Dispositivos analógicos

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<p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>DISPOSITIVOS ANALGICOSIng. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>OBJETIVO El</p> <p>alumno construir circuitos analgicos utilizando los principios bsicos de operacin de estos dispositivos. Filtros, convertidores, acondicionadores de seal, generadores de seal y manejadores de potencia As como su simulacin para su utilizacin en equipo de instrumentos y control automtico.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p> Faltas: con tres faltas por mes EXTRA. Tolerancia de entrada 10 minutos. Los justificantes solo dentro de 5 das hbiles. Las prcticas retrasadas se entregan en asesoras y solo con una semana de plazo. Menos de 80% de trabajos entregado EXTRA. Prcticas, trabajos, tareas</p> <p>POLTICAS DE CLASE</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>REPORTES- Tener buena presentacin -Entregarse puntualmente (Una sesin despus de realizada la prctica) - Contener la siguiente informacin : a) Nmero de equipo y nombre de integrantes b) Objetivo c) Justificacin d) Alcance e) Marco terico f) Material y/o equipo utilizado g) Desarrollo h) Resultados y conclusionesIng. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Orden Limpieza Acomodo de equipos, accesorios, mobiliario. No jugar Revisar el equipo al inicio de la prctica No alimentos</p> <p>LABORATORIO</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>UNIDADES1. 2. 3.</p> <p>4. 5.</p> <p>Filtros Convertidores de seal Acondicionamiento de seal Generadores de seales Manejadores de potencia</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FILTROS</p> <p>INTRODUCCINLos filtros son circuitos que permiten el paso de una determinada banda de frecuencias mientras atenan todas las seales que no estn comprendidas dentro de esta banda. En los filtros se usan dispositivos activos como transistores o amplificadores operaciones y redes pasivas RLC. Los dispositivos activos proporcionan ganancia de tensin y las redes pasivas proporcionan en selectividad de frecuencia.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>TIPOS DE FILTROS</p> <p>Pasivos solo con elementos RLC.Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Activos con amplificadores o transistores.</p> <p>FILTROSLa teora de los filtros es una de las reas ms importantes y ms usadas en la electrnica desde el inicio. Debido a la necesidad de poder controlar y limitar las seales elctricas en el dominio de la frecuencia. Para que un sistema responda de diferentes maneras, a seales de una frecuencia o de otra. Ejercicio, uso del osciloscopio analgico y el generador de funciones, calibre el equipo y obtenga frecuencias de 60Hz-22V, 850Hz-33V y 1253Hz-64V.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FILTROS PASIVOS</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Los filtros son circuitos que permiten el paso de una determinada banda de frecuencias mientras atenan todas las seales que no estn comprendidas dentro de esta banda.</p> <p>En los filtros se usan dispositivos activos como transistores o amplificadores operaciones.</p> <p>Los dispositivos activos proporcionan ganancia de tensin y las redes pasivas proporcionan selectividad de frecuencia</p> <p>FILTROS PASIVOS CONTINUACIN</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Los elementos pasivos que se estudiaran sern inductores, capacitores y resistencias.</p> <p>Los filtros son parte fundamental de los circuitos electrnicos y se utilizan en aplicaciones desde manejo de audio hasta procesamiento de seales digitales</p> <p>ORDEN</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Dependen del numero de elementos reactivos que lo componen en el circuito de retroalimentacin.</p> <p>De primer orden si esta construidos solamente por un solo elemento reactivo, inductor es un filtro del primer orden.</p> <p>Segundo orden es al combinar juntos un inductor y un capacitor. Tercer orden es al combinar tres elementos y as sucesivamente.</p> <p>ORDEN</p> <p>Podemos definir el orden de los filtros dependiendo de la atenuacin de la frecuencia que se va obteniendo dependiendo de la frecuencia de entrada del filtro. Filtro de primer orden: atena 6dB fuera de la banda de paso. Filtro de segundo orden: atena 12dB fuera de la banda de paso. Filtro de tercer orden: atena 18dB fuera de la banda de paso. En otras palabras cuando la frecuencia se dobla la ganancia cae -6db (aproximadamente). Es esta una caracterstica de los filtros de primer orden: la ganancia cae -6db por fuera de la banda de paso.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CIRCUITOS OPERACIONALESLos operacionales son circuitos integrados, que contiene varios transistores, diodos, resistencias y condensadores. Estos componentes estn conectados de tal manera que se obtiene en la salida del operacional, la misma seal de tensin que se aplica a la entrada pero amplificada.