Usos Del Osciloscopio

Universidad Nacional de Ingeniería Laboratorio de Circuitos Eléctricos Facultad de Ingeniería Mecánica Usos del Osciloscopio

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

SEGUNDO INFORME“LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS”

“USOS DEL OSCILOSCOPIO"

Profesor : Ing. HUAMAN FLOREN Curso : LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOSSección : “C”

Alumnos: Código: Firma:

SANCHEZ VERA LUIS G. 20052552I C ___________MELO CALERO VICTOR S. 20052538F C ___________------------------------------------- 2006 C ___________

Lima, 24 de septiembre del 2007

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USOS DEL OSCILOSCOPIO

1. OBJETIVOS

La presente experiencia de laboratorio tiene por objetivos: Adquirir habilidades en el uso del osciloscopio digital. Comparar los valores medios y eficaces visualizados por el multímetro y

osciloscopio con los calculados teóricamente.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

En física e ingeniería, medir es la actividad de comparar magnitudes físicas de objetos del mundo real con sucesos. Como unidades se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares, y la medición da como resultado un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión.

Dos características importantes de un instrumento de medida son la apreciación y la sensibilidad.

Los físicos utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas. En este caso utilizaremos el osciloscopio.

2.1) OSCILOSCOPIO

El osciloscopio es un instrumento electrónico de medición para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señales, frecuentemente junto a un analizador de espectros.

Es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.

Fig.1 Osciloscopio utilizado en el laboratorio

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Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y lo utilizan desde técnicos de reparación de televisores a médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc. Con el osciloscopio hacer medir básicamente:

Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. Determinar que parte de la señal es DC o AC. Localizar averías en un circuito. Medir la fase entre dos señales. Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

2.1.1. Descripción del osciloscopio

El osciloscopio es un instrumento de medición en el laboratorio de Física, de Electricidad y Electrónica. Tiene forma cónica con un cuello tubular en el que va montado el cañón de electrones. Describiremos sus distintas partes:

Fig. 2 Partes del osciloscopio

Los electrones son emitidos por un cátodo de caldeo, que tiene forma de un cilindro cerrado por un extremo mediante una plaquita. Esta placa está recubierta por óxidos de bario y estroncio que emiten un haz de electrones de alta densidad. El cátodo se calienta mediante un elemento calefactor en forma de hélice que está contenido en el cilindro.

A continuación, y muy próximo al cátodo viene la rejilla de control que tiene un orificio más pequeño que la superficie emisora. Una segunda rejilla de control acelera los electrones que han pasado a través de la primera rejilla.

El siguiente elemento dentro del tubo, es el denominado ánodo de enfoque. Que tiene forma cilíndrica con varios orificios. Finalmente, tenemos el ánodo acelerador.

El ánodo acelerador A2 está fijado a un potencial de varios miles de voltios respecto al cátodo. El primer ánodo de enfoque A1 funciona a un potencial VC que es aproximadamente la cuarta parte de A2, VC+VB. La segunda rejilla R2 está conectada internamente a A2. Variando los potenciales VB y VC se puede cambiar la energía del haz de electrones.

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Fig. 3 Cañón electrónico

La rejilla de control R1 es siempre negativa respecto al potencial del cátodo C. La densidad del haz de electrones y por tanto, la intensidad de la imagen sobre la pantalla puede variarse cambiando esta diferencia de potencial, que recibe el nombre de tensión de polarización. Normalmente, la rejilla de control R1 funciona a un potencial de 20 voltios negativos respecto del cátodo.

El tubo de rayos catódicos tiene dos pares de placas deflectoras que desvían el haz en dos direcciones mutuamente perpendiculares. Las placas no son completamente paralelas sino que se ensanchan para lograr grandes ángulos de desviación evitando que el haz de electrones choque contra los bordes de las placas. La diferencia de potencial entre las placas deflectoras suele ser de 0 a 45 voltios.

2.1.2. Pantalla

La pantalla del tubo de rayos catódicos está recubierta internamente con una sustancia fosforosa que destella visiblemente cuando incide sobre ella un haz de electrones.

Se denomina luminiscencia a una propiedad radiactiva de los sólidos. La sustancia brilla cuando se ilumina con luz de longitud de onda apropiada o se excita por algún otro medio como el choque con un haz de electrones.

Fig. 4 Niveles de energía o bandas.

Cuando se lleva un electrón de la banda de valencia a la banda de conducción, deja un hueco en la banda de valencia. En una red perfectamente pura y regular, el electrón regresa a la banda de valencia.

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Si la red tiene impurezas que introduzcan niveles de energía en la región prohibida, un electrón que ocupe un nivel de impureza bajo, puede llenar el hueco en la banda de valencia, mientras que el electrón en la banda de conducción puede caer a alguno de los niveles de impureza cercanos a dicha banda. Cuando el electrón pasa de un nivel de impureza cercano a la banda de conducción a un nivel de impureza de baja energía, emite radiación que se denomina luminiscencia.

El electrón situado en la banda de conducción puede caer en una trampa, desde la cual está prohibida una transición al nivel fundamental de impureza. Al cabo de cierto tiempo, el electrón puede regresar a la banda de conducción, después de lo cual pasa de a un nivel de impureza cercano a la banda de conducción y a continuación, al nivel fundamental de impureza.

Debido al tiempo empleado en este proceso, que puede ser de varios segundos, el proceso se llama fosforescencia. Las sustancias que se comportan de esta manera como el sulfuro de cinc se usan en las pantallas de los tubos de rayos catódicos, televisión, etc.

Cuando el haz de electrones choca contra el material de la pantalla, otros electrones son expulsados del fósforo. Estos electrones libres, se denominan electrones secundarios y son recogidos por un recubrimiento de grafito en polvo que se aplica a la superficie interna del tubo. El grafito es conductor de la electricidad y lleva los electrones al terminal positivo de la fuente de alimentación.

Fig. 5 Subdivisiones y divisiones.

2.1.2.1. Medida de voltajes

Generalmente cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno de los puntos esta conectado a masa (0 voltios) y entonces simplificamos hablando del voltaje en el punto A (cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND). Los voltajes pueden también medirse de pico a pico (entre el valor máximo y mínimo de la señal).

