UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ...electronica.fi-b.unam.mx › laboratorios...

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ELECTRÓNICA PARA TELECOMUNICACIONES MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

INGENIERO ELÉCTRICO-ELECTRÓNICO

NOVENO SEMESTRE

Manual de Prácticas Electrónica para

Telecomunicaciones División: Ingeniería Eléctrica Departamento: Electrónica

2

El alumno diseñará y construirá circuitos electrónicos para los

sistemas de telecomunicaciones atendiendo especificaciones

de diseño. Desarrollará los circuitos fundamentales del

transmisor y del receptor en un sistema de comunicaciones,

conociendo los elementos tanto pasivos como activos de

radiofrecuencia. Asimismo, manejará los equipos de

instrumentación y prueba para caracterizar dichos circuitos

así como las fuentes de radiofrecuencia para la validación del

funcionamiento de los circuitos.

Objetivo General



3

Contenido Sesiones Horas

Introducción al Laboratorio

1 2

Práctica 1 Caracterización de elementos pasivos para RF

1

2

Práctica 2 Circuito resonante serie

1

2

Práctica 3 Circuito resonante paralelo

1

2

Práctica 4 Transformador de acoplamiento

1

2

Práctica 5 Caracterización de elementos activos para RF

1

2

Práctica 6 Amplificador sintonizado

2

4

Práctica 7 Oscilador sinusoidal

2

4

Práctica 8 Mezclador de Frecuencia

2

4

Práctica 9 Modulador de Amplitud

2

4

Práctica 10 Transmisor de FM

2

4

TOTAL 16 32



4

ÍNDICE DE PRÁCTICAS Práctica 1 Caracterización de elementos pasivos para RF....................

4

Práctica 2 Circuito resonante serie......................................................

6

Práctica 3 Circuito resonante paralelo.................................................

7

Práctica 4 Transformador de acoplamiento..........................................

8

Práctica 5 Caracterización de elementos activos para RF.....................

9

Práctica 6 Amplificador sintonizado.....................................................

10

Práctica 7 Oscilador sinusoidal............................................................

11

Práctica 8 Mezclador de Frecuencia.....................................................

12

Práctica 9 Modulador de Amplitud.......................................................

13

Práctica 10 Transmisor de FM................................................................

14



5

N° de práctica: 01

Nombre completo del alumno Firma

N° de brigada: Fecha de elaboración: Grupo:

Elaborado por: Revisado por: Autorizado por: Vigente desde:

Profesor:

Responsable de la Academia

Jefe de Departamento

JUNIO DE 2018

Caracterización de

elementos pasivos para RF



6

1. Seguridad en la ejecución

Peligro o Fuente de energía

Riesgo asociado

1 Manejo de Corriente Continua Daño al Equipo

2. Objetivos de aprendizaje

Caracterizar los elementos pasivos para circuitos de RF: inductores, capacitores y resistores. Determinar los efectos parásitos de dichos elementos pasivos. Determinar el ancho de banda correspondiente a cada elemento.

3. Material y equipo

Cables, inductores, capacitores y resistencias. Multímetro, fuente de poder, medidor de impedancia LCR.

4. Trabajo previo

Definir los siguientes términos: - Impedancia. - Factor de calidad Q de un inductor. - Factor de disipación D de un capacitor. - Parásitos de un elemento pasivo de RF. Investigar las principales fuentes de error en la medición de un elemento pasivo de RF. Compensación del medidor de impedancias y modelos que utiliza para caracterizar dichos elementos, atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Seleccionar y compensar el elemento pasivo a caracterizar. Efectuar las mediciones del valor del elemento, el factor de calidad Q en el caso del inductor o el factor de disipación D en el caso del capacitor, seleccionando el modelo serie del elemento, modificando la frecuencia de la



7

señal de prueba del medidor de impedancias manteniendo fija la magnitud de dicha señal. Repetir las mediciones anteriores variando la magnitud de la señal de prueba del medidor de impedancias y manteniendo fija la frecuencia de dicha señal. Repetir los dos puntos anteriores con el modelo paralelo del elemento. Repetir los pasos anteriores seleccionando un nuevo elemento pasivo que se requiera caracterizar.

