UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICOARAGONINGENIERIA MECANICA ELECTRICALABORATORIO DE ELECTRONICADISPOSITIVOS ELECTRONICOSPRACTICA N 1DISPOSITIVOS PASIVOS, MULTIMETRO Y FUENTE DE PODERConocer los datos bsteos para adquirir y emplear elementos pasivos en circuitos electrnicos tiles; asi como aprender a utilizar el multmetro y la fuente de poder.ISradoBcSd*Los elementos pasivos, tambin llamados recprocos, son aquellas en los que su funcin no se afecta por la direccin del flujo de corriente o la direccin de su conexin dentro del circuito. Estos elementos son fundamentalmente las resistencias, capacitores, inductores, transformadores e interruptores.LA RESISTENCIA: Es un elemento que se constituye normalmente de carbn, alambre o material semiconductor en circuitos integrados. Este elementos describe la tendencia a impedir el flujo de cargas elctricas a travs de l. El voltaje instantneo es directamente proporcional a la corriente que pasa por ella. La constante de proporcionalidad es el valor hmico de la resistencia; esta relacin, propuesta por Ohm, es:V = R!PRACTICA N #,DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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J*i

En este elemento su valor se especifica en el cuerpo de la misma, ya sea en forma numrica o mediante un cdigo de colores, el cual se muestra en la figura 1.LA CAPACITANCIA: Un capacitor es normalmente un listn de papel o material aislante entre dos listones de aluminio o de cualquier material conductor, que se enrollan juntos, obteniendo en un volumen muy pequeo dos placas en paralelo de gran dimensin. Este elemento tiene la peculiaridad de que almacena energa en forma de campo magntico o voltaje entre sus dos placas. Las ecuaciones que rigen este elemento son las siguientes:q = CV(dq/dt) = i = C{dv/dt)Si se aplica al condensador un voltaje variable v = sen cot, entonces se tendr:i - C(d(sen ot)/dt) i = C eos o>t i * Cc> sen(ot + 90) i - Coj sen ot i = Cj V = (1/Co)(t/j)i = Xc(1/j)i = (-Xcj)i conXc - 1/Cco 1/ = -jde estas relaciones es necesario puntualizar lo siguiente;a) La capacidad de almacenar carga elctrica es la capacitancia.b) La capacitancia se mide en Faradios.PRACTICA N lDISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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c) La oposicin al paso de la corriente elctrica se denomina reactancia capacitiva 2.2 KG'CERlSIOKGReS 220C

Vi = 20mVpp Ci, Ce ,Ce QO 0=200 VBE=0.7VFigura 12. - Para el circuito de la figura 1 dibuje la recta de carga para C. A., acotando todos los valores de inters.3. - Con referencia a la recta de carga para C. A., .en dnde debera estar localizado el punto de operacin para que el amplificador tenga la mxima variacin simtrica absoluta en la corriente de colector ?.

4. - Dibuje el modelo de seal pequea (corriente alterna de pequea amplitud) para un TBJ y defina sus parmetros.5: Qu importancia tienen los capacitores para configurar un amplificador con TBJ como el de la figura 1 ?.'6. - Qu significa que la ganancia en un amplifiacor tenga signo negativo?.7. - Cul debe ser la mxima amplitud del voltaje de salida en un amplificador para que no exista distorsin en su seal ?.

1.- Arme el circuito de la figura 2.

Vcc = 9 V

Cj= C2 =C3 = lOOtTVi = 20 mVpp

Figura 22. - Conecte la tierra F al punto B, la carga D al punto C, y la fuente A al punto E.

3. - Observe las seales Vi y Vl en el osciloscopio. Calcule la ganancia de voltaje AV = Vl / Vi y la ganancia de corriente Ai = l / i. Diga de qu configuracin se trata.4. - Ahora conecte la tierra F al punto C, la carga D al punto E, y la fuente A al punto B.5. - Repita el punto 3.6. - Conecte la tierra F al punto E, la carga D al punto C, y la fuente A al punto B.7. - Repita el punto 3.8. - Arme el circuito de la figura 3. Debe de tener en cuenta que Vi es un voltaje no regulado que se debe de obtener de un circuito rectificador de onda completa, como el que se muestra en la figura 4 o algn otro equivalente.+y

