ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

Laboratorio N° 1

Componentes Electrónicos

Docente: Lic. Juan Carlos Inca Flores

Nombre: Univ. Erick Vladimir Herrera Nina

Auxiliar: Univ.

Grupo:

Fecha de entrega: 15/08/2014

La Paz – Bolivia

1 . T I T UL O . Componentes electrónicos

2 . Objetivos • Conocer las características y forma física de los distintos componentes pasivos y activos (resistores, condensadores, bobinas, transformadores, relés, diodos, transistores y C.I.).• Conocer las características y forma física de los distintos componentes activos en Tecnología Superficial SMD, (diodos, transistores e integrados). • Conocer y diferenciar las características de los circuitos amplificadores de radio frecuencia, circuitos amplificadores lineales analógicos.

3. Fundamento teóricoIntroducciónEn este trabajo práctico observaremos la forma física, las características y la simbología de los distintos tipos de componentes electrónicos pasivos y activos.Para realizar este experimento tendremos un par de resistores, termistores, varistores, LDRs, resistores variables, capacitores variables, bobinas, transformadores, relés y los componentes activos.Se verificara el estado y la aplicación de los componentes activos como son los transistores de diferentes aplicaciones, si también de los amplificadores y los transistores de radio frecuencia y los circuitos integrados lineales analógicos.

4. CUESTIONARIO

1.- Realizar la simbología electrónica de todos los componentes pasivos y activosSímbolos de componentes pasivos

Resistencia eléctrica / ResistorSistema IEC

Resistencia eléctrica/ ResistorSistema NEMA

Inductor / Bobina eléctrica Condensador eléctricocapacitor

Interruptor Conmutador

Pulsador Conector machoSistema IEC

Fusible Conector hembraSistema IEC

Conductor / línea eléctrica Conector machoSistema NEMA

Tierra Conector hembraSistema NEMA

Símbolos de componentes activosDiodo Diac

Tiristor Triac

IC, circuito integrado Amplificador

Generador eléctrico Pila

Transistor Símbolo de válvula electrónicaEjemplo: Diodo

Otros símbolos eléctricos y electrónicos básicosAntena Altavoz / Parlante

Micrófono Lámpara / Bombilla

Corriente continua, CCCorriente directa, CD

Corriente alterna, CA

Polaridad positiva Polaridad negativa

Cristal piezoeléctrico Relé (Bobina e interruptor)

Transformador eléctrico Motor eléctrico

2.- Investigar sobre los diferentes tipos de instrumentos de medición aplicados al área de las telecomunicaciones.

El multímetroINFORMACIÓNEl multímetro o polímetro es una de las herramientas más útiles en cualquier laboratorio de

medida por su versatilidad y facilidad de manejo. La función principal del multímetro es la de medir el voltaje y corriente en cualquier circuito electrónico, ya sea de continua o de alterna, muchos de ellos incorporan además otras funciones que permiten medir componentes discretos como resistencias, condensadores, diodos e incluso transistores.

TIPOSEn la actualidad podemos encontrar dos tipos de multímetros, los analógicos y los digitales.

Estos últimos son los más aconsejables ya que nos ofrecen una medida más exacta y además son más sencillos de utilizar que sus parientes analógicos. A partir de ahora nos centraremos exclusivamente en el funcionamiento de los multímetros digitales.

Multímetro analógico

Multímetro digital

La fuente de alimentaciónINFORMACIÓN

La mayoría de los circuitos electrónicos bajo medida requieren una fuente de alimentación de continua que mantenga un nivel de tensión estable libre de oscilaciones y que esté protegida frente a los habituales cortocircuitos que se producen en las placas de pruebas.

DESCRIPCIÓN

En la actualidad existen gran variedad de fuentes de alimentación para laboratorios en función de las potencias requeridas, los niveles de tensión, o el número de alimentaciones necesarias. Todas ellas, sin embargo, poseen funciones y controles comunes que se describen a continuación.

Display de tensión. Muestra el valor de tensión que la fuente esté entregando en el canal seleccionado.

