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LABORATORIO DE ELECTRONICA 1

PRATICA N 1. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1.

RECONOCIMIENTO DE HERRAMIENTA Y CARACTERIZACION DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA. OBJETIVO: Identificar instalaciones, instrumentacin y otras ayudas para el desarrollo de las prcticas. INTRODUCCION: La sala de prcticas E-117 est destinada prioritariamente para desarrollar circuitos electrnicos a todo nivel. SE CUENTA CON: Banco de trabajo. Instrumentos de medicin, pasivos. Instrumentos de medicin, activos. Documentacin en copia dura. Materiales de armado. Sistema de cmputo para simulacin.

BANCO DE TRABAJO:

El banco de trabajo tambin cuenta con dos tomas de corriente, uno de color naranja y uno de color blanco. Las tomas color naranja son de voltaje regulado para instrumentos, y las tomas blancas son de tensin no regulada para alimentar circuitos elctricos de potencia y/o transformadores de fuente. PRUEBA # 1: Haciendo uso del VOM en modo VA.C , verifique las Tensiones tanto del sistema trifsico como de los tomacorrientes monofsicos VFASE- NEUTRO, VFASETIERRA,VNEUTRO-TIERRA..INGENIERO WILLIAM RENDON Pgina 1


INSTRUMENTOS DE MEDIDA: Pasivos; permanecen enestanteras del almacn. Por lo tanto deben incluirse en el listado de materiales solicitados. V.O.M digital. Voltmetro A.C y D.C Ampermetro A.C y D.C

INSTRUEMNTOS DE MEDICION: Activos; permanecen sobre los bancos de trabajo como el osciloscopio, fuente y generador de seales.

OSCILOSCOPIO: Cuando se requiere conocer en detalle la forma de onda de cualquier seal, es necesario describir la variacin de su amplitud en el tiempo. Para leer su amplitud: (Sensibilidadvertical) en V/cm x Divisiones verticales ocupadas x Atenuacin punta de prueba. Para leer su perodo ( frecuencia): (Sensibilidad horizontal) TIME/DIV.X Divisiones horizontales ocupadas por un ciclo completo.

INGENIERO WILLIAM RENDON

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Para medidas confiables con el osciloscopio, es necesario efectuar previamente la calibracin de cada canal. PRUEBA #2: Verifique el estado de las puntas de prueba y del osciloscopio. Conecte el terminal BNC de cada punta aun canal y tomando muestra de la seal de calibracin establezca la relacin entre las perillas V/cm y las posiciones x1, x10 de la punta de prueba.

Por lo general la seal bsica para calibrar es de la forma:

PREPARACIN DE LA FUENTE. Cada par de terminales de salida es programable tanto en voltaje como en mxima corriente. VOLTAJE: SHIFT -- CH# -- VSET -- #. #. # -- ENTER.

CORRIENTE: SHIFT -- CH # -- ISET -- #. #. # -- ENTER.

PRUEBA # 3: Programar la fuente para las siguientes condiciones: Salida 1: 12 V . 0.5 A Salida 2: 15 V . 1 A Salida 3: 5 V . 1.5 A


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GENERADOR: Mantiene una estrecha relacin con el osciloscopio. El ajuste de la frecuencia por dcadas con el TIME/DIV. El ajuste de amplitud y/o atenuacin (dB) con VOLT/DIV.Si el generador dispone de la perilla de atenuacin -20 dB, revise el estado de funcionamiento y significado prctico de esta perilla. La salida MAIN OUTPUT (50) permite seleccionar forma de onda entre senoidal, triangular y cuadrada. La salida TTL entrega pulsos digitales de magnitud aprox. 5 V, fija y con frecuencia controlable.

PRUEBA #4: Definirle rangos de Magnitud y de Frecuencia con los que se puede contar en cada una de las salidas del generador. Debe interconectar generador y osciloscopio. Adems tener en cuenta la relacin f= (T)-1con el fin de lograr suficiente legibilidad de las formas de onda en la pantalla del osciloscopio.


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PRUEBA #5: Ubicar 2 seales simultneas en la pantalla del osciloscopio as:

SEALES 1.


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SEALES 2.

Adems: Confirmar valores exactos de las formas de onda valindose de los cursores punteados de pantalla. Para tiempos frecuencias. Cursor F2 y F2 - variable.

Para magnitudes.

Cursor F3 - variable cresta superior. Cursor F3 - variable cresta inferior.


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Prepare un circuito serie C R. alimentado por el generador de seal en la forma de onda senoidal con tensin de cresta de 5V. Efectu los clculos tericos tanto de Angulo de desfase como de Magnitud de Tensin esperada en terminales de la resistencia, para las frecuencias: 1KhZ, 10 KhZ y100KhZ.. Tenga en cuenta que el GENERADOR tiene una impedancia propia tpica de 50 ohms y a ella va a acoplar el circuito serie C-R. PRUEBA #6: Monitorear las formas de onda resultantes Vi,Vo y ngulo de desfase para cada frecuencia dada.

INFORME. Debe reportar. 1234Valores reales de tensin efectiva medidas en los bancos de trabajo. Rangos de tensincontinua que entrega la fuente por cada par de terminales de salida. Rangos de tensin y frecuencia (legibles) del generador de seal en sus formas: senoidal, triangular y cuadrada. Valores de R Y C utilizados en la prueba de ngulo de desfase. Comparacin entre lo calculado y lo medido con osciloscopio.


