potencimetro.

Posicin del cursor de potencimetroResistencia entre 1 y 2Resistencia entre 2 y 3Suma de resistencias

Inicio de rotacin

Un cuarto de rotacin

Media rotacin

Tres cuartos de rotacin

Rotacin completa

Subtema 2 Potencimetro como divisor de voltaje

TEORA

El potencimetro se utiliza comnmente para implementar un divisor de voltaje. Como se puede ver en el esquema inferior, el potencimetro se divide en dos resistores. La razn entre ambos resistores puede ser ajustada de manera que el voltaje de salida vare entre la carga completa de la fuente y 0 V.

Conectando la terminal 1 a la fuente y la terminal 3 a tierra (as como se ve en el diagrama), tendramos la siguiente expresin para el divisor de voltaje:

donde RT es la resistencia total del potencimetro, la cual es medida entre las terminales 1 y 3.

PRCTICA

1. Conecte la terminal 1 del potencimetro a la fuente de 10 V, la terminal 2 a la positiva del voltmetro y la terminal 3 a GND, as como se mira en el siguiente esquema.

2. Ajuste el potencimetro hasta que la salida que se mida en el voltmetro sea de 5 V.3. Utilizando la frmula del divisor de voltaje, calcule el valor de las dos resistencias del potencimetro: la resistencia entre 1 y 2, y la resistencia entre 2 y 3. Antelas en la siguiente tabla:

TerminalesResistencia calculada

Terminales 1 y 2

Terminales 2 y 3

4. Sin mover el cursor del potencimetro, desconecte la batera, y mida con el ohmmetro la resistencia entre las terminales 1 y 2 y las terminales 2 y 3 del potencimetro. Anote los valores en la siguiente tabla:

TerminalesResistencia medida

Terminales 1 y 2

Terminales 2 y 3

Subtema 3 Puente de Wheatsone con potencimetro

TEORA

El puente de Wheatstone es una manera precisa de medir una resistencia desconocida, al comparar el voltaje entre dos divisores de voltaje.

Rx es la resistencia desconocida que deseamos medir. El primer divisor de tensin est compuesto por las resistencias R3 y Rx, y el segundo est compuesto por los resistores R1 y R2, los cuales tienen una resistencia variable. Cuando el voltaje entre ambos divisores de tensin sea el mismo, la diferencia de potencial entre los puntos B y Dla cual es medida con un voltmetroser de cero, y la razn de R3/Rx ser igual a R1/R2. Esta relacin nos permite encontrar fcilmente el valor de Rx.

PRCTICA

1. Monte el siguiente circuito, colocando las terminales del voltmetro en los nodos B y D:

2. Vare el potencimetro hasta que el voltaje ledo en el voltmetro sea igual a 0 V. Trate de usar la escala ms pequea del voltmetro para realizar esta medicin.3. Deshaga el circuito, pero sin cambiar la posicin del cursor del potencimetro.4. Mida R1, R2 y R3 utilizando el hmetro, y calcule Rx.5. Utilice el hmetro para medir directamente el valor de resistencia de Rx, y comprelo con el valor que encontr. Anote ambos valores en la siguiente tabla: Valor de Rx calculadoValor de Rx medido


Esta gua no requiere resultados simulados; nicamente entregue como resultados las tablas y clculos tericos realizados durante la prctica.

RESULTADOS EXPERIMENTALES Y TERICOS

La gua indica claramente cundo debe calcular ciertos valores y cundo debe medirlos. Simplemente presente todas las tablas y clculos tericos realizados durante la prctica.

GUA 5: Termistores, fotoresistores y sensores

OBJETIVOS Explorar el comportamiento de termistores y fotoresistores. Construir un sencillo sensor de temperatura utilizando un termistor. Construir un sencillo sensor de proximidad utilizando un fotoresistor.