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FILTROS PASIVOS</p> <p>FILTROS PASIVOS</p> <p>En los sistemas de comunicaciones se emplean filtros para dejar pasar solo las frecuencias que contengan la informacin deseada y eliminar las restantes. AM y FM. Los filtros son usados para dejar pasar solamente las frecuencias que pudieran resultar se de alguna utilidad y eliminar cualquier tipo de interferencia o ruido ajeno a ellas. Los filtros pasivos son aquellos filtros formados por combinaciones de serie o paralelo de elementos R, L o C. Los filtros activos son aquellos que emplean dispositivos, por ejemplo los transistores o amplificadores operaciones, junto con elementos RLC</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>DEFINICIN Y CLASIFICACINUn filtro es un sistema que permite el paso de seales elctricas a un rango de frecuencias determinadas e impide el paso del resto. Se utilizan para:</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Acondicionamiento de seal de entrada Digitalizacin de seales. Acondicionamiento de seal producida.</p> <p>En funcin de transferenciaPaso Bajas Paso Altas Paso Banda Elimina Banda</p> <p>TIPOS DE FILTROS Filtro</p> <p>poca atenuacin a las frecuencias que son menores que una determina frecuencia de corte. Filtro pasa altos, este tipo de filtro atena levemente las frecuencias que son mayores que la frecuencia de corte e introducen mucha atenuacin a las que son menores que dicha frecuencia. Filtro pasa banda, tiene dos frecuencias de corte, inferior y superior, que atenan las seales cuya frecuencia sea menor a que la FC inferior o aquellas FC superior, slo permiten el paso de un intervalo de banda de frecuencias sin atenuar. Filtro elimina banda, elimina en su salida todas las seales que tengan una frecuencia comprendida entre una frecuencia comprendida entre FC superior e inferior. Eliminan una banda completa de frecunacias de las introducidas en su entrada.</p> <p>pasa bajos, son aquellos que introducen muy</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FILTROS IDEALES</p> <p>TIPO DE FILTROSPara cada uno de estos filtros existen dos zonas principales las cuales son llamadas banda de paso y banda de atenuacin. En la banda de paso, es donde las frecuencias pasan con un mximo de su valor o hasta un valor de 71% con respecto a su original con una atenuacin de 3 dB mxima. Es el intervalo de frecuencias que el filtro atena ms de 3dB.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>BANDA DE PASO DE UN FILTRO</p> <p>FRECUENCIA DE CORTE</p> <p>Es la frecuencia para la que la ganancia en tensin del filtro cae de 1 a 0.707, esto expresado en decibelios, dB la ganancia del filtro se reduce en 3dB de la mxima</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FILTROS RC</p> <p>Esta clase de filtros es la ms simple y consta de un circuito RC serie. En estos circuitos siempre tendremos una seal de entrada (Vin) y una seal de salida (Vout), la amplitud de la seal de salida depender de la frecuencia de la seal de entrada: Veremos dos variantes de estos filtro: Filtro Paso Altas y Paso Bajas.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>RC PASA BAJAS CAPACITOR</p> <p>Es el primer filtro que se tiene, su funcionamiento es a base de un capacitor y una resistenciaIng. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FUNCIONAMIENTO</p> <p>El capacitor se comporta como una resistencia dependiente de la frecuencia con una relacin de:Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>R = Resistencia en ohm C = valor de capacitancia del capacitor en faradios fc = frecuencia de entrada del circuito en Hz.</p> <p>PASA BAJAS RC FILTRO CAPACITORSe comporta para frecuencias muy bajas el capacitor como una resistencia muy alta. Consumiendo toda la tensin de alimentacin Siempre y cuando se conecta la salida en paralelo al capacitor, se tendr el mximo de tensin a la salida</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CALCULO DE LA FRECUENCIA DE SALIDA fc=</p> <p>frecuencia de corte del filtro pasa bajas. R= Valor hmico de la resistencia del circuito C= Valor capacitivo del capacitor del circuito</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>GANANCIA</p> <p>DECIBELES GANANCIAEs ms usual expresar la ganancia en decibles. Se debe a la respuesta logartmica del odo humano a la intensidad del sonido Y a que esta representacin permite apreciar de una manera ms clara la respuesta del filtro a diversas frecuencias.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>DB El decibel (dB) es una relativa de una seal muy utilizada por la simplicidad al momento de comparar y calcular niveles de seales elctricas. Los logaritmos son muy usados debido a que la seal en dB puede ser fcilmente sumada o restada y tambin por la razn de que el odo humano responde naturalmente a niveles de seal en un forma aproximadamente logartmica. EL dB tiene una ventaja, se basa en la facilidad que se tiene para saber si hay una atenuacin o ganancia en funcin del signo, y adems por la posibilidad de hacer clculos fciles de suma y resta en lugar de complicadas multiplicaciones y divisiones de magnitudes.