PDF - 1.7 MB
Contents
1. o quitar los transistores y de tener libres las manos mientras aplica la tensi n Aunque esta tensi n est pulsada y la corriente es limitada a n puede darle una sorpresa si toca las terminales del colector MONTAJE ESPECIAL DEL TRAZADOR DE CURVAS se ha modificado uno de los trazadores de curvas para permitir que se visualicen las curvas en los nuevos osciloscopios de muestreo Tektronix A pesar de que las curvas no son tan limpias como las que aparecen en una pantalla anal gica los nuevos osciloscopios le permiten guardar en disquete lo que visualiza Le sugerimos que utilice archivos TIF para estas curvas Las instrucciones de uso de este trazador de curvas h brido se facilitan en el equipo Esto le ahorrar tener hacer muchos esquemas de curvas de dispositivos OBJETIVO Diodos diodos Zener transistores bipolares amplificadores operacionales y fuentes de alimentaci n Estos son algunos de los circuitos y dispositivos fundamentales de la electr nica anal gica Aprender m s cosas sobre nuestro equipo de pruebas y estudiar algunas de las propiedades de los dispositivos anteriores Adem s construir 3 fuentes lineales de alimentaci n sin conmutaci n y las comparar Aprender a visualizar las caracter sticas de entrada y de salida de algunos de estos dispositivos en nuestros antiguos pero todav a muy tiles trazadores de curvas Experimento 1 reglas b sicas de los diodos c mo construir un amplificador log2. DEPARTAMENTO DE INGENIER A EL CTRICA E INFORM TICA INSTITUTO TECNOL GICO DE MASSACHUSETTS CAMBRIDGE MASSACHUSETTS 02139 6 101 Pr ctica introductoria de electr nica anal gica Pr ctica 2 TRABAJO DE LECTURA Antes de realizar esta pr ctica debe haber le do los trabajos de lectura sobre diodos que se facilitan en el resumen del curso Para esta pr ctica ser necesario que consulte el manual de instrucciones de los trazadores de curvas Teknotronix 577 177 6 575 debe firmar el registro en la ventanilla 38 501 del almac n al retirar los manuales Como m nimo debe consultar la secci n Applications Aplicaciones en la que se describe c mo montar el trazador de curvas para realizar mediciones en dispositivos espec ficos como pueden ser los diodos los transistores bipolares etc Dado que el 577 177 es un dise o de duro desaf o ergon mico le recomendamos encarecidamente que utilice el modelo 575 En el laboratorio encontrar las instrucciones simplificadas de los trazadores de curvas 575 enganchadas a los instrumentos y tambi n est n disponibles en la ventanilla del almac n PELIGRO LA ALTA TENSI N est disponible en las terminales del colector de cualquier trazador de curvas dependiendo del ajuste del interruptor de tensi n del colector y de la posici n del potenci metro de tensi n variable del colector Aseg rese de volver a colocar el interruptor selector del transistor en posici n off antes de insertar
3. a a trav s del diodo a tensiones bajas de entrada Esto puede suceder incluso cuando el LM356 tiene una etapa de entrada de un JFET y por consiguiente una corriente de polarizaci n de entrada excesivamente baja 5 P 1 5 Mida un coeficiente aproximado de temperatura para la tensi n del diodo en mV C Consejo puede realizar esta operaci n con el diodo funcionando en su circuito Queremos que realice un c lculo estimado del coeficiente de temperatura del diodo Un posible m todo para modificar la temperatura del diodo es sujetar el diodo entre sus dedos pulgar e ndice hasta que la tensi n de salida deje de cambiar P 1 6 Comente la utilidad de usar este amplificador en un aparato en el que la temperatura puede variar mucho por ejemplo en un aparato de electr nica comercial donde la temperatura ambiente puede variar de 40 F a 150 F 6 Sustituya el 1N914 en su circuito por otro 1N914 de su kit o de los cajones del laboratorio En la misma serie de ejes trace la relaci n Vour Vin P 1 6 Observe si hay diferencias entre las dos curvas y explique por qu 1N4001 Y Vi 1 0k Q V out Figura 2 Circuito para el experimento 2 Experimento 2 diodos rectificadores 1 Utilice el trazador de curvas para medir las caracter sticas de un diodo rectificador 1N4001 de su kit de pr cticas Suelde cables de di metro m s peque o a los cables de su diodo para que encajen en la toma de corriente del trazador de curvas o