El osciloscopio es un dispositivo para medir el voltaje de forma directa. Otros medidas se pueden realizar a partir de esta por simple cálculo (por ejemplo, la de la intensidad ó la potencia). Los cálculos para señales CA pueden ser complicados, pero siempre el primer paso para medir otras magnitudes es empezar por el voltaje.

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Fig. 6 Mostrando los valores medidos.

En la figura anterior se ha señalado el valor de pico Vp, el valor de pico a pico Vpp, normalmente el doble de Vp y el valor eficaz Vef ó VRMS (root-mean-square, es decir la raíz de la media de los valores instantáneos elevados al cuadrado) utilizada para calcular la potencia de la señal CA.

Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es fácil, simplemente se trata de contar el número de divisiones verticales que ocupa la señal en la pantalla. Ajustando la señal con el mando de posicionamiento horizontal podemos utilizar las subdivisiones de la rejilla para realizar una medida más precisa. Recordar que una subdivisión equivale generalmente a 1/5 de lo que represente una división completa.

Fig. 7 La precisión del osciloscopio.

2.1.2.2. Medida de tiempo y frecuencia

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio. Esto incluye la medida de periodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo. Al igual que ocurria con los voltajes, la medida de tiempos será más precisa si el tiempo aobjeto de medida ocupa la mayor parte de la pantalla, para ello actuaremos sobre el conmutador de la base de tiempos. Si centramos la señal utilizando el mando de posicionamiento vertical podemos utilizar las subdivisiones para realizar una medida más precisa.

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http://www.hameg.es/osc/osc_43.htm#BTPosicion

http://www.hameg.es/osc/osc_42.htm#Posicion

http://www.hameg.es/osc/osc_43.htm#BTConmutador


Fig. 8 Línea horizontal.

2.1.3. Controles del osciloscopio

Fig. 9.

Este control permite seleccionar entre las siguientes opciones:AC Muestra la señal eliminando cualquier posible componente continúa.GND Muestra el potencial de referencia (tierra).DC Muestra la señal integralmente.

Fig. 10.

Conexión de entrada tipo BNC para el canal 1.

Fig. 11.

Conexión de entrada tipo BNC para el canal 2.

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Fig. 12

Pulsando este control, se muestra la señal de entrada del canal 2 con signo cambiado.

Fig. 13

Conexión de entrada tipo BNC para la señal externa de sincronismo. Para que el osciloscopio haga uso de tal señal, es necesario que esté seleccionada la posición EXT del mando TRIGGER SOURCE.

Fig. 14

Controles de Intensidad y enfoque del haz de electrones que impacta sobre la pantalla. Deben ser manipulados para hasta conseguir la visualización más cómoda de la traza.

Fig. 15

Terminal de tierra. Debe ser conectada a las terminales de tierra del resto de aparatos si se quiere utilizar una tierra común.

Fig. 16

Control de desplazamiento horizontal de la traza.

Fig. 17

Este control permite variar de forma continua la escala del eje de tiempos. Debe estar totalmente girada en el sentido de las agujas del reloj si se quiere que la escala temporal venga dada por la selección realizada mediante el mando SWEEP TIME

Fig. 18

Selecciona el modo de disparo:AUTO realiza el barrido de la pantalla si existe señal de disparo y barrido automático en ausencia de tal señal. Implica que pueden observarse señales desincronizadas.NORM realiza el barrido de la pantalla únicamente si cuenta con una señal de barrido adecuada. Implica que no muestra señal alguna si no está sincronizada.FIX deja fijo el nivel de disparo, de modo que no responde a la variación del TRIGGER LEVEL.El resto de posiciones tienen utilidad en casos

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específicos pero habituales, tales como señales de vídeo.

Fig. 19

Proporciona una señal cuadrada de 1 KHZ para la calibración de las sondas.

Fig. 20

Selecciona la escala temporal del eje de tiempos. El mando HPOS debe estar girado totalmente en el sentido de las agujas del reloj para que la escala de la señal visualizada en la pantalla corresponda a la selección de este mando.

Fig. 21

Si se encuentra pulsado, multiplica la escala del eje de tiempos por 10. Esto implica que en la pantalla sólo se ve una décima parte de la traza, que puede recorrerse completa por medio del mando HPOS.

Fig. 22

Corrige la eventual falta de paralelismo entre la traza (en posición GND) y las líneas horizontales de la pantalla.

Fig. 23

Controla el valor del voltaje del primer punto de la traza. Es necesario que este valor se encuentre dentro del rango de la señal para que los barridos horizontal y vertical se encuentren sincronizados de modo que se observe una imagen estática.Es inoperante en el modo de disparo externo.

Fig. 24

Selecciona la pendiente del primer punto de la traza.

Fig. 25

Selecciona la señal utilizada para conseguir la sincronización. Cuenta con las siguientes opciones:VERT Utiliza la señal seleccionada en VERT MODE. Su funcionamiento es obvio en el caso de que se seleccionen CH1 o CH2. En la posición ALT depende del osciloscopio. En algunos, es capaz de sincronizar independiente las dos señales. En tal caso, debe

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tenerse en cuenta que las imágenes de las dos trazas mostradas en la pantalla como simultáneas realmente no lo son.CH1 y CH2 seleccionan como señal de sincronismo el canal 1 o el 2 respectivamente, independientemente de la elección de canal realizada en VERT MODE.EXT selecciona como señal de disparo una impuesta externamente, que debe ser introducida por el conector EXT TRIG.LINE utiliza como señal de disparo la de la red eléctrica.

Fig. 26

Selecciona la señal visualizada en la pantalla:CH1 muestra la señal introducida por el canal 1.ALT muestra ambas señales. Para ello, emplea cada barrido de la pantalla alternativamente a cada uno de los canales. Es adecuado para frecuencias altas.CHOP muestra ambas señales. Para ello, salta de una a otra durante el mismo barrido. Es adecuado para visualizaciones a frecuencias bajas.ADD muestra una sola señal que es suma de la de ambos canales. Si se combina con el mandoCH2 INV muestra la diferencia de ambos canales.CH2 muestra la señal de entrada introducida por el canal 2.

Fig. 27

Este mando selecciona la escala vertical del canal 1 de forma discreta (mediante el selector grueso) y/o continua (mediante el selector delgado sobresaliente). El selector delgado debe estar totalmente girado en el sentido de las agujas del reloj para que la escala obedezca a la graduación seleccionada mediante el mando grueso.

