CIRCUITO SINTONIZADO TANQUE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERA ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONESMDULO DE LABORATORIO DE CIRCUITOS DE RADIOCOMUNICACIONPIURA PER2015-I

NOTA FINALCURSO :.............................................

ALUMNO (A) :.............................................

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CDIGO:.............................................

FACULTAD:.............................................

SEMESTRE ACADMICO:.............................................

SEMANA: .......... DA: ............... HORA: ............... PROF. TEORA:............................................. PROF. PRCTICA: .....................................CONTENIDO

PRESENTACIN

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CIRCUITOSINTONIZADO TANQUE

5

OBTENCION DEL FACTOR DE CALIDAD Y ANCHO DE BANDA DE UN CIRCUITO RESONANTE UTILIZANDO UNA ETAPA

12CIRCUITO OSCILADOR RF

18PRESENTACION

Al pasar los aos el avance de la ingeniera y en especial de la ELECTRNICA es considerable, de los sistemas analgicos enormes y costosos basados en tubos de vaco a sistemas discretos, sofisticados y econmicos basados en diminutos transistores. Es por ello que en los ltimos aos se emplean chips que funcionan como pequeas computadoras llamados microcontroladores, especiales para gobernar procesos y tareas especficas. Estas microcomputadoras con otros componentes, como transmisores y receptores de RF y otros circuitos digitales o analgicos darn la solucin a problemas que se presenten en la actualidad.

El presente mdulo de laboratorio tiene como objetivo guiar al alumno en la comprobacin de una manera prctica de la teora impartida en clase.

El LABORATORIO DE INGENIERA ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES agradece a los involucrados en el desarrollo del presente mdulo y esta llano a recibir crticas sobre el presente trabajo para su posterior revisin y mejora.

Los Autores

LAB I

CIRCUITO SINTONIZADO TANQUE

1.-OBJETIVOS

-Familiarizarse con circuitos resonantes RLC paralelo.

-Describir las caractersticas, factor de calidad y ancho de banda de un circuito resonante.

2.-EQUIPOS Y MATERIALES

-Osciloscopio Hameg, Generador de seales Tech peak y 3 puntas osciloscopio.-2 Transformadores de Radio Frecuencia [RF] sintonizable a 455 Khz. con capacitor incluido. Color amarillo.-Desarmador plano de material no conductor: plstico.

-Resistencias w: 1K, 2(10K), 4.7 K,100K,1M.

-Protoboard, cablecillos.

3.-PROCEDIMIENTO: Familiarcese con los terminales del tanque.

Fig 1 Circuito Tanque RLC paralelo color amarillo.

Fig 2- Circuito a experimentar: pri-sec, razn de transformacin n:1

Implemente el circuito mostrado anteriormente (fig 2) y asegrese de utilizar un transformador con capacitor incorporado entre los terminales del primario.

IMPORTANTE: Ud tomar una serie de 12 mediciones usando varias cargas y resistencias de entrada serie y anotar esos valores en la tabla de datos obtenidos experimental.

1.-Conecte el osciloscopio a la salida (secundario) del transformador IF y conecte el generador a la resistencia R tal como se muestra en la fig 2.

2. Empiece con la resistencia de 10 K en serie al circuito y sin carga en el secundario. Luego ingrese una seal mxima a 455 Khz medidos a travs del secundario del transformador. Mientras observa el voltaje de salida con el osciloscopio, ajuste el eje del transformador lenta y cuidadosamente con un desarmador plano de plstico hasta obtener la mxima amplitud de salida, entonces Ud habr ajustado el valor de la inductancia del primario tal que resuene exactamente con el capacitor incorporado a 455 Khz.

Cuando observe las dos seales de entrada y salida en simultneo ponga atencin que la fase cambie entre los dos voltajes .Cuando ambos se encuentren exactamente en fase o exactamente desfasados en 180 (que depende de la posicin de la tierra del secundario), entonces la resonancia se habr obtenido; es decir que la reactancia inductiva se ha cancelado con la capacitiva dejando slo a la resistencia.