PRCTICA 1 VARIANDO LA RESISTENCIA DEL TERMISTOR Y EL FOTORESISTOR

1. Tome el fotoresistor y mida su resistencia utilizando el ohmmetro. Observe como vara su resistencia con diferentes grados de luz.2. Anote el valor de resistencia en el fotoresistor para las siguientes situaciones:

Tabla 1

SituacinResistencia en fotoresistor

Directamente bajo luz blanca

Iluminacin habitual en el laboratorio

Tapado por la mano a unos 15 cm de distancia

Completamente oscuro (un dedo exactamente encima del fotoresistor

3. Tome el termistor y mida su resistencia utilizando el ohmmetro. Anote el valor de la resistencia en la Tabla 2.4. Anote el valor de resistencia en el fotoresistor para las siguientes situaciones:Tabla 2

SituacinResistencia en termistor

Temperatura ambiente

Mano apretando el termistor

Cautn tocando el termistor por 5 seg.


PRCTICA 2 Sensor de temperatura con termistor

1. Construya el siguiente divisor de voltaje, utilizando el termistor (representado por RT) y un resistor de 10 k como R1.

2. Mida el voltaje Vout para las siguientes situaciones:

Tabla 3

SituacinVout

Temperatura ambiente

Mano apretando el termistor



3. Ahora conecte un diodo LED en la salida del divisor de voltaje. El circuito resultante se vera as:

4. Observe el comportamiento del LED al tocar el termistor con el cautn por algunos segundos. Tome una fotografa del circuito con el LED encendido.

5. Conecte el voltaje de salida Vout a la terminal AI 1+ del NI Elvis, y el voltaje de entrada (+5 V) a la terminar AI 0+. Las terminales AI 0 y AI 1 se conectan a GND.6. Abra el programa de LabVIEW de nombre termometro circuitos.vi.7. Presione Ctrl+E para que salga en Diagrama de Bloques del programa de LabView.8. En el diagrama de bloques, haga click derecho, y del men de funciones que aparece, seleccione el bloque Input >> DAQ Assistant.

9. Configure el DAQ Assistant de la forma que aparece en la imagen. Cuando le pidan el Device channel , seleccione el puerto AI 0.

10. En la siguiente pantalla, ingrese la siguiente configuracin.

11. De esta manera se configura el primer DAQ Assistant. El segundo DAQ Assistant es una copia del primero, con la nica salvedad que en lugar de asignarle el canal AI 0, se le asigna el AI 1. El programa completo debera verse as:

12. Corra el programa.13. Ver que el programa pide un valor de resistencia R1. Por lo tanto, mida la resistencia R1 (la de 10 k), utilizando el ohmmetro, e introduzca ese valor en el programa (en ohmios).14. Acerce el cautn al termistor, y observe el comportamiento de la grfica del programa. Tome una captura de pantalla. PRCTICA 3 SENSOR DE PROXIMIDAD UTILIZANDO UN FOTORESISTOR

1. Construya el siguiente divisor de voltaje, utilizando el fotoresistor (representado por RT) y un resistor de 1 k como R1.

2. Mida el voltaje Vout para las siguientes situaciones:

Tabla 4

SituacinVout

Directamente bajo luz blanca

Iluminacin habitual en el laboratorio

Tapado por la mano a unos 15 cm de distancia

Completamente oscuro (un dedo exactamente encima del fotoresistor

3. Ahora conecte un diodo LED en la salida del divisor de voltaje. El circuito resultante se vera as:

4. Observe el comportamiento del LED al poner el dedo sobre el fotoresistor. Tome una fotografa del circuito con el LED encendido.

RESULTADOS EXPERIMENTALES1. Las 4 tablas completadas.2. Las 2 fotografas de los sensores con el LED encendido.3. La captura de pantalla del termmetro.

NO HAY RESULTADOS TERICOS O SIMULADOS.

GUA 6: Teorema de Thevenin y de Superposicin

OBJETIVOS

Verificar el cumplimiento del Teorema de Thevenin y del Teorema de Superposicin.