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PRATICA N 2. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. DIODOS Y FUNCION DE RECTIFICACION. OBJETIVO: Interpretar la curva caracterstica del diodo e identificar su potencial funcionalidad. PRE-INFORME: 123456789Transcribir la curva caracterstica de un diodo rectificador. Transcribir la curva caracterstica de un LED. Transcribir la curva caracterstica de un diodo ZENNER. Qu es el punto de funcionamiento de un diodo y cmo se fija? Qu relacin existe entre el punto de funcionamiento y la potencia especificada en una hoja de datos de un diodo. Exprese las formulas para calcular: valor promedio y valor eficaz de una seal de tensin senoidal rectificada onda. Exprese las formulas para calcular: Valor promedio y valor eficaz de una seal de tensin rectificada onda completa. Qu funcin(es) desempea un transformador en un circuito rectificador? Repase el concepto de figura de lissajoux para que prediga la forma de onda que muestra la pantalla del osciloscopio en el montaje siguiente.

FIGURA 1. Caracterstica I vs V.


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(De la practica N 1) Recuerde que cada punta de prueba de un osciloscopio tiene 2 dos terminales de contacto, uno de las cuales corresponde al referente de cero voltios. Cmo conectar estos 4 terminales en este sistema?

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Dibuje la forma de onda VL y calcule la potencia entregada a la carga RL.

FIGURA 2: Rectificador media onda.

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Dibuje la forma de onda VL y la potencia entregada a la carga RL.

FFIGURA 3: Rectificador de onda completa.


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Dibuje la forma de onda VL y la potencia entregada a la carga RL.

FIGURA 4. Rectificador onda completa, tipo fuente.

PROCEDIMIENTO. 1- Utilice el VOM digital para probar todos los diodos que utilizar en la prctica. Aplique el principio de polarizacin directa einversa . 2- Conecte el sistema propuesto en la figura 1 y transcriba, en papel cuadriculado, la figura que aparece en la pantalla del osciloscopio. 3- Reemplace el diodo IN4004 por un LED y transcriba la nueva figura. 4- Reemplace el LED por un diodo Zenner de 4 voltios y transcriba la nueva figura. 5- Conecte el rectificador de media onda , figura 2, y transcriba la forma de onda de VL (magnitud VS tiempo). 6- Conecte el rectificador de onda completa de la figura 3 y transcriba la forma de onda VL (magnitud VS tiempo). 7- Conecte el sistema electrnico propuesto en la figura 4 y transcriba la forma de onda VL. 8- Invierta el sentido a los 4 diodos y transcriba VL 9- Traslade el conector central del secundario al otro extremo de 12.5V y mida VL, con el voltmetro en modalidades V A.C y V D.C.


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INFORME: En cada una de las 3 figuras I VS V seale: Tensin umbral, regin de conduccin, regin inversa, regin zenner. Sobre cada una de las formas de onda VL dibuje (lnea punteada) la tensin del secundario del transformador y justifique donde est el VF ON de los diodos. De las medidas tomadas con el milmetro, cual es ms confiable?, por qu?


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PRACTICA N 3. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. FILTROS Y REGULACION PARA FUENTES D.C. OBJETIVO: Emular un convertidor A.C / D.C de baja potencia. PRE-INFORME: 123Ilustre, mediante graficas, la diferencia entre una seal D.C pulsante y una seal continua. Sobre una seal de tensin D.C pulsante seale: tensin de cresta, tensin promedio, tensin eficaz, y rizado. Qu tipo de filtros son aplicables a una seal rectificada onda completa? Para cada tipo de filtro mencionado ilustre grficamente la forma de onda del rizado y la forma para calcular VrRMS. Calcule el valor de (los) elementos de sistema de filtrado cuando se desea factor de rizado 10 % y 5 %. Calcule la potencia que su sistema puede entregar a una carga de 100 y de 1 K. Utilice transformadores de 115: 12.5. Explique la relacin que se establece en la curva caracterstica VS V del diodo zenner y la tensin D.C pulsante cuando se propone utilizar en diodo zenner como regulador de tensin D.C. En el circuito siguiente se busca mantener un subministro de tensin de 9 voltios totalmente regulados. Determine los rangos de fluctuacin de la tensin de red soportables, sin que se altere la tensin subministrada, cuando se utiliza regulador con diodo zenner de watt y de watt

456-

7-

FIGURA 1. Convertidor AC/DC regulado. 8Transcriba la caracterstica elctrica del regulador encapsulado LM323.


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910-

Reemplace el sistema de regulacin de la figura 1 por LM323 y defina el nuevo rango de fluctuacin en la red A.C soportable. Transcriba las caractersticas elctricas del regulador encapsulado LM317.

1112-

Utilice el LM317 en el sistema de la figura 1 y defina el rango de tensin VL CC regulados que pueda subministrar. Cuanto seria el valor minino de RL que se le puede cargar a este ultimo convertidor A.C/D.C sin riesgo de destruir cualquiera de los componentes del sistema.

PROCEDIMIENTO: recomiendo medir VL con VOM digital, en todas los casos. 1Re-instale el rectificador de onda completa y tome nota de la forma de onda VL sin carga la salida. 2Conecte uno de los filtros diseados en el numeral 4 del pre-informe y dibuje la forma de onda VL entregada a una carga de 1 K. Calcule el factor de rizado real vasado en la forma de onda VL captada con el osciloscopio. 3Conecte el otro filtro diseado y calcule el nuevo factor de rizado basado en la forma de onda VL captada con el osciloscopio. 4Conecte el sistema electrnico de la figura 1 y grafique las formas de onda VF y VL. 5Conecte el primario del transformador a un VARIAC y revise el rango de fluctuacin soportable en la V red A.C. 6Reemplace el sistema de regulacin por el encapsulado LM317 y tome nota de la forma de onda VL C.C. 7Controle los niveles de tensin VL C.C regulador con un potencimetro al regulador LM317. 8Fijar VL CC en 12 V y proceda: 8.1- Disminuir la resistencia de carga hasta que aparezca algn rizado en la forma de onda VL. 8.2- Retorne a RL de 1 K y conecte el primario del transformador a un VAR/AC para que determine el rango de fluctuacin soportable en la tensin A.C de la red.

