cuestionaro circuitos analogiocs

CUESTIONARIO DE CIRCUITOS ANÁLOGICOS.

CAPITULO 2: GENERACIÓN DE SEÑALES.

1.-DEFINA OSCILAR Y OSCILADOR.

OSCILAR: Moverse alternativamente un cuerpo primero hacia un lado y luego hacia el

contrario desde una posición de equilibrio determinada por un punto fijo o un eje.

Variar en sentidos opuestos y alternativamente una cantidad, una intensidad o un

valor.

OSILADOR: En electrónica un oscilador es un circuito que es capaz de convertir la

corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo

(corriente periódica); estas oscilaciones pueden ser sinodales, cuadradas, triangulares,

etc., dependiendo de la forma que tenga la onda producida.

2. DESCRIBA LOS SIGUIENTES TÉRMINOS: AUTOSUFICIENTE;

REPETITIVO; OPERANDO LIBREMENTE, DE UN TIRO.

AUTOSUFICIENTE: Que se basta a sí mismo

REPETITIVO: Que se repite continuamente

OPERANDO LIBREMENTE: También se lo llama un

oscilador de operación independiente.

Y se lo llaman osciladores de disparo u osciladores

de un solo tiro.

3. DESCRIBA EL PROCESO REGENERATIVO NECESARIO PARA QUE

OCURRAN LAS OSCILACIONES AUTOSUFICIENTES.

Los osciladores autosuficientes (o monoestables) son osciladores retroalimentados.

Una vez encendido, un oscilador retroalimentados genera una señal de salida ca, de la

cual se regresa una pequeña parte a la entrada, donde se amplifica. La señal

amplificada de la entrada aparece en la salida, y el proceso se repite; se produce un

proceso regenerativo, en el cual la salida depende de la entrada y viceversa

4. INDIQUE Y DESCRIBA LOS CUATRO REQUISITOS PARA QUE TRABAJE

UN OSCILADOR DE RETROALIMENTACIÓN.

Amplificación: un circuito oscilador debe tener cuando menos un dispositivo activo y

debe ser capaz de amplificar voltaje.

Retroalimentación positiva: un circuito oscilador debe tener una trayectoria completa

para que la señal de salida regrese a la entrada. La señal de retroalimentación debe

ser regenerativa (o retroalimentación positiva) y eso quiere decir que debe tener la


fase correcta y la amplitud necesaria para sostener las oscilaciones. Si la fase es

incorrecta, o si la amplitud es insuficiente las oscilaciones cesan.

Componentes que determinan la frecuencia: como por ejemplo resistores,

inductores, capacitores o cristales que permitan ajustar la frecuencia de operación.

Fuente de poder: un oscilador debe tener una fuente de energía eléctrica, que puede

ser una fuente de CD.

5. ¿QUÉ SIGNIFICAN LOS TÉRMINOS RETROALIMENTACIÓN POSITIVA Y

NEGATIVA?

La retroalimentación regenerativa se llama también retroalimentación positiva,

donde positiva solo indica que su fase ayuda en el proceso de oscilación.

La retroalimentación degenerativa se le llama como retroalimentación negativa, y

proporciona una señal de retroalimentación que inhibe la producción de oscilaciones.

6. DEFINA GANANCIA DE LAZO ABIERTO Y CERRADO.

La ganancia de voltaje de un lazo abierto es la ganancia de voltaje del amplificador

con la trayectoria de retroalimentación abierta.

La ganancia de voltaje de un lazo cerrado es la ganancia general de voltaje del

circuito total, con el lazo de retroalimentación cerrado, y siempre es menor que la de

lazo abierto.

7. INDIQUE LAS 4 CONFIGURACIONES MÁS COMUNES PARA UN OSCILADOR.

1.-Redes desplazadoras de fase RC,

2.-Circuito tanque LC,

3.-Cristales de cuarzo,

4.-Chips de circuito integrado.

8. DESCRIBA LA OPERACIÓN DE UN OSCILADOR PARA UN CIRCUITO DE

PUENTE DE WIEN.

El oscilador de puente de Wien es un oscilador desplazador de fase RC que utiliza

retroalimentación positiva y negativa.

