Trabajo Colaborativo 2 AC

8/18/2019 Trabajo Colaborativo 2 AC

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

Escuela De Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería - ECBTIIngeniería Electrónica

ANALISIS DE CIRCUITOS AC

ACTIVIDAD INTERMEDIA 2

Director de Curso:

Noviembre 10 del 2015


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UNIDAD 2

PROCEDIMIENTO 1

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

MMDGenerador de funcionesOsciloscopio

Resistores (½ W, 5%)

1 de 3.3 kΩ

Capacitor

1 de 0.01 μF

Inductor

Inductor de 100 mH

1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL

1.1 Con el MMD mida la resistencia del resistor de 3.3 kΩ y anote su valor en la tabla 1.

1.2 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 1. Ajuste el generador deseñales a su voltaje de salida y frecuencia más bajo.

1.3 Encienda el generador de funciones y ajuste la frecuencia de salida en 1 kHz. Midiendo con elcanal 1 del osciloscopio incremente el voltaje de salida hasta que en el circuito RL en serie V =10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento. Con el canal 2 del osciloscopio mida elvoltaje en el resistor, VR, y anote el valor en el renglón de 1 kHz de la tabla 1.

1.4 Aumente la frecuencia a 2 kHz. Compruebe si V = 10 Vpp; si es necesario, ajuste el voltajede salida. Mida VR y registre el valor en la tabla 1, renglón de 2 kHz.

1.5 repita el paso 1.4 incrementando la frecuencia sucesivamente en 1 kHz a 3k, 4k, 5k, 6k, 7k,8k, 9k y 10 kHz. En cada frecuencia mida VR y registre su valor en la tabla 1. En cada frecuenciacompruebe que V = 10 Vpp; ajuste el voltaje si hace falta. Después de realizar todas lasmediciones, apague el generador de funciones.


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1.6 A partir de los valores medidos de VR y R calcule la corriente del circuito para cadafrecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 1.1.7 Con el valor calculado de la corriente, I, y el voltaje, V, calcule la impedancia, Z, delcircuito para cada frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 1.

I R1 a 1Khz


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I R1 a 2Khz

I R1 a 3Khz


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I R1 a 4Khz

I R1 a 5Khz


6/55

I R1 a 6Khz

I R1 a 7Khz


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I R1 a 8Khz

I R1 a 9Khz


8/55

I R1 a 10Khz


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Impedancia del circuito hallada con ley de Ohm

I R1 a 1Khz

I R1 a 2Khz

I R1 a 3Khz

I R1 a 4Khz

I R1 a 5Khz

I R1 a 6Khz

I R1 a 7Khz

I R1 a 8Khz

I R1 a 9Khz

I R1 a 10Khz

Tabla 1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL en serie

Frecuencia

f, Hz

Voltaje apli cado

V, Vpp

Voltaje en R

VR, Vpp

Corr iente del

circuito

(calculada) I , mA

Impedancia del

circuito

(calculada) Z, Ω


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1k 10

2k 103k 104k 105k 106k 107k 10

8k 109k 1010k 10

R (nominal) 3.3 kΩ: R(medida)

2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC

2.1 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 2. Ajuste el generador defunciones a su voltaje de salida y frecuencia más bajo.

2.2 Encienda el generador de funciones y ajuste la frecuencia de salida en 1 kHz. Aumente elvoltaje de salida del generador hasta que el circuito RC en serie V = 10 Vpp. Mantenga estevoltaje en todo el experimento, revíselo y ajústelo en forma periódica si es necesario.

2.3 Mida el voltaje en el resistor, VR, y anote su valor en la tabla 2, renglón de 1 kHz.

2.4 Aumente la frecuencia a 2 kHz. Compruebe si V = 10 Vpp; ajústelo si es necesario. Mida VRy anote el valor en el renglón de 2 kHz de la tabla 2

2.5

Repita el paso 2.4 incrementando sucesivamente 1 kHz a 3k, 4k, 5k, 6k, 7k, 8k, 9k y 10kHz.Mida VR para cada frecuencia y compruebe que V = 10 Vpp. Registre los valores de cadafrecuencia en la tabla 2. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador deseñales.

2.6 Con los valores medidos de VR (de la tabla 2) y R (de la tabla 1) calcule la corriente en elcircuito para cada frecuencia. Escriba sus respuestas en la tabla 2.

2.7 Con los valores calculados de la corriente, I , y el voltaje, V , calcule la impedancia del circuito para cada valor de la frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 2.


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I R1 a 1Khz

I R1 a 2Khz


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I R1 a 3Khz

I R1 a 4Khz


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I R1 a 5Khz

I R1 a 6Khz


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I R1 a 7Khz

I R1 a 8Khz


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I R1 a 9Khz

I R1 a 10Khz


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Impedancia del circuito hallada con ley de Ohm

I R1 a 1Khz

I R1 a 2Khz

I R1 a 3Khz

I R1 a 4Khz

I R1 a 5Khz


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I R1 a 6Khz

I R1 a 7Khz

I R1 a 8Khz

I R1 a 9Khz

I R1 a 10Khz

Tabla 2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC en serie

Frecuencia

f, Hz

Voltaje apli cado

V, Vpp

Voltaje en R

VR, Vpp

Corr iente del

circuito

(calculada)

I , mA

Impedancia del

circuito

(calculada)

Z, Ω 1k 10

2k 103k 10

4k 105k 106k 107k 10

8k 10

9k 1010k 10

R (nominal) 3.3 kΩ: R(medida)

PROCEDIMIENTO 2

MATERIAL NECESARIO


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Instrumentos

Generador de funcionesOsciloscopio

Resistor

1 de 1 kΩ, ½ W, 5%

Capacitor

1 de 0.01 μF

Inductor

Inductor de 100 mH

1.