INFORME: 1El diagrama circuital con los valores reales de sus componentes las formas de onda solicitadas. Medida entregada por el VDM digital en modalidad V. 23Lo ms relevante en la forma de onda VL cuando se alcanzan los lmites de fluctuacin de la tensin de red. Condiciones del potencimetro (valor de resistencia) cuando se alcanza los limites de VL C.C propuestos.


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PRACTICA N4. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. CIRCUITOS MODIFICADORES DE SEAL OBJETIVO: aprovechar la propiedad de conduccin unidireccional del diodo para imponerle condiciones especiales a una seal de tensin. PRE-INFORME: 1Defina la figura de transferencia del circuito de la figura 1.

FIGURA 1. Cuadripolo divisor de tensin.

2345-

Con base en la funcin de transferencia, defina [V2] cuando: RI > R2. Investigue. Cmo visualizar las caractersticas de transferencia de un cuadripolo haciendo uso de un osciloscopio de dos canales? Grafique la caracterstica I - vs- V del diodo ideal. Aplique el criterio del diodo ideal para definir la fusin de transferencia, por tramos, del circuito mostrado en la figura 2.


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FIGURA 2. Recortador de cresta (+).

6-

Dibuje la caracterstica del circuito de la figura 2 para C/U de los siguientes casos:

RI > R2

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Grafique la caracterstica - VS V de un diodo real, de silicio con VR = 2 M, = 2 VFON = 0.7 V utilice el modelo equivalente por tramos. Disee un circuito que cumpla con las condiciones planteadas en la figura 3.

VF

FIGURA 3. Adaptador AC/Pulsos. 9Describa el funcionamiento del circuito mostrado en la figura 4. Defina en qu momento alcanza su condicin Estable.


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FIGURA 4. Sujetador de nivel mnimo. 1011Grafique la caracterstica de transferencia y forma de onda VOUT cuando ha alcanzado su condicin estable. grafique las caractersticas de transferencia y forma de onda VOUT (en condicin estable) para el circuito de la figura 5.

FIGURA 5. Sujetador de nivel mximo.


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12-

Dise un circuito que cumpla con la funcin planteada en le cuadripolo de la figura 6.

FIGURA 6. Duplicador de tensin de cresta.

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Dise un circuito que cumpla con la funcin planteada en le cuadripolo de la figura 7

FIGURA 7. Multiplicador de tensin de cresta.

PROCEDIMEINTO: 1Conecte el circuito de la figura 1. V1 es tomada del generador, senoidal 5 Vpico, frec. 100 HZ R1 = 1 K. Utilice el osciloscopio para visualizar la caracterstica de transferencia V2 VS V1 cuando R2 = 20 K. Eje Y eje X R2 = 1 K.

R2 = 200 K.


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Transcriba en papel cuadriculado las 3 caractersticas de transferencia.

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Pruebe con V1 de forma triangular y de forma cuadrada. Conecte el circuito de la figura 2. V1: sensorial de 5 V pico, frecuencia: 100 HZ. R2 = 20 K R1 = 1 K.

Vref: variable pero < 4 V. Transcriba la caracterstica de transferencia, sobre papel cuadriculado. Hgalo con dos valores diferentes de VREF 45Conecte el circuito adaptador AC/PULSOS de la figura 3 y transcriba la forma de onda lograda en VOUT Conecte el circuito de la figura 4. Asuma V in de 5 Vpico, F: 200 HZ y C = 1F. Transcriba la caracterstica de transferencia mostrada por el osciloscopio cuando.

RL = 100 K. RL = 1 K. RL = 20 K. Igualmente la forma de onda VOUT en cada caso. 6. Conecte el circuito de la figura 5 y grafique tanto la caracterstica de transferencia Vout VS Vin. 7. Pruebe el circuito diseado DTC de la figura 6. 8. Pruebe el circuito diseado de la figura 7. 9. Mida la tensin D.C en otros nodos del circuito y saque conclusiones. INFORME: Reportar todas las graficas transcritas con sus correspondientes guas de magnitud y frecuencia. Si existen diferencias notables entre lo esperado y lo real, justifquelas.


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PRACTICA N 5. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. EL B.J.T AMPLIFICADOR DE PEQUEA SEAL.

OBJETIVO: Disear un circuito amplificador de pequea seal a partir de las curvas caractersticas del B.J.T.

PRE-INFORME. 1. 2. Consulte en el manual E.C.G, manual N.T.E o en la red toda la informacin pertinente a los transistores 2N3904 y 2N3906. Haga uso de la informacin para trazar su propia versin de las curvas caractersticas estticas de los transistores 2N3904 y 2N3906. Seale sobre ellaslos lmites de la regin activa (lineal). Seleccione la fuente Vcc con la que polarizara el B.J.T y trace la lnea de carga C.C correspondiente. As mismo, sobre la lnea de carga defina el punto Q ms adecuado para que funcione como amplificador de pequea seal. Disee un circuito polarizador que cumpla con el punto Q seleccionado garantizando un factor de estabilidad trmica SIco =20. Basado en el circuito diseado en el numeral 4, calcule la ganancia mxima (sin carga). Asuma una carga resistiva a la salida de 1K y calcule las capacitancias de acople para que la frecuencia de corte baja sea de 300HZ. Para el circuito configurado en el numeral 6, calcule las cuatro caractersticas elctricas. Av0= Ganancia a frecuencias intermedias. Ri= Resistencia de entrada. R0=Resistencia de salida. Ai: Amplificacin de corriente a frecuencias intermedias. 8. Revise los conceptos de : Ganancia relativa (en decibelios). Ancho de banda. Figura de merito de un circuito amplificador a transistores, y trace la figura de merito aproximada para el 2N3904 9. Plantear los cambios pertinentes para construir el amplificador con el transistor 2N3904.