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>GRAFICAS DE GANANCIA</p> <p>EJERCICIOS</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>Dadas las siguientes frecuencias, 60, 2000 y 1 hz</p> <p>EJERCICIOSCon ayuda de un generador de frecuencias y un osciloscopio, construir las graficas de ganancia Simule el filtro pasa bajas en multisim Graficar el comportamiento del circuito. Arme el circuito pasa bajas y observe el desfasamiento de las curvas de entrada y salida. Diseo un filtro pasa bajas con una fc=3KHz y F=6kHz. Arme el circuito y visualice las formas en el osciloscopio. (fsico y multisim)</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FILTRO RC PASO ALTAS RESISTENCIAEste filtro como su nombre lo indica atena el paso de seales de frecuencia baja y permite el paso de seales de frecuencia alta. Este es el segundo de los filtros pasivos. El nico cambio que presenta es la conexin de la salida, la cual en vez de tomarse del capacitor se tomo de la resistencia. Provocando que en vez de dejar pasar las frecuencias bajas pasen la frecuencias altas.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CIRCUITO FILTRO RC PASO ALTASRESISTENCIA</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FUNCIONAMIENTO RESISTENCIACuando la frecuencia es demasiada baja, la tensin se consume casi en su totalidad en el condensador. El capacitor se comporta como una impedancia de valor muy alto. Por lo tanto en la salida no se tiene casi tensin. Cuando la frecuencia aplicada aumenta se tiene que el valor de impedancia del capacitor disminuye hasta que casi no consume tensin. Y la mayora de la tensin se tiene a la salida.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FRECUENCIA DE CORTE Estos</p> <p>dos filtros tienen un valor llamado frecuencia de corte, la cual es el valor de la frecuencia a partir del cual se considera que ya est filtrando las seales. Esta frecuencia est determinada como la frecuencia en la que el valor de la salida con respecto a la entrada tiene una atenuacin de 3dB. O la salida es 0.717 del valor de la entrada. Dependiendo de los valores elegidos de resistencia y capacitancia ser el valor de la frecuencia de corte.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>FRECUENCIA DE CORTE</p> <p>Para una resistencia fija, el valor de la frecuencia de corte depende del valor del condensador.Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>PARTICULARIDAD RESISTENCIA</p> <p>Adems de atenuar la seal de salida en baja frecuencias, los filtros de este tipo provocan un desfasamiento creciente a medida que desciende la frecuencia.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>ENSAYOSimule los filtros paso-altas y pasa bajas en el multisim. Observe la respuesta en frecuencia utilizando el bode plottter. Verifique que a f=fc la ganancia disminuyo a -3dB Ahora observe la respuesta en frecuencia de la fase. Arme un informe en donde estn todos los grficos que obtuvo.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>PRACTICADisee un filtro paso altas y uno paso bajas Determine su respuesta en frecuencia Obtenga las curvas F(f) Vs Hz y GdB Vs Hz Mida con el osciloscopio Conecte el plotter de la siguiente manera y simule</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CARGA FILTRO PASA BAJASTodo filtro se deber conectar su carga y su salida a algo. Todo lo anterior es cuando el filtro es conectado a un fuente de seal con impedancia nula. Esto no pasa en la realidad. Adems el filtro con la salida abierta. En realidad el filtro quedara.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CARGA ZG Y ZCZc y Zg con cargas conectadas al filtro tanta de salida como de entrada. Normalmente Zg su valor sea pequeo o casi nulo, con lo que no tendra apenas influencia sobre el funcionamiento del filtro. Pero se debe considerar su efecto. Solo hay que ver que queda en serie con la resistencia del filtro, quedando.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>ZGPara el clculo de un filtro tenido en cuenta el efecto de Zg es de carcter puramente resistivo. Solo hay que considerar como resistencia del filtro el valor de Zg+R. = Xc Con esto la fuente de seal pasara a considerarse como perfecta. Con impedancia cero. Debido que su impedancia ha pasado a formar parte de la resistencia del filtro.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>ZCEn cuanto al efecto producido por Zc, se dice que si esta es grande o muy grande comparndola con el valor de Xc a la frecuencia Fc se podr despreciar su efecto. Casi acercndonos al caso de salida abierta, equivalente a resistencia infinita.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>EJEMPLODisear un filtro pasa bajas de primer orden, con un condensador, para tener una banda de paso de 2000Hz. Sabiendo que a su salida se conectar una carga resistiva de 10K ohm y que se conectara a su entrada una fuente de seal con una resistencia interna de 600 ohm.</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>DESARROLLOFrecuencia de corte (Fc) = Resistencia de carga (Zc) = Resistencia de fuente (Zg)= Formula Xc = R + Zg</p> <p>2000Hz 10 K ohm 600 ohm</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CONSIDERACIONESNos acordamos que la resistencia de entrada debe ser muy pequea a comparacin de la resistencia de carga. Empezaremos por hacer que Xc sea diez veces menor que la resistencia de carga (por lo menos).</p> <p>Ing. Juan Carlos Prez Lujn</p> <p>CLCULOS </p> <p>Xc &lt; C=</p> <p>???????????? 10</p> <p>&gt; Rs, IL fluye casi totalmente a travs de Rs.</p> <p>CONVERSOR DE CORRIENTE A TENSINConectar la salida del circuito anterior, eliminando la conexin a tierra de la carga RL, a un conversor I-V (fig.) con respuesta de -10V/mA. Usar cualquiera de los valores de RL. a) Comprobar la relacin vO/vI del conjunto. b) Cul es el mximo valor de tensin a la salida y po...</p>