Fig. 28

Este mando selecciona la escala vertical del canal 2 de forma discreta (mediante el selector grueso) y/o continua (mediante el selector delgado sobresaliente). El selector delgado debe estar totalmente girado en el sentido de las agujas del reloj para que la escala obedezca a la graduación seleccionada mediante el mando grueso.

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Fig. 29

Desplaza verticalmente en la pantalla la señal visualizada por el canal 1.

Fig. 30

Desplaza verticalmente en la pantalla la señal visualizada por el canal 2.

Fig. 31

Selecciona el modo XY, en el cual se representa la señal del canal 1 frente a la señal del canal 2.

Fig. 32

Pantalla en la que se visualizan las señales. Las escalas vertical y horizontal se aplican al cuadrado grueso, no a la graduación fina visible en los ejes centrales de la pantalla.

2.1.4. Sondas de medida

Es muy importante utilizar las sondas diseñadas para trabajar específicamente con el osciloscopio. Una sonda no es, ni mucho menos, un cable con una pinza, sino que es un conector diseñado para evitar ruidos que puedan perturbar la medida.

Además, las sondas se construyen para que tengan un efecto mínimo sobre el circuito de medida. Esta facultad de la sondas recibe el nombre de efecto de carga, para minimizarla se utiliza un atenuador pasivo, generalmente de x10.

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Fig. 33. Sonda 10X.

Este tipo de sonda se proporciona generalmente con el osciloscopio y es una excelente sonda de utilización general. Para otros tipos de medidas se utilizan sondas especiales, como pueden ser las sondas de corriente ó las activas.

2.1.4.1. Sondas pasivas

La mayoría de las sondas pasivas están marcadas con un factor de atenuación, normalmente 10X ó 100X. Por convenio los factores de atenuación aparecen con el signo X detrás del factor de división. En contraste los factores de amplificación aparecen con el signo X delante (X10 ó X100).

La sonda más utilizada posiblemente sea la 10X, reduciendo la amplitud de la señal en un factor de 10. Su utilización se extiende a partir de frecuencias superiores a 5 kHz y con niveles de señal superiores a 10 mV. La sonda 1X es similar a la anterior pero introduce más carga en el circuito de prueba, pero puede medir señales con menor nivel. Por comodidad de uso se han introducido sondas especiales con un conmutador que permite una utilización 1X ó 10X. Cuando se utilicen este tipo de sondas hay que asegurarse de la posición de este conmutador antes de realizar una medida.

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Fig. 34. Sondas pasivas.

2.1.4.2. Compensación de la sonda

Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario realizar un ajuste en frecuencia para el osciloscopio en particular sobre el que se vaya a trabajar. Este ajuste se denomina compensación de la sonda y consta de los siguientes pasos:

Conectar la sonda a la entrada del canal I. Conectar la punta de la sonda al punto de señal de compensación (La mayoría de los

osciloscopios disponen de una toma para ajustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada).

Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa. Observar la señal cuadrada de referencia en la pantalla. Con el destornillador de ajuste, actuar sobre el condensador de ajuste hasta observar

una señal cuadrada perfecta.

Fig. 35. Señales observadas y sus diferencias.

2.1.4.3. Sondas activasProporcionan una amplificación antes de aplicar la señal a la entrada del osciloscopio.

Pueden ser necesarias en circuitos con una carga de salida muy baja. Este tipo de sondas necesitan para operar una fuente de alimentación.

2.1.4.4. Sondas de corrientePosibilitan la medida directa de las corrientes en un circuito. Las hay para medida de

corriente alterna y continua. Poseen una pinza que abarca el cable a través del cual se desea medir la corriente. Al no situarse en serie con el circuito causan muy poca interferencia en él.

2.2. GENERADOR DE FUNCIONES

Un Generador de Funciones es un aparato electrónico que produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares. Sus aplicaciones incluyen pruebas y calibración de sistemas de audio y ultrasónicos.

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Fig. 36. Generador de funciones.

Este generador de funciones, específicamente trabaja en un rango de frecuencias de entre 0.2 Hz a 2 MHz. También cuenta con una función de barrido la cual puede ser controlada tanto internamente como externamente con un nivel de DC. El ciclo de máquina, nivel de offset en DC, rango de barrido y la amplitud y ancho del barrido pueden ser controlados por el usuario.

2.2.1. Controles, conectores e indicadores (Parte Frontal)

Fig. 37. Parte frontal.

1. Botón de Encendido (Power button). Presione este botón para encender el generador de funciones. Si se presiona este botón de nuevo, el generador se apaga. 2. Luz de Encendido (Power on light). Si la luz está encendida significa que el generador esta encendido. 3. Botones de Función (Function buttons). Los botones de onda senoidal, cuadrada o triangular determinan el tipo de señal provisto por el conector en la salida principal. 4. Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal del conector en la salida principal.

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5. Control de Frecuencia (Frecuency Control). Esta variable de control determina la frecuencia de la señal del conector en la salida principal tomando en cuenta también el rango establecido en los botones de rango. 6. Control de Amplitud (Amplitude Control). Esta variable de control, dependiendo de la posición del botón de voltaje de salida (VOLTS OUT), determina el nivel de la señal del conector en la salida principal. 7. Botón de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presiona este botón para controlar el rango de amplitud de 0 a 2 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 1 Vp-p con una carga de 50W . Vuelve a presionar el botón para controlar el rango de amplitud de 0 a 20 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 10 Vp-p con una carga de 50W . 8. Botón de inversión (Invert button). Si se presiona este botón, la señal del conector en la salida principal se invierte. Cuando el control de ciclo de máquina esta en uso, el botón de inversión determina que mitad de la forma de onda a la salida va a ser afectada. La siguiente figura, muestra esta relación.

Fig. 38. Señales obtenidas.

9. Control de ciclo de máquina (Duty control). Jala este control para activar esta opción. 10. Offset en DC (DC Offset). Jala este control para activar esta opción. Este control establece el nivel de DC y su polaridad de la señal del conector en la salida principal. Cuando el control esta presionado, la señal se centra a 0 volts en DC. 11. Botón de Barrido (SWEEP button). Presiona el botón para hacer un barrido interno. Este botón activa los controles de rango de barrido y de ancho del barrido. Si se vuelve a presionar este botón, el generador de funciones puede aceptar señales desde el conector de barrido externo (EXTERNAL SWEEP) localizado en la parte trasera del generador de funciones. 12. Rango de Barrido (Sweep Rate). Este control ajusta el rango del generador del barrido interno y el rango de repetición de la compuerta de paso. 13. Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido. 14. Conector de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener señales de onda senoidal, cuadrada o tiangular. 15. Conector de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un 16. conector BNC para obtener señales de tipo TTL.