4. ar tmico sencillo Pr ctica 2 1 9 1103 En este experimento aprender m s cosas acerca de los diodos a trav s del estudio de un amplificador logar tmico sencillo Amplificador logar tmico sencillo Vou R iodo r Necesitar saber que la ganancia de tensi n de este amplificador es y V 1 SE asi como que in la entrada invertida el pin 2 es una masa virtual en este caso para las se ales AC y DC Le sugerimos que exprese R siogo en t rminos m s tiles 1 Construya el amplificador logar tmico de la figura 1 P 1 1 Cu l es la relaci n ideal de entrada salida Vour frente a Vin para este amplificador cuando el diodo est polarizado con una corriente directa P 1 2 Para qu margen de tensiones de entrada existe una relaci n logar tmica de Voy frente a Vin 2 Cuando el diodo tiene una polarizaci n directa la relaci n tensi n corriente del diodo viene dada por Wo p kT A Ip Ile Dsl e donde kT g es la tensi n t rmica 26 mV a temperatura ambiente e Is es la corriente inversa de saturaci n del diodo gue depende del dispositivo la temperatura etc espec ficos P 1 3 Cuando se aumenta la corriente directa del diodo en un factor de 10 cu nto cambia la tensi n del diodo 1N914 1 0kQ 15 LF356 S V out Figura 1 Circuito para el experimento 1 3 Trace la relaci n de entrada salida del amplificador para 10 mV lt Vn lt 1000 mV Utilice
5. caciones pr cticas de estos dispositivos Para el transistor 1 nicamente realice un boceto dibuje o reproduzca las curvas caracter sticas de la pantalla del trazador de curvas en papel gr fico lineal Ser m s que suficiente con un papel cuadriculado de 0 25 pulgadas Necesitar cuatro 4 transistores NPN 2N3904 de su kit de pr cticas o de los cajones del laboratorio 1 Utilice el trazador de curvas para medir las caracter sticas de un transistor NPN 2N3904 de su kit de pr cticas Marque el transistor con el n mero 1 para poderlo diferenciar de los restantes 2N3904 de su kit Consulte la secci n BIPOLAR TRANSISTORS TRANSISTORES BIPOLARES de la p gina 19 del manual 577 177 o las p ginas 9ff del manual 575 se adjunta la p gina 9 En concreto ajuste el trazador de curvas para medir la corriente de colector Ic del transistor en funci n de la tensi n colector emisor Vce para 10 escalones de corriente de base a 5 uA escal n Ajuste el control MAX PEAK POWER WATTS vatios m ximos de potencia de pico a 0 6 vatios nicamente el modelo 577 177 Pr ctica 2 7 9 1103 15 V o R 2 0ko B e 0 E 2N3904 V our e O Figura 5 Circuito para el experimento 5 2 Calcule el beta de peque a se al Br Ic lg de este transistor para cada valor de corriente de base a tensiones colector emisor de 5 y 10 voltios 3 Calcule el beta de peque a se al PB A I A I para el transistor en funci n de la corrien
6. de lo contrario da ar la toma O tambi n puede acoplar el diodo al trazador de curvas mediante los postes de conexi n Consulte la secci n SIGNAL AND RECTIFYING DIODES DIODOS RECTIFICADORES Y DE SE AL de la p gina 33 del manual 577 177 o utilice el montaje para la caracter stica directa del diodo diode forward characteristic de la p gina 4 del manual que est sujeto al trazador de curvas 575 adjunto Las caracter sticas directas de un diodo Zener y de un diodo rectificador o de se al ordinario se miden de la misma forma En su cuaderno de pr cticas o en un papel gr fico lineal aparte que puede insertar en su cuaderno trace la caracter stica v i del diodo para corrientes de hasta 20 mA Repita este diagrama en un papel semi logar tmico utilizando la escala logar tmica para el eje y corriente 2 Construya el circuito de la Figura 2 Aplique 100 Hz 6 V de se al pico pico desde el generador de se ales hasta la entrada Vin Mida el valor de pico de la tensi n de salida V y la fracci n de cada ciclo Pr ctica 2 3 9 1103 en la que Vou es cero 3 Repita el apartado 2 para una tensi n de entrada de 20 V pico pico 4 Aumente la frecuencia del generador de sefiales a 10 kHz Observe que el diodo no se desconecta de inmediato y que de hecho lo que en realidad hace el diodo es conducir corriente negativa durante un breve periodo de tiempo Este fen meno es m s marcado a una frecuencia de 100 kHz debido a que es