Display de corriente. Indica el consumo de corriente de nuestro circuito.Control de tensión. Regula el nivel de tensión entregado al circuito.Limitación de corriente. Controla la corriente máxima que queremos que absorba nuestro

circuito. Si el consumo de nuestro circuito va por encima de esos valores la tensión de salida caerá automáticamente.

Modo de funcionamiento. Por lo general las fuentes de alimentación de laboratorio tienen 4 modos de funcionamiento distintos. Para explicarlo supondremos que disponemos de una fuente con dos canales de hasta 32V y 1A de corriente como máximo.

El generador de funcionesINFORMACIÓNEl generador de funciones es un equipo capaz de generar señales variables en el dominio

del tiempo para ser aplicadas posteriormente sobre el circuito bajo prueba.

Las formas de onda típicas son las triangulares, cuadradas y senoidales. También son muy utilizadas las señales TTL que pueden ser utilizadas como señal de prueba o referencia en circuitos digitales.

Otras aplicaciones del generador de funciones pueden ser las de calibración de equipos, rampas de alimentación de osciloscopios, etc.

DESCRIPCIÓNAunque existen multitud de generadores de funciones de mayor o menor complejidad

todos incorporan ciertas funciones y controles básicos que pasamos a describir a continuación.

- 1. Selector de funciones. Controla la forma de onda de la señal de salida. Como comentábamos puede ser triangular, cuadrada o senoidal.

- 2. Selector de rango. Selecciona el rango o margen de frecuencias de trabajo de la señal de salida. Su valor va determinado en décadas, es decir, de 1 a 10 Hz, de 10 a 100, etc.

- 3. Control de frecuencia. Regula la frecuencia de salida dentro del margen seleccionado mediante el selector de rango.

- 4. Control de amplitud. Mando que regule la amplitud de la señal de salida.- 5. DC offset. Regula la tensión continua de salida que se superpone a la señal variable en

el tiempo de salida.- 6. Atenuador de 20dB. Ofrece la posibilidad de atenuar la señal de salida 20 dB (100 veces)

sobre la amplitud seleccionada con el control número 4.- 7. Salida 600ohm. Conector de salida que entrega la señal elegida con una impedancia de

600 ohmios.- 8. Salida TTL. Entrega una consecución de pulsos TTL (0 - 5V) con la misma frecuencia que

la señal de salida.El osciloscopioINFORMACIÓNEl osciloscopio es un instrumento que representa gráficamente señales eléctricas que

varían a lo largo del tiempo. En el eje "y" representa la tensión de la señal y en el eje "x" el tiempo en el que transcurre.

Es de especial utilidad para medir periodos y frecuencias, discernir entre la componente alterna y continua, medir tiempos de conmutación de interruptores electromecánicos, localizar fuentes de ruido, etc.

TIPOS DE OSCILOSCOPIOSLos osciloscopios pueden ser analógicos o digitales, representan exactamente la misma

señal pero la procesan de forma totalmente distinta.En el osciloscopio analógico la señal que se desea medir se utiliza para desviar un haz de

electrones que al proyectarse sobre la pantalla de tubo va trazando la señal deseada.Por el contrario, en el osciloscopio digital la señal es muestreada utilizando un conversor

analógico/digital y una determinada frecuencia de muestreo que definimos con la base de tiempos. Con los datos en forma de ceros y unos la señal puede ser representada en pantalla, almacenada o enviada a un PC para su posterior análisis.

DESCRIPCIÓNA grandes rasgos y como ya hemos comentado, los osciloscopios analógicos y digitales se

diferencian únicamente en su forma de procesar la señal por lo que su aspecto frontal, conectores y cuadro de mandos es muy similar. Deberemos distinguir las siguientes partes y controles:

- Control de disparo. Regula el tipo de disparo a utilizar en la adquisición de la señal. Es importante para la estabilización en el trazado de señales periódicas así como para la adquisición de pulsos o picos que suceden en un momento determinado (disparo único).

