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Prácticas con  el Osciloscopio

Osciloscopio sencillo

Como primera práctica en IR, vamos a ver el funcionamiento básico y aplicado a las radiocomunicaciones. Tenemos que entender que la analítica de la señal es muy importante para ver sus parámetros básicos. El osciloscopio es un instrumento de medida y visualización de las señales eléctricas. Tenemos un  breve manual en youtube que empezaremos por verlo para luego pasar a hacer algunas tareas con el mismo

Tenemos un buen tutorial que vamos a ver antes de seguir con las tareas https://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php Buenos, pasamos a las tareas

  Vamos a calibrar nuestro osciloscopio.

  En el primer caso, tenemos una señal perfecta ( cuadrada ). Debemos procurar obtener una señal lo mas parecida a ella. Puede que nos encontremos con la 2º señal ( poco compensada )o la 3ª señal, que sería una excesivamente compensada.

La primera práctica consiste en hacer pantallazo del visor del osciloscopio donde se muestre cómo queda la señal cuadrada, una vez ajustado en la sonda

   Prácticas con el simulador Proteus. Es un grupo de varias prácticas sólo simuladas.

    Circuitos RLC. En este caso vamos a trabajar con proteus y montaremos el circuito RLC, con los componentes que tenemos en el taller.

  1.  Actividad teórica.  Diseñar un circuito RLC  serie de forma que la resistencia sea de 100 Ohmios, la impedancia inductiva de 80 y la capacitiva de  50. El generador que vamos a usar tiene una frecuencia de 10 KHz y una tensión de pico de 5 voltios.
  2.  Calcular los valores de L y C .
  3.  Montar y tomar las medidas de las tensiones Vr, VL y Vc. Para medir la tensión en la bobina y en el condensador, tenemos que poner una masa entre L y C, tal como se muestra en la figura.
  4.  Calcular el desfase que hay entre la corriente y la tensión en cada componente
  5. Hay que tener en cuenta, que para un momento determinado, la corriente sale por la parte alta del generador y pasa por R, L y C. Si la masa está después de pasar L, la tensión es correcta, pero para C, la referencia ( masa ) está antes de pasar el condensador. Por tanto, tenemos que invertir en el osciloscopio, la señal del C1 para que las medidas sea tomando el mismo criterio
  6. Cambiamos los valores de L por 47 µHr  y de C por 330 KpF. Calcular la frecuencia de resonancia
  7. Ajustar nuestro circuito con los valores de fo, R, L y C  para comprobar que la tensión en la bobina es igual a la tensión del condensador ( en resonancia ). Comprobar que Fo sale 40412 Hz, aprox, cuando aplicamos la fórmula:

 toma de tiera en rlc  

Pasamos a montar el circuito en taller. Usaremos:

practica osciloscopio 2practica osciloscopio 2

 

Practicas de Filtros. Simulación en proteus

El espacio radioeléctrico está compuesto por una amplia variedad de señales de RF,cada una con su correspondiente frecuencia . Los filtros son circuitos  que  van a impedir el paso de ciertas frecuencias y va a dejar pasar las frecuencias que nos interesan.

Este objetito se puede hacer con componentes pasivos ( R, L, C ) o con componentes activos ( transistores, amplificadores operacionales, etc ). Éstos últimos son más precisos.

Los filtros se clasifican en:

  1. Filtros pasa bajo, cuando deja pasar las frecuencias bajas
  2. Filtros paso alto, que dejan pasar las frecuencias altas en impiden que pasen las bajas
  3. Filtros paso banda, que permite pasar las frecuencias entre unos determinados valores.
  4. Filtro eliminación de banda, justo lo contrario al anterior
filtro rc A la izquierda de la imagen, tenemos un filtro sencillo compuesto por una resistencia y un condensador.

Sabiendo la respuesta del condensador  a la frecuencia, qué piensas que va a dejar pasar, las frecuencias bajas o altas ?