Con el generador de funciones apagado y puesto en su menor voltaje de salida, arme elcircuito de la figura 3. El osciloscopio de doble traza se dispara en el canal 1.

2. Encienda el generador de funciones. Ajuste la frecuencia del generador en 4 kHz.Incremente el voltaje de salida del generador hasta 10 Vpp. Ajuste el osciloscopio paradesplegar dos ciclos de una onda senoidal con una amplitud aproximada de 4 unidades pico a pico.

3. Aumente con lentitud la frecuencia de salida del generador mientras observa las formas deonda en el osciloscopio. Si la amplitud de la onda, VR, aumenta, siga incrementando lafrecuencia hasta que la amplitud empiece a decrecer. Determine la frecuencia a la cual laamplitud es máxima. Ésta es fR. También observe que en el fR, el desfase es de 0° en fR.Si la amplitud decrece con un aumento en la frecuencia, reduzca la frecuencia observandola amplitud de la onda senoidal en el osciloscopio. Continúe reduciendo la frecuenciahasta que pueda determinar la frecuencia, fR, en la cual la amplitud de la onda, VR,alcanza su máximo.Mida el voltaje de salida, V, del generador en la frecuencia, fR. Ajuste y mantenga estevoltaje en 10 Vpp en todo el experimento. Compruebe el voltaje de vez en cuando yajústelo si es necesario.

4.

Con la frecuencia de salida del generador puesta en fR mida el voltaje en el resistor, VR,en el capacitor, VC, en el inductor, VL, y en la combinación capacitor – inductor, VCL.Todas las mediciones deben hacerse cambiando, según sea necesario, las conexiones delcanal 1 y el canal 2. Registre los valores en la tabla 3, renglón “f R “.

5. Incremente en 500 Hz el valor de fR y ajuste el generador de funciones a esta frecuencia.Anote el valor en la tabla 4. Compruebe V (debe ser el mismo que en el paso 3, ajústelo si


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es necesario). Mida VR, VC, VL y VLC. Registre los valores en la ta bla 3, renglón “fR +500”.

6. Siga aumentando la frecuencia en 500 Hz mientras mide y registre VR, VC, VL y VLChasta que la frecuencia sea fR + 2.5 kHz. Asegúrese de mantener constante la amplitud

del voltaje de entrada.

7. Reduzca la frecuencia del generador hasta fR – 500 Hz. Escriba este valor en la tabla 3.Verifique V otra vez y después mida VR, VC, VL y VLC. Registre los valores en la tabla3.

8. Continúe reduciendo la frecuencia en 500 Hz hasta que el valor final sea fR – 2.5 kHz. Encada paso verifique y anote V (si es necesario ajústelo para mantener constante el voltajedel experimento); también mida VR, VC, VL y VLC. Anote todos los valores en la tabla3. Después de hacer todas las mediciones apague el generador de funciones.

9.

Para cada frecuencia de la tabla 3 calcule la diferencia entre las mediciones de VL y VC.Registre su respuesta como número positivo en la tabla 3.

Para Fr + 2,5 KHz = 7,5 KHz

Para Fr + 2 KHz = 7 KHz



Para Fr + 500 Hz = 5,5 KHz

Para Fr = 5 KHz


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Para Fr - 500 Hz = 4,5 KHz

Para Fr - 1 KHz = 4 KHz

Para Fr -1,5 KHz = 3,5 KHz


Para Fr - 2,5 KHz = 2,5 KHz

10. Para cada frecuencia de la tabla 3 calcule la corriente en el circuito con el valor medido de V Ry el valor nominal de R. Con el valor calculado de I , encuentre la impedancia, Z , en cadafrecuencia mediante la ley de Ohm, Z= V/I.

CALCULO DE CORRIENTES





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Para Fr = 5 KHz






CALCULO DE IMPEDANCIAS


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Para Fr = 5 KHz




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11. Traslade los pasos de frecuencia de la tabla 3 a la tabla 4. Calcule X C y X L para cada paso conlos valores medidos de V C y V L de la tabla 3. Escriba sus respuestas en la tabla 4. Calcule laimpedancia del circuito en cada paso, según la fórmula de la raíz cuadrada y los valorescalculados de X C y X L y el valor nominal R. Anote las respuestas en la tabla 4.