3.-Cambie lentamente la frecuencia del generador hacia la derecha y observe que la amplitud a la salida est disminuyendo .Continu incrementando la frecuencia hasta obtener un valor de 0.707 del voltaje mximo 0.707 * Voltaje pico. Esta es la frecuencia (frecuencia alta a 3dB ).

4.-Ahora cambie la frecuencia del generador hacia abajo y observe que el voltaje a la salida incrementa y disminuye hasta que pasa por el punto de resonancia.

Contine bajando la frecuencia hasta obtener 0.707 * Voltaje maximo 0.707 Voltaje pico. Esta frecuencia es frecuencia baja a 3dB.

5.-Repita los siguientes procedimientos a continuacin: Primero seleccione las resistencias de carga RL indicadas en la tabla y luego reemplace la resistencia serie con los valores mostrados en la tabla .Observe que la resistencia en serie est incrementando as como tambin la resistencia de carga.

La agudeza de la sintona incrementa y el ancho de banda (BW) disminuye [los puntos a 3 dB estn ms cerca a la frecuencia de 455 Khz]. La medida de la agudeza de la sintona de la resonancia pico es llamada Q y su valor depende de la resistencia serie. Pero en la realidad est limitada por resistencias parsitas y tales son prcticamente resistencias de carga indeseables.

Ud tendr que revisar los niveles de salida a 455 Khz. cada vez que cambie el valor de Rserie o el valor de RL asegrese de establecer de nuevo su generador a 455 Khz. cada vez que establezca sus niveles de salida. Cuando obtenga las medidas usando la resistencia serie 1 M y las resistencias de carga mas pequeas tendr que establecer una referencia de voltaje ms baja a 455 Khz debido a la gran cada a travs de la resistencia de 1M y los efectos de la carga. Deber obtener aprox. 80 mv pico a pico a 455 Khz medidos en el secundario bajo peores condiciones.

6.-Cuando los valores de la tabla sean completados use las ecuaciones para calcular los datos en la tabla.

Recuerde que la resistencia de carga RL en el secundario es reflejada al primario de acuerdo a la relacin de transformacin del transformador. Se recomienda usar una relacin de n:1 Tal es as que la resistencia del secundario aparece reflejada multiplicada por a .Este valor es R en la tabla de datos calculados

Reff es la combinacin en paralelo de la carga del secundario reflejada al primario en paralelo con la resistencia de la fuente. El hecho de que el ancho de banda calculado y medido sea diferente, es explicado por las resistencias parsitas en la bobina y el capacitor, lo cual nosotros estaremos modelndolo como una resistencia en paralelo con Reff.

Las siguientes ecuaciones se usarn para comprender el comportamiento de circuitos resonantes en paralelo y para calcular valores en su tabla.

La resonancia ocurre cuando , la magnitud de la impedancias son iguales debido a que sus posiciones son iguales pero opuestas en el eje imaginario, esas impedancias se cancelan cada una (solo para circuitos con elementos ideales) dejando solamente a los elementos resistivos en el circuito en resonancia.

Resolviendo a la frecuencia de resonancia o Observe que la frecuencia de resonancia no depende de los valores de cualquier resistencia en paralelo con ambos L y C; pero variar con el valor de la resistencia serie parsita del inductor, causada por la resistencia del cable fino usado para construir la bobina. Nosotros podremos ignorar la existencia de estas resistencias parsitas.

El ancho de banda est definido por : .

El Q del circuito queda definido por . Con muy alta resistencia [acercndose al infinito] en paralelo con los elementos reactivos, el ancho de banda se acerca a 0 hz y el Q se acerca al infinito.