2.2.2. Controles, conectores e indicadores (Parte Trasera)

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Fig. 39. Parte frontal.

1R. Fusible (Line Fuse). Provee de protección por sobecargas o mal funcionamiento de equipo.2R. Entrada de alimentación (Power Input). Conector de entrada para el cable de alimentación.3R. Conector de entrada para barrido externo. (External Sweep input connector). Se utiliza un conector de entrada tipo BNC para controlar el voltaje del barrido. Las señales aplicadas a este conector controlan la frecuencia de salida cuando el botón de barrido no está presionado. El rango total de barrido es también dependiente de la frecuencia base y la dirección deseada del barrido.4R. Selector de voltaje (Line Voltaje Selector). Estos selectores conectan la circuitería interna para distintas entradas de alimentación..

2.2.3. FUNCIONES Y APLICACIONES

2.2.3.1. Onda senoidal

Una onda senoidal se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se presiona la opción de onda senoidal en el botón de función y cuando cualquier botón del rango de frecuencia está también presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinación del botón de rango y el control de variación de frecuencia. La salida tendrá que ser revisada con un osciloscopio. Se debe proceder de la siguiente manera:

1. Para obtener una señal senoidal, se deben seguir las siguientes instrucciones:

Control InstrucciónBotón de encendido (Power button)

Encendido (presionado)

Botón de rango (Range button)

Botón de 1 KHz presionado

Disco de frecuencias (Frequency Dial)

1.0

Control de ciclo de máquina (Duty Control)

Presionado

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Control de offset en DC (Dc Offset Control)

Presionado

Control de amplitud (Amplitude Control)

Presionado

Botón de inversión (Invert button)

No presionado

Botón de voltaje en la salida (Volts out button)

No presionado (posición de 0-20)

Botón de funciones (Function button)

Presionar el botón de onda senoidal

Botón de barrido (Sweep button)

No presionado

Línea de selección de voltaje (Line voltage selector)

Ver la salida de voltaje para el rango de salida de la línea (90-132 o 198-250)

2. La conexión de cables se muestra en la sig. figura:

Fig. 40. Conexiones de cables.

3. Fija la perilla de volts por división (VOLTS/DIV) a 2 V, la perilla de segundos por división (SEC/DIV) a 0.2 ms y el resto de los controles en la posición de operación normal. 4. La frecuencia de salida puede ser calculada tomando el recíproco del período de la forma de la señal. 5. La frecuencia de salida puede establecerse con mayor precisión utilizando un contador de frecuencia (Frequency Counter) conectando la salida del generador de funciones directamente al contador, o usando un cable BNC con conexión en T de la salida del generador de funciones al osciloscopio y al contador al mismo tiempo.

Cuando se familiariza con la configuración para lograr una señal senoidal a la frecuencia del ejemplo anterior, cambie el rango de frecuencias y rote el disco de frecuencias, observando el osciloscopio o el display del contador. Lea el voltaje de salida del generador conectando a éste un multímetro, situado en la función de voltaje en AC (AC Volts). Con esto, será posible leer el valor rms de la señal senoidal y compararla con la señal pico a pico (p-p) vista en el osciloscopio. El valor rms debe ser 0.3535 veces el valor p-p visto en el

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osciloscopio. Las ondas senoidales son utilizadas para checar circuitos de audio y de radio frecuencia.

Las frecuencias más altas del generador de funciones pueden ser utilizadas para simular la portadora para la banda de AM. Con un capacitor en serie con el centro del conector en la salida principal, las señales de audio pueden ser inyectadas a cualquier equipo de audio.

2.2.3.2. ONDA CUADRADA

Una onda cuadrada se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se presiona la opción de onda cuadrada en el botón de función y cuando cualquier botón del rango de frecuencia está también presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinación del botón de rango y el control de variación de frecuencia.

La salida puede verificarse con un osciloscopio utilizando la misma conexión utilizada en la onda senoidal. La frecuencia de salida puede establecerse con mayor precisión utilizando un contador de frecuencia (Frequency Counter) conectando la salida del generador de funciones directamente al contador, o usando un cable BNC con conexión en T de la salida del generador de funciones al osciloscopio y al contador al mismo tiempo.

Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda cuadrada, los controles pueden estar ajustados de la misma manera con la que se obtuvo la señal senoidal, excepto la opción de onda cuadrada en el botón de función debe estar presionada. No se podrá tener un valor rms muy exacto para una onda cuadrada con el multímetro o cualquier otro medidor digital o analógico, porque están calibrados para obtener valores rms de señales senoidales.

La señal de onda cuadrada puede ser utilizada para simular señales pulsantes. La onda cuadrada es frecuentemente usada para pruebas y calibración de circuitos de tiempo.

2.2.3.3. ONDA DIENTE DE SIERRA

Una onda triangular se puede obtener en el conector de la salida principal cuando se presiona la opción de onda triangular en el botón de función y cuando cualquier botón del rango de frecuencia está también presionado. La frecuencia de la onda se establece por la combinación del botón de rango y el control de variación de frecuencia.

La salida puede verificarse con un osciloscopio utilizando la misma conexión utilizada en la onda senoidal. La frecuencia de salida puede establecerse con mayor precisión utilizando un contador de frecuencia (Frequency Counter) conectando la salida del generador de funciones directamente al contador, o usando un cable BNC con conexión en T de la salida del generador de funciones al osciloscopio y al contador al mismo tiempo.

Para ajustar el generador de funciones para que opere con una onda triangular, los controles pueden estar ajustados de la misma manera con la que se obtuvo la señal senoidal, excepto la opción de onda cuadrada en el botón de función debe estar presionada. No se podrá tener un valor rms muy exacto para una onda cuadrada con el multímetro o cualquier otro medidor digital o analógico, porque están calibrados para obtener valores rms de señales senoidales.

Uno de los usos más comunes de la onda triangular es para hacer un control de barrido externo para un osciloscopio. Es también usada para calibrar los circuitos simétricos de algunos equipos.

