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INFORME FINALCIRCUITOS ELECTRICOS IILABORATORIO N 6
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noviembre
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UNMSM 1
RESPUESTA DE FRECUENCIA DE
CIRCUITOS EN C.A.
OBJETIVO:
- Verificar experimentalmente la respuesta en frecuencia de
circuitos R-C
cuando se comportan como filtros: pasa bajos, pasa altos, pasa
banda o
rechazo de banda.
MATERIALES Y EQUIPOS:
- Resistencias: 4.7K, 2.3K, 10K
- Condensadores: 0.01uF, 2nF, 20nF
- VOM
- Generador de funciones
- Cables
- Multmetro
MARCO TEORICO
Respuesta a la frecuencia:
Por respuesta a la frecuenciade una red o circuito se entiende
sucomportamiento sobre un intervalo de frecuencias.
Redes de 2 pu ertas:
Una red de dos puertas es aquella que presenta dos pares de
terminales, unaconsiderada de entrada y la otra como terminal de
salida. En la primera estn
definidos un voltaje y una corriente mientras que en la segunda
terminal
estn definidos un voltaje y una corriente .
En la red de dos puertas la conexin de salida debe definirse
como:
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(i) circuito abierto,
(ii) circuito en corto,
(iii) impedancia de carga aplicada
Las funciones de frecuencia ms usuales para el estudio de las
redes de dospuertas son:
Impedancia de entrada
Razn de voltajes
Razn de intensidades
Impedancias de transferencia y =
En conjunto, las funciones Hse denominan funciones de
transferencia o de red.
Filtros : Redes de pasa altas, de pasa bajas y pasa band a:
Estudiaremos la razn de voltajes de algunos circuitos de 2
puertas en funcinde la frecuencia.
Si disminuye conforme aumenta la frecuencia, el comportamiento
sellama cada de impedancia a alta frecuenciay el circuito es una
red de tipopaso bajo.
Por el contrario,si disminuye cuando disminuye la
frecuenciaestamos en el caso de una redpasa alta, es decir, tenemos
una cada de impedanciaa baja frecuencia.
Existe adems sistemas que presentan un comportamiento mixto de
las dos
anteriores, es decir, slo en un rango de frecuencias toma
valoresconsiderables. A este tipo de sistemas se les conoce con el
nombre de redespasabanda.
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Frecuencia de potencia media:
Se denomina frecuencia de potencia media a la frecuencia la
cual
De manera muy general, cualquier funcin de red no constante
alcanzar su valor absoluto ms grande en alguna frecuencia nica .
Enmuchos casos, existirn dos frecuencias de potencia media que
verifiquen la expresinanterior: una posterior y otra anterior a la
frecuencia de pico). A la separacin de
ambas frecuencias se le denomina ancho de banda y sirve como
medida delo agudo del pico.
Circuitos resonantes:
El fenmeno de resonancia en una red elctrica, est originado por
lapresencia de elementos reactivos en la misma, es decir, de
bobinas y decondensadores.
La reactancia inductiva ( ) aumenta si la frecuencia
aumenta, mientras que la reactancia capacitiva ( )
disminuye si la frecuencia aumenta. Este comportamiento de los
elementos inductivosy capacitivos permite neutralizar a una
frecuencia determinada las reactanciasinductivas y capacitivas
conectadas en serie as como las susceptancias decondensadores y
bobinas conectadas en paralelo.
Por esta causa, al excitar un circuito que contenga este tipo de
elementos, larespuesta que se obtiene depender de la frecuencia de
la seal de excitacin.
Las frecuencias a las cuales se producen mximos de respuesta
sedenominan frecuencias de resonancia. Los sistemas pueden
presentar una nicafrecuencia de resonancia (resonancia simple) o
mltiples frecuencias de resonancia(resonancia mltiple).
El comportamiento del sistema viene caracterizado por dos
parmetrosfundamentales:
Frecuencia de resonanciaEs la frecuencia a la que se obtiene un
mximo en la respuesta (V I). Otradefinicin anloga podra ser:
(i) Los valores mximos de las energas almacenadas en lasbobinas
y en los condensadores son mximos.