7. e pico a pico Revise los datos de su tabla y extraiga conclusiones acerca de la tensi n baja de ondulaci n deseable frente al tamafio del condensador uno electrol tico de 1000 uF 25V tiene un coste de 0 84 uno de 470 u F 25V cuesta 0 34 y de la tensi n baja de ondulaci n frente al n mero de diodos un 1N4001 cuesta 0 053 P 3 2 Qu tensi n secundaria del transformador ser necesaria para que Pr ctica 2 4 9 1103 la salida del circuito rectificador de onda completa sea igual a la salida de los circuitos rectificadores de puente o de media onda 120 V 60 Hz Pri 3a Diagrama del circuito rectificador de media onda 1N4001 120 V 60 Hz Pri 1N4001 3b Diagrama del circuito rectificador de onda completa 120 V 60 Hz Pri 3c Diagrama del circuito rectificador de puente Figura 3 Circuitos para el experimento 3 Pr ctica 2 5 9 1103 Tabla para los datos de los circuitos rectificadores de 100 Q condensador rms tivi PA TE Rs D fra CC o a E ECA RS pp EL NS Y y py emp Mo A A dos 017 TM TH os taoa Y y py ESA A A AA oar pop erp LL EA Tabla para los datos de los circuitos rectificadores carga de1000 A Do sla er E condensador RR O rms i DC DMM p p 177 Media onda R m am an m AN dedo AO q b O b EESC 0 0 RR J J o Eee cd su dps completa 4708F ESE E E Ee to to ts Puente Mauao po o ooo E TE ETE RR qto dotos Re go to qo R
8. el control de ajuste de desplazamiento DC de su generador de funciones para proporcionar una fuente de tensi n DC Aseg rese de que la se al AC del generador est desconectada Para ello mantenga pulsado el bot n de OFFSET desplazamiento durante dos segundos o hasta que escuche un clic Esto producir una salida DC pura sin corriente alterna AC montada sobre sta Coloque una de las sondas del osciloscopio en la salida del amplificador para observarla y aseg rese de que la nica se al presente es una se al DC Deber a utilizar su DMM mult metro digital para leer en primer lugar la tensi n de entrada fijada en un valor til y a continuaci n desplazar el DMM hacia la terminal de salida para leer la tensi n DC de salida Mida varios puntos por d cada de tensi n de entrada y utilice ejes semi logar tmicos esto debe dar como resultado un diagrama lineal sobre ejes semi logar tmicos Pr ctica 2 2 9 1103 4 P 1 4 Halle el coeficiente Is del diodo a partir de los datos que tiene Es necesario que sepa que la corriente que entra por el pin 2 del amplificador operacional es insignificante si se compara con la corriente que pasa a trav s del diodo al menos en las tensiones DC superiores de entrada Si descubre que la relaci n logar tmica entre la entrada y la salida desaparece a tensiones DC bajas de entrada puede deberse al hecho de que la corriente de entrada del pin 2 tiene el mismo orden de magnitud que la corriente que pas
9. erior de calibraci n aseg rese de fijar el interruptor a ZERO VOLTS cero voltios durante el proceso Pr ctica 2 10 9 1103 9 1103 11 Pr ctica 2 Tiempo de recuperaci n inversa Para m s informaci n sobre el tiempo de recuperaci n inversa consulte el art culo escrito por Anton Kruger en http www chipcenter com eexpert akruger akruger004 html Pr ctica 2 12 9 1103
10. iente redondo sirve para conectar a tierra la caja de metal y NO se muestra en el esquema de m s adelante Construya los circuitos rectificados de la Figura 3 utilizando R 100 Q necesitar una resistencia especial de 5 vatios del almac n y R 1000 Q P 3 1 Qu vataje necesitar para esta resistencia Se proporcionan tablas para introducir los datos El primer dato deber a tomarse antes de instalar cualquiera de los condensadores de filtros electrol ticos Utilice el DMM y el osciloscopio en el margen AC para medir la tensi n AC secundaria del transformador Vec 2 Dibuje y marque la tensi n DC de salida V para cada una de las tres conexiones de nuevo sin instalar ning n condensador de filtros Marque los valores de salida de pico 3 Calcule el valor medio DC a partir de sus dibujos 4 Desplace las sonda de su osciloscopio y el DMM hacia V y mida los valores reales Comp relos con los valores que calcul Instale los condensadores electrol ticos y las resistencias de carga que se piden en la tabla y realice 5 tambi n las mediciones requeridas Procure obtener correctamente la polaridad del condensador para evitar una posible explosi n u otro da o personal o del condensador Es posible que le interese colocar su osciloscopio en acoplamiento AC para as ver la ondulaci n de una manera m s efectiva 6 Repita el paso 2 teniendo instalado el condensador de filtro m s peque o Marque valores de ondulaci n d