9. DESCRIBA LA ACCIÓN DEL OSCILADOR PARA UN CIRCUITO TANQUE LC.

Los osciladores LC son circuitos osciladores que usan circuitos tanque LC para

establecer la frecuencia. El funcionamiento de un circuito tanque implica intercambio

de energía entre cinética y potencial


10. ¿QUÉ SE ENTIENDE POR OSCILACIÓN AMORTIGUADA? ¿QUÉ PROVOCA QUE

ESTO OCURRA?

Entiendo porque se retroalimenta energía en exceso y así el transistor se satura y es provocado por la cantidad de energía de retroalimentación.

11. DESCRIBA LA OPERACIÓN DE UN OSCILADOR HARTLEY Y DE UN OSCILADOR

COLPITTS.

La operación de un oscilador Hartley opera desde el arranque inicial, aparece una multitud de frecuencias en el colector de Q1 y se acoplan a través de C2 dentro del circuito tanque. El ruido inicial proporciona la energía necesaria para cargar C1. Una vez que se ha cargado parcialmente C1 empieza la acción del oscilador.

La operación del oscilador Colpitts es casi idéntica a la del oscilador Hartley en el arranque inicial, aparece ruido en el colector de Q1 y suministra energía al circuito tanque, haciendo que empiece a oscilar. C1a y C1b constituyen un divisor de voltaje en ca. El voltaje que se deja caer a través de C1b se retroalimenta a la base de Q1 hasta Cc. Hay un cambio de fase de 180° de la base al colector de Q1 y un cambio de fase adicional de 180° a través de C1.

12. DEFINA ESTABILIDAD DE FRECUENCIA.

La estabilidad de la frecuencia es la capacidad de un oscilador para permanecer en

una frecuencia fija, yes de primordial importancia en los sistemas de comunicaciones.

Con frecuencia se especifica la estabilidad de frecuencia como de corto o de largo

plazo. La estabilidad a corto plazo se afecta principalmente debido a fluctuaciones en

los voltajes de operación de CD, mientras que la estabilidad a largo plazo es una

función del envejecimiento de los componentes y de cambios en la temperatura y la

humedad del ambiente. En general la estabilidad de frecuencia se caracteriza como

un porcentaje de cambio de en la frecuencia (tolerancia) respecto al valor deseado.

13. INDIQUE VARIOS FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD DE

FRECUENCIAS DE UN OSCILADOR.

Los factores que afectan la estabilidad de un oscilador, los más obvios son los que

afectan en forma directa el valor de los componentes que determinan la frecuencia. Se

incluyen los cambios de inductancias, capacitancia y resistencia causados por

variaciones ambientales de temperatura y humedad, y cambios en el punto de reposo


de los transistores normales y de efecto de campo. También las fluctuaciones de las

fuentes de poder de CD afectan la estabilidad.

14. DESCRIBA EL EFECTO PIEZOELÉCTRICO.

El efecto piezoeléctrico se presenta cuando se aplican esfuerzos mecánicos

oscilatorios a través de una estructura de red cristalina, y generan oscilaciones

eléctricas, y viceversa.

15. ¿QUÉ SE ENTIENDE POR EL TÉRMINO DE CORTE DE CRISTAL? LISTE Y

DESCRIBA DISTINTOS CORTES DE CRISTAL Y CONTRASTE LA

ESTABILIDAD DE ELLOS.

Los cristales completos de cuarzo tienen una sección transversal hexagonal, con

extremos de punta. Cuando se corta una oblea de cristal en dirección paralela al eje z

con sus caras perpendiculares al eje x, se obtiene lo que se llama un cristal de corte x.

Cuando las caras son perpendiculares al eje y, se obtiene el cristal de corte y, se

pueden obtener diversos cortes girando el plano de corte respecto a uno o más ejes.