CALCULO DE REACTANCIA INDUCTIVA





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Para Fr = 5 KHz







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CALCULO DE REACTANCIA CAPACITIVA






Para Fr = 5 KHz




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CALCULO DE IMPEDANCIA DEL CIRCUITO CON LA FORMULA






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Para Fr = 5 KHz






Tabla 3. Efecto de la frecuencia sobre la impedancia en un circuito RLC en serie Paso Frecuencia

Hz

Voltaje

en el

resistor

VR, Vpp

Voltaje en

el inductor

VL, Vpp

Voltaje en

El capacitor

VC, Vpp

Voltaje

entre A y B

VLC, Vpp

Diferencia

de voltajes

VL – VC,

Vpp

Corriente

(calculada)

I, mA

Impedancia Z

(calculada con

la ley de Ohm)

Ω

fR + 2.5 k 7.5 KHz 5.97vpp 14.23 vpp 6.25 vpp 8 vpp 7.98 vpp 3 mA 3333 Ω fR + 2 k 7 KHz 6.68 vpp 14.88 vpp 7.49 vpp 7.41 vpp 7.39 vpp 3.34 mA 2940 Ω fR + 1.5 k 6.5 KHz 7.55 vpp 15.61 vpp 9.11 vpp 6.51 vpp 6.5 vpp 3.78 mA 2645 Ω fR + 1 k 6 KHz 8.51 vpp 16,29 vpp 11.14 vpp 5.14 vpp 5.15 vpp 4.26 mA 2347 Ω fR + 500 k 5.5 KHz 9.45 vpp 16,57 vpp 13.49 vpp 3.05 vpp 3.08 vpp 4.73 mA 2114 Ω fR 5 KHz 9.98 vpp 15,81 vpp 15.61 vpp 0.19 vpp 0.2 vpp 5 mA 2000 Ω fR - 500 4.5 KHz 9.48 vpp 13,55 vpp 16.57 vpp 3.03 vpp 3.02 vpp 4.74 mA 2111 Ω


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fR - 1 k 4 KHz 8.15 vpp 10,35 vpp 16.09 vpp 5.74 vpp 5.74 vpp 4.1 mA 2439 Ω fR - 1.5 k 3.5 KHz 6.56 vpp 7.24 vpp 14.79 vpp 7.55 vpp 7.55 vpp 3.28 mA 3049 Ω fR - 2 k 3 KHz 5.09 vpp 4.81 vpp 13.43 vpp 8.62 vpp 8.62 vpp 2.55 mA 3922 Ω fR - 2.5 k 2.5 KHz 3.87 vpp 3.05 vpp 12.28 vpp 9.23 vpp 9.23 vpp 1.94 mA 5155 Ω

Tabla 4. Comparación de los cálculos de impedancia en un circuito RLC en serie

Paso Frecuencia

Hz

Reactancia

inductiva

(calculada)

XL, Ω

Reactancia

capacitiva

(calculada)

XC, Ω

Impedancia calculada

(formula de la raíz

cuadrada)

Z, Ω

fR + 2.5 k 7.5 KHz 4743 2083 3328 fR + 2 k 7 KHz 4455 2243 2844 fR + 1.5 k 6.5 KHz 4130 2585 2527 fR + 1 k 6 KHz 3824 2615 2337 fR + 500 k 5.5 KHz 3503 2852 2103 fR 5 KHz 3162 3122 2000 fR - 500 4.5 KHz 2859 3496 2099 fR - 1 k 4 KHz 2524 3924 2441 fR - 1.5 k 3.5 KHz 2207 4509 3049fR - 2 k 3 KHz 1886 5267 3928fR - 2.5 k 2.5 KHz 1572 6330 5161


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PROCEDIMIENTO 3

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos


Resistores

1 de 1 kΩ, ½ W, 5%

Capacitor

1 de 0.001 μF1 de 0.01 μF1 de 0.0033 μF

Inductor

Inductor de 10 mH

1. Determinación de la frecuencia de resonancia de un circuito RCL en serie.

1.1 Calcule las frecuencias de resonancia para las combinaciones LC en serie 10 mH-0.01μF; 10 mH-0.0033 μF y 10 mH-0.001 μF. Utilice la fórmula y los valores nominales de Ly C. Anote sus respuestas en la tabla 5.

Combinación Bobina 10 mH y Capacitor 0,01 uF


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1.2 Con el generador de funciones y el osciloscopio apagados arme el circuito de lafigura 4.

1.3 Encienda el generador de funciones y fije la frecuencia en 15 kHz. Encienda elosciloscopio y calíbrelo para mediciones de voltaje. Ajústelo para ver la onda senoidal desalida del generador. Aumente la salida del generador hasta que el osciloscopio indique unvoltaje de 5 VPP. Mantenga este voltaje en todo el experimento.

1.4 Observe el voltaje pico a pico en el resistor, VR, conforme la frecuencia varía porencima y por debajo de 15 kHz. Observe la frecuencia en la que VR es máximo en lafrecuencia de resonancia, fR. También observe en el osciloscopio que el desfase enresonancia es de 0°. Anote el valor de fR en la tabla 5, renglón de 0.01μF. Apague elgenerador de funciones.

1.5 Sustituya el capacitor de 0.01 μF por el de 0.0033 μF. Encienda el generador defunciones. Comprueba que el voltaje de salida del generador sea de 5VPP; ajústelo si esnecesario.