3.

4. 5. 6. 7.


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PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Obtenga las curvas caractersticas del 2N3904 y 2N3906 utilizando el modulo trazador LTC-905. Transcriba (en papel cuadriculado) las curvas obtenidas cuidando de referenciar las escalas de medida. De las curvas transcritas calcule , hfe y hoe para ambos transistores. Calcule el circuito polarizador para el 2N3904 y mida los parmetros del punto Q (VcEQ, IcQ); Efectu los ajustes necesarios para optimizar el punto Q. Agregue las capacitancias y el generador de seales para que proceda a examinar el comportamiento dinmico del circuito. Determine, experimentalmente Av0= Ganancia mxima. Av0= (V0pico/Vgpico) a frecuencias intermedias. fL= Frecuencia de corte baja. fH= Frecuencia de corte alta. 7. 8. 9. 10. 11. 12. Cargue la salida con una resistencia de 1K y determine experimentalmente la ganancia Av. Aplique el principio de: Transferencia de potencia mxima para determinar, experimentalmente, Ri y R0. Determine Ai de manera (experimental). Efectu los cambios pertinentes en el circuito para conectar el amplificador basado en el transistor. Determine experimentalmente Vgmax. Con Vgmax pruebe la estabilidad trmica del sistema provocando calentamiento del entorno del transistor.

INFORME: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Curvas caractersticas estticas reales del 2N3904 y 2N3906. Circuito polarizador final y punto Q logrado. Figura de merito con salida sin carga, para el 2N3904. Figura de merito para con salida cargada con RL= 1K con el 2N3904. Caractersticas elctricas del amplificador con el 2N3906. Seal V0 obtenida cuando se exceden las condiciones de estabilidad trmica.Pgina 20



PRACTICA N 6. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. CARACTERISTICAS DE UNA ETAPA AMPLIFICADORA. OBJETIVO: Determinarlas caractersticas de un sistema amplificador de seal. TEORIA: Un sistema amplificador de seal est definido por 4 caractersticas: 1. 2. 3. 4. Impedancia de entrada: Ri []. Impedancia de salida: Ro []. Amplificacin de la banda pasante: Av0 dB. Ancho de banda: BW [HZ] o rad/seg. Estas caractersticas son susceptibles de ajuste por manipulacin de los componentes resistivos externos al transistor, con el fin de optimizar el sistema ya sea para interconectarlo con otros amplificadores o para ajustarlos a las condiciones de carga particulares. MEDICION DE LAS CARACTERISTICAS REALES. El transistor con su circuito de polarizacin puede resumirse como un cuadripolo (modulo con dos terminales de entrada y dos de salida), que se acopla con un generador de seal pequea, a la entrada y con una carga RL a la salida, valindose de capacitancias.

FIGURA 1. Cuadripolo equivalente. Ci y C0se seleccionan de tal modoque a la frecuencia central f0la reactancia sea muy pequea y se puedan considerar como cortocircuito.


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As el sistema a frecuencias intermedias es equivalente al cuadripolo de la figura 2.

FIGURA 2. Equivalente a frecuencias Intermedias o en la banda pasante 1. Si consideramos a Ri como a Rx1 >>rg, en la malla de entrada:

Vg: Tensin A.C del generador en vacio. (sin conectarlo al amplificador). 2. Ahora cortocircuite Rx1 y desconecte Rx2 para medir V0. Re-instale Rx2, as:


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3.

Restityale condiciones normales al circuito de la figura 1, y manipule el osciloscopio de tal modo que logre mostrar en la pantalla las formas de onda V1 y VL superpuestas.

AVO = Mxima amplificacin de seal. Corresponde a lo calculado por la formula:

Y se manifiesta para todo el rango de frecuencias en que:

4.

Si vara la frecuencia del generador, dejando la amplitud Vg constante, para detectar la fL: frecuencia de corte baja, cuando V0pp, se reduzca al 70% del valor que tena a frecuencias intermedias.INGENIERO WILLIAM RENDON Pgina 23


Si dispone de un generador con capacidad de generar una seal de fmax> ft indicada por el manual de semiconductores puede hallarfh. De lo contrario tendr que recurrir a un programa de simulacin y procesar el circuito en anlisis A.C. Los resultados de los procedimientos 3 y 4. Suelen reportarse de modo grafico en una figura de merito.

PROSEDIMIENTO: 1. 2. 3. Re-instale el circuito de polarizacin y compruebe que el punto Q esta en mitad de la regin activa. Reemplace RE por un potencimetro de 100 y revis el punto Q. Complete el circuito de la figura 4 segn lo obtenido en la prctica anterior.

FIGURA 4. Amplificador de seal.


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4. 5. 6. 7.

Con RL= 1K y el cursor del potencimetro (terminal 3) en la posicin 1proceda a caracterizar el amplificador. Con RL= 1K y el cursor del potencimetro en la posicin 2 proceda a caracterizar el amplificador. Encuentre la posicin intermedia del cursor (terminal 3) para que Av0=28dB Conecte C2 al terminal E y proceda a caracterizar y desconecte C3.

METODO EXPERIMENTAL PARA MEDIR EL PARAMETRO hie DE UN B.J.T.

1. 2. 3.

Utilice el trazador de curvas caractersticas de salida para conocer el hfe real del transistor. Con salida abierta RL = , vari Haga uso de la expresin:

RE1hasta conseguir una amplificacin Avf1 deseada.

4. 5.

Desconecte o desactive +Vcc, desmonte RE (potencimetro) y mida RE1 Re-instale el potencimetro y agregue RL ahora:


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6. 7.

