taller laboratorio de electrónica i

> Taller N 1: SIMULACIN Y MANEJO DE EQUIPOS DE LABORATORIO, Grupo: 01 Subgrupo: 02

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1) La simulacin del circuito se llevo a cabo en el programa MultiSim.

Notamos que el circuito en la fase monoestable, con ambos interruptores funcionando como cortos circuito y la seal de

disparo est a nivel alto (5V), la salida se mantiene a nivel bajo (0V) que es el estado de reposo.

TALLER N1

Simulacin y Manejo de Equipos de Laboratotio

Subgrupo: 02

ALVARO JAVIER VELASQUEZ

20121110584

JOSE ORLANDO ARROYAVE

20121109075

JUAN DAVID MURILLO

20132121802

JHON JAIRO CRUZ

20122113472


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Una vez se produce el flanco descendente de la seal de disparo y se pasa por el valor de disparo, la salida se mantiene a

nivel alto (Vcc) hasta transcurrido el tiempo determinado por la ecuacin:

T = 1.1*Ra*C

Notese que abrimos el interruptor S2 para poder obtener la seal a la salaida de 5V.

2) Circuito Integrado 555

El dispositivo 555 es un circuito integrado muy estable cuya funcin primordial es la de producir pulsos de temporizacin

con una gran precisin y que, adems, puede funcionar como oscilador.

Sus caractersticas ms destacables son:

Temporizacin desde microsegundos hasta horas. Modos de funcionamiento: Monoestable. Astable.


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Aplicaciones: Temporizador. Oscilador. Divisor de frecuencia. Modulador de frecuencia. Generador de seales triangulares.

El 555 Monoestable:

3) CMO FUNCIONA UN OSCILOSCOPIO?

Para entender el funcionamiento de los controles que posee un osciloscopio es necesario deternerse un poco en los

procesos internos llevados a cabo por este aparato. Empezaremos por el tipo analgico ya que es el ms sencillo.

Osciloscopios analgicos

Cuando se conecta la sonda a un circuito, la seal atraviesa esta ltima y se dirige a la seccin vertical. Dependiendo de

donde situemos el mando del amplificador vertical atenuaremos la seal la amplificaremos. En la salida de este bloque

ya se dispone de la suficiente seal para atacar las placas de deflexin verticales (que naturalmente estn en posicin

horizontal) y que son las encargadas de desviar el haz de electrones, que surge del ctodo e impacta en la capa fluorescente

del interior de la pantalla, en sentido vertical. Hacia arriba si la tensin es positiva con respecto al punto de referencia

(GND) hacia abajo si es negativa.

La seal tambin atraviesa la seccin de disparo para de esta forma iniciar el barrido horizontal (este es el encargado de

mover el haz de electrones desde la parte izquierda de la pantalla a la parte derecha en un determinado tiempo). El trazado

(recorrido de izquierda a derecha) se consigue aplicando la parte ascendente de un diente de sierra a las placas de deflexin

horizontal (las que estn en posicin vertical), y puede ser regulable en tiempo actuando sobre el mando TIME-BASE. El

retrasado (recorrido de derecha a izquierda) se realiza de forma mucho ms rpida con la parte descendente del mismo

diente de sierra.

De esta forma la accin combinada del trazado horizontal y de la deflexin vertical traza la grfica de la seal en la

pantalla. La seccin de disparo es necesaria para estabilizar las seales repetitivas (se asegura que el trazado comience en

el mismo punto de la seal repetitiva).


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En la siguiente figura puede observarse la misma seal en tres ajustes de disparo diferentes: en el primero disparada en

flanco ascendente, en el segundo sin disparo y en el tercero disparada en flanco descendente.

Como conclusin para utilizar de forma correcta un osciloscopio analgico necesitamos realizar tres ajuste bsicos:

La atenuacin amplificacin que necesita la seal. Utilizar el mando AMPL. para ajustar la amplitud de la seal antes de que sea aplicada a las placas de deflexin vertical. Conviene que la seal ocupe una parte

importante de la pantalla sin llegar a sobrepasar los lmites.

La base de tiempos. Utilizar el mando TIMEBASE para ajustar lo que representa en tiempo una divisin en horizontal de la pantalla. Para seales repetitivas es conveniente que en la pantalla se puedan observar

aproximadamente un par de ciclos.