1.6 Fije la frecuencia del generador en 27 kHz. Observe el voltaje en el resistor VRconforme la frecuencia varía por encima y por debajo de 27 kHz. En el punto en que VRes máximo, la frecuencia es fR. Escriba este valor en la tabla 5, renglón de 0.0033 μF.Apague el generador de funciones.

1.7 Reemplace el capacitor de 0.0033 μF por el de 0.001 μF. Encienda el generador defunciones. Verifique el voltaje de salida del generador y, si es necesario, ajústelo paramantener 5 VPP.

1.8 Ajuste la frecuencia del generador en 50 kHz. Observe el voltaje en el resistor,VR,conforme la frecuencia varía por encima y por debajo de 50 kHz. En la frecuencia deresonancia, fR, el voltaje en el resistor será máximo. Anote el valor de fR en el renglón de0.001 μF de la tabla 5.


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2.

Trazado de la curva de respuesta en frecuencia

2.1 Con el circuito de la figura 4 aún armado y el capacitor de 0.001 μF en el circuito,revise el osciloscopio para verificar que el voltaje de salida aún es de 5 Vpp.También compruebe el valor de fR para el circuito de 10 mH y 0.001 μF (debe ser el

mismo que se obtuvo en el paso 1.8)2.2 Examine la tabla 6. En esta parte del experimento deberá hacer una serie de

mediciones a frecuencias por encima y por debajo de la frecuencia de resonancia. Paracada frecuencia medirá y registrará el voltaje el voltaje en el resistor de 1 kΩ. Dado

que fR puede no ser un número redondo, quizá no pueda ajustar las frecuencias

exactas en el generador. En consecuencia, elija valores de frecuencia lo más cercanos posibles a los valores de los incrementos. Por ejemplo, si fR = 9 227, fR + 3 000 = 12227; en este caso, seleccione la frecuencia más cercana a la que se pueda ajustar con precisión. Es importante continuar observando el voltaje de salida del generador yajustarlo en 5 Vpp si es necesario. Al concluir las mediciones, apague el osciloscopioy el generador de funciones.

Tabla 5. Frecuencia de resonancia de un circuito RLC en serie

Inductor L,mH

Capacitor C, μF

Frecuencia de resonancia fR, Hz

Calculada Medida

10 0.01 μF 15.92 KHz 16 KHz10 10 μF 27.71 KHz 28 KHz10 0.0033 μF 50.33 KHz 50 KHz


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Tabla 6. Respuesta en frecuencia de un circuito RLC en serie

Incremento Frecuencia f, Hz Vol taje en el r esistor VR, Vpp

fR – 21 kHz 29 KHz 1.36 VppfR – 18 kHz 32 KHz 1.64 VppfR – 15 kHz 35 KHz 2.03 VppfR – 12 kHz 38 KHz 2.52 VppfR – 9 kHz 41 KHz 3.17 VppfR – 6 kHz 44 KHz 3.93 VppfR – 3 kHz 47 KHz 4.67 VppfR 50kHz 50 KHz 4.92 VppfR + 3 kHz 53 KHz 4.58 VppfR + 6 kHz 56 KHz 3.96 VppfR + 9 kHz 59 KHz 3.34 VppfR + 12 kHz 62 KHz 2.86 Vpp

fR + 15 kHz 65 KHz 2.49 VppfR + 18 kHz 68 KHz 2.21 VppfR + 21 kHz 71 KHz 1.98 Vpp

PROCEDIMIENTO 4

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos


Resistores ( ½ W, 5%)

1 de 1 kΩ

1 de 220 Ω

1 de 100 Ω

Capacitor

1 de 0.001 μF

Inductor

Inductor de 10 mH

1. La Q del circuito y la respuesta en frecuencia de un circuito resonante en serie

1.1 Con el generador de funciones y el osciloscopio apagados, arme el circuito de lafigura 5. El osciloscopio debe estar calibrado para medir el voltaje de salida delgenerador.


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1.2 Encienda el generador y el osciloscopio. Ajuste la salida V, del generador en 2 Vppmedidos con el osciloscopio. Mantenga este voltaje en todo el experimento y verifíquelocada vez que cambie la frecuencia del generador; de ser necesario, ajústelo en 2 Vpp.

1.3 Ponga el generador de funciones en 50 kHz. Varíe la frecuencia por encima y pordebajo de 50 kHz hasta determinar el máximo voltaje en el capacitor, VC . Este VC

máximo se alcanza en la frecuencia de resonancia, fR. Registre fR y VC en la tabla 7.1.4 Examine la tabla 7. Deberá medir el voltaje en el capacitor VC , haciendo variar lafrecuencia desde 21 kHz por debajo de la frecuencia de resonancia hasta 21 kHz porencima de fR en incrementos de 3 kHz. Elija la frecuencia del generador lo más cercana posible a la desviación indicada. Registre la frecuencia real en la columnacorres pondiente. Anote cada voltaje en la columna “Resistor de 1 kΩ”. Al concluir lasmediciones apague el generador de funciones y retire el resistor de 1 kΩ del circuito.1.5 Reemplace el resistor de 1 kΩ por uno de 220 Ω. Encienda el generador y ajuste suvoltaje de salida, V , en 2 VPP medido con el osciloscopio. Conserve este voltaje durantetodo el experimento.1.6 Mida el voltaje en el capacitor para cada una de las frecuencias de la tabla 7 y registre

los valores en la columna “Resistor de 220 Ω”. Después de hacer las mediciones apagueel generador y retire el resistor de 220 Ω.