11. metro STEPS FAMILY escalones familia completamente a CCW para 4 STEPS FAMILY En realidad ver CINCO escalones Iz 0 escalones y a continuaci n los 4 escalones correspondientes a Ig 0 005 mA 0 010mA 0 015mA and 0 020 ma Una vez haya verificado que hay cinco escalones aumente el selector de escal n de la corriente de base a 0 01 mA escal n Los escalones superiores desaparecer n pero ser m s f cil ver el escal n 0 Haga subir el interruptor ZERO CURRENT corriente cero y observe donde cae el escal n 0 Suelte el interruptor y ajuste el potenci metro STEP ZERO a CCW hasta que el escal n O se mueva hacia abajo de la l nea inferior en el ret culo lc 0 lg 0 NO GIRE MAS EL MANDO Silo hace la se al de escal n 0 no disminuir m s pero las se ales 1 2 3 42 etc se mover n en direcci n hacia abajo y por consiguiente estropear n la calibraci n Puede que le interese alternar elevar y soltar el interruptor de ZERO CURRENT corriente cero mientras gira el mando de escal n cero No conviene que repita esta calibraci n a menos que utilice un transistor PNP transistor o a menos que llegue alguien y decida hacer este ajuste de forma inadecuada Cuando vea las curvas del JFET en este trazador de curvas aseg rese de conectar la resistencia de 1000 ohmios a trav s de los terminales del emisor de base para convertir los mA de la base a voltios de puerta Posteriormente cuando realice el procedimiento ant
12. mida la corriente de colector Ic del transistor en funci n de la tensi n colector emisor Vcg para 10 escalones de corriente de base 5 uA escal n Calcule el beta de gran se al Br Ic lg de este transistor para cada valor de corriente de base a tensiones colector emisor de 5 y 10 voltios La siguiente nota de Agilent antes Hewlett Packard explica c mo leer el valor de la media onda sinusoidal que transmite el rectificador de media onda en el caso de que tenga problemas para conseguir la lectura adecuada La correcta deber a ser aproximadamente la tensi n de pico dividida por r Pr ctica 2 8 9 1103 El 34401A no se autoalinea muy bien cuando se miden se ales AC en modo DC Puesto que la AC no se integra elige el margen err neo demasiado peque o y a continuaci n la entrada se sobrecarga Tiene que seleccionar manualmente un margen en el que la se al AC no se recorte Para un pico de 17V necesitar el margen de 100V Entonces debe funcionar correctamente Este tiempo de integraci n se puede ajustar utilizando el comando MEAS del men o de las teclas con los d gitos azules 4 5 6 Para poder utilizarlas pulse la tecla de cambio shift tambi n azul y a continuaci n la tecla en cuesti n Por ejemplo si quiere cambiar a 4 5 d gitos pulse shift y a continuaci n la tecla de flecha hacia abajo la que tiene el n mero 4 encima El tiempo de integraci n no har efectiva esta integraci n a menos que sea inferior a u
13. n periodo completo de la se al que se est midiendo Puesto que es una se al de 60Hz cualquier cosa con un NPLC de valor 1 o superior funcionar Es cierto pod amos haber hecho que funcionase el algoritmo de autoalineaci n en este tipo de se al pero habr a sido mucho m s lento y la mayor a de los usuarios desean que funcione r pido en DC Saludos Hal Wright Agilent Technologies Pr ctica 2 9 9 1103 DEPARTAMENTO DE INGENIER A EL CTRICA E INFORM TICA INSTITUTO TECNOL GICO DE MASSACHUSETTS CAMBRIDGE MASSACHUSETTS 02139 C MO AJUSTAR EL PASO CERO STEP ZERO EN EL TRAZADOR DE CURVAS 575 En primer lugar aseg rese de que las pantallas vertical y horizontal est n en cero mantenga el interruptor de calibraci n para cada una en cero y coloque el punto de forma que se ubique en la esquina inferior izquierda del ret culo para los dispositivos NPN y en la esquina superior derecha del ret culo para los dispositivos PNP La mejor forma de realizarlo es sin tener conectado ning n transistor bajo prueba TUT y con el potenci metro de PEAK VOLTS VOLTIOS DE PICO conectado completamente a CCW A continuaci n inserte para este ejemplo un dispositivo NPN en el enchufe de prueba y ajuste la ganancia vertical para 0 5mA DIV la horizontal para 2V DIV y la corriente de base para 0 005 mA escal n Fije el interruptor en Repetitive repetitivo y conecte el control STEP ZERO completamente en CW Ajuste el potenci