Disparo de la seal. Utilizar los mandos TRIGGER LEVEL (nivel de disparo) y TRIGGER SELECTOR (tipo de disparo) para estabilizar lo mejor posible seales repetitivas.

Por supuesto, tambin deben ajustarse los controles que afectan a la visualizacin: FOCUS (enfoque), INTENS.

(intensidad) nunca excesiva, Y-POS (posicin vertical del haz) y X-POS (posicin horizontal del haz).

Osciloscopios digitales

Los osciloscopios digitales poseen adems de las secciones explicadas anteriormente un sistema adicional de proceso de

datos que permite almacenar y visualizar la seal.

Cuando se conecta la sonda de un osciloscopio digital a un circuito, la seccin vertical ajusta la amplitud de la seal de la

misma forma que lo hacia el osciloscopio analgico.


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El conversor analgico-digital del sistema de adquisicin de datos muestrea la seal a intervalos de tiempo determinados

y convierte la seal de voltaje continua en una serie de valores digitales llamadosmuestras. En la seccin horizontal una

seal de reloj determina cuando el conversor A/D toma una muestra. La velocidad de este reloj se denomina velocidad de

muestreo y se mide en muestras por segundo.

Los valores digitales muestreados se almacenan en una memoria como puntos de seal. El nmero de los puntos de seal

utilizados para reconstruir la seal en pantalla se denomina registro. La seccin de disparo determina el comienzo y el

final de los puntos de seal en el registro. La seccin de visualizacin recibe estos puntos del registro, una vez almacenados

en la memoria, para presentar en pantalla la seal.

Dependiendo de las capacidades del osciloscopio se pueden tener procesos adicionales sobre los puntos muestreados,

incluso se puede disponer de un predisparo, para observar procesos que tengan lugar antes del disparo.

Fundamentalmente, un osciloscopio digital se maneja de una forma similar a uno analgico, para poder tomar las medidas

se necesita ajustar el mando AMPL.,el mando TIMEBASE asi como los mandos que intervienen en el disparo.

Mtodos de muestreo

Se trata de explicar como se las arreglan los osciloscopios digitales para reunir los puntos de muestreo. Para seales de

lenta variacin, los osciloscopios digitales pueden perfectamente reunir ms puntos de los necesarios para reconstruir

posteriormente la seal en la pantalla. No obstante, para seales rpidas (como de rpidas depender de la mxima

velocidad de muestreo de nuestro aparato) el osciloscopio no puede recoger muestras suficientes y debe recurrir a una de

estas dos tcnicas:

Interpolacin, es decir, estimar un punto intermedio de la seal basandose en el punto anterior y posterior. Muestreo en tiempo equivalente. Si la seal es repetitiva es posible muestrear durante unos cuantos ciclos en

diferentes partes de la seal para despus reconstruir la seal completa.

Muestreo en tiempo real con Interpolacin

El mtodo standard de muestreo en los osciloscopios digitales es el muestreo en tiempo real: el osciloscopio reune los

suficientes puntos como para recontruir la seal. Para seales no repetitivas la parte transitoria de una seal es el nico

mtodo vlido de muestreo.

Los osciloscopios utilizan la interpolacin para poder visualizar seales que son ms rpidas que su velocidad de

muestreo. Existen basicamente dos tipos de interpolacin:

Lineal: Simplemente conecta los puntos muestreados con lineas. Senoidal: Conecta los puntos muestreados con curvas segn un proceso matemtico, de esta forma los puntos

intermedios se calculan para rellenar los espacios entre puntos reales de muestreo. Usando este proceso es posible

visualizar seales con gran precisin disponiendo de relativamente pocos puntos de muestreo.


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Muestreo en tiempo equivalente

Algunos osciloscopios digitales utilizan este tipo de muestreo. Se trata de reconstruir una seal repetitiva capturando una

pequea parte de la seal en cada ciclo. Existen dos tipos bsicos: Muestreo secuencial- Los puntos aparecen de izquierda

a derecha en secuencia para conformar la seal. Muestreo aleatorio- Los puntos aparecen aleatoriamente para formar la

seal

PARTES DE UN OSCILOSCOPIO ANALGICO

Los osciloscopios analgicos tienen un tubo de rayos catdicos que consta de tres partes fundamentales encerradas en un

tubo de vidrio y con un vaco elevado:

1) Can de electrones.

