Final Electronica1.2 2013

ELECTRONICA I

FACULTAD DE INGENIERIA PREOYECTO CURRICULAR INGENIERIA ELECTRONICA

ELECTRONICA I Profesora:

Clara Inés Bonilla Romero

Funcionamiento del osciloscopio como trazador de curvas:

Normalmente pensamos en el osciloscopio como una herramienta para darnos una imagen de la tensión en función del tiempo (por ejemplo, una onda sinodal). También puede crear una gráfica de la tensión vs tensión (utilizando el modo XY). Con el diseño de algunos circuitos, se puede producir un gráfico de corriente vs tensión, también denominada la característica tensión-corriente.

Una gráfica de la corriente vs voltaje (la característica I-V) nos puede mostrar cómo un dispositivo responde a un voltaje aplicado. Una resistencia ordinaria tiene una relación lineal entre la tensión aplicada y la corriente resultante: I = V / R = V (1 / R), y R es constante. En otras palabras, la corriente a través de una resistencia fija es directamente proporcional a la tensión a través de ella.

Control XY del osciloscopio.

Este control consta de un pequeño conmutador en forma de botón que permite desconectar el sistema de barrido interno del osciloscopio, haciendo estas funciones uno de los canales verticales (generalmente el canal II).

Esto nos permite visualizar curvas de respuesta ó las famosas figuras de Lissajous, útiles tanto para la medida de fase como de frecuencia.

Para la simulación podemos aplicar algunas configuraciónes en el modo (dc swewp):

· Ajuste de los parámetros de barrido a las características de los diodos

1N4002, 1N4148: Barrido entre -2 y +2 volts. 1N750: Barrido entre -10 y +2 volts. Incremento: 0.01 volts.

Circuito 1

Circuito necesario para realizar la medición de corriente y voltaje, (i-v)

lo que se genera es realmente una grafica de tensión vs tensión, (tensión del diodo contra la tensión de la resistencia) pero como la resistencia tiene una característica de linealidad con respecto al voltaje que hay entre sus terminales y la corriente que pasa a través de ella, se utiliza para hacer un análisis de tensión vs corriente. Sobre el eje x se encuentra la tensión del diodo y sobre el eje y la tensión sobre la resistencia que seria proporcional a la corriente del circuito. La conexión se realiza como se indica en la grafica, la señal del canal uno debe tomarse antes del diodo en polarización directa y el canal dos debe tomarse después de la resistencia, con un punto común entre la resistencia y el diodo, el osciloscopio debe estar visualizado en el modo x-y e invertido. Al momento de implementar el circuito es bueno tener en cuenta que la tierra del generador con respecto a la del osciloscopio debe estar aislada pues de lo contrario, la medida se vería afectada y posiblemente no se obtendría la característica esperada.

CURVAS CARACTERISTICAS DE ALGUNOS DIODOS OBTENIDAS CON EL OSCILOSCOPIO

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Curva característica del diodo (“elemento no lineal”)

Esta es la curva característica del diodo (un diodo se comporta de esa forma). Como no es una línea recta, al diodo se le llama "Elemento No Lineal" ó "Dispositivo No Lineal", y este es el gran problema de los diodos, que es muy difícil trabajar en las mallas con ellos debido a que sus ecuaciones son bastante complicadas.

La ecuación matemática de esta curva es:

En directa, a partir de 0.7 V la corriente aumenta mucho, conduce mucho el diodo y las corrientes son muy grandes. Debido a estas corrientes grandes el diodo podría romperse, por eso hay que tener

cuidado con eso (como máximo se tomará 0.8 V ó 0.9 V).

En inversa tenemos corrientes negativas y pequeñas.

A partir de -1 V se puede despreciar la y queda aproximadamente I = -IS, que es muy pequeña aunque no se ha tenido en cuenta la corriente de fugas, con ella sería:

I = -(Is + If )

Curvas características

Diodo de silicio y germanio

Diodo de zener

Laboratorio entregado el 27 de marzo de 2012. El autor es el estudiante de Ingeniería Electrónica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.Ariel Alfonso González Medina: 20102005102: [email protected]

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mailto:[email protected]

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Circuito para obtener la curva (i-V)de los led

Curva características de diferentes led

Diodo Zener: Al diodo Zener, también llamado diodo regulador de tensión, podemos definirlo como un elemento semiconductor de silicio que tiene la característica de un diodo normal cuando trabaja en sentido directo, es decir, en sentido de paso; pero en sentido inverso, y para una corriente inversa superior a un determinado valor, presenta una tensión de valor constante. Este fenómeno de tensión constante en el sentido inverso convierte a los diodos de Zener en dispositivos excepcionalmente útiles para obtener una tensión relativamente invisible a las variaciones de la tensión

de alimentación, es decir, como dispositivos reguladores de tensión.