Hay otros tipos de cortes de cristal que incluyen los cortes BT, CT, DT, ET, AC, GT,

MT, NT y JT. El corte AT es el más común de todos los resonadores de alta y muy alta

frecuencia, de cristal. El tipo, longitud y espesor de un corte, y el modo de vibración,

determinan la frecuencia natural del cristal. Las frecuencias de resonancia de los

cristales cortados AT van desde unos 800khz hasta unos 30 MHz. los cortes CT y DT

tienen esfuerzo cortante de baja frecuencia, y se usan más en el intervalo de 100

a500khz. El corte MT vibra longitudinalmente, y se usa en el intervalo de 50 a 100khz,

y el corte NT tiene un intervalo útil menor que 50khz

CAPITULO 3: TRANSMISION POR MODULACION DE AMPLITUD

1. Defina modulación de amplitud

AM es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alto en proporción con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora.

2. ¿Qué quiere decir el término RF?


Las frecuencias que son lo suficientemente altas como para irradiarse en forma eficiente de una antena y propagarse por el espacio libre se suele llamar radiofrecuencia o RF.

3. ¿Cuántas entradas hay en un modulador de amplitud? ¿Cuáles son?

Los moduladores de AM son dispositivos no lineales, con dos entradas y una salida.

a) Una entrada es una señal portadora de altas frecuencias y amplitud constante.

b) Formado por señales de información, de frecuencia relativamente bajo que puede tener una sola frecuencia o ser un complejo de onda, formada a su vez por muchas frecuencias.

4. ¿En un sistema AM, que quieren decir los siguientes términos: señal modulante, portadora y onda modulada?

También conocida como la información que posteriormente será modulada con la portadora.

Es la señal de alta frecuencia, encargada de transportar a la señal modulante. La onda modulada es el resultado total o la señal apta

para la transmisión.

5. Describa una forma de onda de AM DSBFC. ¿Por qué se llama envolvente a la forma de las variaciones de amplitud?

Aunque hay varias clases de modulación de amplitud, lo que probablemente se usa con más frecuencia es la AM de portadora de máxima potencia y doble banda lateral (DSBFC). A este sistema se le llama también AM convencional o simplemente AM. La forma de onda de salida contiene todas las frecuencias que forman la señal AM y se usan para transportar la información por el sistema. Por consiguiente la forma de AM se le llama envolvente de AM.

6. Describa las bandas lateral superior e inferior y las frecuencias laterales superior e inferior.


7. Defina coeficiente de modulación (m).

Término utilizado para describir la cantidad de cambio de amplitud presente en una forma de onda de AM.

Em m

Ec

m : Coeficiente de modulación. Em: Cambio pico en la amplitud de voltaje de la forma de onda de salida. Ec: Amplitud pico del voltaje de la portadora no

modulada.

8. Defina porcentaje de modulación (M).

Es el coeficiente de modulación como su porcentaje. Ejemplo:

Em V max V min V max V min

M m 100 , m Ec V max V min V max V min

9. ¿Cuales son el coeficiente de modulación y porcentaje de modulación mas altos que pueden ocurrir sin causar una distorsión excesiva?

La modulación porcentual máxima que se puede aplicar sin causar demasiada distorsión es 100%.

10. Describa el significado de cada término en la siguiente ecuación.

11. Describa el significado de cada término en la siguiente ecuación.

12

12


12. ¿Que efecto tiene la modulación sobre la amplitud del componente de la portadora del espectro de la señal modulada?

El efecto de la modulación es trasladar la señal moduladora en el dominio de la frecuencia, de modo que se refleje simétricamente respecto a la frecuencia de la portadora.

13. Describa la importancia de la siguiente fórmula:

Es evidente que la potencia de la portadora no se afecta en el proceso de modulación. También, como la potencia total en la onda de AM es igual a la

suma de las potencias de la portadora y de las bandas laterales m

14. ¿Que significa AM DSBFC?

La AM DSBFC o AM de portadora de máxima potencia y doble banda lateral (DSBFC, por double si deband full carries); AM convencional.

15. Describa la relación entre la portadora y la potencia de la banda lateral en una onda AM DSBFC.

2

Sabemos que:

4 Pc

Ppls Pbli m22 Pc i

Pt Pc P c 2m

2 P. de banda lateral

P . De banda lateral+ P . De la portadora = P . Total.

t cP P m2

12

PPPPPPPPPPPPPPPPP

t cP P m2

12

2

2

2

4 2Rpls bliP P m E m


Pt : Potencia total

Pc : P. de la portadora

16. ¿Cual es la desventaja que predomina en la transmisión de doble banda lateral de portadora completa AM?