2) Dispositivo de desviacin de electrones.

3) Pantalla.

En la figura se representa esquemticamente sus elementos principales.


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1.- Can de electrones: Bsicamente consta de tres dispositivos: a) un filamento F que calienta el ctodo C para que

emita electrones, b) un nodo A, conectado a potencial positivo con respecto a C, que acelera los electrones, actuando al

mismo tiempo de diafragma, dando lugar al estrecho haz de electrones O O, y c) el llamado cilindro Whenelt o cilindro

rejilla W que est a potencial negativo con respecto a C y cuya misin es regular la intensidad del haz.

2.- Dispositivo de desviacin de electrones: est formado por dos pares de placas PH y PV. El primer par PH crea un

campo elctrico E horizontal y el segundo PV otro vertical, lo que permite desviar el haz de electrones en ambos sentidos.

(En algunos osciloscopios se usa un procedimiento de desviacin magntica). La desviacin puede ser prcticamente

proporcional a la tensin aplicada a las placas deflectoras. Con los dos pares de placas el punto puede desviarse a cualquier

punto de la pantalla.

3.- Pantalla: El interior de la parte frontal del tubo P est recubierto por una sustancia fluorescente que se ilumina cuando

inciden sobre ella los electrones, lo que constituye la pantalla del osciloscopio.

La respuesta de los electrones a las tensiones aplicadas es muy rpida de modo que el ojo humano no podra seguir el

movimiento de los mismos. Para evitar este problema se utiliza simultneamente los dos pares de placas deflectoras de la

forma siguiente: el voltaje que se quiere observar se aplica a las placas deflectoras verticales y simultneamente a las

placas deflectoras horizontales se aplica un voltaje que aumenta uniformemente con el tiempo, as el punto dibuja un

grfico de V en funcin de t, siendo la desviacin vertical del haz proporcional a V(t) y la horizontal al tiempo.

Para observar una onda de forma peridica el voltaje deflector horizontal debe variar con la misma frecuencia que el

voltaje a observar, de esta forma el haz barre la pantalla durante un ciclo, saltando rpidamente al principio de la misma

para barrerla de nuevo en el ciclo siguiente. De este modo cada ciclo del voltaje se traza una y otra vez. La forma de onda

del voltaje aplicado a la deflexin horizontal se muestra en la figura; su aspecto hace que reciba el nombre de tensin en

diente de sierra. En el TRC recibe tambin el nombre de tensin de barrido lineal o base de tiempos lineal.

Osciloscopio analgico Hameg.

El panel frontal consta de dos reas, pantalla y panel de control:


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MANDOS DEL OSCILOSCOPIO:

1.- Interruptor.

2.- Intensidad.

3.- Focalizador.

4.- Rotacin de la traza horizontal.

5.- Introduce la seal del canal I en el eje vertical y la del canal II en el eje horizontal.

6.- Posicin horizontal.

7.- Holdoff (tiempo entre barridos).

8.- Led indicador de trigger.

9.- Trigger para seales de vdeo (en operaciones normales debe estar en OFF).

10.- Selector de trigger (disparo). Se seleccionar en funcin de la frecuencia de la seal a medir, AC es el modo ms

frecuentemente usado (10Hz y 20MHz).

11.- Selecciona si la seal se inicia con tensiones positivas (+) o negativas (-).

12.- Base de tiempos. Regula la escala de tiempos o del eje horizontal.

13.- Control variable de la base de tiempos.

14.- Con el botn pulsado se selecciona una seal externa de trigger (seal de disparo con el que se inicia el barrido

horizontal).


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15.- Conector BNC para la seal externa de trigger.

16.- Trigger automtico: la traza es visible sin seal de entrada. Trigger normal: permite ajustar el nivel de disparo con

el mando (17).

17.- Ajusta el nivel de trigger si 16 est apretado.

18.- Aumenta la escala X en una relacin 10:1.

19.- Calibrador. Dos ondas cuadradas de 0,2 y 2 Vpp se visualiza al conectar directamente (19) y (23).