En la codificación de diodos se distinguen tres códigos fundamentales, que son:· Europeo (PROELECTRÓN)· Americano (JEDEC)· Japonés (JIS)

Habitualmente se utiliza la codificación europea o americana.

Código europeo (PROELECTRÓN):Dispone de dos o tres letras seguidas de un número (que también puede tener algunaLetra intermedia). La primera letra indica el material utilizado (A Þ Germanio, B Þ Silicio). Las otrasLetras son relativas a la aplicación.

Código americano (JEDEC)El código americano empieza con 1N (una unión) seguido de un número sin ningunaSignificación especial que no sea de identificación en catálogo.

Temperatura en los diodos y su efecto sobre las curvas (i-v).

el efecto de la temperatura sobre el diodo puede verse claramente en la curva característica por que Cuando un diodo se encuentra polarizado en directo tiene cierta corriente y voltaje actuando atravez de el por lo que hay potencia pero esta se transforma íntegramente en calor, y provoca un aumento de la temperatura en el material semiconductor que, en el caso de salirse de los límites admisibles, provocará la destrucción del mismo.La temperatura afecta a:

La corriente de perdidas inversa

Is (T )=Is (25℃ ) 2T−25

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la caída de tensión directaDVdDt

≈−2mV℃


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En esta práctica se utilizaran los diodos

1N4002 diodo de silicio voltaje umbral =0,3 1N750 diodo zender voltaje umbral 1N4148 diodo voltaje umbral 0,7

Circuito para obtener la simulación de diodo DN4002


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Circuito para obtener la curva característica (i-v) del diodo zender 1N750A

Existe un punto donde al aplicar un exceso mayor de voltaje en inversa se produce un cambio drástico en las características v-i, en este punto la corriente se incrementa muy rápido con una dirección opuesta a la que tiene la región de voltaje positivo. El potencial de polarización inversa que provoca este cambio dramático de las características del diodo se denomina potencial Zener y se le asigna Vz


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Circuito para obtener la curva característica del diodo 1N4148


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se - Ver la amplitud de la señal (tensión pico, tensión pico-pico). Se calcula con las divisiones en sentido vertical de la pantalla del TRC- Obtener la frecuencia. Se calcula con las divisiones en sentido horizontal de la pantalla del TRC- Confirmar o no si es la señal esperada en el punto donde se mide.

En una medición de una señal en DC, el multímetro podría considerarse el equipo de medición preferido, pero esta medición carecería de información como el rizado, si este existiera.

Multímetro digital: Cuando se mide corriente en los multímetros digitales se desarrolla un pequeño voltaje a través del aparato debido a su resistencia interna. Este voltaje aunque es bastante pequeño, en algunos casos puede afectar medidas de alta precisión.

El osciloscopio nos permite comprender mejor el valor de una señal de corriente alterna comparando la medición con un multimetro digital común, ya que este o mide el voltaje Rms mientras que el osciloscopio nos permite apreciar el comportamiento y los valores que toma la señal sinodal en cada lapso de tiempo. El valor que mide el osciloscopio cuando analizamos señales de corriente alterna es mas exacto que el comparado con el multimetro.


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1. MONTAJE EXPERIMENTAL

4.1 EQUIPO DE LABORATORIO

Voltímetro

Osciloscopio

Protoboard

Resistencia

4.2 PROCEDIMIENTO

Elección de materials

4. Antes de comenzar el procedimiento hay que

verificar la conexión de los elementos es

decir que los canales del osciloscopio estén

habilitados y que el generador de señales

este en la posición correcta para poder medir

dicha señal

1. Luego procedemos a montar el circuito de la

figura numero 1 de acuerdo a las

especificaciones de guía por medio de los

cables y la protoboard

2. Utilice el osciloscopio para ver gráficamente

el comportamiento de la corriente al pasar

por el circuito

3. Determine las conclusiones más relevantes

del desarrollo del laboratorio

4. Determine matemáticamente paso por paso el valor eficaz (R.M.S.) y el valor medio (D.C.) para las siguientes señales:

Sinodal simétrica de 15 Vpp a una frecuencia de 1Khz.

