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FISI 3143: Laboratorio de Electrónica IDepartamento de Física y Electrónica

Universidad de Puerto Rico en Humacao2011-2012

Práctica 1: Medidas Básicas e Instrumentación

Objetivo:

Familiarizarse con el uso del multímetro digital, breadboard, power suppy, osciloscopio ygenerador de señales que se encuentran en la mesa de su laboratorio. Repasar medidas deresistencia, voltaje, corriente, amplitud y frecuencia.

Referencias:

1. Boylestad-Circuit Analyis-Cap. 2-4, 13.2. Página del curso (http://mate.uprh.edu/~iramos/fisi3143.html):

Apéndices Lab 1: Manuales instrumentos y Guía para leer código resistores.

1. Multímetro digital

El multímetro digital o DMM por sus siglas en inglés se utiliza para hacer medidas de

FISI 3143-2011-I. Ramos 1

Preguntas de repaso:

1. ¿Cuál es la función del multímetro digital, power supply, generador de señales,osciloscopio y breadboard?

2. ¿Cuál es la diferencia entre el Ground y el Común?

3. ¿Cómo se mide resistencia, voltaje y corriente a través de un componente?

Figure 1: Multìmetro Digital Agilent 3401A



resistencia, voltaje, corriente y otras. Al utilizar el DMM (ver figura 1) se debeseleccionar el tipo de medida (AC, DC, V, I, Ω, etc.), rango (AUTOmático o MANual) ycolocar las puntas de prueba en la salidas que corresponden a lo que se va a medir.

Para medir resistencia y voltaje las puntas de prueba se conectan de forma paralela alcomponente. Para medir corriente las puntas de prueba se conectan en serie con el componente. Ver figura 2. Para medir resistencia el componente debe aislarse delresto del circuito.

Figure 2: Medidad de resistencia, voltaje y corriente

2. Breadboard

El breadboard o panel de montaje se utiliza para construir circuitos eléctricos. Elbreadboard consiste de un panel de plástico con huecos que están interconectados. Alinsertar componentes en los huecos se pueden construir circuitos. La forma en que están


Figura 3: Breadboard



conectados los huecos puede verse en la figura 3. Las líneas conocidas como buses estáninterconectadas de forma horizontal (de acuerdo a la figura). En los bloques del centro laslíneas están conectadas de forma vertical.

Buenas prácticas para el uso del breadboard:

• Al insertar componentes debe tener cuidado de no forzarlos para evitar que lasconexiones internas se dañen.

• Coloque los componentes de forma compacta para reducir interferencias. • Organice los circuitos de manera similar al diagrama y de ser posible use un

código de colores para entender mejor su circuito (ej. rojo para energía y negro para ground). Esto le facilitará la detección de errores cuando los circuitos seanmás complejos.

• Utilice los buses para conectar fuentes de voltaje y ground.

3. Común y Ground: El voltaje o diferencia de potencial siempre se mide con relación ados puntos. El punto Común de un circuito es un punto de referencia con respecto al cuálse miden los voltajes. El Ground o conección a tierra es un punto que de alguna maneraestá conectado fisicamente a la tierra. El ground ofrece una medida de protección ya queprovee una vía para que se descargue la corriente sin pasar por el cuerpo de la persona.En un circuito el punto común puede estar conectado a ground pero no necesariamente vaa ser así. Una mala conexión común (o ground) o la ausencia de un punto común puedenproducir ruido o errores en su circuito. En muchos circuitos se necesitará más de una conexiónal común o ground. En este caso se utiliza uno de los buses wen el breadboard.

4. Power Supply

El power supply que tenemos en el laboratorio (Agilent EE331A) provee energía eléctricaen forma de Voltaje Constante (CV), Corriente Constante (CC) y Voltaje Constante/Corriente Constante (CV/CC). Nuestro power supply tiene tres salidas de + 6 V, +25 Vy -25 V. Para aplicar voltaje a un circuito debe conectar las puntas de prueba en la salida


Ejercicio 1: Utilice el multímetro digital para medir la resistencia entre los huecos delbreadboard y verifique las conexiones entre éstos. ¿Cómo? Las puentas de prueba seencuentran en el armario de laboratorio.

Ejercicio 2: Seleccione 3 resistores de carbón del armario del laboratorio. Utilice elmultímetro digital para medir la resistencia de los mismos y compare con el valor delcódigo de colores. Vea enlace en la página del curso para lectura del código de colores.¿Están los valores medidos dentro del límite de tolerancia?

Ejercicio 1: Utilice el DMM para medir la resistencia entre los huecos del breadboardy verifique que las conexiones están bién. ¿Cómo? Las puntas de prueba se encuentranen el armario del laboratorio.



deseada, seleccionar la salida, tipo de energía (CV, etc) y ajustar el valor del voltaje a lacantidad deseada. Note que el power supply tiene una función para encender o apagar lasalida (Output On/Off). Es conveniente mantener la salida en Off hasta que tenga elvalor deseado.

5. OsciloscopioEl osciloscopio es un instrumento de gran utilidad en el laboratorio de electrónica ya queofrece una gran cantidad de información sobre las señales eléctricas. La pantallausualmente muestra una gráfica en dos dimensiones donde el eje vertical representa elvoltaje y el eje horizontal representa el tiempo. Esta gráfica nos puede dar informaciónsobre voltajes AC y DC en una señal y frecuencias de oscilación. Sirve para medir


Figura 4: Power Supply Agilent E3631

Ejercicio 3: Conecte un par de puntas de prueba (se encuentran en el armario) en lasalida de +6 V de su power supply. Seleccione la función CV y ajuste el voltaje desalida a 3.5 V. Conecte el DMM a la salida del power supply y verifique si el voltajemedido es 3.5 V. Repita para voltajes de 7.8 V y -12 V. ¿Hay diferencias entre laslecturas?