20.- Sirve para realizar tests de componentes electrnicos. Los dos terminales del componente (R,L,C, diodo, transistor)

se conecta a los jacks (20 y (24).(No debe haber nada ms conectado al osciloscopio).

21.- Posicin vertical del canal I.

22.- Invierte la seal del canal I.

23.- Conector de entrada de seal al canal I.

24.- Conector separado de tierra.

25.- Seleccin segn se trabaje en corriente alterna (AC) o continua (DC) en el canal I. La posicin GD conecta el canal

I a tierra permitiendo el ajuste del cero.

26.- Selector de escala en V/div del canal I.

27.- Ganancia variable.

28.- Con el botn hacia fuera el trigger o seal de disparo afecta a la seal del canal I y si est presionado hacia dentro el

trigger afecta a la seal del canal II.

29.- Dual. Representa las seales de ambos canales simultneamente.

30.- ADD, pulsada: Suma de los canales I y II.

31.- Selector de escala en V/div del canal II.

32.- Ganancia variable.

33.- Igual que 25 para el canal II.

34.- Conector separado de tierra.

35.- Conector de entrada de seal al canal II.

36.- Invierte la seal del canal II.

37.- Posicin vertical del canal II.

4) CMO FUNCIONA UN GENERADOR DE SEALES?

Un generador de funciones es un instrumento verstil que genera diferentes formas de onda cuyas frecuencias son

ajustables en un amplio rango. Las salidas ms frecuentes son ondas senoidales, triangulares, cuadradas y diente de sierra.

Las frecuencias de estas ondas pueden ser ajustadas desde una fraccin de hertz hasta varios cientos de kilo hertz.

Las diferentes salidas dl generador se pueden obtener al mismo tiempo. Por ejemplo, proporcionando una sola cuadrada

para medir la linealidad de un sistema de audio, la salida en diente de sierra simultnea se puede usar para alimentar el

amplificador de deflexin horizontal de un osciloscopio, con lo que se obtiene la a exhibicin visual de los resultados de


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las mediciones. La capacidad de un generador de funciones de fijar la fase de una fuente externa de seas es otra de las

caractersticas importantes y tiles.

Un generador de funciones puede fijar la fase de un generador de funciones con una armnica de una onda senoidal del

otro generador. Mediante el ajuste de fase y amplitud de las armnicas permite general casi cualquier onda obteniendo la

suma de la frecuencia fundamental generada por un generador de funciones de los instrumentos y la armnica generada

por el otro. El generador de funciones tambin se puede fijar en fase a una frecuencia estndar, con lo que todas las ondas

de salida generadas tendrn la exactitud y estabilidad en frecuencia de la fuente estndar.

El generador de funciones tambin puede proporcionar ondas a muy bajas frecuencias. Ya que la frecuencia baja de un

oscilador RC es limitada, la figura ilustrada otra tcnica. Este generador entrega ondas senoidales triangulares y cuadradas

con un rango de frecuencias de 0.01 Hz hasta 100 kHz. La red de control de frecuencia est dirigida por el selector fino

de frecuencia en el panel frontal del instrumento o por un voltaje de control aplicado externamente. El voltaje de control

de frecuencia regula dos fuentes de corriente.

La fuente de corriente superior aplica una corriente constante al integrador, cuyo voltaje de salida se incrementa en forma

lineal con el tiempo. La conocida relacin da el voltaje de salida.

Un incremento o decremento de la corriente aplicada por la fuente de corriente superior aumenta o disminuye la pendiente

del voltaje de salida. El multivibrador comparador de voltaje cambia de estado a un nivel predeterminado sobre la

pendiente positiva del voltaje de salida del integrador. Este cambio de estado desactiva la fuente de corriente superior y

activa la fuente inferior.

Dicha fuente aplica una corriente distinta inversa al integrador, de modo que la salida disminuya linealmente con el

tiempo. Cuando el voltaje de salida alcanza un nivel predeterminado en la pendiente negativa de la onda de la salida, el

comparador de voltaje cambia de nuevo, desactiva la fuente de corriente inferior y activa al mismo tiempo la fuente

superior.