1.7 Sustituya el resistor de 220 Ω por uno de 100 Ω. Encienda el generador y ajuste susalida, V , en 2 Vpp medidos en el osciloscopio. Mantenga este voltaje en todo elexperimento.1.8 Mida el voltaje VC en el capacitor para cada frecuencia de la tabla 7 y anote losvalores en la columna “Resistor de 100 Ω”. Después de todas las mediciones apague elgenerador y el osciloscopio; retire el resistor de 100 Ω.

2. Efecto de la resistencia en la frecuencia de resonancia determinación del ángulo de fasede un circuito resonante.

2.1 Vuelva a armar el circuito de la figura 5 con el resistor de 1 kΩ y las puntas delosciloscopio en el resistor.2.2 Encienda el generador y el osciloscopio. Ajuste la salida, V, del generador en 2 Vppmedidos en el osciloscopio. Conserve este voltaje en todo el experimento y ajústelo si esnecesario.2.3 Varíe la frecuencia hasta que el voltaje VR en el resistor llegue al máximo. En VRmáximo , la frecuencia es la frecuencia de resonancia del circuito. Registre fR y VR en latabla 8 en el renglón de 1 kΩ. Mida el voltaje en la combinación capacitor- inductor, VLC .Registre el valor en el renglón de 1 kΩ de la tabla 8. Apague el generador y retire el

resistor de 1 kΩ.2.4 Conecte el resistor de 220 Ω y repita el paso 2.3. Registre la frecuencia en el renglónde 220 Ω. Mida el voltaje en la combinación capacitor -inductor, VLC . Registre su valor enla tabla 8, renglón de 220 Ω.

2.5 Remplace el resistor de 220 Ω por el de 100 Ω y repita el paso 2.3. Registre en elrenglón de 100 Ω. Mida el voltaje en la combinación capacitor-inductor, VLC. Registre elvalor en el renglón de 100 Ω de la tabla 8. Apague el generador y el osciloscopio;desarme el circuito.


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2.6 Mida la resistencia del inductor y anote su valor en la tabla 8.2.7 Para cada valor del resistor, calcule la corriente en el circuito, a partir del valormedido de VR y el valor nominal de R. Escriba sus respuestas en la tabla 8.

Para 1KΩ

Para 200Ω

Para 100Ω

2.8 Utilizando los valores prácticos de resistencia del circuito, calcule la Q de cadacircuito. Después, con los valores medidos de Vc en la resonancia, determine el valormedido de Q. Registre sus respuestas en la tabla 8.

Factor Q para R = 1KΩ

Factor Q para R = 200Ω

Factor Q para R = 100Ω


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Tabla 7. La Q del circuito y la respuesta en frecuencia de un circuito resonante en serie

Desviación de

frecuencia

Frecuencia

f, H z

Resistor de 1 kΩ Resistor de 220 Ω Resistor de 100 Ω

Vol taje en el

capacitor

VC, Vpp

Vol taje en el

capacitor

VC, Vpp

Vol taje en el

capacitor

VC, Vpp

fR – 21 k 29 KHz 2.91 3.03 3.03fR – 18 k 32 KHz 3.22 3.42 3.42fR – 15 k 35 KHz 3.62 3.96 3.96fR – 12 k 38 KHz 4.16 4.78 4.81fR – 9 k 41 KHz 4.84 6.14 6.22fR – 6 k 44 KHz 5.63 8.82 9.08fR – 3 k 47 KHz 6.28 15.73 17.71fR 50 KHz 6.31 28.57 50.63fR + 3 k 53 KHz 5.26 13.21 14.68fR + 6 k 56 KHz 4.53 7.27 7.47fR + 9 k 59 KHz 3.59 4.89 4.95fR + 12 k 62 KHz 2.97 3.56 3.59fR + 15 k 65 KHz 2.43 2.80 2.86fR + 18 k 68 KHz 2.06 2.29 2.32fR + 21 k 71 KHz 1.78 1.92 1.95

Tabla 8. Efecto de la resistencia en un circuito resonante en serie

Resistor

R, Ω

Frecuencia

de

Vol taje en

el Resistor

Voltaje en l a

combinación

Corriente

del cir cuito

Q del cir cuito


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resonancia

fR, Hz

VR, Vpp capacitor/i nductor

VLC, Vpp

(calculada)

I , mApp

Calculada Medida

1 k 50 KHz 1.98 Vpp 0.056 Vpp 1.98 mA 3.16 3.15220 50 KHz 1.84 Vpp 0.42 Vpp 9.2 mA 15.81 14.28100 50 KHz 1.61 Vpp 0.82 Vpp 16.1 mA 31.62 30.54

Rcd (resistencia del inductor de 10 mH) = 3142 Ω

PROCEDIMIENTO 5

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos



2 de 33 Ω

1 de 10k Ω

Capacitor

1 de 0.022 μF

Inductor

Inductor de 10 mH

1. Frecuencia de resonancia e impedancia de un circuito resonante LC en paralelo

1.1 Con el generador de funciones y el osciloscopio apagados arme el circuito de la figura6.

1.2 Encienda el generador y el osciloscopio. Ajuste el osciloscopio para medir el voltajede salida del generador. Aumente este voltaje, V, hasta 4 Vpp. Mantenga este voltaje entodo el experimento. Ajuste la frecuencia del generador en 10 kHz y el osciloscopio paraque despliegue dos o tres ciclos de la onda senoidal.


