INFORME3_Electronica3

8/2/2019 INFORME3_Electronica3

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UNIVERSIDAD DEL QUINDIO, INGENIERA ELECTRNICA, LABORATORIO DE ELECTRNICA III,PRESENTADO DURANTE EL SEGUNDO SEMESTRE DE 2011

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Resumen En la prctica de laboratorio realizada en estasesin se disearon e implementaron circuitos resonantes afrecuencias establecidas. Los datos obtenidos tericamentese compararon con los datos hallados en la prctica y conla simulacin realizada en el programa Orcad Pspice.

Abstract In the lab made un this session were designedand implemented a set frequencies resonant circuits. Thetheoretical data were compared with data found inpractice and the simulation carried out in Orcad Pspiceprogram.

Palabras claves Red de acople, frecuencia, impedancia, factor de calidad.

Keywords Coupling Network, frequency, impedance, simulation, factor of quality.

I. INTRODUCCIN

Las redes de acople son una importante y til herramientapara adecuar impedancias, es decir, para acomodar fases enlos circuitos multi etapa, ya que para estos circuitos esimportante tener en cuenta tanto la impedancia de entradacomo la de salida de cada etapa, con el fin de permitir unacoplamiento ptimo y permitir una mxima transferenciade potencia en la carga.

En este laboratorio se muestran diferentes formas derealizar el clculo para un acoplamiento ptimo.

II. OBJETIVOS

Realizar un diseo de acople de impedancias tal que losvalores de resistencias, bobinas, capacitancias seajusten a una frecuencia requerida.

Observar la grafica del comportamiento en frecuenciade las distintas redes de acople en el programa desimulacin.

Comparar el anlisis terico y prctico con los datosobtenidos en el programa de simulacin Orcad Pspice.

III. MATERIALES:

Generador de seal Osciloscopio Protoboard Resistencias Bobinas Condensadores

Orcad Pspice

IV. MARCO TERICOPara el anlisis de las redes de acople de impedanciasdebe tener en cuenta:

Red de acople: Son circuitos usados para acoplar limpedancia de carga a la fuente, algunos tipos acople se presentan a continuacin:

Red L:

Fig. 1 Esquema de la red L

Para el cual las ecuaciones de diseo son:

( )

Redes de acopleLaboratorio No. 3

Jorge Luis Enrquez, Carlos Julio Bernal, Alejandra Bejarano Rincn


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Red PI:

Fig.2 Ci rcuitoRed pi Para la solucin de la red pi de la Fig.2, se analiza elcircuito como se muestra en la Fig.3 para realizar losclculos tericos.

Fig.3 Circuito para realizar el anlisis de Red pi

Para este diseo las ecuaciones son:

( )

Red T:

Este circuito tiene las ecuaciones de diseosiguientes:

Fig.4 Montaje de una red de acople T

V. PROCEDIMIENTO

Disear tres circuitos de adaptacin (red L, red Pi, T) para acoplar una impedancia de 50 con unaresistencia de carga RL, en una frecuencia operacin fo=100Khz, tal que haya mximtransferencia de potencia. Para el diseo inicie convalor dado de inductancia, luego halle RL y los valode los elementos reactivos.

Para obtener lared L , se realiza el calculo de lasiguiente manera:

Como la fo=100Khz, entonces , yteniendo una bobina de 100H con un Q = 23

=50+ se reemplaza en (1), para hallar la resistencde la bobina.

Ahora aplicando (3):

( ) ( )

Ahora empleando (4):

En la Fig. 5 se observa el circuito con los valo

calculados anteriormente.


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Fig. 5Esquema de la red L con los valores obtenidos

El comportamiento de esta Red L, se observa en la Fig.6, en lacual el pico de resonancia calculado tiene una amplitudpequea, es decir, este circuito tiene un factor de calidad muybajo, adems en esta figura se puede ver un nivel DC, quehace que la salida empiece en aproximadamente 700mV, ydespus cuando termina la frecuencia de resonancia seaproxima a cero. Como la entrada al circuito es de 1V, ycuando se encuentra en resonancia este circuito disminuye lasalida en un factor de mas o menos un 30% de la entrada.

Fig.6 Comportamiento de la Red L calc ulada ante unaentrada de 1V

Red PI:

Para obtener lared PI , se calcula:

Si la fo=100Khz, entonces ,teniendo una bobina

de 560H y =50 suponiendo

un =1 para hallar R, entonces:

Ahora se procede a calcular

Se obtiene

Como , entonces

Hallando

( )

Para completar el circuito hallo

Fig.7 Esquema de la red PI con los valoresobtenidos

El Q total del circuito se calcula como Q= , y es:

Entonces el Q total del circuito es 17.592920.

El ancho del banda del circuito es:


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Fig.8Comportamiento de la Red PI calculada ante unaentrada de 1V

En la fig.8, se ve el comportamiento de la Red Pi, quetiene un pico de resonancia con un Q alto. Este circuito seencuentra ante una entrada de 1v, el cual es el nivel DC enel que esta el circuito antes de acercarse a la frecuencia deresonancia, y se obtiene una salida justo en el momento deresonancia de 7.41V por tanto este circuito implica un Qalto y una ganancia de voltaje alta.

