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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
CURSO: CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
TEMA: CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
PROFESOR: ING. LEONCIO FIGUEROA SANTOS
INTEGRANTES:
- FALCON PARRA JOSEPH CARLOS1123220493
- SERÁFICO ZEGARRA ROYFRANK1123220323
- CABALLERO ZAMUDIO LUIS ENRIQUE 1023210069
- GONZALES GAMERO JORGE JUNIOR 1023210158
- QUISPE CANALES WILIAM 1023210051
1
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
- CRISANTO CAÑAHUA HUGO 1023210104
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
1. OBJETIVOS:
1.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
1.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos Nos permite conocer los elementos reactivos,
inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
2. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que
FIEE – UNAC 2
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el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
FIEE – UNAC 3
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
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Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
FIEE – UNAC 4
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
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El Circuito Resonante.-
1) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
FIEE – UNAC 5
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
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Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
3. EXPERIMENTO
3.1. Diseño
FIEE – UNAC 6
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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Circuito del experimento
3.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
FIEE – UNAC 7
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
Un multímetro 2 protoboards
3.3. Procedimiento
1. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar
FIEE – UNAC 8
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Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
FIEE – UNAC 9
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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De donde:
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
2. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT
para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 10
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
3. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 11
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 12
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
3.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 13
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 14
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 15
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
4. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 16
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
FIEE – UNAC 17
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CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
4. OBJETIVOS:
4.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
4.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos Nos permite conocer los elementos reactivos,
inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
5. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la
FIEE – UNAC 18
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
FIEE – UNAC 19
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
FIEE – UNAC 20
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
2) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
FIEE – UNAC 21
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
![Page 22: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/22.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
6. EXPERIMENTO
6.1. Diseño
FIEE – UNAC 22
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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Circuito del experimento
6.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
FIEE – UNAC 23
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 24: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/24.jpg)
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Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
Un multímetro 2 protoboards
6.3. Procedimiento
5. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar
FIEE – UNAC 24
![Page 25: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/25.jpg)
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Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
FIEE – UNAC 25
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
![Page 26: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/26.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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De donde:
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
6. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT
para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 26
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 27: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/27.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
7. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 27
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 28
![Page 29: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/29.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
7.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 29
![Page 30: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/30.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 30
![Page 31: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/31.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 31
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
8. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 32
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
FIEE – UNAC 33
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CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
7. OBJETIVOS:
7.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
7.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos Nos permite conocer los elementos reactivos,
inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
8. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la
FIEE – UNAC 34
![Page 35: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/35.jpg)
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resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
FIEE – UNAC 35
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
FIEE – UNAC 36
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
![Page 37: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/37.jpg)
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3) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
FIEE – UNAC 37
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
![Page 38: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/38.jpg)
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Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
9. EXPERIMENTO
9.1. Diseño
FIEE – UNAC 38
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 39: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/39.jpg)
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Circuito del experimento
9.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
FIEE – UNAC 39
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 40: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/40.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
Un multímetro 2 protoboards
9.3. Procedimiento
9. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar
FIEE – UNAC 40
![Page 41: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/41.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
FIEE – UNAC 41
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
![Page 42: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/42.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De donde:
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
10. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 42
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 43: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/43.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
11. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 43
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 44: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/44.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 44
![Page 45: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/45.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
11.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 45
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 46
![Page 47: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/47.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 47
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
12. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 48
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
10. OBJETIVOS:
10.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
10.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 49
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
11. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 50
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 51
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
4) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 52
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 53
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
12. EXPERIMENTO
12.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 54
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 55: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/55.jpg)
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12.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 55
![Page 56: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/56.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
12.3. Procedimiento
13. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 56
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 57
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 58: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/58.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
14. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 58
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
15. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 59
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 60: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/60.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 60
![Page 61: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/61.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
15.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 61
![Page 62: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/62.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 62
![Page 63: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/63.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 63
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
16. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 64
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
13. OBJETIVOS:
13.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
13.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 65
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
14. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 66
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 67
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
5) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 68
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 69
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
15. EXPERIMENTO
15.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 70
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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15.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 71
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Un multímetro 2 protoboards
15.3. Procedimiento
17. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 72
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 73
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
18. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 74
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
19. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 75
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 76
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
19.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 77
![Page 78: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/78.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 78
![Page 79: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/79.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 79
![Page 80: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/80.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
20. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 80
![Page 81: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/81.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
16. OBJETIVOS:
16.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
16.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 81
![Page 82: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/82.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
17. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 82
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 83
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
6) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 84
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 85
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
18. EXPERIMENTO
18.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 86
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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18.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 87
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Un multímetro 2 protoboards
18.3. Procedimiento
21. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 88
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 89
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
22. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 90
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
23. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 91
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 92
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
23.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 93
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 94
![Page 95: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/95.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 95
![Page 96: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/96.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
24. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 96
![Page 97: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/97.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
19. OBJETIVOS:
19.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
19.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 97
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
20. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 98
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 99
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 100: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/100.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
7) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 100
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 101: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/101.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 101
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 102: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/102.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
21. EXPERIMENTO
21.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 102
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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21.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 103
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Un multímetro 2 protoboards
21.3. Procedimiento
25. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 104
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 105
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 106: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/106.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
26. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 106
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
27. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 107
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 108
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
27.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 109
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 110
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 111
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
28. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 112
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
22. OBJETIVOS:
22.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
22.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 113
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
23. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 114
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 115
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
8) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 116
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 117
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
24. EXPERIMENTO
24.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 118
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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24.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 119
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Un multímetro 2 protoboards
24.3. Procedimiento
29. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 120
![Page 121: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/121.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 121
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 122: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/122.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
30. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 122
![Page 123: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/123.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
31. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 123
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 124
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
31.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 125
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 126
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 127
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
32. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 128
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
25. OBJETIVOS:
25.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
25.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 129
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
26. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 130
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 131
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
9) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 132
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 133
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
27. EXPERIMENTO
27.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 134
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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27.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 135
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Un multímetro 2 protoboards
27.3. Procedimiento
33. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 136
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 137
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
34. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 138
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
35. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 139
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 140
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
35.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 141
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 142
![Page 143: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/143.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 143
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
36. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 144
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
28. OBJETIVOS:
28.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
28.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 145
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
29. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 146
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 147
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
10) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 148
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 149
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
30. EXPERIMENTO
30.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 150
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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30.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 151
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Un multímetro 2 protoboards
30.3. Procedimiento
37. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 152
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 153
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
38. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 154
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
39. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 155
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 156
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
39.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 157
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 158
![Page 159: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/159.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 159
![Page 160: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/160.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
40. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 160
![Page 161: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/161.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
31. OBJETIVOS:
31.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
31.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 161
![Page 162: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/162.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
32. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 162
![Page 163: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/163.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 163
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
11) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 164
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 165
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
33. EXPERIMENTO
33.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 166
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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33.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 167
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Un multímetro 2 protoboards
33.3. Procedimiento
41. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 168
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 169
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
42. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 170
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
43. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 171
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 172: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/172.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 172
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
43.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 173
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 174
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 175
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
44. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 176
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
34. OBJETIVOS:
34.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
34.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 177
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
35. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 178
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 179
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
12) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 180
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 181
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
36. EXPERIMENTO
36.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 182
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 183: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/183.jpg)
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36.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 183
![Page 184: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/184.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
36.3. Procedimiento
45. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 184
![Page 185: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/185.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 185
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 186: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/186.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
46. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 186