- Base de tiempos. Determina la cantidad de tiempo que se representa en pantalla. Puede variar desde pocos microsegundos hasta algunos segundos. Para poder visualizar bien cada señal este mando deberá posicionarse en niveles altos para medir señales lentas y bajos para señales rápidas o de alta frecuencia.

- Regulador de amplitud. Indica los voltios a los que equivale cada división de la pantalla. La tensión de la señal será el resultado de multiplicar la escala seleccionada por el número de

divisiones que ocupa la gráfica. En el ejemplo de la figura, si suponemos que se han seleccionado 0.5 V/DIV y la señal ocupa 5 divisiones, la tensión total será el resultado de 0.5*5, es decir 2.5V.

- Canales de entrada. Por norma general los osciloscopios poseen varias entradas de señal de alta impedancia lo que permite realizar comparaciones de fase, amplitud o retardo en diferentes partes del circuito.

A continuación se muestra el aspecto frontal de un osciloscopio digital.

El analizador de espectrosINFORMACIÓNEl analizador de espectros es una herramienta capaz de representar las componentes

espectrales de una determinada señal a partir de su transformada de Fourier.Esta representación en el dominio de la frecuencia permite visualizar parámetros de la

señal que difícilmente podrían ser descubiertos trabajando en el dominio del tiempo con ayuda de un osciloscopio.

Es especialmente útil para medir la respuesta en frecuencia de equipos de

telecomunicaciones (amplificadores, filtros, acopladores, etc.) y para comprobar el espectro radioeléctrico en una zona determinada con la ayuda de una antena.

En la pantalla del equipo la amplitud o potencia de las señales se representa en el eje y la frecuencia en el eje x. La medida de potencia viene indicada en dBm, una unidad logarítmica relativa a la mili vatio.

DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTOExisten gran variedad de analizadores de espectros en el mercado, de mayor o menor

complejidad, pero todos ellos disponen de unas determinadas funciones y controles básicos que se describen a continuación.

- Frecuencia. (FRECUENCY). Permite fijar la ventana de frecuencias a visualizar en la pantalla. Se puede definir la frecuencia inicial y final (START-STOP) o bien la frecuencia central junto con el SPAN o ancho de la ventana.

- Amplitud. (AMPLITUDE). Controla la representación en amplitud de la señal de entrada. Permite fijar el valor de la referencia, el número de dBm por cada división en la pantalla así como el valor de atenuación en la entrada.

- Vista/Traza (VIEW/TRACE). Gestiona parámetros de representación de la medida, entre los que destacan el almacenamiento de los valores máximos en cada frecuencia y el almacenamiento de una determinada medida para poder ser comparada posteriormente.

- Filtro de resolución/Promedio (BW/AVG). El analizador de espectros captura la medida al desplazar un filtro de ancho de banda pequeño a lo largo de la ventana de frecuencias. Cuanto menor es el ancho de banda de este filtro mejor es la resolución de la medida y más tiempo tarda en realizarse. Este menú permite controlar los parámetros de este filtro y el del cálculo de promedios o averaging.

- Marcador/búsqueda de pico (Maker/Peak search). Controla la posición y función de los

markers. Un marker o marcador indica el valor de potencia de la gráfica a una determinada frecuencia. La búsqueda de pico posiciona un marker de forma automática en el valor con mayor potencia dentro de nuestra ventana de representación.

El analizador de redesINFORMACIÓNEl analizador de redes es un equipo muy utilizado en electrónica de telecomunicaciones ya

que permite la medida de los llamados parámetros Scattering. Estos parámetros indican el nivel de transferencia de señal y adaptación de los puertos de cualquier componente. Antes de entrar en detalle sobre el funcionamiento del analizador se hará un breve resumen acerca de los parámetros "S".

DESCRIPCIONLos analizadores de redes son equipos de elevado precio y gran complejidad que permiten

la medida exhaustiva de componentes de radiofrecuencia. Existen dos tipos de analizadores de redes, los escalares y los vectoriales. Los primeros miden los parámetros scattering únicamente en amplitud, mientras que los segundos permiten su medida en amplitud y fase.