 

 

 

Desarrollo de las prácticas. Hasta que no hagamos las tres tareas, no subirlo a Drive. Como siempre , en un pdf, con el nombre de  Filtros.pdf

  1.  Filtro paso bajoMontamos el circuito de la figura con el programa proteus. Los valores son  1 KΩ  y 10 nF
  2.   Vamos a calcular la frecuencia de corte, que se define  como aquella  donde  el valor óhmico de la resistencia coincide con el valor óhmico de la reactancia capacitiva. fpb2
  3.  Calculamos la ganancia  en tensión para la frecuencia de corte, que viene dada por el cociente entre la tensión de salida y la tensión de entrada a esa frecuencia. Tenemos que: fpb1.
  4. Si sustituimos  R por Xc, tenemos :ganancia tensión filtro paso bajo
  5. Demostrar que a la frecuencia de corte, la ganancia en dB (mV ) ha caído aproximadamente en 3 dB.
  6.  Vamos a hacer nuestro análisis en el dominio de la  frecuencia para mostrar la ganancia respecto a f. Para ello tenemos que construir nuestro circuito y añadir un Analizador de frecuencia ( ver pestaña Graph Mode, y tomar el instrumento Frecuencia ). La entrada que damos es un generador senoidal de tensión 10 voltios. La  sonda de tensión la llamamos Vo. Una vez terminado, tenemos que seleccionar en el medidor de frecuencia la señal del generador como entrada y llevar la sonda dentro del la pantalla del medidor. Al dar a la barra espaciadora, tenemos que tener nuestra práctica terminada , mostrando la respuesta en frecuencia de este filtro. Ver imagen
  7. Por último, comprobar que el valor de la frecuencia de corte coincide con la dada en la gráfica. Se hace doble click en la barra verde y se hace mas grande

filtro paso bajo

Filtro paso alto

filtro paso alto

Haremos lo mismos, pero esta vez, usando una bobina. Sería lo mismo para un condensador, sólo que la posición tienen que varia. Ver imagen superior

  1. Montar en proteus un filtro paso alto donde R = 100 Ω  y L = 1 mHr
  2. Calcular la frecuencia de corte, sabiendo que ocurre cuando el valor de la impedancia inductiva coincide con la resistencia
  3. Añadir el analizador de frecuencia y comprobar que la Fc teórica, coincide con la mostrada en la gráfica de la respuesta en frecuencia

Filtro paso Banda

Teoría. Ahora nos toca "unir" los dos filtros anteriores para conseguir las dos funciones ( dejar pasar las bajas y las altas ).

La idea es que si el bajo deja pasar hasta cierta frecuencia Fcs  y el alto deja pasar desde una frecuencia Fci,   el resultado es que pase las frecuencias desde  Fci hasta  Fcs .

filtro paso banda

Vamos a diseñar un circuito que deje pasar un rango de frecuencias (  fci de 1000Hz y una fcs de 10kHz. Tenemos que considerar las impedancias de entrada y salida del filtro. Suponemos que la fuente de seña ( Entrada ) tiene una  impedancia de 50Ω y que se conecta a una carga 47kΩ.

Para proceder con los cálculos, tenemos que considerar la teórica del 10, que se aplica en electrónica, por la cual, se puede considerar que una rama de impedancia es despreciable, si es el 10 % . Por ejemplo, si tenemos una resistencia de 100, en paralelo con otra de mil, se puede despreciar la de 1000 para hacer cálculos aproximados.

  1. Vamos con el filtro paso bajo, R2-C2. En este caso, C2 tiene una resistencia de carga de 47kΩ, por tanto, la impedancia del condensador tienen que ser el 10%, dando lugar a un valor del condensador de:C2 filtro paso bajo
  2. Hacemos cuentas y nos da C2 = 3.38 nF
  3. R2 será el mismo el de la reactancia de C2 a la fcs.  => R2 = 4,7 kΩ
  4. filtro paso banda impedanciaAñadimos de nuevo el circuito para mostrar la impedancia que "ve" la resistencia R1. Sería la carga que tiene conectada en paralelo. Como hemos calculado que R2 es 4700 Ω, podemos considerar ese valor, como valor permanente de impedancia de carga, dado que no varia con la frecuencia, cosa que sí hace C2. Por tanto, R1 = 470 Ω
  5. Al igual modo que antes, la impedancia de C1 tiene que ser igual a R1, por tanto:
  6. En este caso, C1 es 338 nF
  7. Procedemos a montar nuestro circuito en proteus.ancho banda filtro paso banda

Tarea a realizar. Proceder a diseñar un filtro paso banda donde la impedancia de la carga es 60 KΩ y las frecuencias de corte son 50 kHz y 80 KHz. Se debe indicar cada uno de los pasos, así como añadir las imágenes explicativas de la práctica