37/55

1.3 Varíe la frecuencia del generador por encima y por debajo de 10 kHz y observe elvoltaje, VR, en el resistor con el modo diferencial (ADD/INVERT) del osciloscopio. Enel VR mínimo, la frecuencia será igual a la frecuencia de resonancia, fR. Compruebe queV = 4 Vpp; ajústelo si es necesario.

1.4 En la tabla 9 aparece una serie de frecuencias mayores y menores que la frecuencia deresonancia, fR. Ajuste la frecuencia del generador lo más cerca posible de cada una deellas. En cada frecuencia mida el voltaje pico a pico en el resistor, VR, y en el circuito LCen paralelo (circuito tanque), VLC comprobando de manera periódica que V = 4 Vpp.Anote la frecuencia, f, VR y VLC en la tabla 9. Después de todas las mediciones, apagueel generador y el osciloscopio y desconecte el circuito.

1.5 Con los valores medidos de VR y el valor nominal de R calcule la corriente de línea, I,a cada una de las frecuencias. Escriba sus respuestas en la tabla 9.

Para 4,5 KHz

Para 5,5 KHz

Para 6,5 KHz

Para 7,5 KHz

Para 8,5 KHz

Para 9,5 KHz

Para 10 KHz

Para 10,5 KHz


38/55

Para 11KHz

Para 11,5KHz

Para 12,5KHz

Para 13,5KHz

Para 14,5KHz

Para 15,5KHz

Para 16,5KHz

1.6 Con los valores de I calculados en el paso 1.5 y el valor pico a pico de V (4 Vpp),calcule la impedancia del circuito tanque a cada frecuencia. Registre sus respuestas en latabla 9.

Para 4,5 KHz

Para 5,5 KHz

Para 6,5 KHz


39/55

Para 7,5 KHz

Para 8,5 KHz

Para 9,5 KHz

Para 10 KHz

Para 10,5 KHz

Para 11KHz

Para 11,5KHz

Para 12,5KHz

Para 13,5KHz

Para 14,5KHz

Para 15,5KHz


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Para 16,5KHz

2. Características reactivas de un circuito LC en paralelo2.1 Con el generador y el osciloscopio apagados arme el circuito de la figura 7. Suponga

que la frecuencia de resonancia, fR de este circuito es la misma que en la parte 1. Anotelas frecuencias de la tabla 9 en la tabla 10.2.2 Encienda el generador y el osciloscopio. Ajuste el voltaje, V, del generador en 4 Vppy conserve este voltaje en todo el experimento. Revise V de vez en cuando y ajústelo si esnecesario.2.3. Para cada frecuencia de la tabla 10 mida el voltaje VR1 en el resistor de la ramacapacitiva AB y el voltaje VR2 en el resistor de la rama inductiva CD. Registre los valoresen la tabla 11. Después de todas las mediciones, apague el generador y el osciloscopio ydesconecte el circuito.2.4 con los valores medidos de VR1 y VR2 y los valores nominales de R1 y R2, calcule, para frecuencia, las corrientes IC en la rama capacitiva, e IL en la rama inductiva. Anote

sus respuestas en la tabla 10.


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Tabla 9. Respuesta en frecuencia de un circuito resonante en paralelo

Desviación

de

frecuencia

Frecuencia f , Hz

Voltaje en

el resistor VR, Vpp

Vol taje en el

circuito tanque VLC, Vpp

Corr iente de

línea (calculada)

I, μA

Impedancia del

circuito tanque

(calculada) Z, Ω

fR – 6 k 4.5 KHz 3.99 0.11 399 uA 10025fR – 5 k 5.5 KHz 3.99 0.17 399 uA 10025fR – 4 k 6.5 KHz 3.99 0.25 399 uA 10025fR – 3 k 7.5 KHz 3.99 0.4 399 uA 10025fR – 2 k 8.5 KHz 3.96 0.59 396 uA 10101fR – 1 k 9.5 KHz 3.8 1.19 380 uA 10526

fR – 500 k 10 KHz 3.37 2.01 337 uA 11869fR 10.5 k 10.5 KHz 0.34 3.73 34 uA 117674fR + 500 k 11 KHz 2.94 2.55 294 uA 13605fR + 1 k 11.5 KHz 3.68 1.47 368 uA 10869fR + 2 k 12.5 KHz 3.88 0.82 388 uA 10309fR + 3 k 13.5 KHz 3.94 0.56 394 uA 10152fR + 4 k 14.5 KHz 3.99 0.42 399 uA 10025fR + 5 k 15.5 KHz 3.99 0.34 399 uA 10025