(ii) La impedancia o admitancia de entrada de la red es real (I
y Vestn en fase).
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Factor de cal idad del circu i to QEs un indicativo de la
eficacia con que se almacena energa en un circuito. Se
define como:
donde es el valor mximo de energa almacenada en el circuito(suma
de las energas almacenadas por las bobinas y los condensadores)
y
es la potencia disipada por las resistencias que forman el
circuito.
En circuitos resonantes, el factor de calidad se define a la
frecuencia deresonancia.
El ancho de banda ( ) en funcin del factor de calidad se puede
expresarcomo
CIRCUITO EXPERIMENTAL
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CUESTIONARIO FINAL
1. PARA LOS CIRCUITOS EXPERIMENTALES. COMPARE SUS
VALORESTEORICOS CON LOS VALORES OBTENIDOS EN EL LABORATORIO.
Los valores tericos difieren ligeramente de los valores
experimentales para
bajas frecuencias y para cuando las frecuencias son altas, el
error se acenta.
El error por lo general es instrumental debido a la resistencia
interna, efecto de
carga, etc.
Los valores tericos ya fueron presentados en el informe previo,
y los valores
experimentales se resumen en las siguientes tablas.
TABLA N 1
frecuencia Vr Vc
20 KHz 2.90 V 4.50 V
18 KHz 5.68 V 1.00 V
15 KHz 5.57 V 1.18 V
10 KHz 5.77 V 1.78 V
Para este circuito se encontr: Fresonancia = Fo = 2809.9 KHz
2. INDIQUE EN SUS GRAFICOS LA FRECUENCIA DE CORTE
Frecuencia de corte: En un filtro, la frecuencia de corte (en
ingles cutoff
frequency o solo cutoff) es el punto en el cual el filtro
empieza a recortar
frecuencias, esto tiene diferentes implicaciones dependiendo el
tipo de filtro.
La frecuencia de corte obtenida grficamente es una aproximacin
de la
frecuencia de corte teorica, esto es porque la obtenida
grficamente, provienemuchas veces de mediciones que no son de todo
exactas.
3. QUE ENTIENDE POR ATENUACION? EXPLIQUE RESPECTO A SUS
GRAFICOS.
Atenuador de magnitud, un dispositivo que, dada una magnitud
elctrica, la
disminuye por un factor constante; una seal atenuada es cuando
la seal de
salida es menor que la seal de entrada, entonces si:
Vsal < Vent
Entonces: H = (Vsal/Vent) < 1
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En los graficos ambas seales de entrada son atenuadas en la
salida porque
los voltajes medidos son menores que 6V que es el voltaje de
entrada.
4. PORQUE PARA CADA FRECUENCIA SE DEBE MANTENER LA TENSION
DE ENTRADA CONSTANTE?
Porque la respuesta en frecuencia debe darse para una seal de
entrada de
amplitud constante, ya que lo nico que debe variarse es la
frecuencia para
poder determinar la relacin entre la salida y la entrada.
Porque la seal de entrada es una funcin de la frecuencia, asi
como la
impedancia y la corriente
5. INDIQUE OTROS METODOS GRAFICOS PARA ANALIZAR LARESPUESTA DE
FRECUENCIA DE UN CIRCUITO.
Otro mtodo grafico es determinado por los polos y ceros de una
funcin de
red.
Se utiliza el operador S = d/dt
Un cero ser un valor particular de s cuando H(s) se hace cero y
un polo
ser un valor particular de S cuando H(s) se hace infinito tanto
los polos
como los ceros se ubicaran en un plano cartesiano y los polos se
representanmediante una X y los ceros mediante un O.
CONCLUSIONES
- Esta experiencia sirvi para analizar los conocidos circuitos
filtro, muy utilizado
en la prctica.
- La funcin de respuesta en frecuencia (H(jw)) es muy til para
poder
determinar una seal de salida si se tiene la seal de
entrada.
- En una grfica de respuesta en frecuencia se puede determinar
la frecuencia
de corte hallando aquel punto al que le corresponde el 70% de
H.
- Si la respuesta en frecuencia de un circuito es menor que uno,
la seal de
respuesta es una seal atenuada y si es mayor que uno se trata de
una seal
amplificada.