Subtema 1- Teorema de Thevenin:

TEORA Dado un circuito y desde el punto de vista de un elemento del circuito, es posible encontrar un circuito diferente pero equivalente que produzca sobre nuestro elemento del circuito el mismo voltaje y corriente que produce el circuito original.

Este nuevo circuito se llamar Circuito equivalente de Thevenin, y estar formado por una fuente de voltaje de Thevenin en serie con una resistencia equivalente de Thevenin.

Por ejemplo: Dado el siguiente circuito al que llamaremos circuito original, deseamos conocer el valor del voltaje sobre la resistencia R3:

Diagrama 1

Calculando este voltaje en el circuito original:

VR3 = (0.5K)(10V)/(0.5K + 1K) = 5/(1.5) = 3.33 V

Y ahora procediendo a calcular el voltaje de Thevenin como el voltaje visto en las terminales de R3 quitando esta resistencia:

VTH = (1K)(10)/(1K+1K) = 5V

Diagrama 2

Y la resistencia de Thevenin:

RTH = (1K//1K) = 0.5K

Diagrama 3

De manera que tenemos un equivalente de Thevenin:

VR3 = (1K)(5V)/(1.5K) = 3.33 V

PRCTICA

Realizar el siguiente montaje y medir los voltajes indicados en el circuito original.

VR3 =

Diagrama 5

A continuacin medir sobre este circuito el Voltaje de Thevenin separando la resiatencia R3:

VTH =

Quitar la fuente V1 y reemplazarla por un corto para medir la resistencia vista en terminales:

RTH =

Por ltimo montar el circuito equivalente de Thevenin y medir el voltaje sobre R3:

VR3 =

Diagrama 6

Repetir todos los pasos anteriores utilizando el siguiente circuito:

Diagrama 7Medir VR3= Medir el VTH =Medir la RTH =

Con el nuevo circuito equivalente de Thevenin medir nuevamente el valor del voltaje en R3:

VR3 =

Subtema 2 - Teorema de Superposicin

TEORA Dado un circuito con dos ms fuentes independientes, y desde el punto de vista de un elemento del circuito, se puede encontrar su respuesta en el circuito sumando las contribuciones independientes debidas a cada fuente mientras se inactiva el resto de fuentes.

PRCTICA Realizar el siguiente montaje y medir el voltaje sobre R3:

VR3 =

Diagrama 8Midiendo la respuesta frente a V1 y desactivando V2 :

VR3 =

Diagrama 9

Respuesta debida a V2 y desactivando V1 :

VR3 =

Diagrama 10VR3 = VR3 + VR3

CUESTIONARIO

1. En que se basa el teorema de Thvenin? 2. Bajo qu supuesto se hace el teorema de superposicion? 3. Por qu se asume que la fuente de voltaje es cero en el teorema de Thevenin?


Primera parte: Medir y anotar los valores de VR3, VTH, RTH y el valor de VR3 en el equivalente de Thvenin, para ambos circuitos. Segunda parte: Medir VR3, VR3, VR3 y verificar que la suma VR3+VR3=VR3. RESULTADOS TERICOS

Primera parte: Calcular los valores de VR3, VTH, RTH y el valor de VR3 en el equivalente de Thvenin, para ambos circuitos. Segunda parte: Calcular VR3, VR3, VR3 y verificar que la suma VR3+VR3=VR3.


Primera parte: Medir los valores simulados de VR3, VTH, RTH y el valor de VR3 en el equivalente de Thvenin, para ambos circuitos. Segunda parte: Medir VR3, VR3, VR3 en la simulacin de circuito y verificar que la suma VR3+VR3=VR3.

GUA 7: El amplificador Operacional

OBJETIVOS Realizar varios experimentos para aplicar los conceptos y de las diferentes configuraciones del amplificador operacional.