ViR 1#

POTENCIOMETRO 500 K+ ]000|iF - a 25 Y

Q = TIP 41ligara 3PRACTICAN0 8DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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Si en esta figura 4, Rl es una resistencia de 1 W, dele los valores de 100 KQ, 10 Kf, 1 KO, observe la variacin del voltaje Vi.Figura 4

4

5

9. - Quite la resistencia Rl de la figura 4 y acopelo a la entrada del circuito de la figura3. Haga variar a Rl con los mismos valores anteriores y observe la variacin del voltaje Vo.-

El instructor podr comentar con los alumnos la respuesta de la pregunta 7 de la tarea de casa.Tambin podr mostrar el funcionamiento de una fuente de voltaje, regulada y variable, operando el potencimetro de 500 KD.

3 resistencias de 1 KQ a Vx W. 2 resistencias de 12 KQ a Ya W. 2 resistencias de 2.2 Kf a % W. > 2 resistencias de 220 fa1/iW. 3 resistencias de 10 KQ a Ya W. 2 resistencias de 100 KQ a % W. 4 capacitores de 100 p,F a 25 V.-1 capacitor de 1000 ^F a 25 V.-1 potencimetro de 500 Kf.-4 diodos 1N4006. 2 transistores 8C547.PRACTICA N 8DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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-1 TIP41.i6

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ELECTRONICA. TEORIA DE CIRCUITOS Robert Boylestad, Louis Nashelsky Ed. Prentice HallCIRCUITOS ELECTRONICOS Donald L. Schilling, Charles Belove Ed. Atfaomega marcombo.jPRINCIPIOS DE ELECTRONICA Albert Paul Malvino Ed. Me Graw HillDISPOSITIVOS ELECTRONICOS Y AMPLIFICACION DE SEALES Adel S. Sedra, Kenneth C. Smith Ed. Me Graw HillELECTRONICS: BJT's, FETsand MICROCIRCUITS E. James Angelo Jr.Ed. Me Graw HillUNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICOARAGONINGENIERIA MECANICA ELECTRICAtLABORATORIO DE ELECTRONICADISPOSITIVOS ELECTRONICOSPRACTICA N 9REGULADORES DE VOLTAJE UTILIZANDO CIRCUITOS BASICOS CONDIODOS ZENER Y TRANSISTORES DE PASO TBJ.Observar y conocer el funcionamiento de algunos circuitos reguladores de voltaje construidos con semiconductores.En la prctica del diodo zener como regulador de voltaje, fue posible observar que una combinacin de diodo zener con resistencia, resulta poco eficiente cuando la corriente que fluye hacia la carga se incrementa. Tal situacin presenta serios inconvenientes de calentamiento y cada de voltaje elevados en la resistencia y en el diodo, por tal razn, los componentes del circuito suelen ser bastante voluminosos o de tamao suficientemente grande para obtener buena disipacin de calor; esta situacin resulta bastante indeseable o poco prctica en fuentes reguladas de alta capacidad.Por otra parte, el diodo zener tambin se ve sometido a cambios de corriente que debe absorber para mantener la estabilidad del voltaje en elcircuito lo cual trae como consecuencia que su diseo sea crtico y deficiente. Las desventajas antes mencionadas ponen fuera de uso a este regulador en algunos casos, sin embargo, es utilizado ampliamente en fuentes reguladas de baja capacidad.La figura 1, ilustra el mismo circuito regulador zener comentado anteriormente, pero ahora ha sido agregado un transistor de paso (Q1), a travs del cual fluye la corriente principal (Ice) entre sus terminales colector-emisor y no a travs de la resistencia como en el caso comentado, obsrvese que la corriente (lz) en el diodo zener es mnima.VOLTAJERECULADO

El zener est conectado a la base del transistor (Q1) en configuracin de colector comn, de manera tal que el voltaje en la base se mantiene constante a Vz, por consiguiente el voltaje de emisor tambin es constante de valor, Vz -- Vbe del transistor.Cabe hacer notar que en el circuito de colector comn, la corriente que requiere la base es 1/p veces la corriente que fluye a travs del colector al emisor, as, un diodo zener de baja potencia regular el voltaje de la base de un transistor con capacidad de corriente elevada segn el valor de p (beta).PRACTICA N 9DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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Cuando el zener no puede alimentar suficiente corriente al transistor, se agrega un segundo transistor para que acte como amplificador de corriente tal como se muestra en la figura 2.i