![Page 187: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/187.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
47. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 187
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 188: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/188.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 188
![Page 189: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/189.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
47.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 189
![Page 190: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/190.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 190
![Page 191: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/191.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 191
![Page 192: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/192.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
48. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 192
![Page 193: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/193.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
37. OBJETIVOS:
37.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
37.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 193
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
38. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 194
![Page 195: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/195.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 195
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
13) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 196
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 197: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/197.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 197
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 198: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/198.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
39. EXPERIMENTO
39.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 198
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 199: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/199.jpg)
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39.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 199
![Page 200: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/200.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
39.3. Procedimiento
49. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 200
![Page 201: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/201.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 201
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 202: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/202.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
50. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 202
![Page 203: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/203.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
51. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 203
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 204: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/204.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 204
![Page 205: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/205.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
51.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 205
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 206
![Page 207: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/207.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 207
![Page 208: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/208.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
52. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 208
![Page 209: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/209.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
40. OBJETIVOS:
40.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
40.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 209
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
41. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 210
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 211
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
14) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 212
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 213
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
42. EXPERIMENTO
42.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 214
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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42.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 215
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Un multímetro 2 protoboards
42.3. Procedimiento
53. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 216
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 217
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 218: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/218.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
54. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 218
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
55. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 219
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 220: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/220.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 220
![Page 221: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/221.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
55.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 221
![Page 222: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/222.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 222
![Page 223: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/223.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 223
![Page 224: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/224.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
56. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 224
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
43. OBJETIVOS:
43.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
43.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 225
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
44. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 226
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 227
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
15) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 228
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 229
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
45. EXPERIMENTO
45.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 230
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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45.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 231
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Un multímetro 2 protoboards
45.3. Procedimiento
57. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 232
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 233
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
58. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 234
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
59. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 235
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 236
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
59.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 237
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 238
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 239
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
60. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 240
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
46. OBJETIVOS:
46.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
46.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 241
![Page 242: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/242.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
47. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 242
![Page 243: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/243.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 243
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 244: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/244.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
16) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 244
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 245
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
48. EXPERIMENTO
48.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 246
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 247: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/247.jpg)
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48.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 247
![Page 248: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/248.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
48.3. Procedimiento
61. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 248
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 249
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 250: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/250.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
62. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 250
![Page 251: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/251.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
63. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 251
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 252: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/252.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 252
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
63.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 253
![Page 254: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/254.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 254
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 255
![Page 256: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/256.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
64. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 256
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
49. OBJETIVOS:
49.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
49.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 257
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
50. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 258
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 259
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
17) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 260
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 261
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
51. EXPERIMENTO
51.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 262
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 263: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/263.jpg)
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51.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 263
![Page 264: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/264.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
51.3. Procedimiento
65. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 264
![Page 265: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/265.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 265
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 266: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/266.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
66. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 266
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
67. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 267
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 268
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
67.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 269
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 270
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 271
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
68. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 272
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
52. OBJETIVOS:
52.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
52.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 273
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
53. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 274
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 275
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
18) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 276
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 277
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
54. EXPERIMENTO
54.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 278
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 279: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/279.jpg)
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54.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 279
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Un multímetro 2 protoboards
54.3. Procedimiento
69. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 280
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 281
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 282: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/282.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
70. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 282
![Page 283: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/283.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
71. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 283
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 284: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/284.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 284
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
71.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 285
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 286
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 287
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
72. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 288
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
55. OBJETIVOS:
55.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
55.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 289
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
56. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 290
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 291
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
19) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 292
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 293
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
57. EXPERIMENTO
57.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 294
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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57.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 295
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Un multímetro 2 protoboards
57.3. Procedimiento
73. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 296
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 297
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
74. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 298
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
75. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 299
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 300: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/300.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 300
![Page 301: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/301.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
75.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 301
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 302
![Page 303: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/303.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 303
![Page 304: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/304.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
76. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 304
![Page 305: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/305.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
58. OBJETIVOS:
58.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
58.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 305
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
59. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 306
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 307
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
20) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 308
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 309
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
60. EXPERIMENTO
60.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 310
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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60.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 311
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Un multímetro 2 protoboards
60.3. Procedimiento
77. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 312
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 313
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
78. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 314
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
79. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 315
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 316
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
79.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 317
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 318
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 319
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
80. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 320
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
61. OBJETIVOS:
61.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
61.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 321
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
62. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 322
![Page 323: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/323.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 323
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 324: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/324.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
21) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 324
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 325
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
63. EXPERIMENTO
63.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 326
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 327: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/327.jpg)
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63.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 327
![Page 328: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/328.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
63.3. Procedimiento
81. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 328
![Page 329: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/329.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 329
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 330: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/330.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
82. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 330
![Page 331: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/331.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
83. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 331
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 332: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/332.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 332
![Page 333: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/333.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
83.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 333
![Page 334: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/334.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 334
![Page 335: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/335.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 335
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
84. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 336
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
64. OBJETIVOS:
64.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
64.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 337
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
65. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 338
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 339
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 340: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/340.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
22) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 340
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 341: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/341.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 341
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
66. EXPERIMENTO
66.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 342
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 343: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/343.jpg)
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66.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 343
![Page 344: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/344.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
66.3. Procedimiento
85. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 344
![Page 345: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/345.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 345
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 346: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/346.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
86. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 346
![Page 347: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/347.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
87. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 347
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 348: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/348.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 348
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
87.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 349
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 350
![Page 351: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/351.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 351
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
88. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 352
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
67. OBJETIVOS:
67.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
67.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 353
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
68. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 354
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 355
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
23) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 356
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 357
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
69. EXPERIMENTO
69.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 358
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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69.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 359
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Un multímetro 2 protoboards
69.3. Procedimiento
89. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 360
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 361
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 362: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/362.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
90. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 362
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
91. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 363
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 364: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/364.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 364
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
91.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 365
![Page 366: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/366.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 366
![Page 367: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/367.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 367
![Page 368: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/368.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
92. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 368
![Page 369: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/369.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
70. OBJETIVOS:
70.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
70.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 369
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
71. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 370
![Page 371: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/371.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 371
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 372: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/372.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
24) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 372
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 373
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
72. EXPERIMENTO
72.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 374
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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72.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 375