6. Resultados y conclusiones

Tabular y graficar las mediciones realizadas. El alumno debe analizar y definir el modelo más aproximado para cada elemento que caracterizó, al comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones.

Referencias



8





Profesor:



JUNIO DE 2018

Circuito resonante

serie



9



Riesgo asociado

1 Manejo de Corriente Alterna Electrochoque


3 Manejo de herramienta Quemadura


Analizar, diseñar y construir un circuito resonante serie, caracterizando su frecuencia de resonancia, ancho de banda y factor de calidad.


Elementos pasivos de RF, tales como: resistencias, capacitores e inductores, soldadura, placa fenólica perforada, cables. Fuente de poder, generador de funciones de RF, medidor de impedancias LCR y osciloscopio. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Analizar, diseñar, simular y armar un circuito resonante serie, atendiendo a las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda y el factor de calidad. Hacer un barrido en la frecuencia con el generador de funciones para obtener los datos para construir la respuesta en frecuencia.


El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio



10

sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



11





Profesor:



JUNIO DE 2018

Circuito resonante

paralelo



12



Riesgo asociado





Analizar, diseñar y construir un circuito resonante paralelo, caracterizando su frecuencia de resonancia, ancho de banda y factor de calidad.


Elementos pasivos de RF, tales como: resistencias, capacitores e inductores, soldadura, placa fenólica perforada, cables. Fuente de poder, generador de funciones de RF, medidor de impedancias LCR y osciloscopio. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

¿Cómo se desarrolla una fuente de corriente de señal alterna con un transistor? Analizar, diseñar, simular y armar un circuito resonante paralelo, atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda y el factor de calidad. Hacer un barrido en la frecuencia con el generador de funciones para obtener los datos para construir la respuesta en frecuencia.



13


El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



14





Profesor:



JUNIO DE 2018

Transformador de

acoplamiento



15



Riesgo asociado




Caracterizar el transformador para llevar a cabo el acoplamiento de impedancias en un circuito de comunicaciones.


Transformador, resistores y cables. Generador de funciones de RF y osciloscopio.

4. Trabajo previo

Definir y analizar la relación de transformación “n” del transformador. Proponer el circuito del modelo equivalente del transformador utilizado en circuitos para comunicaciones y obtener su función de transferencia. Calcular los resistores de fuente y carga para realizar acoplamiento de impedancias, atendiendo a las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Determinar la relación de transformación “n” del transformador. Obtener mediante un barrido de frecuencias del generador de funciones con el osciloscopio, las frecuencias de corte y el intervalo de banda media del transformador.



16


Graficar la respuesta en frecuencia del transformador de acoplamiento. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



17





Caracterización de

elementos activos para RF



18



Riesgo asociado





Caracterizar el transistor para RF obteniendo su respuesta en frecuencia.


Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, fuente de voltaje, medidor de impedancias LCR, multímetro y osciloscopio. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Modelar el transistor de alta frecuencia. Analizar, diseñar, simular y construir el circuito de polarización para caracterizar el transistor al ubicarlo en la región activa directa, atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Medir los parámetros de interés. Determinar la respuesta en frecuencia del transistor haciendo uso del generador de funciones y del osciloscopio.

Profesor:



JUNIO DE 2018



19


Graficar la respuesta en frecuencia del transistor. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



20




Amplificador sintonizado



21



Riesgo asociado





Diseñar y construir un amplificador sintonizado con especificaciones de ganancia de voltaje, frecuencia de resonancia y ancho de banda.


Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, fuente de voltaje, medidor de impedancias LCR, multímetro y osciloscopio. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Analizar, diseñar, simular y construir un amplificador sintonizado atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Determinar la respuesta en frecuencia del transistor haciendo uso del generador de funciones y del osciloscopio, obteniendo la frecuencia de resonancia, el factor de calidad, el ancho de banda y la ganancia de voltaje.