Triangular de 15 Vpp de frecuencia 1Khz. Cuadrada de 15 Vpp a una frecuencia de 1

Khz. Senoidal de 15 Vpp sobre un nivel D.C. de 6

Voltios a una frecuencia de 2Khz. Senoidal de 15 Vpp sobre un nivel D.C. de -

8 Voltios a una frecuencia de 2Khz.


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5. ANALISIS DE RESULTADOS

Se puede observar que está en una escala de 5

V/Vid , Es decir que cada partición horizontal de la

grafica representa 5V, y una escala 5 ms/Div para las

particiones sobre el eje x es decir tiempo

señal de 15 Vpp

Vrms=√ 12π

∫0

2 π

7.5V sin θdθ

Vrms=7.5V

√2=5.303V

Valor medio

Vmed= 12 π

∫0

2π

7.5V sinθ dθ=7.5V2π [−cosθ|2π

0 ]Vmed=7.5V

2 π[ (−1 )−(−1)]=0V

Triangular de 15 Vpp de frecuencia 1Khz.

Vrms=7.5V

√3=4.330V

Vmed= v max+v min2

[ (7.51 )+(−7.5)]=0V

Como no tiene componente continuo el valor medio es 0

Cuadrada de 15 Vpp a una frecuencia de 1 Khz.

en una onda cuadrada el vrms o eficaz e es igual al Vmáx

y vmax seria 7.5 vy su valor promedio seria = 0

Sinodal de 15 Vpp sobre un nivel D.C. de 6 Voltios a una frecuencia de 2Khz.

Una señal de 15 Vpp tiene un Vmáx de 7.5 V. Esta señal tiene un nivel D.C. de 6 V que significa que su “cero” está en 6 V por encima tendría 7.5 V más dándonos un valor máximo de 13.5 V; por debajo de 6 V tendría también 7.5 V dándonos un valor mínimo de -1.5V. El valor R.M.S. de esta señal se calcula así:

Vmax=13.5V−1.5V=12V

Vrms=12V

√2=8.485V

El valor medio de esta señal se calcula es dado en el enunciado, ya que la señal está sobre un nivel D.C. de 6V

Vmed=6V

Sinodal de 15 Vpp sobre un nivel D.C. de -8 Voltios a una frecuencia de 2Khz.

Una señal de 15 Vpp tiene un Vmáx de 7.5 V. Esta señal tiene un nivel D.C. de -8 V que significa que su “cero” está en -8 V por encima tendría 7.5 V más dándonos un valor máximo de -0.5 V; por debajo de -8 V tendría también 7.5 V dándonos un valor mínimo de -15.5 V. El valor R.M.S. de esta señal se calcula así:

Vmax=−0.5V−15.5V=−16V

Vrms=−16V

√2=−11.313V

El valor medio de esta señal se calcula es dado en el enunciado, ya que la señal está sobre un nivel D.C. de -8V


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Vmed=−8V

6. CONCLUSIONES

El osciloscopio nos brinda información detallada sobre el comportamiento de una señal ya uqe se puede observar gráficamente.

El osciloscopio que utilizamos en la práctica es de varios canales lo que permite analizar diferentes señales a la vez.

El osciloscopio nos permite comprender mejor el valor de una señal de corriente alterna comparando la medición con un multimetro digital común, ya que este o mide el voltaje Rms mientras que el osciloscopio nos permite apreciar el comportamiento y los valores que toma la señal sinodal en cada lapso de tiempo. El valor que mide el osciloscopio cuando analizamos señales de corriente alterna es mas exacto que el comparado con el multimetro.

La lectura del voltímetro no coincide con el calculado por medio de la teoría por que el multimetro tiene una resistencia interna que aveces altera la medición

7. INFOGRAFIA

HTTP://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/WIKIPEDIA:PORTADA

En este link se pudo encontrar todo lo necesario con respecto a las definiciones de los campos eléctrico , sus principales características y sus derivadas temáticas, el concepto se encontraba resumido y entendible.


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http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada


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Senoidal simétrica de 15 Vpp a una frecuencia de 1Khz.

multimetro

Osciloscopio

Triangular de 15 Vpp de frecuencia 1Khz

Medición hecha con el multímetro

Medición hecha con el osciloscopio

Cuadrada de 15 Vpp a una frecuencia de 1 Khz.


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Senoidal de 15 Vpp sobre un nivel D.C. de 6 Voltios a una frecuencia de2Khz.

Medicion echa con el multimetro


Senoidal de 15 Vpp sobre un nivel D.C. de -8 Voltios a una frecuencia de2Khz.



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