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Un multímetro 2 protoboards
72.3. Procedimiento
93. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 376
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 377
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 378: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/378.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
94. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 378
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
95. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 379
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 380: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/380.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 380
![Page 381: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/381.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
95.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 381
![Page 382: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/382.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 382
![Page 383: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/383.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 383
![Page 384: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/384.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
96. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 384
![Page 385: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/385.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
73. OBJETIVOS:
73.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
73.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 385
![Page 386: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/386.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
74. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 386
![Page 387: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/387.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 387
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
25) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 388
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 389
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
75. EXPERIMENTO
75.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 390
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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75.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 391
![Page 392: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/392.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
75.3. Procedimiento
97. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 392
![Page 393: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/393.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 393
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
98. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 394
![Page 395: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/395.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
99. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 395
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 396: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/396.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 396
![Page 397: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/397.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
99.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 397
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 398
![Page 399: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/399.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 399
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
100. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 400
![Page 401: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/401.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
76. OBJETIVOS:
76.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
76.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 401
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
77. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 402
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 403
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
26) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 404
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 405
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
78. EXPERIMENTO
78.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 406
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 407: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/407.jpg)
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78.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 407
![Page 408: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/408.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
78.3. Procedimiento
101. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 408
![Page 409: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/409.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 409
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
102. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 410
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
103. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 411
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 412
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
103.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 413
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 414
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 415
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
104. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 416
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
79. OBJETIVOS:
79.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
79.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 417
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
80. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 418
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 419
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
27) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 420
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 421
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
81. EXPERIMENTO
81.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 422
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 423: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/423.jpg)
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81.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 423
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Un multímetro 2 protoboards
81.3. Procedimiento
105. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 424
![Page 425: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/425.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 425
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 426: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/426.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
106. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 426
![Page 427: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/427.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
107. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 427
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 428
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
107.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 429
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 430
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 431
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
108. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 432
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
82. OBJETIVOS:
82.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
82.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 433
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
83. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 434
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 435
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
28) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 436
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 437
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
84. EXPERIMENTO
84.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 438
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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84.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 439
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Un multímetro 2 protoboards
84.3. Procedimiento
109. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 440
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 441
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
110. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 442
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
111. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 443
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 444
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
111.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 445
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 446
![Page 447: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/447.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 447
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
112. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 448
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
85. OBJETIVOS:
85.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
85.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 449
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
86. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 450
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 451
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
29) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 452
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 453
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
87. EXPERIMENTO
87.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 454
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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87.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 455
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Un multímetro 2 protoboards
87.3. Procedimiento
113. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 456
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 457
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 458: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/458.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
114. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 458
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
115. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 459
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 460: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/460.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 460
![Page 461: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/461.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
115.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 461
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 462
![Page 463: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/463.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 463
![Page 464: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/464.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
116. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 464
![Page 465: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/465.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
88. OBJETIVOS:
88.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
88.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 465
![Page 466: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/466.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
89. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 466
![Page 467: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/467.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 467
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
30) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 468
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 469
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
90. EXPERIMENTO
90.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 470
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 471: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/471.jpg)
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90.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 471
![Page 472: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/472.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
90.3. Procedimiento
117. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 472
![Page 473: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/473.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 473
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 474: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/474.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
118. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 474
![Page 475: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/475.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
119. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 475
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 476: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/476.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 476
![Page 477: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/477.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
119.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 477
![Page 478: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/478.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 478
![Page 479: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/479.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 479
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
120. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 480
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
91. OBJETIVOS:
91.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
91.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 481
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
92. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 482
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 483
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
31) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 484
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 485
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
93. EXPERIMENTO
93.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 486
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 487: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/487.jpg)
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93.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 487
![Page 488: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/488.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
93.3. Procedimiento
121. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 488
![Page 489: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/489.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 489
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 490: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/490.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
122. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 490
![Page 491: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/491.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
123. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 491
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 492: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/492.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 492
![Page 493: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/493.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
123.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 493
![Page 494: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/494.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 494
![Page 495: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/495.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 495
![Page 496: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/496.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
124. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 496
![Page 497: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/497.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
94. OBJETIVOS:
94.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
94.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 497
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
95. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 498
![Page 499: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/499.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 499
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
32) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 500
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 501: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/501.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 501
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
96. EXPERIMENTO
96.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 502
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 503: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/503.jpg)
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96.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 503
![Page 504: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/504.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
96.3. Procedimiento
125. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 504
![Page 505: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/505.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 505
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 506: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/506.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
126. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 506
![Page 507: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/507.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
127. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 507
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 508: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/508.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 508
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
127.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 509
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 510
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 511
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
128. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 512
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
97. OBJETIVOS:
97.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
97.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 513
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
98. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 514
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 515
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
33) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 516
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 517
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
99. EXPERIMENTO
99.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 518
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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99.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 519
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Un multímetro 2 protoboards
99.3. Procedimiento
129. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 520
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 521
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 522: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/522.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
130. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 522
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
131. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 523
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 524: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/524.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 524
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
131.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 525
![Page 526: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/526.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 526
![Page 527: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/527.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 527
![Page 528: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/528.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
132. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 528
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
100. OBJETIVOS:
100.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
100.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 529
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
101. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 530
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 531
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
34) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 532
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 533
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
102. EXPERIMENTO
102.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 534
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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102.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 535
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Un multímetro 2 protoboards
102.3. Procedimiento
133. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 536
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 537
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
134. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 538
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
135. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 539
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 540
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
135.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 541
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 542
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 543
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
136. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 544
![Page 545: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/545.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
103. OBJETIVOS:
103.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
103.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 545
![Page 546: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/546.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
104. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 546
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 547
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 548: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/548.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
35) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 548
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 549
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
105. EXPERIMENTO
105.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 550
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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105.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 551
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Un multímetro 2 protoboards
105.3. Procedimiento
137. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 552
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 553
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
138. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 554
![Page 555: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/555.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
139. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 555
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 556
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
139.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 557
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 558
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 559
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
140. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 560
![Page 561: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/561.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
106. OBJETIVOS:
106.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
106.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 561
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
107. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 562
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 563
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
36) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 564
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 565
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
108. EXPERIMENTO
108.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 566
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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108.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 567
![Page 568: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/568.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
108.3. Procedimiento
141. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 568
![Page 569: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/569.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 569
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 570: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/570.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
142. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 570
![Page 571: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/571.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
143. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 571
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 572: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/572.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 572
![Page 573: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/573.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
143.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 573
![Page 574: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/574.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 574
![Page 575: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/575.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 575
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
144. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 576
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
109. OBJETIVOS:
109.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
109.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 577
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
110. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 578
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 579
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
37) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 580
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 581
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
111. EXPERIMENTO
111.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 582
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 583: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/583.jpg)
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111.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 583
![Page 584: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/584.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
111.3. Procedimiento
145. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 584
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 585
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 586: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/586.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
146. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 586
![Page 587: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/587.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
147. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 587
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 588: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/588.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 588
![Page 589: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/589.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
147.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 589
![Page 590: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/590.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 590
![Page 591: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/591.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 591
![Page 592: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/592.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
148. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 592
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
112. OBJETIVOS:
112.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
112.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 593
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
113. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 594
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 595
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
38) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 596
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 597
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
114. EXPERIMENTO
114.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 598
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 599: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/599.jpg)
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114.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 599
![Page 600: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/600.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
114.3. Procedimiento
149. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 600
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 601
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 602: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/602.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
150. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 602
![Page 603: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/603.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
151. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 603
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 604: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/604.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 604
![Page 605: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/605.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
151.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 605
![Page 606: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/606.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 606
![Page 607: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/607.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 607
![Page 608: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/608.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
152. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 608
![Page 609: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/609.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
115. OBJETIVOS:
115.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
115.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 609
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
116. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 610
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 611
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
39) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 612
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 613
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
117. EXPERIMENTO
117.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 614
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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117.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 615
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Un multímetro 2 protoboards
117.3. Procedimiento
153. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 616
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 617
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
154. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 618
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
155. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 619
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 620
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
155.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 621
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 622
![Page 623: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/623.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 623
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
156. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 624
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
118. OBJETIVOS:
118.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
118.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 625
![Page 626: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/626.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
119. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 626
![Page 627: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/627.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 627
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 628: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/628.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
40) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 628
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 629: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/629.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 629
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 630: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/630.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
120. EXPERIMENTO
120.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 630
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 631: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/631.jpg)
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120.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 631
![Page 632: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/632.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
120.3. Procedimiento
157. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 632
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 633
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 634: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/634.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
158. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 634
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
159. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 635
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 636
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
159.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 637
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 638
![Page 639: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/639.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 639
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
160. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 640
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
121. OBJETIVOS:
121.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
121.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 641
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
122. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 642
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 643
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
41) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 644
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 645
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
123. EXPERIMENTO
123.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 646
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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123.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 647
![Page 648: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/648.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
123.3. Procedimiento
161. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 648
![Page 649: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/649.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 649
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 650: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/650.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
162. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 650
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
163. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 651
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 652
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
163.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 653
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 654
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 655
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
164. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 656
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
124. OBJETIVOS:
124.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
124.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 657
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
125. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 658
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 659
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
42) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 660
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 661
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
126. EXPERIMENTO
126.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 662
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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126.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 663
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Un multímetro 2 protoboards
126.3. Procedimiento
165. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 664
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 665
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 666: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/666.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
166. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 666
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
167. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 667
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 668: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/668.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 668
![Page 669: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/669.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
167.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 669
![Page 670: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/670.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 670
![Page 671: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/671.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 671
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
168. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 672
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
127. OBJETIVOS:
127.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
127.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 673
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
128. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 674
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 675
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
43) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 676
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 677
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
129. EXPERIMENTO
129.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 678
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 679: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/679.jpg)
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129.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 679
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Un multímetro 2 protoboards
129.3. Procedimiento
169. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 680
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 681
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 682: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/682.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
170. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 682
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
171. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 683
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 684: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/684.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 684
![Page 685: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/685.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
171.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 685
![Page 686: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/686.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 686
![Page 687: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/687.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 687
![Page 688: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/688.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
172. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 688
![Page 689: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/689.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
130. OBJETIVOS:
130.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
130.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 689
![Page 690: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/690.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
131. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 690
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 691
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
44) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 692
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 693
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
132. EXPERIMENTO
132.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 694
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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132.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 695
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Un multímetro 2 protoboards
132.3. Procedimiento
173. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 696
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 697
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
174. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 698
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
175. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 699
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 700
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
175.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 701
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 702
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 703
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
176. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 704
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
133. OBJETIVOS:
133.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
133.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 705
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
134. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 706
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 707
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
45) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 708
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 709
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
135. EXPERIMENTO
135.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 710
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 711: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/711.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
135.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 711
![Page 712: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/712.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
135.3. Procedimiento
177. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 712
![Page 713: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/713.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 713
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 714: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/714.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
178. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 714
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
179. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 715
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 716: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/716.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 716
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
179.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 717
![Page 718: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/718.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 718
![Page 719: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/719.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 719
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
180. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 720
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
136. OBJETIVOS:
136.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
136.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 721
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
137. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 722
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 723
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 724: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/724.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
46) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 724
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 725: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/725.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 725
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 726: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/726.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
138. EXPERIMENTO
138.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 726
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 727: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/727.jpg)
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138.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 727
![Page 728: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/728.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
138.3. Procedimiento
181. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 728
![Page 729: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/729.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 729
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 730: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/730.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
182. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 730
![Page 731: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/731.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
183. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 731
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 732
![Page 733: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/733.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
183.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 733
![Page 734: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/734.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 734
![Page 735: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/735.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 735
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
184. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 736
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
139. OBJETIVOS:
139.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
139.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 737
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
140. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 738
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 739
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
47) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 740
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 741
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
141. EXPERIMENTO
141.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 742
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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141.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 743
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Un multímetro 2 protoboards
141.3. Procedimiento
185. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 744
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 745
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 746: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/746.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
186. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 746
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
187. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 747
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 748: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/748.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 748
![Page 749: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/749.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
187.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 749
![Page 750: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/750.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 750
![Page 751: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/751.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 751
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
188. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 752
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
142. OBJETIVOS:
142.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
142.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos Nos permite conocer los elementos reactivos,
inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
143. MARCO TEORICO
FIEE – UNAC 753
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CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
En el caso a) b) c) d)
FIEE – UNAC 754
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
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Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
FIEE – UNAC 755
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
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y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
48) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
FIEE – UNAC 756