fR + 6 k 16.5 KHz 3.99 0.28 399 uA 10025

Tabla 10. Características de la reactancia en un circuito LC en paralelo

Frecuencia f, Hz

Vol taje en el

resistor R1 VR1, mVpp

Vol taje en el

resistor R2 VR2, mVpp

Corr iente en l a rama

capacitiva (calculada) IC, mApp

Corri ente en la rama

inductiva (calculada) IL , mApp

fR – 6 k


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fR – 5 k

fR – 4 k

fR – 3 k

fR – 2 k

fR – 1 k

fR – 500 kfR

fR + 500 k

fR + 1 k

fR + 2 k

fR + 3 k

fR + 4 k

fR + 5 k

fR + 6 k

PROCEDIMIENTO 6MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

OsciloscopioGenerador de funciones


1 de 10 Ω, ½ W, 5%

1 de 22 kΩ

Capacitor

1 de 0.001 μF

A. Filtro pasaltas


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1.1

Examine el circuito de la figura 8. Calcule la frecuencia de corte del circuito, fc. Para losvalores que se muestran. Anote este valor en la columna de frecuencias de la tabla 11.

1.2 Para cada frecuencia de la tabla 11 calcule y registre los valores de Vsal en R1 y de Xc.

Para 100 Hz


44/55

Para 500 Hz

Para 1 KHz

Para 2 KHz

Para 5 KHz

Para 7,2 KHz


45/55

Para 10KHz

Para 20KHz

Para 50KHz

Para 100KHz

Para 200KHz


46/55

1.3 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 8. Ajuste el nivel desalida del generador en V = 10 Vpp a 1KHz. Para verificar si el circuito funciona de maneraadecuada, haga un barrido de frecuencia de salida de generador de 10Hz a 100 KHz mientrasobserva la señal de salida en R1. Si el circuito trabaja en forma apropiada proceda al pasosiguiente.1.4 Ponga la salida del generador en V = 10 Vpp y aplique cada una de las frecuencias de la tabla11. Mida y registre la señal de salida en R1 para cada entrada.1.5 Apague el generador de funciones. Para cada voltaje de salida medido en el paso 4, calcule el porcentaje de V que se suministra a C y anote estos valores en la tabla 11.

Tabla 11. Filtro pasaltas

Frecuencia

f, Hz

XC

Ω

VSal (calculado)

Vpp

VSal (medido)

Vpp

VSal porcentaje %

(medido)

100 1591,55 k Ω 0,13 Vpp 0,14 Vpp 0,135 Vpp500 318,3 k Ω 0,69 Vpp 0,71 Vpp 0,7 Vpp1 k 159,15 k Ω 1,37 Vpp 1,39 Vpp 1,38 Vpp2 k 79,58 k Ω 2,66 Vpp 2,69 Vpp 2,675 Vpp5k 31,83 k Ω 5,7 Vpp 5,74 Vpp 5,72 VppFc= 7,2 kHZ 22 k Ω 7,04 Vpp 7,1 Vpp 7,07 Vpp10 k 15,92 k Ω 8,01 Vpp 8,14 Vpp 8,075 Vpp20 k 7,96 k Ω 9,3 Vpp 9,42 Vpp 9,36 Vpp50 k 3,18 k Ω 9,78 Vpp 9,9 Vpp 9,84 Vpp100 k 1,59 k Ω 9,82 Vpp 9,96 Vpp 9,89 Vpp200 k 795,77 k Ω 10,16 Vpp 9,99 Vpp 10.075 Vpp

B. filtro pasabajas


47/55

1.1

Examine el circuito de la figura 9. Para los valores que se muestran Calcule la frecuencia decorte del circuito, fc. Registre este valor en la columna de frecuencias de la tabla 12.

1.2 Para cada frecuencia de la tabla 2 calcule y escriba los valores de Vsal en C1 y de Xc.

Para 100 Hz

Para 500 Hz


48/55

Para 1 KHz

Para 2 KHz

Para 5 KHz

Para 7,2 KHz

Para 10KHz


49/55

Para 20KHz

Para 50KHz

Para 100KHz

Para 200KHz

1.3 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 9. Ajuste el nivel desalida del generador en V = 10 Vpp a 1KHz. Para comprobar si el circuito funciona bien, haga un


50/55

barrido de frecuencia de salida de generador de 10Hz a 100 KHz mientras observa la señal desalida en C1. Si el circuito trabaja en forma apropiada proceda al paso siguiente.1.4 Ponga la salida del generador en V = 10 Vpp y aplique cada una de las frecuencias de la tabla12. Mida y registre la señal de salida en C1 para cada entrada.1.5 Apague el generador de funciones. Para cada voltaje de salida medido en el paso 4, calcule el

porcentaje de V que se suministra a C y anote estos valores en la tabla 12.Tabla 12. Filtro pasabajas

Frecuencia f, Hz

XC Ω

VSal (calculado)

Vpp

VSal (medido)

Vpp

VSal porcentaje %

(medido)