Reconecte +Vcc y vari RE, hasta conseguir una amplificacin Avf= deseada. Desconecte o desactive +Vcc, desmonte RE y mida la nueva RE1para aplicarla en la ecuacin:


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PRACTICA N 7 LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. AMPLIFICADOR MULTIETAPAS OBJETIVO: Acoplar etapas transistorizadas para conseguir amplificadores ms potentes. PRE-INFORME. 12345Transcribir el amplificador emisor-comn de ganancia Av. variable, logrado en la prctica 6. Represntelo en un cuadripolo con sus correspondientes caractersticas. Transcribir el amplificador emisor-comn de ganancia Av. fija, logrado en la prctica 5. Represntelo en un cuadripolo con sus correspondientes caractersticas. Consultar la configuracin de una etapa amplificadora de potencia (DRIVER o PUSH PULL). Consulte la hoja de datos de los transistores TIP31 y TIP32 para que proponga la etapa amplificadora de potencia. Consulte sobre los modos de acoplar etapas amplificadoras y seleccione el ms conveniente para configurar el sistema planteado en la siguiente figura.

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Plantear el diagrama circuital del sistema. Dibujar la forma de onda esperada si la carga fuera un parlante cuya bobina tiene 4 ohmios. Calcule la potencia que recibira el parlante si se inyecta al sistema seales de audiofrecuencia con un valor de cresta de 20 milis voltios.

PROCEDIMIENTO: 12Instale cada etapa independiente y efecte la prueba de amplificacin para cada una. Acople las etapas, de izquierda a derecha y efectu seguimiento a las formas de onda.

Recomendaciones: Unificar tierras elctricas de generador, fuentes VCC y VEE con el nodo de referencia de los circuitos y las puntas de prueba del osciloscopio. Si la magnitud de Amplificacin total hace que se recorten las crestas de la seal de salida de la etapa 2, trate de ampliar los mrgenes de variabilidad incrementando VFUENTE.


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PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRICA

LABORAOTRIO DE ELECTRONICA I.

PRACTICA # 8: AMPLIFICADOR MULTIETAPAS HIBRIDO CON DRIVER DE POTENCIA

OBJETIVO Fortalecer las caractersticas amplificadoras mediante el acople de etapas hasta lograr altas eficiencia en potencia A.C.

PRE-INFORME 1. Resuma en qu consiste y cul es el propsito de un acople RC en CASCADA. 2. Resuma en qu consiste y cul es el propsito de un acople tipo CASCODE. 3. Consulte las hojas de datos de los transistores Q1 y Q2

Calcule las coordenadas del punto Q para los transistores Q1 y Q2 (condiciones estticas). Es vlido para Q2 suponer Beta= hfE.4. Resuma el funcionamiento del conjunto Q3-Q4 bajo condiciones dinmicas de seal grande. 5. Consulte las frmulas que rigen Av para una etapa amplificadora con MOSFET de acumulacin y calcule el rango de Av1. 6. Consulte la frmula que rige Av de una etapa amplificadora con BJT y calcule Av2.


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7Identifique el tipo de configuracin de cada mitad de la etapa Driver y calcule Av3 y Av4.

8. De acuerdo con los clculos, dibuje las formas de onda esperadas a la salida de cada etapa. 9. Proponga un acople por transformador a la salida , para entregarle suficiente potencia a un parlante de 10 watts. PROCEDIMIENTO 1. Instale cada etapa , sin interconectarla, y pruebe amplificacin de seal. 2. Tome nota de la forma de onda real Vo y trace la figura de mrito aproximada. 3. Interconecte las etapas de izquierda a derecha y revise la conveniencia no de mantener el punto Q inicial. Modifique el punto Q solo si es absolutamente necesario, despus de agotado el recurso de controlar la amplificacin desde el Trimmer de 1 Kohmio. 4. Reemplace RL por el acople transformador parlante propuesto y tome nota de los cambios sufridos por la forma de onda en el primario del transformador y en terminales del parlante. Sugerencias de carcter procedimental Para agilizar desarrollo de la prctica , cada grupo deba proveerse de: Trimmer de 1Kohmio, destornillador de pala perillero, parlante pequeo (5 10 watts).


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PRACTICA N 8. LABORATORIO DE ELECTRONICA 1. B.J.T EN FUNCION DE CONMUTACION.

OBJETIVO: Comprobar la propiedad switcheo del BJT como insumo para conformar compuertas lgicas, estructura TTL. TRABAJO PREVIO: 1Retomar los registros grficos de curvas caractersticas de colector, en configuracin emisor-comn, logrados en la prctica de caracterizacin de transistores para 2N3904. 2N3906, TIP 31 y TIP 32. Sobre c/u de las grficas de los transistores seale la regin de saturacin y la regin de corte. Extraiga de ellas los valores de los parmetros de switcheo:

23-

IB SAT, VCE SAT,Ic CORTE, 4Si asocia el par colector-emisor como un interruptor con posibilidad ON OFF. A qu regin corresponde cada estado de interruptor C-E? 5Acuda al Almacn de Elctrica y solicite ,en calidad de prstamo, un VOM y una fotorresistencia para que tenga referencia experimental de su curva caracterstica Resistencia- vs- Intensidad luminosa, al menos para 3 casos: Oscuridad, iluminacin normal en la sala y cuando recibe un haz de luz intenso (celular, sealador laser linterna mdica). 6Consulte sobre el LED color rojo y proponga una caracterstica de funcionamiento en una grfica I VS V 7Describa brevemente el funcionamiento del sistema electrnico de la figura 2. 8Analice el funcionamiento del circuito de la figura 3 y grafique la forma de onda Vo comparada con Vg. 9En el circuito de la figura 4, las entradas A B C son estados lgicos [0]= 0 V y [1]=5V Entregue su versin de la funcin lgica S = (A, B,C). 10- En el circuito de la figura 5, las entradas A B C son estados lgicos [0]= 0 V y [1]=5V Entregue su versin de la funcin lgica S = (A,B,C).