Una de las desventajas más importantes de la transmisión DSBFC de AM es que la información esta contenida en las bandas laterales, aunque la mayor parte de la potencia se desperdicia en la portadora.

17. ¿Cuál es la desventaja que predomina en la transmisión de doble banda lateral con portadora completa de AM?

En realidad no se desperdicia totalmente, porque permite usar circuitos demoduladores relativamente sencillos y poco costosos en el receptor, locuaz es la desventaja principal de la DSBFC de AM.

18. ¿Cuál es la máxima relación de la potencia de la banda lateral a la potencia transmitida total que puede lograrse con AM DSBFC?

Ptpls Ptbli P c 2m t 2 P c 2m t 2

mt : Coeficiente total de modulación.

Pt : Potencia total transmitida.

Pc : Potencia de la portadora.

19. ¿Por qué cualquiera de los amplificadores que sigue al modulador en un sistema de AM DSBFC tienen que ser lineales?

Es decir, si no fueran lineales, la intermodulación entre las frecuencias laterales superiores e inferiores y la portadora generarán frecuencias del producto cruzado adicionales que podrán interferir con señales de otros transmisores

20. ¿Cuál es la desventaja principal de un modulador de transistor de clase A de baja potencia?

La desventaja principal de la modulación por emisor es que el amplificador funciona como clase A que es ineficiente en extremo, los moduladores por emisor tampoco son capaces de producir formas de onda de salida de gran potencia.

tplsPt c

tP P m2

12


PROBLEMAS CAPITULO 3

1. Si una onda modulada de 20V cambia en amplitud ±5, determine el coeficiente de modulación y porcentaje de modulación.

Solución

Em=±5V Ec(modulada)=20V

2. Para un voltaje de envolvente máximo positivo de 12V y una amplitud de envolvente mínima positiva de 4V, determine el coeficiente de modulación y porcentaje de modulación.

Solución

Vmax=12V Vmin=4V

3. Para una envolvente con + Vmax=40V y +Vmin=10V, determine: a) Amplitud de la onda portadora no modulada. b) Cambio pico en amplitud de la onda modulada. c) Coeficiente de modulación y porcentaje de modulación.

Solución

Vmax=40Vp a) Amplitud de la portadora no modulada. Vmin=10Vp

b) Cambio pico en amplitud de la onda modulada.


c) Coeficiente de modulación y porcentaje de modulación.

CAPITULO 4: RECEPCION DE MODULACION EN AMPLITUD

1.¿QUÉ SIGNIFICA LA PARTE FRONTAL DE UN RECEPTOR? Corresponde a la sección RF del receptor, la cual establece el umbral del

receptor, es decir, el nivel mínimo para la señal RF que el receptor puede detectar

y demodular a una señal de información útil.

2.¿CUÁLES SON LAS FUNCIONES PRIMARIAS DE LA PARTE

FRONTAL DEL RECEPTOR? Detectar, limitar las bandas y amplificar las señales de RF recibidas. Está

compuesto principalmente por una antena, red de acoplamiento de la antena,

filtro preselector y varios amplificadores de RF.

3.DEFINA SELECTIVIDAD Y FACTOR DE FIGURA. ¿CUÁL ES LA

RELACIÓN ENTRE EL RUIDO DEL RECEPTOR Y LA SELECTIVIDAD?

Se define como la medida de la extensión que un receptor es capaz de diferenciar

entre las señales de información deseada y las perturbaciones o señales de

información en otras frecuencias. Puede expresarse cuantitativamente como el

ancho de banda y la relación del ancho de banda del receptor en algún factor de

atenuación predeterminado, relación que frecuentemente se llama factor de figura

(SF) que define la forma de la ganancia contra el trazo de frecuencia para un

filtro. SF= [B(-60 dB)] / [B(-3 dB)]


4.DESCRIBA LA MEJORA DEL ACHO DE BANDA. ¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE LA MEJORA DEL ANCHO DE BANDA Y EL RUIDO DEL RECEPTOR?