14. necesario eliminar los portadores de exceso de la uni n del diodo antes de que ste pueda resistir una tensi n inversa El tiempo necesario para eliminar esta carga del diodo se conoce como tiempo inverso de recuperaci n referido como t en las hojas de datos de los diodos t se define como el tiempo que tarda en caer una corriente inversa a un d cimo de la corriente directa que flu a antes de que la tensi n a trav s del diodo cambiase la polaridad Mida el tiempo durante el cual los diodos conducen corriente inversa con la tensi n de entrada a frecuencias de 10 y 100 kHz 5 Sustituya el diodo 1N4001 por el 1N914 de su kit de pr cticas ste es un diodo de conmutaci n y est dise ado para funcionar en tiempos de conmutaci n mucho m s r pidos que el 1N4001 Repita los apartados 2 al 4 con este diodo aunque es posible que no se pueda medir su tiempo de recuperaci n Experimento 3 fuentes de alimentaci n sencillas En este experimento construir los tres circuitos b sicos de fuente de alimentaci n del rectificador sin regular y comparar su funcionamiento 1 Utilice las terminales de 12 6 Voltios del transformador de potencia unidas en el centro con cinta adhesiva RMS que hay en su nuevo kit de funda de madera del curso 6 101 o consiga un transformador de potencia montado en una caja de aluminio con un enchufe AC de tres dientes de 120V en la ventanilla del almac n si tiene un kit antiguo del curso El tercer d
15. o q Pr ctica 2 6 9 1103 Experimento 4 diodos Zener Como ver los diodos Zener tienen un componente de tensi n constante de su caracter stica V l inversa que los hace tiles como reguladores de tensi n en fuentes de alimentaci n sencillas y como referencias de tensi n en fuentes de alimentaci n m s complejas y en otras aplicaciones 15 V o 1 2 ko Figura 4 Circuito para el experimento 4 1 Utilice el trazador de curvas para medir las caracter sticas del diodo Zener 1N754 de su kit de pr cticas Consulte la secci n ZENER DIODES DIODOS ZENER de la p gina 35 del manual 577 1771 o la p gina 5 del manual 575 Su punto zener ser una tensi n distinta de la gue se indica en el manual Trace las caracter sticas V I del diodo para corrientes de hasta 20 mA en las direcciones directa e inversa 2 Construya el circuito de la Figura 4 Mida la tensi n a trav s de la resistencia R para R 10kQ R 1 0 kQ y R 1000 3 Calcule el valor de R en la Figura 4 para el que el diodo Zener deja de proporcionar una regulaci n de tensi n Verifique su c lculo de forma experimental P 4 1 Explique por qu el diodo Zener deja de regular para ciertos valores de R Consejo piense en el divisor de tensi n o el divisor de corriente Experimento 5 transistores bipolares En este experimento estudiar las caracter sticas b sicas de los transistores bipolares y en experimentos posteriores algunas apli
16. te de base para las tensiones colector emisor de 5 y 10 voltios 4 Mida p para los tres transistores 2N3904 restantes No realice una serie extensa de mediciones La idea es simplemente comparar los transistores lo cual es suficiente para medir los betas a tensiones colector emisor de 5 voltios y a corrientes de colector de 1 mA Aseg rese de marcar cada uno de ellos de alguna forma para poderlos identificar cuando los utilice en experimentos posteriores 5 Seleccione el transistor 2N3904 con el mayor valor de B bas ndose en los resultados de la prueba Construya el circuito de la Figura 5 Bas ndose en sus mediciones de este transistor en particular calcule los valores de Re de forma que el valor DC de la tensi n Vou sea de aproximadamente 7 V Con la ayuda de la resistencias de su kit de pr cticas calcule aproximadamente el valor de Rg en su circuito y verifique los c lculos P 5 1 Qu factores determinan lo cerca que est de conseguir el valor DC deseado de la tensi n de salida 6 A continuaci n seleccione el transistor 2N3904 con el menor valor Br de su kit de pr cticas Sustituya este transistor por el de su circuito y mida el valor de la tensi n Vou Calcule el valor de Re que necesita este transistor para obtener una tensi n de salida de aproximadamente 7 V y verifique de nuevo estos resultados de forma experimental 7 Seleccione un transistor PNP 2N3906 de su kit de pr cticas Con la ayuda del trazador de curvas
Download Pdf Manuals
Related Search