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Una señal TTL (Transistor-Transistor-Logic) puede obtenerse a la salida del conector SYNC. El rango del pulso es controlado por los botones de rango y el disco de frecuencia. La simetría de esta forma de onda puede ser controlada con el control de ciclo de trabajo. La señal TTL está también disponible en el modo de barrido. La amplitud de la señal TTL se fija a 2 Vp-p (ona cuadrada).

El pulso TTL es utilizado para inyectar señales a circuitos lógicos con el propósito de hacer pruebas.

2.2.3.4. SALIDA DEL BARRIDO

Todas las salidas que se pueden obtener del generador de funciones pueden utilizarse en modo de barrido. Estas salidas son utilizadas en conjunto con otros instrumentos de prueba para producir una señal de frecuencia modulada. El uso de una señal de barrido es un método común en circuitos de sintonización y para controlar el ancho de banda de circuitos de audio y de radio frecuencia.

2.3. MULTíMETRO

Instrumento electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y ohmiómetro. Es utilizado frecuentemente por personal de reparaciones en toda la gama de electrónica y electricidad.

2.3.1. Manejo del multímetro

Fig. 41. Partes del multímetro.Referencias

1. Display de cristal líquido.

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2. Escala o rango para medir resistencia. 3. Llave selectora de medición. 4. Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una línea continua y otra punteada). 5. Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la línea ondeada). 6. Borne o “jack” de conexión para la punta roja, cuando se quiere medir tensión, resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua. 7. Borne de conexión o “jack” negativo para la punta negra.

8. Borne de conexión o “jack” para poner la punta roja si se va a medir mA, tanto en alterna como en continua. 9. Borne de conexión o “jack” para la punta roja cuando se elija el rango de 20A máximo, tanto en alterna como en continua. 10. Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la linea ondeada). 11. Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una línea continua y otra punteada). 12. Zócalo de conexión para medir capacitores o condensadores. 13. Botón de encendido y apagado.

2.3.2. Multímetro como Ohmiómetro:

La figura muestra el rango correcto para medir resistencias en un multímetro, este rango se elige de acuerdo a la escala elegida. No es necesario que la resistencia este en funcionamiento.

Puntas de prueba: Negra a COM y roja a V.

Fig. 42. Multímetro como ohmiómetro.

2.3.3. Multímetro como Amperímetro

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Puntas de prueba: Negra a COM y la roja a mA para un máximo de 200 mA o 20 Amax, según el rango seleccionado


2.3.4. Multímetro como Voltímetro

Puntas de prueba: Negra a COM y roja a V /…


2.3.5. Especificaciones técnicas de un multímetro

Son muchas las especificaciones que se deben tener en cuenta al manejar un multímetro, a continuación mostramos la ficha técnica para el Multímetro DM 9960.

Un multímetro automático según el estándar de seguridad más reciente CAT III/1000 V. Este sólido multímetro posee una pantalla clara LCD rica en contrastes con iluminación de fondo y un indicador de 3 ¾ posiciones de 4000. Los indicadores LCD de aviso y de seguridad del multímetro sirven para evitar mecanismos de control con polarización incorrecta, para detectar los fusibles defectuosos y conexiones bajo tensión o bien para indicar que se desconecte el voltaje de servicio en el caso de funciones pasivas.

Función Rango de medición / Precisión / Resolución

Tensión DC 400 mV / ± 0,5 % + 2 dgt. / 100 μV 4 V / ± 0,8 % + 1 dgt. / 1 mV 40 V / ± 0,8 % + 1 dgt. / 10 mV 400 V / ± 0,8 % + 1 dgt. / 100 mV1000 V / ± 0,8 % + 1 dgt. / 1 V

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http://www.pce-group-europe.com/espanol/product_info.php/info/p1983_Multimetro-DT-9932.html


Tensión AC 400 mV / ± 1,0 % + 2 dgt. / 100 μV 4 V / ± 1,0 % + 2 dgt. / 1 mV 40 V / ± 1,0 % + 2 dgt. / 10 mV 400 V / ± 1,0 % + 2 dgt. / 100 mV1000 V / ± 1,0 % + 2 dgt. / 1 V

Corriente DC / AC 0,4 mA / ± 1,0 % + 2 dgt. / 0,0001 mA 4 mA / ± 1,5 % + 2 dgt. / 0,001 mA 40 mA / ± 1,0 % + 2 dgt. / 0,01 mA 400 mA / ± 1,5 % + 2 dgt. / 0,1 mA 10 A / ± 1,5 % + 2 dgt. / 10 mA

Resistencia 400 Ω / ± 1,0 % + 2 dgt. / 0,1 Ω 4 kΩ / ± 1,5 % + 2 dgt. / 1 Ω 40 kΩ / ± 1,5 % + 2 dgt. / 10 Ω 400 kΩ / ± 1,5 % + 2 dgt. / 100 Ω 4 MΩ / ± 1,5 % + 2 dgt. / 1 kΩ 40 MΩ / ± 3,0 % + 5 dgt. / 10 Kω

Capacidad 4 nF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 1 pF 40 nF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 10 pF400 nF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 0,1 nF 4 μF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 1 nF 40 μF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 10 nF400 μF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 0,1 μF 4 mF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 1 μF 40 mF / ± 3,0 % + 1 dgt. / 10 μF

Frecuencia 4 kHz / ± 0,5 % + 2 dgt. / 1 Hz 40 kHz / ± 0,5 % + 2 dgt. / 10 Hz400 kHz / ± 0,5 % + 2 dgt. / 0,1 kHz 4 MHz / ± 0,5 % + 2 dgt. / 1 kHz 40 MHz / ± 0,5 % + 2 dgt. / 0,01 MHz

Temperatura -20 °C ... +750 °C / ±1 % + 2°C / 1°C

Indicador pantalla LCD de 20 mm con gráfico de barras

Interfaz RS-232 si

Alimentación 2 micro baterías de 1,5 V

Dimensiones 88 x 185 x 40 mm

Peso 350 g

2.3.6. Multímetro analógico

Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el ohmiómetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente todas las medidas de uso y precaución son iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (DC ó AC)

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2.3.7. Multímetro Digital

Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultados numéricos - digitales. Trabaja también con los tipos de corriente.

Fig. 45. Multímetro digital.

2.4. RESISTENCIA ELÉCTRICA

Se denomina resistencia o resistor (en lenguaje técnico) al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., las resistencias se emplean para producir calor aprovechando el Efecto Joule. Es frecuente utilizar la palabra resistor como sinónimo de resistencia.

