TEORIA DE CIRCUITS I ENGINYERIA ELÈCTRICA

PRÀCTICA 3: TRANSITORIS DE CIRCUITS DE SEGON ORDRE

1. OBJECTIUS Estudiar el comportament de circuits de segon ordre utilitzant l’anàlisi de transitoris del simulador PSpice. 2. MATERIALS

Ordinador amb el programa PSpice d’OrCAD. 3. BIBLIOGRAFIA

• David Báez López; Análisis de circuitos con Cadence PSpice. Méjico: Alfaomega.

• Pràctiques anteriors. Manual d’OrCAD. 4. PUNTUACIÓ

Q. prèvies Informe

Total: 10 punts (+4 punts opcionals)

Apartat 5.1. 5 punts Apartat 5.2. (opcional) 2 punts Apartat 6.1. 5 punts Apartat 6.2.(opcional) 2 punts

Pràctica 3

2

5. CÀLCULS TEÒRICS

5.1 Exercici 1 Tenim el circuit de segon ordre següent, amb condicions inicials nul·les:

Figura 1

Calculeu l’expressió del corrent que circula pel condensador pels supòsits següents:

a) R = 4 L = 1 C=4/7 b) R = 2 L = 2 C = 2 c) R = 4 L = 4 C = 1/5

Taula 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 V1 (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Pel cas dels supòsits a) i b), troba la posició del màxim i el valor del màxim. Pel cas del supòsit c), troba el període de la sinusoide esmorteïda.

5. 2 Exercici 2 (opcional) El circuit de la figura 2 serveix per implementar una botzina electrònica aprofitant el model inductiu d’un altaveu. Primer carreguem un condensador a un valor conegut i després el descarreguem al circuit inductiu per aconseguir una resposta infra-esmorteïda amb una freqüència natural de ressonància d’ aproximadament 400 Hz. Tenint en conte que inicialment l’energia emmagatzemada es nul·la, i que l’interruptor U1 s’obra quan es tanca l’interruptor U2 als 100ms.

V1

R1L1

C1

0

U1

01 2

Pràctica 3

3

Figura 2 Calculeu l’expressió de la tensió de càrrega del condensador entre t=0 i t=100ms. Trobeu la tensió del condensador just abans d’obrir-se l’interruptor U1 . Calculeu la expressió temporal de la resposta del circuit (tensió a la resistència R3) un cop l’interruptor U1 s’ha obert i U2 s’ha tancat. A partir de l’expressió trobada, identifiqueu la freqüència de la sinusoide esmorteïda i la tau d’esmorteïment. Trobeu també la tensió màxima i mínima que cau a la resistència R3. Taula 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 V1 (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 6. DESENVOLUPAMENT DE LA PRÀCTICA

6.1 Exercici 1 Simuleu el circuit de la figura 1 pels tres supòsits. Guardeu una impressió de pantalla de cadascuna d’aquestes simulacions. Feu una taula amb mesures del corrent que circula pel circuit a intervals de 1 segon, fins a un temps de 15s (Òbviament heu de simular molts més punts dels que indiqueu a la taula).

V1

R1

10k

R210k

R310

L1

14.183m

C111.16u

U2

100m1 2

U1

100m1 2

0

VV

Pràctica 3

4

Pels supòsits a) i b), mesureu la posició i el valor del màxim de la funció. Guardeu una impressió de pantalla d’aquestes mesures Pel supòsit c) mesura el període de la sinusoide esmorteïda. Guardeu una impressió de pantalla. Compareu els resultats obtinguts per simulació amb els teòrics a partir de les expressions obtingudes.

6.2. Exercici 2 (opcional) Simuleu el circuit de la figura 2, i visualitzeu la tensió del condensador i de la resistència R3. Mesureu els següents valors de la simulació: Simulació

Vc(t=100ms) VR3 (t=100ms)

VR3rmàx VR3mín f(Hz) esmorteïda

tau aprox.

Compareu els resultats de la simulació amb els teòrics.

L’informe caldrà presentar-ho 7 dies després.