Como el ruido térmico es proporcional al ancho de banda, al reducir el ancho de

banda en ruido también se reduce en la misma proporción. El factor de mejora del

ancho de banda (BI) es la relación del ancho de banda de RF al ancho de banda

de IF. BI= BRF / DIF.

La reducción correspondiente en la figura de ruido, debido a la reducción en el

ancho de banda se denomina mejora en la figura de ruido (NFmejora).

NFmejora=10Log(BI) [dB]

5.DEFINA SENSITIVIDAD Corresponde al nivel mínimo de la señal de RF que puede detectarse en la

entrada del receptor y todavía producir una señal de información remodulada

utilizable. Generalmente se indica en micro voltios de la señal recibida. La

sensitividad del receptor se conoce como umbral y depende de la potencia de

ruido presente en la entrada del receptor.

6.¿CUÁL ES LA RELACIÓN ENTRE EL RUIDO DEL RECEPTOR, EL

ANCHO DE BANDA Y LA TEMPERATURA? La mejor forma de mejorar la sensitividad de un receptor es reduciendo el nivel de

ruido, lo que se puede lograr reduciendo la temperatura, el ancho de banda del

receptor o mejorando la figura de ruido del receptor.

7.DEFINA FIDELIDAD La fidelidad es la medida de la habilidad para producir, en la salida del receptor

una réplica exacta de la información de la fuente original.

8. Indique y describa los tres tipos de distorsión que reducen la fidelidad de un receptor

- Distorsión de fase: es causada por la filtración (deseada o indeseada). Existen dos tipos el desplazamiento de fase absoluto que corresponde al desplazamiento de fase total que puede encontrar una señal y que generalmente puede tolerarse, siempre y cuando todas las frecuencias experimenten la misma cantidad de retardo y el desplazamiento diferencial cuando diferentes frecuencias experimentan distintos desplazamientos de fase.


- Distorsión por amplitud: ocurre cuando las características de amplitud contra frecuencia de la señal, en la salida de un receptor, difieren de la señal original, es resultado de la ganancia no uniforme en los amplificadores y filtros. - Distorsión por frecuencia: ocurre cuando están presentes en una señal recibida frecuencias que no lo estaban en la señal original. Se origina por la distorsión de armónicas y de intermodulación y es provocada por la amplificación no lineal. 9. DEFINA PÉRDIDA DE INSERCIÓN La pérdida por inserción (IL) es un parámetro asociado con las frecuencias que

caen dentro del pasa bandas de un filtro y generalmente se define como la

relación de la potencia transferida a una carga con filtro en el circuito a la potencia

transferida a una carga sin filtro. IL= 10Log(Pout / Pin) [dB]

10. DEFINA TEMPERATURA DE RUIDO Y TEMPERATURA

EQUIVALENTE DE RUIDO La temperatura de ruido (T) es la equivalencia del ruido en unidades de

temperatura. Se expresa por:

T=N / KB donde T= temperatura ambiente [°K], N= potencia de ruido [W], K=

constante de Boltzman (1.38X10-23 J/K) y B= ancho de banda [Hertz]

La temperatura equivalente de ruido (Tc) es un valor hipotético que se utiliza

frecuentemente en bajo ruido en receptores de radio sofisticados e indica la

reducción en la relación de la señal a ruido. Conforme una señal se propaga a

través del receptor. Tc= T(F-), donde T= temperatura equivalente de ruido [°K], T=

temperatura ambiente [°K] y F= factor de ruido.

11. DESCRIBA LA DIFERENCIA ENTE UN RECEPTOR DE RADIO

COHERENTE Y UNO NO COHERENTE En los receptores coherentes o síncronos, las frecuencias generadas en el

receptor y utilizadas para la demodulación se sincronizan para oscilar a

frecuencias generadas en el transmisor (el receptor debe tener algún medio para

recuperar la portadora recibida y de sincronizarse con ella).

En receptores no coherentes o asíncronos, no se generan frecuencias en el

receptor o las frecuencias utilizadas para la demodulación son completamente

independientes de la frecuencia de la portadora del transmisor. La detección no

coherente frecuentemente se llama detección de envolvente.