PROCEDIMIENTO. 1Conecte el circuito de la figura 1y determine los parmetros de switcheo del transistor 2N3904 y del TIP31.


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FIGURA 1 PARAMETROS DE SWITCHEO RECOMENDACIN: Si no puede disponer de ampermetros tan precisos, haga la medicin de voltaje y calcule I=V/R. 2Efectu los ajustes necesarios en Rb y compare el funcionamiento con lo formulado en el pre informe.

FIGURA 2 34Intercambie posiciones de entre la fotorresistencia y su resistencia referente. Conecte el circuito de la figura 3 y compare Vo con Vg utilizando los dos canales disponibles en el osciloscopio.


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FIGURA 3 567Efectu la misma operacin con el transistor TIP31. Cambie la forma de onda Vg y examine V0 para cada caso. Conecte el circuito de la figura 4 cuidando de que Vin sea diferente de Vsupply y que cada entrada A B C pueda seleccionar independientemente el estado [I] o [0].F5g4ra 4

Figura 4. Modifique la conexin de los terminales C y E como lo muestra la figura 5 y determine la funcin S asumiendo el [I] equivalente al LED encendido.INGENIERO WILLIAM RENDON Pgina 32


Figura 5.


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PRATICA N 9. LABORATORIO DE ELECTRONICA.

Medicin de parmetros del A.O (amplificador operacional) OBJETIVOS: Medir los parmetros elctricos bsicos del A.O. Comparar los valores reales medidos en el laboratorio con los que especifica el fabricante en el manual de componentes y con los del A.O ideal.

PRE-INFORME: 1. Repase los conceptos vistos en clase sobre el A.O: Amplificacin en lazo abierto, Voltajes de saturacin, Funcin Comparador, Realimentacin Negativa, Operacin en lazo cerrado, Fan Out, Voltaje OFF-SET, CMRR. Buscar en un manual o en internet la hoja de datos del A.O LM741 , mapa de la distribucin de pines del integrado e identificar en dicho documento los parmetros ms importantes. Preparar los mismos detalles con el C.I LM324.

2.

3.

Se recomienda adquirir al menos un C.I LM741 en el comercio electrnico local. PROCEDIMIENTO. En los numerales siguientes se utilizan diferentes configuraciones de circuito y diferentes seales de entrada encaminadas a encontrar en forma prctica los valores reales de algunos parmetros elctricos del A.O. Lea cuidadosamente la gua antes de realizarla para que tenga plena seguridad de lo que va a hacer en el laboratorio. NOTA: el LM741 no tiene proteccin contra inversiones de polaridad, por lo tanto deben ser muy cuidadosos a la hora de conectar las fuentes de alimentacin. La fuente positiva (+V) va al pin 7 y la negativa (-V) va al pin 4. Recuerde que como tierra elctrica debe seleccionarse un nodo externo y se relaciona con el C.I a travs de los elementos externos. a) PRUEBA DEL ESTADO DEL A.O. Seleccione un A.O (LM741 uno de los 4 A.O con que cuenta el integrado LM324). Monte el circuito de la figura 1 (seguidor de tensin o buffer) y aplique a la entrada una seal senoidal de 1V pico y frecuencia de 1 KHz (Vi). La tensin de salida Vo debe ser igual a Vi si el A.O esta bueno (en magnitud y fase). Recuerde que el generador de seales posee una resistencia interna, por lo tanto las seales de entrada Vi deben ser medidas con el osciloscopio en el punto indicado.INGENIERO WILLIAM RENDON Pgina 34


FIGURA 1. b) MEDIDA DE LA IMPEDANCIA DE ENTRADA DEL A.O (Zin). Monte el circuito de la figura 2 .Rx ser del mismo orden que la caracterstica Zin de la hoja de datos. Vigile la tensin Vi mientras vara Rx. Cuando logre Vi= Vgenerador ser porque Rx= Zin.

FIGURA 2 c) MEDIDA DEL ANCHO DE BANDA EN CONFIGURACIN DE SEGUIDOR DE TENSION.

Construya el circuito de la figura 3 y mida diferentes valores de Vo, Vi y f. Con estos datos realice una grfica de respuesta en frecuencia como la que se muestra en la figura 4. Av =Vo / Vi Vi = 1 V pico / senoidal.


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FIGURA 3. Tome suficientes puntos para elaborar la curva. Tome nota del punto en donde la ganancia cae al 70% de la ganancia mxima, en ese punto se tiene la frecuencia de corte y se determina el ancho de banda del A.O. Dibuje la curva sobre papel semilogaritmico, tomando el eje lineal para la ganancia y el eje logartmico para la frecuencia.

FIGURA 4. Respuesta en frecuencia del A.O. d) MEDIDA DE LA MAXIMA CORRIENTE DE SALIDA. Utilice el circuito que se muestra en la figura 3, fije la seal de entrada Vi en 1V pico y f= 1KHz. En la salida del circuito conecte el potencimetro de 1K (o valor cercano), entre la salida y tierra.


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Partiendo del mximo valor de resistencia, mueva el eje del potencimetro para que su resistencia disminuya hasta que la seal de salida aparezca recortada. En ese momento retire el potencimetro del circuito y mida el valor de resistencia. Calcule: Iomx = Vo/ R poten. e) MEDIDA DEL SLEW RATE. Utilice el circuito de la figura 3, fije la seal de entrada Vi en una onda cuadrada de 2Vpico y f = 10 KHz. Observe y compare Vo contra Vi. Mida la pendiente de subida de la seal de tensin Vo. Este valor se expresa en V/S y es un indicador de la velocidad del A.O. f) MEDIDA DEL TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO. Con las mismas condiciones del punto anterior, aumente la frecuencia de la seal de entrada Vi hasta obtener en la salida una seal como la que se muestra en la figura 5. Mida el tiempo de establecimiento: ts.