TEORAEl amplificador operacional es un dispositivo lineal de propsito general el cual tiene capacidad de manejo de seal desde 0 Hz hasta una frecuencia definida por el fabricante; tiene adems lmites de seal que van desde el orden de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificacin tambin definida por el fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan por su entrada diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes a 100dB. El amplificador operacional es un amplificador de alta ganancia directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y negativas, lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por debajo de tierra (o el punto de referencia que se considere). El nombre de Amplificador Operacional proviene de una de las utilidades bsicas de este, como lo son realizar operaciones matemticas en computadores analgicos (caractersticas operativas).

Diagrama 1

Diagrama 2

PRCTICA 1 - Circuito Amplificador

El siguiente amplificador tiene una ganancia de Voltaje de R2/R1 o sea,

puede ser utilizado para elevar una seal de muy baja magnitud, como por ejemplo las presentes en las antenas de una radio receptor a un valor con mayor potencia. Monte el siguiente circuito:

Diagrama 3

Fije Vi en una forma de onda senoidal, con una frecuencia de 500Hz y 0.1 Vpico Fije R1 en 1K y R2 en 47K

Mida Vo=____________ Vpico

PRCTICA 2 - Circuito Derivador

En el siguiente circuito se obtiene en la salida, la derivada de la entrada Monte este circuito:

Diagrama 4

Fije Vi en una funcin Rampa de 1KHz:

Fije C en 1F y R en 1k, Mida Vo, la cual debe ser la derivada de la entrada.

CUESTIONARIO

1. El amplificador operacional es un elemento activo o pasivo de circuito? Por qu? 2. Los amplificadores operacionales como el LM741 son circuitos electrnicos especiales conocidos circuitos integrados. Busque un diagrama del circuito de un LM741. Cul es el elemento electrnico clave en el funcionamiento del LM741?3. Qu pasa cuando la salida de un amplificador operacional tiene un voltaje mayor que el de su alimentacin?


Primera parte: Valor medido de Vo y captura de pantalla de la grfica de salida. Segunda parte: Valor medido de Vo y captura de pantalla de la grfica de salida.

RESULTADOS TERICOS

Primera parte: Valor calculado de Vo y grfica de la salida. Segunda parte: Valor calculado de Vo y grfica de la salida. Tendr que mostrar el desarrollo del problema, el cual requiere resolver una ecuacin diferencial.


Primera parte: Valor medido de Vo y captura de pantalla de la grfica de salida. Segunda parte: Valor medido de Vo y captura de pantalla de la grfica de salida

GUA 8: Fuentes de corriente con amplificador operacional

OBJETIVOS Utilizar al amplificador operacional para construir y caracterizar una fuente de voltaje sencilla. Observar el comportamiento del divisor de corriente. Transformar la fuente de corriente en una fuente de voltaje utilizando el equivalente de Thvenin.

TEORAEl siguiente circuito tiene una caracterstica muy interesante.

Al analizar el circuito, encontramos que el voltaje de salida es:

donde Vin es el voltaje en la entrada positiva del amp-op (el cual es controlado por un potencimetro).

La corriente a travs de la resistencia de carga es:

Esto quiere decir que la corriente a travs de la carga no depende de su valor de resistencia. nicamente depende del voltaje de entrada Vin y la resistencia R. En otras palabras, esta configuracin funciona como una primitiva fuente dependiente de corriente.

Con nuestra sencilla fuente de corriente, vamos a repasar el concepto de divisor de tensin.Si tenemos una fuente de corriente IT conectada a dos resistores en paralelo, como se ve en el diagrama:

La corriente I1 a travs del primer resistor sera:

mientras que la corriente I2 a travs del segundo resistor sera:

El caso de dos resistencias en paralelo es una simplificacin del caso general de un divisor de corriente para N resistores en paralelo:

PRCTICA 1 FUENTE DE CORRIENTE

1. Construya el siguiente circuito, utilizando inicialmente un RL = 1 k y un R = 4.6 k

2. Para demostrar que la corriente a travs de RL no depende de la carga, realizaremos mediciones de la corriente I con los diferentes valores de RL indicados en la Tabla 1. Utilice el potencimetro para obtener los valores de Vin pedidos.