Ejercicio 4: Calcule la corriente (Ley de Ohm) si se aplica un voltaje de 10 V a cadauno de los resistores que utilizó en el ejercicio 2. Utilice los valores medidos de R parasus cómputos. Inserte cada resistor en el breadbord y aplique un voltaje de 10 V.Utilice el DMM para medir el voltaje y la corriente através del resistor. ¿Cómocomparan los valores medidos con los calculados?



diferencias de voltaje, frecuencia y fase entre dos señales. También nos permite detectardistorsiones en señales causadas por componentes dañados y ruido.

Panel Frontal: La figura 5 muestra una imagen del panel frontal del osciloscopio.Presionando los botones podrá accesar las funciones deseadas. Además de la pantalla,debe prestar atención a las Entradas para conectar las señales, Controles, Trigger(disparo de señal) y Measure. El estatus del oscilopio aparece en la parte superior de lapantalla y le ayudará a saber en que menú está su instrumento.

Funcionamiento automático: El osciloscopio Agilent 54600B tiene dos canales y permitela entrada de dos señales independientes (Ver Entradas en la figura 5). Al conectar laseñal y presionar Autoscale a la derecha de la pantalla, la señal se ajustará a lapantalla. Seleccionando los botones en Measure podrá obtener las medidas de amplitud,frecuencia, etc de su señal. Sin embargo, puede que su señal no se vea, esté distorsionadao las medidas no sean correctas. Los errores pueden deberse a varias razones y serádificil corregirlos a menos que usted conozca el funcionamiento del instrumento.

Amplitud: Los controles verticales a la derecha de la pantalla nos permiten ajustar laposición vertical de la señal y el número de volts/div. La amplitud de una señal (se midecontando el número de divisiones verticales que ocupa y multiplicando por volts/div.Recuerde que la amplitud (o voltaje en este caso) de una señal AC se puede medir devarias formas: Vpp (voltaje de pico a pico), Vp ( voltaje de pico) y Vrms (voltaje “root meansquare”). Ver figura 6. Recuerde que al seleccionar Measure/Voltage los voltajes


Figure 5: Osciloscopio Agilent 54600B



aparecen en la pantalla.

Tiempo: Los controles horizontales a la derecha del panel nos permiten ajustar la posiciónhorizontal de la señal y cambiar la escala (volts/div). El período T de una señal se obtienemultiplicando el número de divisiones necesarias para completar un ciclo y se multiplica por elvalor de time/div. La frecuencia es el recíproco del período. Utilizando Measure/Time puedeobtener las medidas directamente en la pantalla.

Diferencia de fase entre señales: Para medir diferencias de fase entre señales seconecta cada señal a uno de los canales y se produce una imagen como la que aparece en lafigura 7 (Lissajous). Una vez que la señal esté centralizada, la diferencia de fase (θ) se

obtiene de la expresión: sen = AB=CD .


Figura 6: Voltajes y frecuencia en señal AC

Figura 7: Diferencia de Fase



Cursores: Permiten hacer medidas de voltage y tiempo entre puntos identificados por loscursores. El botón para activación se encuentra en Measure.

6. Generador de Ondas

El Generador de Ondas Agilent 33120A suple señales AC de distintos tipos y frecuencias. La figura 8 muestra el panel frontal del generador de ondas. La conexiones de salida seencuentran en la parte inferior derecha del panel. La botones en Function permiteseleccionar el tipo de señal, frecuencia y amplitud. Los botones en Menú y el botón al ladode la pantalla sirven para cambiar los parámetros.

Impedancia de Salida: El Agilent 33120A muestra un voltaje de salida como siestuviese conectado a un resistor de 50Ω. Si usted trata de medir el voltaje de salida


Figura 6: Generador de Ondas Agilent 33120A

Ejercicio 5: Accese el manual del osciloscopio en la página del curso (mate.uprh.edu/~iramos /fisi3143.html). Siga las instrucciones de la página 1-7 a la página 1-16 paraconectar correctamente una señal al osciloscopio. Utilice una de las señales AC en elpanel dónde está colocado su breadboard para sus pruebas.

Ejercicio 6: Siga las instrucciones en las páginas 2-3 a 2-5 del manual para aprender autilizar la función Delayed Sweep.

Ejercicio 7 o para el futuro: Si su señal muestra ruido aleatorio, éste puede dereducirse seleccionando High Frequency (HF) reject o noise reject. El primero añade unfiltro low pass a su señal. El segundo aumenta la banda de histéresis de su trigger.



utilizando un instrumento de alta impedancia como el DMM u osciloscopio, la medida delvoltaje aparece duplicada. En este laboratorio siempre que se use el generador de ondasreprogramaremos su impedancia de salida para corregir la discrepancia.

Reporte de Laboratorio: No tendrá que entregar informe para este laboratorio.


Ejercicio 8: En su generador de ondas seleccione una onda senoidal de 1 V y 1 MHZ.Conecte la salida al osciloscopio y mida voltaje y frecuencia. ¿Son las medidas lasdeseadas? Reprograme la impedancia de salida en el generador de ondas: en MENUseleccione: “D: SYS MENU”. Seleccione “1: OUT TERM” y ajuste impedancia de salida a“HIGH Z”. Seleccione Enter para guardar los cambios. ¿Cómo comparan ahora lasmedidas?

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