Fig. 46. Símbolo de la resistencia Eléctrica.

La corriente máxima de una resistencia viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0.25 W, 0.5 W y 1 W.

2.4.1. Código de colores

Para caracterizar una resistencia hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial, el que se observa en las fotografías, dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.

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Fig. 47. Código de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras las cifras.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión (tolerancia menor del 1%).

2.5. DIODOS

Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequeña resistencia eléctrica.

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Fig. 48. Diodos.

Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.

2.5.1. PUENTE DE DIODOS

En este caso se emplean cuatro diodos, con la disposición de la figura. Sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en directa y conducen.

Fig. 49. Puente de diodos construido manualmente.

Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de corriente continua.

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http://enciclopedia.us.es/index.php/Corriente_continua


Fig. 50. Puente de diodos.

2.6. CONDENSADORES

En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo formado por dos conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica.

Fig. 51. Condensador.

A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

Fig. 52. Condensadores.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Culombio

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltio

http://es.wikipedia.org/wiki/Faradio

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_internacional_de_unidades

http://es.wikipedia.org/wiki/Capacitancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencial

http://es.wikipedia.org/wiki/Vac%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad


3. CUESTIONARIO

Para la experiencia se contaron con los siguientes equipos:

3.2. Equipos e instrumentos

1 Osciloscopio digital

Fig. 53. Osciloscopio.

1 Multímetro

Fig. 54. Multímetro.

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1 Generador de ondas

Fig. 54. Generador de ondas.

1 Panel de diodos y puente de diodos

1 Panel con resistencias

1 Panel con condensadores

Fig. 55. Protoboard, resistencia, diodos y cables de conexión.

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3.3. Datos tomados

3.3.1. Generador de ondas

Tabla 1. Generador de funciones en el osciloscopio. Generador (a-b) Sinusoidal Triangular CuadradaVmaximo (V) 7,25 7,1 9,1Vmedio (mV) 50 25,6 26,2Vpico-pico (V) 14,5 14,2 18,2Veficaz (V) 5,07 4,11 7,42Periodo (ms) 16,66 16,60 16,60Frecuencia (Hz) 60,02 60,24 60,24

Fig. 57. Onda sinusoidal.

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Fig. 58. Onda triangular.

Fig. 59. Onda cuadrada.

3.3.2. Circuito 1

VOLTAJE AC – RESISTENCIA: Como vemos en la figura el voltaje en la resistencia y el voltaje del generador de ondas están en fase.

Fig. 60. Circuito resistivo puro.

Tabla 2. Voltaje en la resistencia a 60Hz Resistencia (c-d) Sinusoidal Triangular CuadradaVmaximo (V) 6 5,85 7,45Vmedio (mV) 24,6 25,9 24,1Vpico-pico (V) 12 11,7 14,9Veficaz (V) 4,19 3,4 6,11Periodo (ms) 16,70 16,76 16,72Frecuencia (Hz) 59,89 59,67 59,81

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Tabla 3. Voltaje en la resistencia a 200Hz Resistencia (c-d) Sinusoidal Triangular CuadradaVmaximo (V) 6,1 5,95 6,6Vmedio (mV) 25,4 23,5 23,4Vpico-pico (V) 12,2 11,9 13,2Veficaz (V) 4,24 3,43 6,18Periodo (ms) 5,01 5,00 5,04Frecuencia (Hz) 199,5 200 198,4

Fig. 61. Circuito resistivo puro, a 200Hz.

Tabla 3. Voltaje en la resistencia a 1000Hz

3.3.3. Circuito 2

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

Como podemos apreciar nuestro circuito resistencia – diodo en serie produce un voltaje a media onda.

Resistencia (c-d) Sinusoidal Triangular CuadradaVmaximo (V) 6,1 5,9 6,35Vmedio (mV) 26,9 24,1 21,1Vpico-pico (V) 12,2 11,8 12,7Veficaz (V) 4,22 3,42 6,15Periodo (ms) 1,00 1,00 1,00Frecuencia (Hz) 996,9 1004 1000

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Fig. 62. Voltaje en la resistencia en serie con el diodo y en el generador de ondas.

Tabla 4. Voltaje en la resistencia a 60Hz

Resistencia (c-d)

Sinusoidal Triangular Cuadrada

Vmaximo (V) 2,84 2,8 3,8

Vmedio (mV) 26,9 18,4 22,4

Vpico-pico (V) 5,68 5,6 7,6

Veficaz (V) 1,98 1,71 2,76

Periodo (ms) 16,60 16,60 16,64

Frecuencia (Hz) 60,24 60,24 60,09

Tabla 5. Voltaje en la resistencia a 200Hz Resistencia (c-d) Sinusoidal Triangular CuadradaVmaximo (V) 2,88 2,76 6,35Vmedio (mV) 29,6 17,1 13,4Vpico-pico (V) 5,76 5,52 12,7Veficaz (V) 2,11 1,72 2,78Periodo (ms) 5,00 5,00 5,01Frecuencia (Hz) 199,9 199,9 199,8

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Fig. 63. Voltaje en la resistencia en serie con el diodo, onda triangular.

Tabla 6. Voltaje en la resistencia a 1000Hz Resistencia (c-d) Sinusoidal Triangular CuadradaVmaximo (V) 2,92 2,8 6,25Vmedio (mV) 26,4 16,1 17,5Vpico-pico (V) 5,84 5,6 12,5Veficaz (V) 2,1 1,74 3,25Periodo (ms) 0,50 1,00 1,00Frecuencia (Hz) 1998 1000 1005

3.3.4. Circuito 3

RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (valor absoluto)

Nuestro circuito resistencia – puente de diodos produce un voltaje totalmente rectificado a través de la resistencia tal como se muestra:

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Fig. 64. Voltaje en la resistencia, efecto del puente de diodos.Tabla 7. Voltaje en la resistencia a 60Hz

Resistencia (c-d)


Vmaximo (V) 2,54 2,44 ?

Vmedio (mV) 37,95 23,4 25,4

Vpico-pico (V) 5,08 4,88 ?

Veficaz (V) 2,1 1,74 ?

Periodo (ms) 16,66 16,84 ?Frecuencia (Hz) 60,02 59,38 ?