Figura 5. g) MEDIDA DE TENSIONES DE SATURACION. Monte el circuito de la figura 6 y aplique una seal de entrada Vi de 1V pico y f =1KHz Observe que la tensin de salida aparece saturada positiva y negativamente. Mida estos niveles o tensiones de saturacin y calcule su diferencia con las tensiones de la fuente de alimentacin. En los manuales de componentes estos valores aparecen como: Output voltage swing


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FIGURA 6. h) MEDIDA DEL FACTOR DE RECHAZO EN MODO COMUN CMRR. Monte el circuito de la figura 7 y aplique una seal de entrada Vi de 1 Vpico y f =1Khz Mida Vo y calcule CMRR: CMRR = Vi / Vo o CMRR (dB) = 20 log (Vi / Vo) R = 10K

FIGURA 7. i) MEDIDA DE LA TENSION offset. Monte el circuito de la figura 8, observe que tiene las entradas conectadas a tierra. Mida la tensin offset en la salida y calcule: V offset en la salida y calcule: V offset in = (V offset out) / Av

y

Av = 1000 (por la relacin de resistencias).


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FIGURA 8. INFORME. Compare los datos obtenidos en la prctica con los datos por el fabricante y los obtenidos en el simulador. Realice una tabla y seque unas buenas conclusiones. Incluya en el informe los resultados de la simulacin y los datos prcticos de cada punto de la gua del laboratorio.


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PRATICA N 10. LABORATORIO DE ELECTRONICA.

CIRCUITOS BASICOS CON A.O OBJETIVOS: Aprovechar las caractersticas del A.O. para realizar circuitos que desempeen una funcin determinada y sirvan como base para otros circuitos ms complejos. Aprender a distinguir la funcin de una seccin de un circuito que contiene A.O ,guiado por la relacin entre los componentes anexos al A.O.

PRE-INFORME: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Estudio de circuito amplificador inversor de ganancia controlada. Estudio del amplificador no inversor de ganancia controlada (lazo cerrado). Estudio del seguidor de tensin. Exponga claramente lo que considera por ganancia de lazo abierto y de lazo cerrado. Estudio del circuito derivador con A.O. Estudio del circuito integrador con A.O. Diseos sencillos. a. Amplificador AV= -10. b. Amplificador AV=5. c. Integrador con factor RC d. Derivador con factor RC

PROCEDIMIENTO. 1. Ubique los terminales del A.O y busque la manera correcta de ubicarlo en el proto-board. 2. Asegrese de la correcta instalacin de V+ y V- desde la fuente D.C, teniendo en cuenta los acoples de tierra correctos para conseguir las polaridades necesarias. Recomendacin: Mientras conecta las alimentaciones mantenga la fuente D.C apagada. Cuando vaya a ajustar los niveles D.C. levante los terminales que van a V+ Y V- del A.O. (LM741). 3. Conecte los elementos calculados para conseguir AV= -10. 4. Aplique una seal de entrada Vimax= 100mVp, frecuencia=1KHz y tome nota de ambas formas de onda (Vo/Vin) cuando carga la salida con R=1K y R=10K.


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5. Apague la fuente, retire la seal Vi y proceda a instalar los elementos calculados para conseguir Av=5. Recomendacin: Para ahorrar tiempo y molestias no desconecte la alimentacinV+ Y V6. Aplique la seal Vimax= 100mVpp,frecuencia=1KHz, accione la fuente D.C.y compruebe que Av=5. 7. Si Av difiere demasiado de la calculada, justifique la diferencia. 8. Repita el paso 2, pero ahora haga las conexiones para un seguidor de tensin. 9. Aplique la seal Vimax= 100mVpp,frecuencia=1KHz y compruebe la efectividad del seguidor de tensin. 10. Dibuje Vo, indicando magnitud y periodo, cuando Vi: a. Es senoidal. b. Es diente de sierra. c. Es onda cuadrada. 11. Repita el paso 2 e instal ahora los elementos calculados para el derivador. 12. Aplique Vi: 2 Vpp, periodo 1= msg. Dibuje Vo resultante cuando Vi sea onda senoidal, triangular y cuadrada. 13. Repita el paso 2 e instale ahora los elementos del integrador. 14. Aplique Vi: 300mVpp, periodo = 0.5 msg. Dibuje Vo en magnitud y periodo para cada una de las tres modalidades de Vi.

INFORME: 1. 2. 3. 4. 5. Para que son V+ y V- en el A.O.? Qu pasa si no se instala V+, V- o ambos? Se puede controlar ganancia de lazo abierto? Porque puede usted controlar la ganancia del A.O.? Qu aplicacin le encuentra al seguidor de tensin? Proponga un circuito que consiga con exactitud: a. Qu Vo = dVi/dt conservando la magnitud de Vi. b. Qu Vo = i dt conservando la magnitud de Vi.


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PRATICA N 11. LABORATORIO DE ELECTRONICA. APLICACIONES DEL A.O OBJETIVO: Que el estudiante aprenda a aprovechar las propiedades bsicas del amplificador operacional (A.O.) para realizar algunos circuitos de propsito general, y amplia aplicacin. PRE-INFORME: 1. Estudio de un circuito detector de cruces por cero. 2. Aplique las sugerencias especificadas para disear un circuito detector de cruces por cero. No se exigen valores excepto que Vi < 1 Vpp, f 60Hz. 3. En el mismo circuito anterior concluya lo que obtendra a la salida si se aplica Vi en la entrada no inversora. 4. Estudie y defina el sumador. 5. Habiendo comprendido el sumador, disee un circuito que pueda entregaVo = - (V1+V2). 6. Aplique los principios bsicos del amplificador operacional y defina la Funcin de Transferencia del circuito de la figura 1. 7. Con la ecuacin del numeral 6, defina los valores de los componentes y el rango de desfase esperado. NOTA: Es conveniente que repasen el significado de las figuras de Lissajoux y la metodologa para obtenerlas e interpretarlas a partir de la pantalla del osciloscopio.