7.-PREGUNTAS

1.-Los circuitos resonantes paralelos a menudo son presentados con R, L y C todos en paralelo. Sin embargo, nosotros estamos utilizando nuestro circuito resonante desde un generador con baja impedancia. Sin embargo la resistencia est en serie con los dos elementos reactivos. Explique qu podra suceder si colocamos la resistencia en paralelo con los elementos reactivos en este caso? Cul es el valor de la impedancia de entrada de su generador (fuente)?

2.-Cul es la impedancia de entrada de la punta de prueba de su osciloscopio?

3.-Revise sus clculos obtenidos. Qu combinaciones de carga y resistencias de fuente ofrecen los anchos de banda mas amplios?, cual tiene el Q mas alto, el BW mas estrecho, el Q mas bajo?

4.-Menciones las resistencias parsitas asociadas con el transformador

5.-Presente un informe completo y mencione sus observaciones y conclusiones.

Tablas de Resonancia, usando un generador de funciones, resistencia serie y capacitor incorporado C xxx pf [ a = n:1 ]

LAB II

AMPLIFICADOR SINTONIZADO1.- OBJETIVOS

- Obtener amplificacin de seales a frecuencia sintonizada mediante un circuito resonante LC paralelo.

- Familiarizarse con los trminos de admitancia, y fuentes de corrientes no lineales para describir el comportamiento de un amplificador sintonizado.

2.-EQUIPOS Y MATERIALES

-Osciloscopio Hameg, Generador de seales y 3 puntas de osciloscopio.-Fuente de voltaje DC 9V.

-Transformador de Radio Frecuencia [RF] sintonizable a 455 Khz. con capacitor incluido. Color amarillo.-Desarmador plano de material no conductor: plstico.

- Transistores BJT: 2 (2N3904).-Resistencias w: Resistencias R3 y RE1: 2 de (100cada una; Resistencia RE2: 510Resistencia R2: 4.7KResistencia RL: 1K10K; Resistencia R1: 15K-Capacitores electrolticos 35v: Capacitor C4 de 470uf.-Capacitores cermicos: Capacitores C1 y C2: 2 de (0.1uF) cada uno (capacitor disco 104); Capacitor de acople 0.02uF (capacitor disco 203); Capacitor C3: 0.033uF (capacitor disco 333).- Protoboard, multimetro y cablecillos.

3.-PROCEDIMIENTO

Se implementar un circuito amplificador en Frecuencia Intermedia. Esta conexin tiene un transistor BJT. Este circuito es muy usado para amplificar seales sintonizadas en receptores superheterodinos.Implemente el siguiente circuito:

FIG 3 Circuito amplificador FI sintonizado

El transistor trabaja como un amplificador nada comn y provee una impedancia de entrada mediana y una impedancia de salida que est en funcin de la relacin de transformacin del transformador FI.

La siguiente figura Fig 4a muestra el transformador sintonizado manejado por una fuente de corriente proveniente del transistor y la Fig. 4b muestra el mismo circuito con la resistencia del secundario multiplicada por la razn de transformacin primario-secundaria elevada al cuadrado referido al primario, y etiquetado como GLOAD

FIG 4a y 4b Cargas sintonizadas y reflejadas.

1.- Sintonice al transformador a la frecuencia de 455 Khz. con el procedimiento del laboratorio 1.

2.- De la figura 4b:

ecuacin 1.

El circuito resuena cuando : , y la frecuencia de resonancia est dada por:

.ecuacin 2.

Al encontrar la frecuencia de resonancia slo va a permanecer la resistencia, obtenindose la admitancia

La manera como varia la admitancia total, determina la agudeza de la sintona, a menudo llamado selectividad del circuito.

Esta calidad es deseable para estos circuitos, para poder seleccionar slo una estacin y rechazar las estaciones adyacentes que de otra manera causarn interferencia (las estaciones AM tiene un ancho de banda mximo de +/- 5KHz alrededor de la portadora de frecuencia) Es decir nosotros slo estamos interesados en pasar las frecuencias entre 450 KHz y 460KHz y excluir el resto.

3.- Obtencin de la grfica admitancia Y vs Frecuencia angular:().