Tabla 8. Voltaje en la resistencia a 200Hz Resistencia (c-d)


Vmaximo (V) 2,56 2,44 ?

Vmedio (mV) 32,8 33,1 25,6

Vpico-pico (V) 5,12 4,88 ?

Veficaz (V) 1,75 1,54 ?

Periodo (ms) 4,92 4,91 ?Frecuencia (Hz) 203,4 203,8 ?

Fig. 65. Voltaje en la resistencia, efecto del puente de diodos, onda triangular.

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Tabla 9. Voltaje en la resistencia a 1000Hz Resistencia (c-d)


Vmaximo (V) 2,56 2,44 ?

Vmedio (mV) 21,8 20 31,1

Vpico-pico (V) 5,12 4,88 ?

Veficaz (V) 1,75 1,49 ?

Periodo (ms) 0,93 0,97 ?Frecuencia (Hz) 1075 1027 ?

Como podemos ver algunos valores para la onda cuadrada no se muestran en las tablas ya que en el osciloscopio aparece el símbolo “?”. Esto se explica fácilmente ya que al rectificar completamente la onda producimos un voltaje continuo tal como se muestra:

Fig. 66. Para la onda cuadrada no se percibe el periodo ni los valores de voltaje.

1) Explicar el principio de funcionamiento del osciloscopio y generador de ondas. Asimismo enumerar sus diversos usos.

Para responder la pregunta podemos revisar la parte del fundamento teórico, en la cual explicamos detalladamente esta pregunta.

2) Explicar el principio de funcionamiento del diodo y del puente de diodos y su aplicación en la electricidad.

SEMICONDUCTORES

Los semiconductores que están dopados tienen impurezas. Hay 2 tipos dependiendo de que tipo de impurezas tengan:

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Semiconductor tipo nEs el que está impurificado con impurezas "Donadoras", que son impurezas

pentavalentes. Como los electrones superan a los huecos en un semiconductor tipo n, reciben el nombre de "portadores mayoritarios", mientras que a los huecos se les denomina "portadores minoritarios".

Al aplicar una tensión al semiconductor de la figura, los electrones libres dentro del semiconductor se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. Cuando un hueco llega al extremo derecho del cristal, uno de los electrones del circuito externo entra al semiconductor y se recombina con el hueco.

Fig. 67. Semiconductor tipo n.

Los electrones libres de la figura circulan hacia el extremo izquierdo del cristal, donde entran al conductor y fluyen hacia el positivo de la batería.

Semiconductor tipo pEs el que está impurificado con impurezas "Aceptoras", que son impurezas trivalentes.

Como el número de huecos supera el número de electrones libres, los huecos son los portadores mayoritarios y los electrones libres son los minoritarios.

Al aplicarse una tensión, los electrones libres se mueven hacia la izquierda y los huecos lo hacen hacia la derecha. En la figura, los huecos que llegan al extremo derecho del cristal se recombinan con los electrones libres del circuito externo.

Fig. 68. Semiconductor tipo p.

En el circuito hay también un flujo de portadores minoritarios. Los electrones libres dentro del semiconductor circulan de derecha a izquierda. Como hay muy pocos portadores minoritarios, su efecto es casi despreciable en este circuito.

Diodo no polarizadoLos semiconductores tipo p y tipo n separados no tienen mucha utilidad, pero si un cristal

se dopa de tal forma que una mitad sea tipo n y la otra mitad de tipo p, esa unión pn tiene unas propiedades muy útiles y entre otras cosas forman los "Diodos".

El átomo pentavalente en un cristal de silicio (Si) produce un electrón libre y se puede representar como un signo "+" encerrado en un circulo y con un punto relleno (que sería el electrón) al lado.

Fig. 69. Átomo pentavalente

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Semiconductor tipo p

El átomo trivalente sería un signo "-" encerrado en un circulo y con un punto sin rellenar al lado (que simbolizaría un hueco).

Fig. 70. Átomo trivalente

Entonces la representación de un SC tipo n sería:

Fig. 71. SC

Y la de un SC tipo p:

Fig. 72. SC tipo p

La unión de las regiones p y n será:

Fig. 73. Unión de regiones p y n

Al juntar las regiones tipo p y tipo n se crea un "Diodo de unión" o "Unión pn".

Zona de deplexión Al haber una repulsión mutua, los electrones libres en el lado n se dispersan en cualquier

dirección. Algunos electrones libres se difunden y atraviesan la unión, cuando un electrón libre entra en la región p se convierte en un portador minoritario y el electrón cae en un hueco, el hueco desaparece y el electrón libre se convierte en electrón de valencia. Cuando un electrón se difunde a través de la unión crea un par de iones, en el lado n con carga positiva y en el p con carga negativa.

Las parejas de iones positivo y negativo se llaman dipolos, al aumentar los dipolos la región cerca de la unión se vacía de portadores y se crea la llamada "Zona de deplexión".

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Fig. 74. Formación del diodo

Barrera de potencial Los dipolos tienen un campo eléctrico entre los iones positivo y negativo, y al entrar los

electrones libres en la zona de deplexión, el campo eléctrico trata de devolverlos a la zona n. La intensidad del campo eléctrico aumenta con cada electrón que cruza hasta llegar al equilibrio.

El campo eléctrico entre los iones es equivalente a una diferencia de potencial llamada "Barrera de Potencial" que a 25 ºC vale:

0.3 V para diodos de Ge. 0.7 V para diodos de Si.

Polarizar: Poner una pila.No polarizado: No tiene pila, circuito abierto o en vacío.z.c.e.: Zona de Carga Espacial o zona de deplexión (W).

Fig. 75. Barrera de potencial

POLARIZACION DIRECTA Si el terminal positivo de la fuente está conectado al material tipo p y el terminal negativo

de la fuente está conectado al material tipo n, diremos que estamos en "Polarización Directa".

La conexión en polarización directa tendría esta forma:

Fig. 76. Polarizacion directa

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En este caso tenemos una corriente que circula con facilidad, debido a que la fuente obliga a que los electrones libres y huecos fluyan hacia la unión. Al moverse los electrones libres hacia la unión, se crean iones positivos en el extremo derecho de la unión que atraerán a los electrones hacia el cristal desde el circuito externo.

Así los electrones libres pueden abandonar el terminal negativo de la fuente y fluir hacia el extremo derecho del cristal. El sentido de la corriente lo tomaremos siempre contrario al del electrón.