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
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Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
FIEE – UNAC 757
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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144. EXPERIMENTO
144.1. Diseño
Circuito del experimento
144.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN) 10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ,
FIEE – UNAC 758
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5% de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
Un multímetro 2 protoboards
144.3. Procedimiento
FIEE – UNAC 759
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189. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
FIEE – UNAC 760
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
![Page 761: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/761.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De donde:
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
190. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 761
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 762: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/762.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
191. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 762
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 763
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
191.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 764
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 765
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 766
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
192. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 767
![Page 768: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/768.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
145. OBJETIVOS:
145.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
145.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 768
![Page 769: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/769.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
146. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 769
![Page 770: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/770.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 770
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
49) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 771
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 772
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
147. EXPERIMENTO
147.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 773
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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147.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 774
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Un multímetro 2 protoboards
147.3. Procedimiento
193. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 775
![Page 776: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/776.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 776
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 777: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/777.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
194. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 777
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
195. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 778
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 779
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
195.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 780
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 781
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 782
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
196. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 783
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
148. OBJETIVOS:
148.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
148.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 784
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
149. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 785
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 786
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
50) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 787
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 788: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/788.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 788
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
150. EXPERIMENTO
150.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 789
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 790: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/790.jpg)
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150.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 790
![Page 791: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/791.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
150.3. Procedimiento
197. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 791
![Page 792: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/792.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 792
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 793: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/793.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
198. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 793
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
199. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 794
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 795
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
199.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 796
![Page 797: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/797.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 797
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 798
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
200. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 799
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
151. OBJETIVOS:
151.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
151.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 800
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
152. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 801
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 802
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
51) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 803
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 804
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
153. EXPERIMENTO
153.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 805
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 806: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/806.jpg)
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153.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 806
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Un multímetro 2 protoboards
153.3. Procedimiento
201. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 807
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 808
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 809: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/809.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
202. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 809
![Page 810: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/810.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
203. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 810
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 811: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/811.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 811
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
203.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 812
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 813
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 814
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
204. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 815
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
154. OBJETIVOS:
154.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
154.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 816
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
155. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 817
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 818
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
52) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 819
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 820
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
156. EXPERIMENTO
156.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 821
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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156.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 822
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Un multímetro 2 protoboards
156.3. Procedimiento
205. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 823
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 824
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 825: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/825.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
206. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 825
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
207. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 826
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 827
![Page 828: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/828.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
207.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 828
![Page 829: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/829.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 829
![Page 830: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/830.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 830
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
208. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 831
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
157. OBJETIVOS:
157.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
157.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 832
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
158. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 833
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 834
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
53) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 835
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 836
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
159. EXPERIMENTO
159.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 837
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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159.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 838
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Un multímetro 2 protoboards
159.3. Procedimiento
209. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 839
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 840
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 841: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/841.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
210. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 841
![Page 842: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/842.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
211. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 842
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 843: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/843.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 843
![Page 844: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/844.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
211.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 844
![Page 845: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/845.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 845
![Page 846: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/846.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 846
![Page 847: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/847.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
212. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 847
![Page 848: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/848.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
160. OBJETIVOS:
160.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
160.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 848
![Page 849: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/849.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
161. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 849
![Page 850: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/850.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 850
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
54) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 851
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 852
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
162. EXPERIMENTO
162.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 853
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 854: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/854.jpg)
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162.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 854
![Page 855: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/855.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
162.3. Procedimiento
213. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 855
![Page 856: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/856.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 856
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 857: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/857.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
214. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 857
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
215. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 858
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 859: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/859.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 859
![Page 860: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/860.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
215.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 860
![Page 861: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/861.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 861
![Page 862: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/862.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 862
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
216. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 863
![Page 864: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/864.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
163. OBJETIVOS:
163.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
163.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 864
![Page 865: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/865.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
164. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 865
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 866
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
55) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 867
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 868
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
165. EXPERIMENTO
165.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 869
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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165.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 870
![Page 871: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/871.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
165.3. Procedimiento
217. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 871
![Page 872: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/872.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 872
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 873: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/873.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
218. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 873
![Page 874: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/874.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
219. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 874
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 875: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/875.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 875
![Page 876: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/876.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
219.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 876
![Page 877: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/877.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 877
![Page 878: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/878.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 878
![Page 879: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/879.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
220. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 879
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
166. OBJETIVOS:
166.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
166.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 880
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
167. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 881
![Page 882: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/882.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 882
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
56) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 883
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 884
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 885: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/885.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
168. EXPERIMENTO
168.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 885
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 886: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/886.jpg)
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168.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 886
![Page 887: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/887.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
168.3. Procedimiento
221. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 887
![Page 888: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/888.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 888
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 889: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/889.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
222. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 889
![Page 890: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/890.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
223. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 890
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 891: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/891.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 891
![Page 892: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/892.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
223.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 892
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 893
![Page 894: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/894.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 894
![Page 895: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/895.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
224. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 895
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
169. OBJETIVOS:
169.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
169.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 896
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
170. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 897
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 898
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
57) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 899
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 900
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
171. EXPERIMENTO
171.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 901
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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171.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 902
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Un multímetro 2 protoboards
171.3. Procedimiento
225. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 903
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 904
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 905: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/905.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
226. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 905
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
227. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 906
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 907: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/907.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 907
![Page 908: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/908.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
227.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 908
![Page 909: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/909.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 909
![Page 910: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/910.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 910
![Page 911: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/911.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
228. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 911
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
172. OBJETIVOS:
172.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
172.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 912
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
173. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 913
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 914
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
58) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 915
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 916
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
174. EXPERIMENTO
174.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 917
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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174.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 918
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Un multímetro 2 protoboards
174.3. Procedimiento
229. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 919
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 920
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
230. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 921
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
231. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 922
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 923
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
231.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 924
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 925
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 926
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
232. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 927
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
175. OBJETIVOS:
175.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
175.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 928
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
176. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 929
![Page 930: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/930.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 930
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 931: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/931.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
59) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 931
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 932
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
177. EXPERIMENTO
177.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 933
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 934: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/934.jpg)
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177.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 934
![Page 935: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/935.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
177.3. Procedimiento
233. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 935
![Page 936: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/936.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 936
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 937: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/937.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
234. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 937
![Page 938: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/938.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
235. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 938
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 939: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/939.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 939
![Page 940: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/940.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
235.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 940
![Page 941: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/941.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 941