2

2

Para observar en el circuito que Q2 excita a la base de Q1 y el diodo zener mantiene constante el voltaje, el voltaje de emisor de Q1, est dado por:VOLTAJERECULADO

Ve = Vz - Vbei - Vbe2y la corriente que fluye hacia la carga se obtiene del producto de las betas de los transistores y la corriente de base de Q2.Segn sea la existencia en la regulacin del voltaje, los circuitos requeridos para cumplir con este propsito se vuelven ms complejos, de tal forma que en estos casos se recurre al uso-de circuitos integrados como elementos de precisin.Para cumplir con nuestro objetivo enfocaremos esta prctica a la aplicacin del transistor en reguladores de voltaje.Por medio de los transistores, es posible lograr excelente regulacin en la fuente de poder por medio de circuitos realimentados cuyo funcionamiento se basa en la comparacin del voltaje que sale del regulador y un voltaje de referencia previamente establecido, as, se genera una seal que se opone a los cambios. Usualmente, esta funcin la hace un transistor de paso en serie con la salida regulada.

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Los reguladores con retroal i mentacin, se clasifican en lineales (el transistor opera en modo activo) y de conmutacin (el transistor opera en estado de encendido y apagado), cabe sealar que este ltimo es ms eficiente.

El diagrama de bloques de la figura 3, muestra el regulador con retroal i mentacin descrito anteriormente, aqu, R2 y R3, forman un divisor de voltaje que sirve para tomar una muestra de) voltaje de salida regulado y hacer posible la comparacin con el voltaje de referencia.

Figura 3La figura 4 es el diagrama elctrico correspondiente al diagrama de bloques mostrado en la figura anterior, aqu, el diodo zener proporciona el voltaje de referencia citado.

1Describa el funcionamiento del circuito mostrado en la figura 4.2. - Investigue el funcionamiento de los reguladores de conmutacin.3. - Proporcione un diagrama de un regulador de voltaje ajustable Con retroal i mentacin, explique su funcionamiento.4. - En el circuito de la figura 1, el voltaje de la fuente es variable y tiene unos lmites de 8 a 16 Volts, la carga vara entre 0 y 10 Kf y, el diodo zener se caracteriza por Izmin = 1 mA y Vz = 12 V.Para este circuito, calcule el valor de R1, su potencia y ta potencia del zener, para lo cual debe investigar el valor de la beta y caractersticas generales del transistor 2N3055.5. - Cul es la configuracin de la figura 1?, Cules son las principales caractersticas de Zo, Av y Ai, para esta configuracin ?.

1Arme el circuito de la figura 1.2. - Haga las modificaciones necesarias para calcular ef porcentaje de regulacin de carga si:% Reg (VLmx- VLmin) / VLmx VLmx Vi_para II mnima.VLmin VLpara II mxima.3. - Efecte las mediciones necesarias para calcular el porcentaje de regulacin en ta lnea para los extremos de Rl, si:% Reg = ( Vl / Vf )(1 / Vuom) x 100 Vl VLmx- VLmn cuando Vf es mximo y mnimo respectivamente.Vf = VFmx- VFmn.VLnom Tensin de salida cuando Vf = 12 V.CUESTIONARIO1Cul es el campo de aplicacin de las fuentes reguladas de DC?2. - Qu funcin realiza el capacitor C1 de la figura 2?3. - Cmo considera que son tos porcentajes de regulacin calculados?4. - Para el caso del regulador de voltaje ajustable investigado tendr la misma tendencia el porcentaje de regulacin?5. - De acuerdo a su criterio, son buenos estos reguladores?, explique el por qu de su respuesta.

Resistencia de valor calculado en la tarea de casa (R1). 2 diodos zener 1N963 (12 V).-1 transistor 2N3055.-1 potencimetro de 10 Kfi.-1 resistencia de 50 f a 10 Watts.ELECTRONICA. TEORIA DE CIRCUITOS Robert Boylestad, Louis Nashelsky Ed. Prentice HallCIRCUITOS ELECTRONICOS Donald L. Schilling, Charles Belove Ed. Alfaomega - marcomboPRACTICAS DE ELECTRONICA. 1 Semiconductores bsicos: C. Angulo, A. Muoz, J. Pareja Ed. Me Graw HillPRACTICA Nu 9DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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ELECTRONICA DEL ESTADO SOLIDO BASICA. Vol. 1 Van Valkenburg, Nooger, Neville Ed. CECSA4

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICOARAGONINGENIERIA MECANICA ELECTRICALABORATORIO DE ELECTRONICADISPOSITIVOS ELECTRONICOSPRACTICA N 10AMPLIFICADORES OPERACIONALES

Conocer et uso de tos amplificadores operacionales, as como implementar circuitos electrnicos bsicos que contengan amplificadores operacionales integrados.