Fig. 77. Flujo de electrones libres

Lo que le sucede al electrón: Tras abandonar el terminal negativo de la fuente entra por el extremo derecho del cristal. Se desplaza a través de la zona n como electrón libre.

En la unión se recombina con un hueco y se convierte en electrón de valencia. Se desplaza a través de la zona p como electrón de valencia. Tras abandonar el extremo izquierdo del cristal fluye al terminal positivo de la fuente.

POLARIZACION INVERSASe invierte la polaridad de la fuente de continua, el diodo se polariza en inversa, el

terminal negativo de la batería conectado al lado p y el positivo al n, esta conexión se denomina "Polarización Inversa".

En la siguiente figura se muestra una conexión en inversa:

Fig. 78. Polarización inversa

El terminal negativo de la batería atrae a los huecos y el terminal positivo atrae a los electrones libres, así los huecos y los electrones libres se alejan de la unión y la z.c.e. se ensancha.

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MODELOS EQUIVALENTES APROXIMADOS DEL DIODO La exponencial se aproxima a una vertical y una horizontal que pasan por el origen de

coordenadas. Este diodo ideal no existe en la realidad, no se puede fabricar por eso es ideal.

Fig. 79. Diodo ideal

Polarización directa: Es como sustituir un diodo por un interruptor cerrado.

Fig. 80. Circuito equivalente directo

Polarización inversa: Es como sustituir el diodo por un interruptor abierto.

Fig. 81. Circuito equivalente inverso

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3) Explicar el método empleado para hallar el desfasaje entre el voltaje y corriente en un circuito R-C. ¿Que otros métodos existen?

El canal I del osciloscopio se conecta a los bornes de la resistencia, por lo que la gráfica respectiva nos indicará como varia el voltaje entre los bornes de la resistencia. Se sabe que el voltaje y la corriente en una resistencia se relacionan mediante la Ley de Ohm, es decir, están en fase por lo que la gráfica nos indica de manera indirecta la variación de la corriente que circula por el circuito la única diferencia entre las gráficas v-t e i-t a través de una resistencia es la amplitud).

El canal II del osciloscopio se conecta a los bornes del capacitor por lo que la gráfica respectiva a dicho canal nos va a indicar como varia el voltaje entre los bornes del capacitor.

Fig. 82. Circuito resistencia condensador en serie.

Al programar el osciloscopio para que nos muestre ambas graficas simultáneamente se podrá observar un desfasaje de 90 grados entre ellas. La gráfica del canal II esta retrazada respecto a la del canal I 90º, esto es una característica de un condensador.

Fig. 83. Demostramos el desfasaje entre el voltaje en el condensador y la resistencia.

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4) Elaborar un cuadro de los valores eficaces y medios visualizados en el multímetro, osciloscopio y los calculados teóricamente por las fórmulas.

Figura 84 Circuito 1.

Fig. 10. Cuadro para el Circuito 1

CIRCUITO 1 Teórico Osciloscopio %Error

Vmedio 0 0,0265 2,65 (Absoluto)

Veficaz 7,07 4,19 40,74

Fig. 85 Circuito 2

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Tabla 11. Cuadro para el Circuito 1


Vmedio (V) 0,318 0,269 15,41

Veficaz (V) 1,5 1,98 32,00

Fig. 86 Circuito 3

Tabla 12. Cuadro para el Circuito 1


Vmedio (V) 0,636 0,48 24,53

Veficaz (V) 1,8 1,71 5,00

4. CONCLUCIONES

4.2. El multímetro digital que utilizamos nos indica valores eficaces de voltaje alterno o continuo, corriente alterna o continuo, resistencia eléctrica.

4.3. Al variar el tipo de señales, esto es, cambiar de onda sinusoidal a triangular y/o cuadrada el valor del voltaje eficaz fijado en 5 V disminuye tanto para la onda triangular como para la cuadrada.

4.4. La diferencia entre los voltajes medidos en el osciloscopio y el multímetro se debe que en el primero las mediciones se realizan de manera visual mediante las divisiones en la

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pantalla del osciloscopio, por eso el multímetro contiene una mejor aproximación y más aun si es digital, ya obtenemos los valores directamente de la pantalla.

4.5. El osciloscopio es un instrumento de medida de voltaje constante, voltaje alterno, y como instrumento para medir amplitud, periodo y frecuencia de diferentes funciones de voltaje que son periódicas o no en el tiempo. También nos permite visualizar la grafica las funciones para así tener un mejor conocimiento de los tipos de ondas que estamos analizando.

4.6. El generador de funciones produce ondas senoidales, cuadradas y triangulares, y otras. Que nos permite alimentar nuestro circuito para poder analizar las propiedades de los elementos eléctricos R, L, C con una determinada amplitud, frecuencia y por lo tanto periodo.

5. RECOMENDACIONES

5.2. Para obtener los datos con una incertidumbre menor en la experiencia la línea de la grafica debe ser muy delgada.5.3. Usar la escala adecuada en el multímetro, elegir la mas alta, al momento de hacer las mediciones, tener cuidado verificando lo que se va a medir y seleccionarlo previamente ya que al medir corriente cuando el multímetro esta en voltaje quemaríamos el fusible.5.4. Al hacer las mediciones no tocar con la yema de los dedos no toquen los cables para no generar los famosos ruidos ni producir errores.

5.5. Para calcular el periodo con poca incertidumbre ajustar la grafica de manera tal que se desplace con una velocidad muy baja (que sea casi cero), o mejor aun tomarle una fotografía para obtener los datos directamente de ésta.

5.6. Si es preferible usar un osciloscopio más sotisficado que nos muestre el valor de la amplitud de una onda senoidal, el periodo y todos los datos más importantes que nos ayude a entender la experiencia.

5.7. Cuando se conecta el segundo circuito verificar que el sentido en el cual

deja pasar la corriente el diodo coincida con el sentido de los bornes de voltaje 5v - tierra, ya que de lo contrario nos saldra la inversa de la grafica que se esta buscando, es decir dejara pasar el voltaje negativo y no el positivo.

6. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

6.2. Asmat R. Manual de Laboratorio de Física General. Facultad de ciencias UNI. Lima Perú (2004).

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6.3. Ing. Bernabé Tarazona Manual de Laboratorio de Circuitos Eléctricos.

6.4. http://br.geocities.com/saladefisica7

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