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 942
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
236. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 943
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
178. OBJETIVOS:
178.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
178.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 944
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
179. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 945
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 946
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
60) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 947
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 948
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 949: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/949.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
180. EXPERIMENTO
180.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 949
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 950: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/950.jpg)
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180.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 950
![Page 951: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/951.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
180.3. Procedimiento
237. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 951
![Page 952: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/952.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 952
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 953: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/953.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
238. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 953
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
239. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 954
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 955
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
239.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 956
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 957
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 958
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
240. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 959
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
181. OBJETIVOS:
181.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
181.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 960
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
182. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 961
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 962
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
61) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 963
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 964
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
183. EXPERIMENTO
183.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 965
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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183.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 966
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Un multímetro 2 protoboards
183.3. Procedimiento
241. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 967
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 968
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 969: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/969.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
242. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 969
![Page 970: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/970.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
243. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 970
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 971: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/971.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 971
![Page 972: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/972.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
243.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 972
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 973
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 974
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
244. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 975
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
184. OBJETIVOS:
184.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
184.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 976
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
185. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 977
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 978
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
62) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 979
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 980
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
186. EXPERIMENTO
186.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 981
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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186.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 982
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Un multímetro 2 protoboards
186.3. Procedimiento
245. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 983
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 984
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
246. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 985
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
247. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 986
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 987: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/987.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 987
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
247.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 988
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 989
![Page 990: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/990.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 990
![Page 991: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/991.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
248. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 991
![Page 992: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/992.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
187. OBJETIVOS:
187.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
187.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 992
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
188. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 993
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 994
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
63) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 995
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 996
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
189. EXPERIMENTO
189.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 997
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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189.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 998
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Un multímetro 2 protoboards
189.3. Procedimiento
249. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 999
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1000
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
250. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1001
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
251. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1002
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1003
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
251.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1004
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1005
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1006
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
252. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1007
![Page 1008: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1008.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
190. OBJETIVOS:
190.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
190.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1008
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
191. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1009
![Page 1010: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1010.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1010
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
64) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1011
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1012
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
192. EXPERIMENTO
192.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1013
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 1014: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1014.jpg)
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192.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1014
![Page 1015: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1015.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
192.3. Procedimiento
253. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1015
![Page 1016: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1016.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1016
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 1017: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1017.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
254. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1017
![Page 1018: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1018.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
255. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1018
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1019: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1019.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1019
![Page 1020: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1020.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
255.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1020
![Page 1021: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1021.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1021
![Page 1022: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1022.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1022
![Page 1023: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1023.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
256. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1023
![Page 1024: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1024.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
193. OBJETIVOS:
193.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
193.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1024
![Page 1025: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1025.jpg)
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
194. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1025
![Page 1026: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1026.jpg)
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1026
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 1027: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1027.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
65) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1027
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 1028: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1028.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1028
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 1029: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1029.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
195. EXPERIMENTO
195.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1029
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 1030: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1030.jpg)
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195.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1030
![Page 1031: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1031.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
195.3. Procedimiento
257. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1031
![Page 1032: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1032.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1032
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 1033: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1033.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
258. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1033
![Page 1034: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1034.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
259. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1034
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1035: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1035.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1035
![Page 1036: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1036.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
259.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1036
![Page 1037: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1037.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1037
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1038
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
260. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1039
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
196. OBJETIVOS:
196.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
196.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1040
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
197. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1041
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1042
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
66) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1043
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1044
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
198. EXPERIMENTO
198.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1045
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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198.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1046
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Un multímetro 2 protoboards
198.3. Procedimiento
261. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1047
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1048
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 1049: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1049.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
262. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1049
![Page 1050: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1050.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
263. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1050
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1051: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1051.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1051
![Page 1052: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1052.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
263.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1052
![Page 1053: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1053.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1053
![Page 1054: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1054.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1054
![Page 1055: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1055.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
264. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1055
![Page 1056: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1056.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
199. OBJETIVOS:
199.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
199.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1056
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
200. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1057
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1058
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 1059: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1059.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
67) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1059
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1060
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
201. EXPERIMENTO
201.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1061
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 1062: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1062.jpg)
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201.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1062
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Un multímetro 2 protoboards
201.3. Procedimiento
265. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1063
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1064
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 1065: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1065.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
266. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1065
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
267. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1066
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1067: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1067.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1067
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
267.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1068
![Page 1069: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1069.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1069
![Page 1070: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1070.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1070
![Page 1071: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1071.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
268. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1071
![Page 1072: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1072.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
202. OBJETIVOS:
202.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
202.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1072
![Page 1073: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1073.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
203. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1073
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1074
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
68) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1075
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1076
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
204. EXPERIMENTO
204.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1077
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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204.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1078
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Un multímetro 2 protoboards
204.3. Procedimiento
269. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1079
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1080
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
270. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1081
![Page 1082: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1082.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
271. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1082
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1083: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1083.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1083
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
271.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1084
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1085
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1086
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
272. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1087
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
205. OBJETIVOS:
205.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
205.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1088
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
206. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1089
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1090
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 1091: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1091.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
69) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1091
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1092
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
207. EXPERIMENTO
207.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1093
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 1094: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1094.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
207.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1094
![Page 1095: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1095.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Un multímetro 2 protoboards
207.3. Procedimiento
273. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1095
![Page 1096: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1096.jpg)
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1096
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 1097: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1097.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
274. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1097
![Page 1098: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1098.jpg)
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
275. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1098
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1099: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1099.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1099
![Page 1100: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1100.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
275.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1100
![Page 1101: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1101.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1101
![Page 1102: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1102.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1102
![Page 1103: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1103.jpg)
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
276. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1103
![Page 1104: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1104.jpg)
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
208. OBJETIVOS:
208.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
208.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1104
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
209. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1105
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1106
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
![Page 1107: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1107.jpg)
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
70) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1107
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
![Page 1108: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1108.jpg)
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1108
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
![Page 1109: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1109.jpg)
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
210. EXPERIMENTO
210.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1109
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
![Page 1110: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1110.jpg)
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210.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1110
![Page 1111: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1111.jpg)
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Un multímetro 2 protoboards
210.3. Procedimiento
277. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1111
![Page 1112: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1112.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1112
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
![Page 1113: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1113.jpg)
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
278. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1113
![Page 1114: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1114.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
279. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1114
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
![Page 1115: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1115.jpg)
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1115
![Page 1116: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1116.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
279.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1116
![Page 1117: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1117.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1117
![Page 1118: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1118.jpg)
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Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1118
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
280. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1119
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
CIRCUITOS AMPLIFICADORES SINTONIZADOS DE FI PARA MODULACION AM Y FM
211. OBJETIVOS:
211.1. Objetivos Generales:
El laboratorio consta de prácticas que tienen por objetivo lograr que los alumnos lleguen a dominar los temas sobre Circuitos Sintonizados Y Transformadores De Redes Selectivas.