Red T:

Para obtener la Red T, se trabajo con unade 560H quetiene un Q = 36, y =50 y con :

Como se conoce que la reactancia de una bobina es:

Despejando Q de (11):

Considerando una resistencia de carga , sereemplaza en (12) y (13):

Por tanto:

Fig.9 Montaje realizado para una red T, con los valorescalculados

En la fig.9, la respuesta del circuito tiene un pico resonancia en 100Khz, es un filtro selectivo, pedisminuye el voltaje de entrada hasta 497.502maproximadamente la mitad del voltaje de entrada enmomento de mxima transferencia de potencia.

Fig.9 Respues ta obtenida de la Red T ante una entrada de1V

VI. ANLISIS DEL ERRORPrimero se analizaran los datos obtenidos con respecto a

Red L

El clculo del error es:

Tabla I. Dato practico y terico de la frecuencia de

resonancia en la red L

Datos Tericos Datosprcticos

Error (%)

F 100Khz 89.4Khz 10.6

Este error se debe a la resistencia de la fuente que sesupone de 50 para efectos de clculos. Tambin se debe

Frequency

1.0KHz 3.0KHz 10KHz 30KHz 100KHz 300KHzV(R2:2)

0V

2.0V

4.0V

6.0V

8.0V

(100.000K,7.4162)

Frequency

100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHzV(R2:2)

0V

200mV

400mV

600mV

(100.000K,497.502m)


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la aproximacin de la resistencia reemplazada, en el montaje del circuito.

Los datos obtenidos de la Red T .

Tabla II. Datos practico y tericos de la red T

Datos Tericos Datos

prcticos

Error (%)

F 100Khz 104.35Khz 4.35B 14.21Khz 34.02Khz 143Q 7.037 2.941 58.2

En este circuito, los valores de los capacitores fueronaproximados a una cifra decimal, y las resistencias al enteroms cercano.

Los datos de Red Pi obtenidos son:

Tabla III. Datos practico y tericos de la red Pi

Datos Tericos Datosprcticos Error (%)F 100Khz 99.5Khz 0.5B 5.6841Khz 14Khz 146.30Q 17.592920 7.1428 59.3995

Para el montaje de este circuito los componentesaproximados son los capacitores, siendo y

, y las resistencias al entero mas cercano.

Comparando los resultados de las dos ultimas redes aunquese obtuvo la frecuencia de resonancia f 0 ubicada en 100Khz,el factor de calidad del circuito disminuyo en la prctica de

manera considerable. Las causas de este cambio, pueden serla aproximacin en cuanto a componentes.

VII. CONCLUSIONES

o Los filtros pasivos, con inductores y bobinas, soncircuitos simples que permiten el acople deimpedancias, dando como resultado mximatransferencia de potencia en la carga.

o En circuitos de acople que involucran elementos quealmacenan energa, como bobinas y capacitores, sepuede encontrar una ganancia de voltaje.

o La red tipo pi presenta mayor selectividad que la redtipo L y la red tipo T. Adems la red tipo pi amplificaconsiderablemente el voltaje de entrada en lafrecuencia de resonancia, lo que mejora latransferencia de potencia de fuente a la carga.

o El Q de las redes de acoplamiento tipo T y Pi seencuentra estrechamente relacionado con el valor de labobina utilizada para estos montajes entre mas grande

sea el valor de la bobina mas grande ser el Q circuito.

o La configuracin tipo L es la que presenta menfactor de calidad, y este problema es difcil de resoldado que Q esta dado por las resistencias del circuy estas no siempre pueden ser cambiadas.

o Una red de acople presenta mxima transferencia potencia cuando se esta en la frecuencia resonancia.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] J. Cardona, W. Jimnez, A. Vera,Electrnicaaplicada a comunicaciones , Universidad delQuindo, Armenia, Quindo, 2008.

[2] O. Santa Cruz, Adaptacion de impedancias ,cap.11, 2010.

Primer EstudianteJorge Luis Enrquez -1094900037.

Naci en Pasto, Nario el 30 de abril de 1988, estudiprimaria en el colegio Nuestra seora de Beln, Culminbachillerato en el colegio CASD y actualmente cursa octsemestre de ingeniera electrnica en la Universidad Quindo y pertenece al grupo de investigacin GITUQ rea de telecomunicaciones de la universidad del Quind

Segundo EstudianteAlejandra Bejarano 91060810570

Naci en Calarc, Quindo el 8 de junio de 1991, estula primaria en el colegio Rafael Uribe Uribe de CalarCulmino el bachillerato en el colegio San Jos de Calarcactualmente cursa octavo semestre de ingeniera electrnen la Universidad del Quindo y pertenece al grupoinvestigacin GAMA del rea de control y automatizacde la universidad del Quindo.

Tercer EstudianteCarlos Julio Bernal - 1094904788

Naci en Armenia, Quindo el 12 de mayo de 19estudio la primaria en el colegio Montecarlo de ArmeCulmino el bachillerato en el colegio Liceo Juan Pa

Segundo de Armenia y actualmente cursa octavo semede ingeniera electrnica en la Universidad del Quindpertenece al grupo de investigacin GAMA del rea telecomunicaciones de la universidad del Quindo.

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