En función de cada analizador existen otros muchos controles referentes a aspectos gráficos de la representación, división de pantalla o almacenamiento de medidas que son específicos de cada fabricante y que por consiguiente no serán tratados en este manual.

MEDIDASLo primero que se debe hacer antes de medir cualquier componente es calibrar el equipo o

bien recuperar de la memoria una calibración salvada con anterioridad. Para calibrar el equipo deberemos seguir los siguientes pasos:

1º.- Rango de frecuencias y número de puntos. Al igual que en los analizadores de espectros se define frecuencia inicial y final de trabajo, o bien, frecuencia central y SPAN. El número de puntos indica la resolución de la medida, cuanto más puntos más resolución pero con mayor lentitud.

2º.- Potencia. El analizador mide los componentes utilizando una señal de RF cuya potencia debe ser fijada. Su valor suele estar comprendido entre 0 y 10dBm.

3º.- Menú de calibración. El equipo indicará en pantalla que se vayan conectando diversas terminaciones (circuitos abiertos, cortocircuitos, cargas, etc.) que se tomarán de referencia en la posterior medida.

Una vez calibrado el equipo podemos empezar a medir cualquier parámetro del componente a través del menú de medida (MEAS) desde donde se despliega una lista con los distintos parámetros S que podemos medir (S11, S21, S12 y S22). También podremos elegir el formato de representación a través de su correspondiente menú (FORMAT), igualmente dispondremos de una lista con los distintos formatos (lineal, logarítmico, retardo, fase, etc.).

Pese a su alto coste y complejidad el analizador de redes resulta un equipo de manejo "básico" intuitivo siempre que se tengan conocimientos de electrónica de telecomunicaciones y especialmente de los parámetros scattering.

3.- Investigar sobre los instrumentos de medición y estaciones de soldar en componentes de montaje superficial en circuitos de telecomunicacionesTécnicas de ensamblajeLínea de ensamblaje máquinas de montaje superficial.

Los circuitos impresos poseen unas superficies planas sin agujeros, hechas normalmente de plomo-estaño (plateadas) o de cobre (doradas), llamadas terminales de soldadura. La

pasta de soldadura, que consiste en una mezcla de flux y pequeñas partículas de estaño, se aplica sobre los terminales mediante un proceso de estarcido, utilizando plantillas de acero o níquel troquelado. Una vez la placa de circuito impreso ha sido Seri grafiada, pasa a una máquina de deposición de control numérico, donde un cabezal de herramientas coloca los componentes. Éstos suelen estar empaquetados en rollos y tubos, de forma que un alimentador permite a la herramienta succionar cada componente.

Seguidamente, los paneles son transportados a un horno de soldadura por re fusión. En la primera zona, de precalentado, la temperatura de la placa así como de los distintos componentes es elevada de forma gradual. En la siguiente zona, a mayor temperatura, es donde se produce la fundición de la pasta de soldadura, uniendo así los componentes a los terminales de la placa. La tensión superficial del estaño fundido contribuye a que los componentes permanezcan en su posición, incluso que se alineen con los propios terminales del circuito.Ventajas de esta tecnología

- Reducir el peso y las dimensiones - Reducir los costos de fabricación. - Reducir la cantidad de agujeros que se necesitan taladrar en la placa. - Permitir una mayor automatización en el proceso de fabricación de equipos. - Permitir la integración en ambas caras del circuito impreso. - Reducir las interferencias electromagnéticas gracias al menor tamaño de los contactos (importante a altas frecuencias). - Mejorar el desempeño ante condiciones de vibración o estrés mecánico. - En el caso de componentes pasivos, como resistencias y condensadores, se consigue que los valores sean mucho más precisos. - Ensamble más preciso.HerramientasTester de componentes Metrix TCX01Tester de componentes con identificación automática de los componentes / mide resistencias, capacidades y diodos / tono de advertencia acústico / para selección de componentes