211.2. Objetivos Específicos:
Estudio de los sistemas electrónicos usados en radiocomunicación.
Análisis y diseño de los sistemas electrónicos
FIEE – UNAC 1120
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Nos permite conocer los elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos.
modelarlos los elementos ideales.
212. MARCO TEORICO
CIRCUITOS SINTONIZADOS Y
TRANSFORMADORES DE REDES SELECTIVAS
Circuitos Sintonizados.-Son circuitos formados por elementos reactivos, inductancias, condensadores, líneas de energía, cristales piezoeléctricos, etc. y se utilizan en los receptores y trasmisores. Una aplicación típica es en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se quiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias. A las inductancias y condensadores están asociadas resistencias que se deben a la resistencia óhmicas en las bobinas y pérdidas dieléctricas en los condensadores que se hacen más evidentes a altas frecuencias. Podemos modelarlos suponiendo que son elementos ideales, reactivos puros, con una resistencia que podemos asociar en paralelo, en serie o en ambos. Por ejemplo:
Es interesante relacionar las pérdidas óhmicas y la energía que almacena como elemento reactivo, lo que nos permite medir la bondad del componente. El factor de mérito o Q se define como:
FIEE – UNAC 1121
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En el caso a) b) c) d)
Por ejemplo en el caso a) y de forma similar en los otros casos.
Si trabajamos a una frecuencia fija podemos hallar una relación entre los valores de los ejemplos vistos.
Llamamos X a la reactancia de una inductancia o condensador, Podemos definir también entonces:
Separando parte real e imaginaria tenemos:
De 1, 2 y 3
FIEE – UNAC 1122
RPCP ωRP
LP ω
1CSωRS
LS ω
RS
Q=2π(12LI
m2)(12RI
m2)2 π
ω
= LωR
RS+ jX S=RP jX P
RP+ jX P
=RP X
P2+ jX P R
P2
RP2+X
P2
XS=LSωó
X S=−1CS ω
X P=LP ωó
X P=−1C Pω
QS=XS
RS
QP=RP
XP
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Vemos que si la componente es de buena calidad, o sea que Q es mayor que 10 (en el caso de condensadores suele ser mucho mayor), entonces
y
Vemos que la componente reactiva no cambia casi su valor al cambiar la configuración (de serie a paralelo o viceversa) y el valor de la resistencia de pérdidas paralelo es mucho mayor que la resistencia serie, Q2 veces.
El Circuito Resonante.-
71) Circuito L, C y R resonante Paralelo:
Suponemos que L y C son ideales (sus pérdidas podemos transferirlas a R)
Si introduzco , y entonces Z = R, se dice que el circuito está
en resonancia en la frecuencia
FIEE – UNAC 1123
RP=RS (1+QS2)
X P=XS(1+ 1Q
S2)
RP≃RSQS2X P≃XS
LC ω02=1 Cω0=
1Lω0
f =f 0=ω02π
Cω0R=Q ¿¿ZR
= 1
1+Cω0Rjωω0
−R
Lω0j
ωω0
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Donde Q es el factor de mérito del circuito relativo a R a la frecuencia w0 .
Si los apartamientos de la frecuencia de resonancia son pequeños, o sea entonces
Recibe el nombre de “Ancho de Banda Relativo”, B es el “ancho de banda de potencia mitad”.
En decibeles, si I es constante al variar la frecuencia, cuando Q=1 ,
Es decir que cuando la potencia cae en 3dB y la tensión en en los extremos de la banda.
Es interesante ver la variación de fase entre la corriente y tensión: en resonancia es 0, 45 grados en los puntos de potencia mitad y +/- 90 para extremos alejados de la resonancia. A baja frecuencia
FIEE – UNAC 1124
ZR
=1
1+ j(ωω0 −ω0
ω )Q=11+ jβQ
β=ωω0
−ω0
ω
10 log10P0P1
=10 log102=3dB
√2B=ω0
Q
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predomina la baja impedancia de la inductancia y a alta frecuencia la del condensador. .
Ejemplo de una red que forma parte de un amplificador de RF.
213. EXPERIMENTO
213.1. Diseño
Circuito del experimento
FIEE – UNAC 1125
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
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213.2. Equipos y Materiales
BJT ( NPN)
10 resistencias de 1/2 W: 2x22Ω, 2x100Ω, 2x1.5KΩ, 2x4.7KΩ, 2x10KΩ (al 5%
de tolerancia)
Un generador de audio Un Osciloscopio
2 Fuentes DC regulables 0 – 15 V Cables delgados
FIEE – UNAC 1126
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Un multímetro 2 protoboards
213.3. Procedimiento
281. Determinar la expresión de Vo1, Vo2 y Vo3 en forma (Colector conectado en 1).En función de que parámetro principal se encuentra Vo1? Considerar Lin,Cin ,RP en la bobina y capacidades parasitas del transistor.
SolTenemos le siguiente circuito
FIEE – UNAC 1127
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Tenemos ahora el circuito equivalente en AC.
De donde V 01=−RP gmV be en resonacia
Pero: V be=V ref luegoV 01=−RP gmV ref
Si consideramos ‘n’ el numero de relación de transformación de la bobina, tendremos que: Vo2 = -Vo1
Entonces:V 02=RP gmV ref
Si tenemos a la bobina
De donde:
FIEE – UNAC 1128
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
C110n
1:NTRSAT2P3S
Q1NPN
Q2
NPN
Q3NPN
R1
10k
R2
10k
R310k
R410k
C3
10n
-12V
+12V
1
2
3
C Lin Rp CingmVbc
n1
n3
n2
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C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
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n=n1n2
Y sea:
n '=n2n3
Luego: V o 3=
V o 2
n '
V o 3=RP gm
n 'V ref
V o 1se encuentra básicamente en función de del parámetro principal gm del transistor Q1.