FIG 5- grfico admitancia vs frecuencia angular

Resolviendo la ecuacin 1, para :

..ecuacin 3

Como es mucho ms grande que , entonces:

El ancho de banda es la distancia entre los dos puntos: ecuacin 4

4.- Coloque las puntas del osciloscopio en los extremos del transformador FI (pines 4 y 5) y ajuste el voltaje de entrada a 25 mV que es el voltaje trmico llamado VT proveniente del generador de funciones y obtenga la seal de salida en el secundario del transformador (sin resistencia de carga RL) a la frecuencia de 455 Khz. Anote estos datos en su tabla de datos experimentales.Para cada medicion mida el voltaje pico a pico en el colector del transistor.

(Usted debe ajustar su voltaje de entrada a 455KHz cada vez que cambia la resistencia de carga)(Mejor es verificar que el primario del transformador est resonando a 455KHz, cada vez que haga un cambio en RL)

Haga los clculos necesarios para llenar la seccin de la tabla de Datos Calculados. Notar que RLpri es el valor de la resistencia de carga RL reflejada al primario.

Av= Vout/Vin es la ganancia de voltaje.

Esta ganancia puede ser comparada con los valores obtenidos en la tabla 2.Rsource es el valor de la resistencia de fuente del generador de corriente del transistor, en paralelo con cualquier resistencia parsita que exista en el transformador, y est en paralelo con RLpri. Estas dos resistencias comprenden la conductancia G que usamos para derivar las ecuaciones de resonancia. Cuando calculemos Rsource, usamos el valor dado por los datos medidos sin resistencia de carga y registramos este dato en la tabla. Entonces nosotros pondremos Rsource en paralelo con Rlpri para calcular los anchos de banda para otros casos. Estos anchos de banda calculados probablemente no sern exactamente los mismos que los medidos pero no debe existir mucha diferencia. [Por supuesto que el ancho de banda calculado para la resistencia de carga infinita (sin carga) deber ser el mismo que el ancho de banda medido para poder determinar el valor de Rsource]

4.- Preguntas

1 De qu resistencia depende el ancho de banda . Fundamente su respuesta.2 De acuerdo con el modelo de aproximacin lineal a altas frecuencias, se cumple la relacin de ganancia en voltaje? Use tablas para demostrar y comparar estos resultados.3 Calcule la impedancia de entrada del amplificador y la impedancia del primario del transformador. De acuerdo a la relacin de transformacin de su transformador coinciden estos resultados?

4 Qu condicin debe cumplirse para ingresar una seal que viene de una etapa anterior y se acople con la base del transistor? Fundamente su respuesta.

5 Por qu cree que la ganancia disminuye a medida que la resistencia de carga disminuye?. Fundamente su respuesta.6.- Presente un informe completo y mencione sus observaciones y conclusiones.

Tabla de datos experimentales:

VinppVcolectorppVoutppRLfHfLBWQ

VTSin carga

2VT1k

4VT10 K

Tabla de datos calculados:

RsourceRLpriRs//RpriBWfHfLQAv

LAB III

CIRCUITO OSCILADOR SENOIDAL1.- OBJETIVOS

Implementar circuito generador de frecuencia (oscilador) en la frecuencia intermedia de 455 Khz.

Determinar las caractersticas bsicas de un oscilador senoidal en la frecuencia intermedia de AM.

2.- MATERIALES

Osciloscopio Hameg.

Fuente de voltaje DC simtrica.

Transformador de Radio Frecuencia [RF] color rojo observe que este transformador no tiene con capacitor incluido. Bobina de color amarillo. Desarmador plano de material no conductor: plstico.

Transistores BJT: 2 (2N3904). Resistencias w: 100 1K47 K(resistencia RL: 10K100K) Condensador variable C9 (trimmer) de 20 pF hasta 500 Pf Capacitor cermico y de tantalio: 4(100nF). Capacitor cermico C9: 150pF (550Khz