Figura 1. Cambiador de fase.INGENIERO WILLIAM RENDON Pgina 42


PROCEDIMIENTO: 1. Compruebe la funcionalidad de su detector de cruces por cero aplicando Vi = 10 mVpp, f 60Hz en la entrada inversora. Dibuje Vi coordinado en el tiempo con Vo. 2. Aplique la misma seal en la entrada no inversora y dibuje Vi coordinada en el tiempo con Vo. NOTA: Cuando se pidan formas de onda coordinadas en el tiempo se dibuja una bajo la otra, ambas con eje horizontal de tiempo y vertical de magnitud. 3. Al sumador diseado aplique: a. V1= senoidal 4 Vpp, f = 1KHz V2= senoidal 8Vpp, f = 100 KHz. Dibuje V1, V2, Vo. b. V1= senoidal 0.1Vpp, f = 1KHz V2= cuadrada 8 Vpp, f = 100 KHz. Dibuje V1, V2, Vo. c. V1= cuadrada 4 Vpp, f = 1KHz V2= senoidal 8Vpp, f = 100 KHz. Dibuje V1, V2, Vo. 4. En su circuito cambiador de fase coloque Rx = 50 K y aplique seal Vi senoidal 1 Vpp, f= 60 Hz. Determine el desfase entre Vi y Vo (en msg y en radianes). 5. Reemplace Rx por un potencimetro de 100 K y determine el rango del desfase entre Vi y Vo. INFORME: 1. 2. 3. 4. Qu aplicaciones se le puede dar a un detector de cruces por cero? Qu utilidad le encuentra al sumador? Cunto es el rango del desfase entre Vi y Vo en el cambiador de fase. Proponga una aplicacin para este ltimo circuito.


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PRATICA N 12. LABORATORIO DE ELECTRONICA. FILTROS ACTIVOS OBJETIVO: Comprobar la correlacin existente entre la funcin de transferencia y la serie de Fourier mediante la utilizacin de filtros implementados con base en amplificadores operacionales.

FILTRO ACTIVO TIPO RAUCH.

PRE-INFORME: 1. Defina filtro pasivo y filtro activo. 2. Defina en forma grafica y matemtica un filtro pasa baja de segundo orden y sus parmetros principales. 3. Defina en forma grafica y matemtica un filtro pasa alta de segundo orden y sus parmetros principales. 4. Defina en forma grafica y matemtica un filtro pasa banda de segundo orden y sus parmetros principales 5. Estudio terico del filtro activo de segundo orden tipo RAUCH (realimentacin mltiple). Configuracin circuital y funcin de transferencia. 6. Determine (por calculo y o simulacin) los componentes de un filtro pasa bajo con Wo=2*5*1000 [rad/s], ganancia en la banda pasante Ao=10. 7. Determine (por calculo y o simulacin) los componentes de un filtro pasa alta con Wo=2*500 [rad/s], ganancia en la banda pasante Ao=10.


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8. Determine (por calculo y/o simulacin) los componentes de un filtro pasa banda con Wo = 2*X*1000 [rad/s], ganancia en la banda pasante Ao=100, ancho de banda pasante BW =2*X.*50 [rad/s]. Asignacin: Cada grupo de banco de trabajo debe seleccionar un valor entero para X= 1, 2, 3, 4, 5 6. PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. Pruebe un A.O LM741 como un amplificador inversor de ganancia Avf = -10. Reemplace el circuito externo por los componentes calculados en el numeral 6 del pre informe. Reemplace el circuito externo por la configuracin lograda para el filtro pasa alto del numeral7 del pre informe. Instale el filtro pasa banda diseado en el numeral 8 y pruebe la efectividad selectiva del filtro Pasa-Banda entrando seal senoidal con frecuencias f0 , f0/2, 2f0.. Cambie la seal a ingresar por seal cuadrada de 0.1 V y f=500Hz y dibuje la forma de onda de salida Vo. Seleccione el componente resistivo ms adecuado para variar Wo y reemplcelo por un potencimetro (o trimmer) cuyo rango le permita trabajar en audio frecuencia (300Hz 10 KHz).

5. 6.

INFORME: De cada uno de los filtros entregar: Diagrama electrnico y diagrama de bode reales


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PRATICA N13. LABORATORIO DE ELECTRONICA. GENERADOR DE SEALES

OBJETIVO: Que el estudiante aprenda a aprovechar las propiedades bsicas del amplificador operacional (A.O) para conseguir la funcin de Oscilador.

PRE- INFORME: 1. Investigue el circuito Oscilador que genera Onda Cuadrada. 2. De la ecuacin de Frecuencia que rige el funcionamiento del generador de onda cuadrada, concluya cual de sus componentes puede convertirse en Controlador de Frecuencia. 3. Investigue la topologa de un arreglo circuital Zenner back to back y como se aplicara al circuito anterior. 4. Cmo aprovechar el Generador de Onda cuadrada para lograr generar seal Diente de sierra con flancos controlables independientemente. 5. Interpretar el circuito de la Fig. 5 para que definan quin controla la frecuencia y la Magnitud de las seales generadas. 6. Investigue el Oscilador Puente de Wien. 7. Interpretar el circuito de la Fig.6 para que definan quien controla la Magnitud y quien controla la Frecuencia de las seales generadas.

PROCEDIMIENTO: 1- Montar uno de los Generadores de Seal con valores fijos de resistencias, utilizando un C.I LM324 su equivalente. 2- Monitorear cada tipo de seal generada 3- Inserte la(s) resistencia(s) variable(s) que controlan la frecuencia y la Amplitud.


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