282. Halla el análisis en DC y determinar el rango de RPOT para obtener una corriente entre 100 y 300µA.
SolLa fuente de corriente del circuito es:
FIEE – UNAC 1129
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12=( Rpot+R1) I+0,7+0 ,47 (2 I )Para: I=100µA
Rpot +R=112 ,06K Ω .. . .(I )
Para: I=300µARpot +R=36 ,73K Ω .. ..( II )
De (II) POT debe ser el minimo y en (I) el máximo, luego de la diferencia concluimos que Rpot debe ser 75,33KΩ
283. Como determinar en forma experimental:
Frecuencia de resonancia (máxima y mínima). Lin y Cin de la bobina. RP (Resistencia de perdida de la bobina). Qunload,Qload.
Sol
Sabemos que la frecuencia de resonancia esta dada por:
f r=1
2π √LC
Donde L es la inductancia del tanque y C la capacidad total también del tanque
Ademas también sabemos que una bobina se puede modelar de la forma siguiente:
En este modelo C es de valor constante y L varia a medida que se mueve el tornillo de la bobina. Luego para un
FIEE – UNAC 1130
2I
C110n C2
10n
TR1TRSAT2P3S
Q3
NPN
Q2NPN
R1
10k
R1
10k
POT10k
R2470
-12V
+12V
1
2
3
CF11.0 Lin Rp CingmVbc
0,7+
-
TR2
TRAN-2P3S
C10n
L
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valor extremo de L por decir el minimo la frecuencia de resonancia será máxima ya que f y L varian en forma inversamente proporcional. Entonces
f rmin
= 1
2π √LmaxCf rmax
= 1
2π √LminC
Para hallar la frecuencia de resonancia minima se ajusta el tornillo de la bobina en uno de sus extremos (Para realizar el ajuste se observa hacia que va disminuyendo la frecuencia de resonancia, y ese es el extremo buscado). Para hallar la frecuencia de resonancia máxima se ajusta el tornillo hacia el otro extremo.
En el caso que se desse hallar el Lin y Cin de la bobina primero se sintoniza el tanque a una frecuencia de resonancia, por ejemplo:
f o=1
2π √LinC in
.. ..( I )
En la cual se observa que lin y Cin son los valores desconocidos mientras que fo si se conoce.
Luego se conecta un condensador extremo en paralelo con el condensador de la bobina. Entonces la nueva frecuencia de resonancia ser
f 1=1
2π √Lin (C in+Ce ).. .. .( II )
Donde en este caso f1 y Ce son conocidos mientras no se conocen lin y Cin.
Por lo tanto de las ecuaciones I y II se pueden hallar los valores de Lin y Cin.
FIEE – UNAC 1131
![Page 1132: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1132.jpg)
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De (I) tenemos LinC in=
1
(2 πf o )2….(III)
De (II) tenemos Lin(C in+Ce )=
1
(2πf 1 )2
LinC in+LinCe=1
(2 πf 1)2…..(IV)
Reemplazando IV en III:
Lin=1
4 π2Ce [ 1f12
− 1f
o2 ]
Con lo cual también en III
C in=Ce [ f o2
f12
−1]−1
283.4. Datos Obtenidos
Variamosla sintonización de la bobina, y obtenemos los siguientes datos:
CUADRO I-AB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAV2 80 mV 92.4 mV 3.28 VV1 1.18 V 1.74 V 19.2 V
CUADRO I-BB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX (KHz) 416.6 505.4 434.8FRMIN (KHz) 264 274 296
Cambiamos la posición del colector al terminal intermedio de la bobina, y seguimos el mismo procedimiento del paso anterior.
FIEE – UNAC 1132
![Page 1133: LAB1CR](https://reader037.fdocuments.es/reader037/viewer/2022102911/563dbb5e550346aa9aac91ef/html5/thumbnails/1133.jpg)
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CUADRO IIB. BLANCA B. NEGRA B.
AMARILLAFRMAX
(KHz)497 471 500
FRMIN
(KHz)310 300 340.3
V3 (Volts) 7.2 8.8 9V2 (Volts) 0.64 0.75 2.64
Variamos la frecuencia del Generador y anotamos los valores DC en Rc.
FREC.
465 530 590 625 680 720 775 786 818
V3 41 49 70 100 156 256 304 256 180V2 14 17 24 33 50.4 86 102 70 57.6
Del Cuadro I y II, obtenemos N1/N2 y N1/N3
n2/n1 = Vo2/Vo1
Bobina amarilla
0.068
Bobina blanca
0.054
Bobina negra
0.171
n2/n3 = Vo2/Vo3
Bobina amarilla
0.089
Bobina blanca
0.085
Bobina negra
0.293
FIEE – UNAC 1133
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIÓN (L)
Con los datos del paso 4 del procedimiento, graficamos la Respuesta en frecuencia de cada bobina y determinamos gráficamente BW y calculamos Q de cada bobina.
Los datos tomados corresponden a la bobina negra, para un voltaje de entrada de Vi = 11,6mV
Frec. (KHz)
465
530
590
625
680
720
775
786
818
850
885
950
Gan. (dB)
1.63
3.31
6.31
9.08
12.75
17.4
18.88
16.77
13.91
11.17
9.59
6.45
400 600 800 1000 120002468
101214161820
Gráfica de la Respuesta en Frecuencia
Series2
Frecuencia
Ganancia
Del grafico obtenemos aproximadament B.W.= 80kHzPor lo tanto Q = 755/80 = 9.44
FIEE – UNAC 1134
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¿Calcular en forma analítica Vo2 y comparar con el resultado en forma experimental?
Del circuito utilizado en la figura 1, sabemos que Av = 40.Ic.Rp = Vo1/ViAdemás,Vo2/Vo1=n2/n1
Entonces Vo2=40.Ic.Rp.(n2/n1).Vi
Por ejemplo para el caso de la bobina negra tenemos:
Ic = 300uA , Rp = KΩ, n2/n1 = 0.17, Vi = 120mV
De donde:
Vo2 = 244.8mV
284. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
En este laboratorio hemos observado el funcionamiento y características de un circuito sintonizado, a base de diferentes experiencias con distintos tipos de bobinas.
Las bobinas usadas fueron la bobina blanca, amarilla y negra que fueron usadas mayormente en las antiguas radios AM.
En el grafico obtenido para la respuesta en frecuencia del circuito observamos que la ganancia entre los puntos de media potencia es alta, como es de esperarse en un circuito sintonizado, así como para los demás valores de frecuencia se obtiene una ganancia menor.
FIEE – UNAC 1135
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Los circuitos sintonizados son usados en las etapas de radiofrecuencia de amplificación donde se requiere que el circuito amplifique solamente una banda de frecuencias, como en el caso de los receptores y transmisores.
v
FIEE – UNAC 1136