Los amplificadores operacionales (opamps), se usan en electrnica de baja potencia tanto en aplicaciones analgicas como digitales, sin embargo, hay que recordar que la principal causa de usar un opamp es por sus aplicaciones analgicas, que implican realizar tanto circuitos lineales como no lineales.

PRACTICA N IODISPOSmVOS ELECTRONICOS

PRACTICA N IODISPOSmVOS ELECTRONICOS

El trmino amplificador operacional originalmente signific un circuito amplificador usado en computadoras analgicas, para realizar operaciones matemticas tales como la integracin, la diferenciacin, suma, resta, etc. La versatilidad matemtica del opamp no est, sin embargo, limitada a este tipo bsico de expresiones lineales. Mediante el uso de elementos no lineales, como diodos, relays, swiches,

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semiconductores exponenciales, etc., en sus retroal i mentaciones, los amplificadores operactonales pueden ejecutar una gran variedad de funciones.Algunas de las configuraciones bsicas de circuitos empleando opamps son: amplificadores no inversores, inversores, sumadores, Testadores, integradores, derivadores, seguidores de voltaje, etc. Algunos de ellos se implementarn y se verificar su funcionamiento durante la presente prctica.

1Investigue el diagrama de los siguientes circuitos.a) Lineales: seguidor, sumador, amplificadores en configuracin no inversores, inversores.b) No lineales: rectificadores de precisin, amplificador logartmico y comparador.

1.-Arme el circuito de la figura 1.

GENERADORDE FUNCIONESOSCILOSCOPIO

Figura 1PRACTICA N" 10DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

PRACTICA N" 10DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

En el generador de funciones habilite una onda senoidal de 1 Vp y 1 KHz y observe la salida en el osciloscopio, realizando los diagramas correspondientes a Vi -1 , Vo -1 y Vo - Vi.2

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Las dos primeras grficas hgalas en un solo diagrama voltaje - tiempo. Conteste las siguientes preguntas: Qu pasa si se aumenta el voltaje en el generador de funciones ?. Qu pasa si se aumenta la frecuencia ?.Dibuje dos ejemplos y anote sus conclusiones.Figura 2

Arme el circuito de la figura 2, coloque el generador de funciones y el osciloscopio de la misma manera que en el circuito anterior y observe que sucede si se amplifica la seal de entrada. Hay lmite para la amplificacin ?. Anote sus conclusiones.2.- Arme el siguiente circuito:10 K Q

Figura 3

Obtenga del generador de funciones una seal de las mismas caractersticas que en el punto anterior y alimente las entradas V1 y V2 con ella. Cmo se ve la onda de salida ?. Anote sus conclusiones.PRACTICA N 10DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

PRACTICA Na IDISPOSITIVOS ELECTRONICOS

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Vare la amplitud y la frecuencia de la seal, observe y anote sus conclusiones.3

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MATERIAL0.001 tF

3 resistencias de 1 KQ a Vz W. 3 resistencias de 10 KQ a Vz W. 2 resistencias de 9.1 KQ a 1/z W. 2 resistencias de 4.7 KQ a Vz W. 2 resistencias de 100 KQ a Vz W. 2 resistencias de 330 Q a Vz W.-1 capacitor cermico de 0.001 pF a 10 V. 2 Cl 741 (opamps).BIBLIOGRAFIA

ELECTRONICA. TEORIA DE CIRCUITOS Robert Boylestad, Louis Nashelsky Ed. Prentice HallINTRODUCCION A LOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES CON APLICACIONES A C.l. LINEALES Luces M. Faulkenberry

Ed. LimusaINTRODUCCION AL AMPLIFICADOR OPERACIONAL. TEORIA Y APLICACIONES J. V. Watt, L. P. Huelsman, G. A. Korn Ed. Gustavo GilAMPLIFICADORES OPERACIONALES Y CIRCUITOSINTEGRADOS LINEALESRobert F. Coughlin, Frederick F. DriscollEd. Prentice Hall