Profesor:



JUNIO DE 2018



22


Graficar la respuesta en frecuencia del amplificador sintonizado. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



23




Oscilador sinusoidal



24



Riesgo asociado





Diseñar y construir un oscilador sinusoidal con especificaciones de amplitud de salida y frecuencia de oscilación.


Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Fuente de voltaje, medidor de impedancias LCR, analizador de espectros y multímetro. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Analizar con el criterio oscilación de Barkhausen. Diseñar, simular y construir un oscilador sinusoidal atendiendo las indicaciones del profesor. Investigar la expresión para calcular la distorsión armónica total THD.

5. Desarrollo


Profesor:



JUNIO DE 2018



25

Determinar la frecuencia de oscilación haciendo uso del analizador de espectros. Medir las amplitudes de la fundamental y de las armónicas de orden superior.


Graficar las componentes espectrales del oscilador. Determinar la distorsión armónica total THD del oscilador. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos, simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



26




Mezclador de frecuencia



27



Riesgo asociado





Diseñar y construir un mezclador de frecuencia de tipo conmutado.


Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, generador de funciones de baja frecuencia, medidor de impedancias LCR y analizador de espectros. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Investigar las principales aplicaciones de los mezcladores. Diseñar, simular y construir un mezclador de frecuencia atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo


Profesor:



JUNIO DE 2018



28

Medir los parámetros de la componente de la mezcla haciendo uso del analizador de espectros.


El alumno debe graficar, analizar y comparar las especificaciones de diseño, con los datos simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



29



Modulador de amplitud



30



Riesgo asociado





Diseñar y construir un modulador de AM de ley cuadrática con especificaciones de frecuencia de portadora, frecuencia máxima de moduladora e índice de modulación.


Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, generador de funciones de baja frecuencia, medidor de impedancias LCR, analizador de espectros, osciloscopio y multímetro. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Definir cómo utilizar la característica de ley cuadrática de un transistor de efecto de campo FET para desarrollar un modulador.



Profesor:



JUNIO DE 2018



31

Diseñar, simular y construir un modulador de amplitud de ley cuadrática atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo

Obtener el oscilograma de la señal de salida para tres diferentes formas de onda de la señal moduladora: sinusoidal, triangular y cuadrada. Determinar el espectro de la señal de AM utilizando el analizador de espectros y con una señal de entrada sinusoidal.


Determinar el índice de modulación con la ayuda de los oscilogramas. El alumno debe analizar y comparar los resultados, con los datos simulados y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias



32



Modulador de frecuencia



33



Riesgo asociado





Diseñar y construir un transmisor de FM cuya señal deberá ser detectada en la banda comercial de FM mediante un receptor de radio.


Elementos pasivos para RF: resistores, capacitores e inductores, elementos activos de RF: transistores, placa fenólica perforada, soldadura y cables. Generador de funciones de RF, medidor de impedancias LCR, analizador de espectros, osciloscopio y multímetro. Cautín y pinzas.

4. Trabajo previo

Investigar cuáles son las ventajas del sistema de radiodifusión comercial de FM sobre el de AM.



Profesor:



JUNIO DE 2018



34

Diseñar, simular y construir un transmisor de FM cuya señal sea detectada por un receptor de radio de FM, atendiendo las indicaciones del profesor.

5. Desarrollo Sintonizar la señal del receptor estando ubicado a una distancia determinada por el profesor con un receptor de radio de FM. Determinar cuál es el alcance máximo del transmisor.


Describir el funcionamiento del transmisor de FM. El alumno debe analizar y comparar los resultados teóricos y experimentales obtenidos con la finalidad de generar de carácter obligatorio sus propias conclusiones, haciendo énfasis en los objetivos planteados al inicio de la práctica.

Referencias

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ...electronica.fi-b.unam.mx › laboratorios...

Documents

Transcript of UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ...electronica.fi-b.unam.mx › laboratorios...