100 1591,55 k Ω 10,12 Vpp 9,98 Vpp 10,05 Vpp500 318,3 k Ω 10,17 Vpp 10,01 Vpp 10,09 Vpp1 k 159,15 k Ω 10,17 Vpp 10,01 Vpp 10,09 Vpp2 k 79,58 k Ω 10,06 Vpp 9,93 Vpp 9,995 Vpp5k 31,83 k Ω 9,65 Vpp 9,53 Vpp 9,59 VppFc= 7,2 kHZ 22 k Ω 8,55 Vpp 8,43 Vpp 8,49 Vpp

10 k 15,92 k Ω 9,14Vpp 9,08 Vpp 9,11 Vpp20 k 7,96 k Ω 6,25 Vpp 6,17 Vpp 6,21 Vpp50 k 3,18 k Ω 3,03 Vpp 2,99 Vpp 3,01 Vpp100 k 1,59 k Ω 1,6 Vpp 1,55 Vpp 1,575 Vpp200 k 795,77 k Ω 0,79 Vpp 0,79 Vpp 0,79 Vpp

PROCEDIMIENTO 7


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MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

OsciloscopioGenerador de funciones


1 de 3.3k Ω5 de 10 kΩ

1 de 100 kΩ

Capacitores

4 de 0.001 μF1 de 0.1 μF1 de 500 pF

A. Filtro pasabanda

1.1

Examine el circuito de la figura 10. Con los valores que se muestran para este filtro

pasabanda RC, calcule la frecuencia de corte inferior y superior. Registre estos valores en latabla 13.

= = 482,28 Hz

= = 3183,098 Hz

1.2 Con el generador de funciones apagado arme el circuito pasabanda RC de la figura 10.

1.3 Encienda el generador de funciones y ajuste su voltaje de salida en V = 10 Vpp. asegúrese de

mantener este valor de salida para todos los valores de frecuencia. Para cada frecuencia deentrada listada en la tabla 13, mida y anote el valor del voltaje de salida, Vsal.

1.4 ara cada valor de frecuencia calcule la cantidad de atenuación que ofrece el filtro en forma porcentual. Registre en la tabla 13 los valores porcentuales.

Tabla 13. Filtro RC pasabandas


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Fc1=______482,28 Hz___________________________________

Fc2=______3183,098 Hz___________________________________

Frecuencia f, Hz Vsal Salida porcentual %

10 0,028 Vpp 0,28 %50 1.47 Vpp 14,7 %100 2,82 Vpp 28,2 %200 5,03 Vpp 50,3%300 6,36 Vpp 63,6%400 6,92 Vpp 69,2 %500 7,04 Vpp 70,4%600 6,87 Vpp 68,7%700 6,56 Vpp 65,6%800 6,19 Vpp 61,9 %900 5,82 Vpp 58,2%1k 5,45 Vpp 54,5%2k 3,16 Vpp 31,6%3k 2,17 Vpp 21,7%

4k 1,66 Vpp 16,6%5k 1,32 Vpp 13,2%10k 0,98 Vpp 9,8 %20k 10 Vpp 100 %30k 10 Vpp 100 %40k 10 Vpp 100 %50k 10 Vpp 100 %60k 10 Vpp 100 %70k 10 Vpp 100 %80k 10 Vpp 100 %90k 10 Vpp 100 %100k 10 Vpp 100 %

200k 10 Vpp 100 %1 M 10 Vpp 100 %


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B. filtro rechazabanda

1.5 con el generador de funciones apagado construya el filtro de ranura RC de la figura11.

1.6 Con los valores del circuito indicados calcule y anote la frecuencia de ranura delcircuito, fN, en el espacio correspondiente de la tabla 14.

= = 15916 HZ

1.7 Encienda el generador de funciones y ajuste su voltaje de salida en V = 10 Vpp.asegúrese de mantener este valor de salida para todos los valores de frecuencia.

1.8 Para cada frecuencia de entrada listada en la tabla 13, mida y anote el valor del voltajede salida, Vsal.

1.9 con los valores medidos de Vsal calcule la salida porcentual para cada frecuencia.


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Tabla 14. Filtro RC rechazabanda

FN=______________15916 Hz_________________________

Frecuencia f, Hz Vsal Salida porcentual %

10 7,09 70,9 %50 7,12 71,2 %100 7,12 71,2 %200 7,12 71,2 %300 7,12 71,2%400 7,12 71,2 %500 7,09 70,9%600 7,09 70,7 %

700 7,07 70,7%800 7,04 70,4%900 7,01 70,1%1k 6,98 69,8%2k 6,59 65,9%3k 5,99 59,9%4k 5,34 53,4 %5k 4,69 46,9%10k 1,97 19,7%20k 1,10 11%30k 3,05 30,5%40k 4,44 44,4%

50k 5,54 5,54%60k 6,36 63,6%70k 6,92 69,2%80k 7,49 74,9%90k 7,89 78,9%100k 8,20 82%200k 9,44 94,4%1 M 9,87 98,7%


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http://ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/6CA-filtros.pdf

http://unicrom.com/tut_filtroPasaBanda.asp
http://ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/6CA-filtros.pdfhttp://ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/6CA-filtros.pdfhttp://unicrom.com/tut_filtroPasaBanda.asphttp://unicrom.com/tut_filtroPasaBanda.asphttp://unicrom.com/tut_filtroPasaBanda.asphttp://ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/6CA-filtros.pdf

Trabajo Colaborativo 2 AC

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