Tabla 1

Vin (V)RLRR (medido)I (medido)I (calculado)

31k4.6k

33.3k4.6k

35.6k4.6k

38.2k4.6k

310k4.6k

31k10k

51k4.6k

53.3k4.6k

55.6k4.6k

58.2k4.6k

510k4.6k

51k10k

PRCTICA 2 Divisor de corriente

1. Utilice el mismo circuito de la prctica pasada, pero substituyendo el resistor RL por dos resistores, R1 y R2, conectados en paralelo. Utilice R = 4.6 k.

R1 tendr un valor de 5.1 k, mientras que R2 tendr un valor de 3.3 k.

2. Mida IT (la corriente total a la salida del amp-op), y ajuste el potencimetro para que la corriente IT mida exactamente 1 mA. Registre ese valor en la Tabla 2.3. Mida I1 e I2, y registre ambos valores en la Tabla 2. Verifique que la suma de I1 e I2 sea igual (o muy parecida) a IT.4. Al presentar los resultados de su informe, recuerde incluir las corrientes I1 e I2 calculadas.

Tabla 2

IT (medido)I1 (medido)I2 (medido)I1+I2

5. Utilice ahora tres resistores en paralelo. R1 = 8.2 k, R2 = 5.1 k, R3 = 3.3 k.6. Mida I1, I2 e I3, y registre esos valores en la Tabla 3.

Tabla 3

IT (medido)I1 (medido)I2 (medido)I3 (medido)I1+I2+I3

7. En su informe, recuerde presentar las corrientes I1, I2 e I3 calculadas.

PRCTICA 3 TRANSFORMACIN A FUENTE DE VOLTAJE UTILIZANDO EL EQUIVALENTE DE THVENIN

1. Ahora realizaremos un par de mediciones para determinar el equivalente de Thvenin de nuestra fuente de voltaje, efectivamente transformndola en una fuente de voltaje.

Utilice R = 4.6 k. Para este circuito, R1=RL=1k.

2. Mida el voltaje VL a travs de la resistencia de carga RL, y antelo en la Tabla 4.

3. Para calcular la resistencia RTH, debemos encontrar el VTH, y la corriente de Norton, IN

Las mediciones de VTH e IN se realizan de la siguiente manera:

4. Utilice el potencimetro y el Variable Power Supplies (VPS) del NI ELVIS para construir el circuito equivalente de Thvenin. Mida de nuevo el voltaje de VL en este equivalente de Thvenin.Tabla 4

VL (medido en primer circuito)VTHINRTH calculadoVL (medido en el equivalente de Thvenin

RESULTADOS EXPERIMENTALES1. Todas las tablas completadas con los datos medidos en la prctica.

RESULTADOS TERICOS1. Presentar corrientes calculadas para la Tabla 1.2. Completar las Tablas 2 y 3, pero con datos de su anlisis terico.

RESULTADOS SIMULADOS1. Presentar todas las tablas completadas, con los datos de las simulaciones de circuito.

GUA 9: Condensadores y circuitos R-C

OBJETIVOS Analizar el comportamiento de los condensadores en DC

Subtema 1 - Asociacin de CondensadoresTEORADado un circuito de condensadores en serie, tendremos que la capacitancia total equivalente ser igual a: 1/Ct = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ............1/Cn (1)

Dado un circuito de condensadores en paralelo, entonces la capacitancia total equivalente ser:

Ct = C1 + C2 + C3 + ...........................Cn (2)

PRCTICA 1

Realizar el siguiente montaje y medir la capacitancia total en la entrada del circuito:

Diagrama 1

Ct terica =

Ct medida =

Realizar el siguiente montaje y medir la capacitancia total en la entrada del circuito:

Diagrama 2

Ct terica =

Ct medida =Subtema 2 - Carga y descarga de un condensador

PRCTICA

1.- Calcular el circuito siguiente de tal forma que el condensador tarde 50 segundos en cargarse; y 80 segundos en descargarse, una vez colocado el conmutador S en la posicin 2, haga sus clculos y monte el circuito en el laboratorio:

Diagrama 3

RECUERDE: El tiempo que tarda un condensador en cargarse o descargarse depende de la constante de carga t = 5RC2.- Realizar las medidas necesarias para dibujar las grficas correspondientes a la carga del condensador, por ejemplo cada 5 o 10 seg.T(seg)05101520253035404550

Vc (V)

Tabla 1

3.- Realizar las medidas necesarias para dibujar las grficas del laboratorio correspondientes a la descarga del condensador, por ejemplo cada 5 o 10 seg.T(seg)05101520253035404550556065707580

Vc (V)

Tabla 2

4.- Dibujar las 2 grficas (grficas de laboratorio) en un papel cuadriculado, la de Carga Real pintarla de azul, y la Descarga Real, de negro.

5.- Con las siguientes frmulas hay que rellenar los cuadros de la carga terica y la de la descarga terica:

CARGA TERICAT(seg)010.50

Vc (V)

Tabla 3 DESCARGA TERICAT(seg)010.80

Vc (V)

Tabla 4 6.- Dibujar en la hoja cuadriculada anterior las dos curvas correspondientes a la carga Terica y a la descarga Terica, con los mismos colores, pero en TRAZOS. Son las grficas tericas7.- Montar en el ordenador este circuito, rellenar unas tablas equivalentes a los pasos 2 y 3 adems observar los efectos que producen los cambios de valores, tanto de resistencia, como de capacidad, en el tiempo de carga y descarga, imprimir una hoja con el circuito, las tablas de valores, y las grficas de carga y descarga. stas sern las grficas las simulaciones de circuito.

8.- Cul es la conclusin que se obtiene al observar dichas curvas, las del laboratorio, las tericas y las del simulado?Subtema 3. Carga y descarga peridicaTEORA

Si aplicamos una seal peridica (onda cuadrada) al circuito R-C tendremos que dependiendo de la relacin entre el perodo de la seal aplicada y la constante de tiempo R-C asi habr diferentes respuestas en la seal de salida de nuestro circuito :PRCTICA

Realizar el siguiente montaje y medir la forma de onda resultante: Diagrama

Diagrama 4

Medir para: R1 = 100 ohmios, 470 ohmios y 1K

CUESTIONARIO

1. Cuntas constantes RC se necesitan para descargar al circuito? 2. Qu aplicaciones prcticas tienen los circuitos RC?


Primera parte: Valores medidos de capacitancias equivalentes. Segunda parte: Tablas 1 y 2 completadas con los valores medidos en el laboratorio. Realizar una sola grfica que combine los datos de estas dos tablas. Tercera parte: Capturas de pantalla para las combinaciones RC con R1 = 100 Ohm, 470 Ohm y 1kOhm.RESULTADOS TERICOS

Primera parte: Valores calculados de capacitancias equivalentes. Segunda parte: Tablas 1 y 2 completadas con los valores calculados. Realizar una sola grfica que combine los datos de estas dos tablas. Tercera parte: Ninguno.


Primera parte: Ninguno. Segunda parte: Tablas 1 y 2 completadas con los valores de simulacin de circuitos. Realizar una sola grfica que combine los datos de estas dos tablas. Tercera parte: Capturas de pantalla para las combinaciones RC con R1 = 100 Ohm, 470 Ohm y 1kOhm.

BIBLIOGRAFA

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5 V

R1

RF

Vout

5 V

R1

RF

1 k

LED

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