El voltaje a la salida del integrador tiene una forma de onda triangular cuya frecuencia est determinada por la magnitud

de la corriente aplicada por las fuentes de corriente constante. El comparador entrega un voltaje de salida de onda cuadrada

de la misma frecuencia. La tercera onda de salida se deriva de la onda triangular, la cual es sintetizada en oda senoidal

por una red de diodos y resistencias. En ese circuito la pendiente de la onda triangular se altera a medida que su amplitud

cambia resultado una onda senoidal con menos del 1% de distorsin.

Los circuitos de salida del generador de funciones consisten de dos amplificadores que proporcionen dos salidas

simultneas seleccionadas individualmente de cualquiera de las formas de onda.

PARTES DE UN GENERADOR DE SEALES

Controles, Conectores e Indicadores (Parte Frontal)

1. Botn de Encendido (Power button). Presione este botn para encender el generador de funciones. Si se presiona este

botn de nuevo, el generador se apaga.

2. Luz de Encendido (Power on light). Si la luz est encendida significa que el generador esta encendido.

3. Botones de Funcin (Function buttons). Los botones de onda senoidal, cuadrada o triangular determinan el tipo de seal

provisto por el conector en la salida principal.

4. Botones de Rango (Range buttons) (Hz). Esta variable de control determina la frecuencia de la seal del conector en la

salida principal.


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5. Control de Frecuencia (Frecuency Control). Esta variable de control determina la frecuencia de la seal del conector

en la salida principal tomando en cuenta tambin el rango establecido en los botones de rango.

6. Control de Amplitud (Amplitude Control). Esta variable de control, dependiendo de la posicin del botn de voltaje de

salida (VOLTS OUT), determina el nivel de la seal del conector en la salida principal.

7. Botn de rango de Voltaje de salida (Volts Out range button). Presiona este botn para controlar el rango de amplitud

de 0 a 2 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 1 Vp-p con una carga de 50W . Vuelve a presionar el botn para controlar el

rango de amplitud de 0 a 20 Vp-p en circuito abierto o de 0 a 10 Vp-p con una carga de 50W .

8. Botn de inversin (Invert button). Si se presiona este botn, la seal del conector en la salida principal se invierte.

Cuando el control de ciclo de mquina esta en uso, el botn de inversin determina que mitad de la forma de onda a la

salida va a ser afectada. La siguiente tabla, muestra esta relacin.

9. Control de ciclo de mquina (Duty control). Jala este control para activar esta opcin.

10. Offset en DC (DC Offset). Jala este control para activar esta opcin. Este control establece el nivel de DC y su

polaridad de la seal del conector en la salida principal. Cuando el control esta presionado, la seal se centra a 0 volts en

DC.

11. Botn de Barrido (SWEEP button). Presiona el botn para hacer un barrido interno. Este botn activa los controles

de rango de barrido y de ancho del barrido. Si se vuelve a presionar este botn, el generador de funciones puede aceptar

seales desde el conector de barrido externo (EXTERNAL SWEEP) localizado en la parte trasera del generador de

funciones.

12. Rango de Barrido (Sweep Rate). Este control ajusta el rango del generador del barrido interno y el rango de repeticin

de la compuerta de paso.

13. Ancho del Barrido (Sweep Width). Este control ajusta la amplitud del barrido.

14. Conector de la salida principal (MAIN output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener seales de onda

senoidal, cuadrada o triangular.

15. Conector de la salida TTL (SYNC (TTL) output connector). Se utiliza un conector BNC para obtener seales de tipo

TTL.

Controles, Conectores e Indicadores (Parte Trasera)

1R. Fusible (Line Fuse). Provee de proteccin por sobrecargas o mal funcionamiento de equipo.

2R. Entrada de alimentacin (Power Input). Conector de entrada para el cable de alimentacin.

3R. Conector de entrada para barrido externo. (External Sweep input connector). Se utiliza un conector de entrada tipo

BNC para controlar el voltaje del barrido. Las seales aplicadas a este conector controlan la frecuencia de salida cuando

el botn de barrido no est presionado. El rango total de barrido es tambin dependiente de la frecuencia base y la direccin

deseada del barrido.


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4R. Selector de voltaje (Line Voltaje Selector). Estos selectores conectan la circuitera interna para distintas entradas de

alimentacin.

5) Se simul el siguiente circuito astable en el programa MultiSim.

La seal a la salida del LM555 fue:

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