12. DESCRIBA LA OPERACIÓN DE UN RECEPTOR DE RADIO TRF Un receptor sintonizado a radio frecuencia (TRF), es un receptor esencialmente

de tres etapas, una etapa de RF, una etapa de detección y una etapa de audio.

La etapa de RF filtra y desarrolla la suficiente amplitud de la señal, puede constar

de varios amplificadores RF. El detector convierte directamente las señales de RF

a información y la etapa de audio amplifica las señales de información a un nivel

utilizable.

13. ¿CUÁLES SON LAS CUATRO DESVENTAJAS PREDOMINANTES DE UN RECEPTOR TRF?

Sintonizar un TRF implica cuatro desventajas que limitan su utilidad solo a

aplicaciones para una sola estación.

- La selectividad (ancho de banda) varía cuando se sintoniza sobre un rango amplio de frecuencias de entrada.

- Alta inestabilidad debido al gran número de amplificadores RF que se sintonizan a la misma frecuencia central lo que posibilita la oscilación de la etapa RF.

- Ganancia no uniforme en un rango muy amplio de frecuencias - Es necesario la sintonización multi etapa, ya que cada filtro de RF debe

sintonizarse simultáneamente a la nueva banda de frecuencias. 14. DEFINA HETERODINAJE Heterodinaje significa mezclar dos frecuencias juntas en un dispositivo no lineal o

trasladar una frecuencia a otra utilizando mezclas no lineales. Es importante

aclarar que aunque la portadora y las frecuencias laterales superiores e inferiores

cambian de frecuencia, el proceso de heterodinaje no cambia el ancho de banda,

lo que resulta es el cambio de radiofrecuencias (RF) a frecuencias intermedias

(IF).

15. ¿QUÉ SIGNIFICAN LOS TÉRMINOS DE INYECCIÓN LATERAL

SUPERIOR E INFERIOR? Cuando la frecuencia del oscilador local se sintoniza por encima de RF se

denomina inyección lateral superior o inyección de oscilación superior. flo = frf + fif

Cuando el oscilador local se sintoniza por debajo de RF se denomina inyección

lateral inferior o inyección de oscilación inferior. flo = frf - fif

Donde flo = frecuencia del oscilador local [Hz], frf = radiofrecuencia [Hz] y f if =

frecuencia intermedia

[Hz]


CAPITULO 4 : RECEPCION DE MODULACION EN AMPLITUD

PROBLEMAS 1. Determine el factor de figura y el porcentaje de selectividad para la curva de ganancia

contra frecuencia que se muestra

Se sabe que SF=B1(-60 dB) / B2(-3 dB)

B1 := 60000 [Hz] B2 := 5000 [Hz]

SF := B1

SF = 12 B2

El porcentaje de selectividad P es P := 100[%]

P = 1.2 × 103.Determine la temperatura equivalente de ruido (Te) para un amplificador con una figura de ruido de 6 dB y una temperatura ambiente T= 27° C

Como NF=10LogBI se tiene que BI sin unidad es 3.98

Tc := 27 [°C] F := 4

Tk := Tc + 273.15 Tk = 300.15 Temperatura ambiente en grados Kelvin

Te := Tk F⋅(− 1) Te = 900.45 [°K]

5. Para un receptor de AM superheterodino utilizando inyección lateral superior con una frecuencia del oscilador local de 1200 kHz determine la portadora de IF y las frecuencias laterales e inferiores para una envolvente de RF que comprende una portadora y frecuancias laterales superiores en inferiores de 600, 604 y 596 kHz, respectivamente.

fol := 1200 10⋅ 3

fc := 600 10⋅ 3

flsf := 596 10⋅ 3

fusf := 604 10⋅ 3

La frecuencia de la portadora de IF es

La frecuencia intermedia superior es

La frecuencia intermedia inferior es

Fif := fol − fc

Fiflsf := fol − flsf

Fifusf := fol − fusf

Fif = 6 × 105 [Hz]

Fiflsf = 6.04 × 105 [Hz]

Fifusf = 5.96 × 105 [Hz]

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