INGENIERÍA MECATRÓNICA CIRCUITOS ELECTRICOS II

===== UNFV – FIEI. ====== ===== LABORATORIO ====

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 04

PROFESOR: ING. JULIO CANO TEJADA FECHA:

“RESONANCIA SERIE”

OBJETIVOS

Determinar en forma experimental la frecuencia de resonancia de un circuito R-L-C serie

Determinar las frecuencias de corte y el ancho de banda en forma experimental

Trazar la curva de respuesta en frecuencia y examinar las variaciones de la intensidad de corriente y valor absoluto de la impedancia con la frecuencia

Examinar el efecto del valor de la resistencia serie sobre el ancho de banda

MATERIAL Y EQUIPO

- Generador de señales - Osciloscopio con dos sondas - Cable coaxial BNC- cocodrilo - Protoboard tipo regleta - Bobina de 9.5mHy

- Multímetro digital - Condensador de 0.01F

- Cables de conexión - Resistencias: (2) 270 EXPERIMENTO-I Determinar experimentalmente la frecuencia de resonancia de un circuito

resonante serie

1.- Observe el panel frontal del generador y en la salida OUT indica la resistencia interna del

generador.- Tome la bobina de 9.5mHy así como las dos resistencias de 270Ω, con el ohmímetro digital mida su resistencia óhmica.-Anote estos valores en la Tabla-I

TABLA-I

2.- Construya el circuito de la Fig. (1); seleccione la sensibilidad de los canales CH-1 y CH-2 a

2V/Div y la velocidad de barrido adecuada como para ver unos tres ó cuatro ciclos de ambos canales en la pantalla centrados sobre el eje “X”

NOMINAL RGEN RS 270 270

MEDIDO

3.- Calcule la frecuencia de resonancia teórica mediante:

4.- Aumente lentamente la frecuencia del generador observando la amplitud y la fase de las

formas de onda de entrada y salida visualizadas en los canales CH-1 y CH-2 del osciloscopio.-Observe que la amplitud de la señal de salida en el CH-2 va aumentando de amplitud cuando la frecuencia aumenta y su desfasaje respecto a la señal de entrada CH-1 va disminuyendo.

5.- Siga moviendo lentamente el control de frecuencia del generador hasta que las señales de

entrada y salida estén en fase.-Esa es la frecuencia de resonancia experimental del circuito.-Observe que en éste punto la amplitud de la señal de salida indicada por el CH-2 es máxima.-Anote la frecuencia del generador Fo= KHz y su amplitud pico a pico Vo(máx) = Vpp.-Coincide éste valor experimental de Fo con el valor teórico encontrado en el paso (3) ?

Si , No , Aproximadamente 6.- Estando el circuito en resonancia, desconecte el generador del circuito y con el osciloscopio

mida el voltaje que suministra el generador a circuito abierto (open circuit oc) Vo(oc).- Anote: Vo(oc) = Vpp

EXPERIMENTO-II Trazar la característica de respuesta en frecuencia, determinar las

frecuencias de corte y el ancho de banda del circuito 1.- Manteniendo el circuito como se indica en la Fig. (1) ponga la frecuencia del generador en

6KHz y asegurándose que el voltaje del generador en todas estas mediciones esté a 10Vpp mida con el CH-2 el voltaje de salida pico a pico sobre la resistencia de 270Ω y anote este valor en la Tabla-II

TABLA-II (R = 270Ω)

Fo

2.- Repita el paso 1) para cada uno de las frecuencias indicadas en la Tabla-I

3.- Pera determinar las frecuencias de corte, ponga la frecuencia del generador en la frecuencia de resonancia y tome nota del voltaje de salida Vo, luego disminuya lentamente la frecuencia del generador (cuidando de mantener constante en 10Vpp el voltaje del generador) hasta que el voltaje de salida Vo del CH-2 caiga al 70.7%del voltaje máximo obtenido en la frecuencia resonancia.-Esa es la frecuencia de corte inferior F1 = KHz

4.- Repita el mismo procedimiento para determinar la frecuencia de corte superior F2 esta vez

aumentando lentamente la frecuencia del generador a partir de la frecuencia de resonancia

F(KHz) 6 8 10 12 13 16 17 19 21 23 25

VGEN 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp

Vo(pp)

I =Vo/R

Z =VGEN/I

hasta que el voltaje de salida Vo del CH-2 caiga al 70.7%del voltaje máximo obtenido en la frecuencia resonancia.-Esa es la frecuencia de corte superior F2 = KHz.

5.- Determine el ancho de banda del circuito mediante: BW = F2 – F1 = KHz. 6.- Con la ayuda de la calculadora determine el valor de la corriente y el valor absoluto de la

impedancia del circuito indicados en la Tabla II 7.- Conecte la otra resistencia de 270Ω en paralelo con la anterior de modo que ahora la

resistencia de carga es 135Ω y repita los pasos 1) á 5) anotando sus mediciones en la Tabla-III

TABLA-III (R = 135Ω)

Fo

8.- Ahora el nuevo valor de las frecuencias de corte son F1 = KHz ; F2 = KHz y el

nuevo ancho de banda del circuito es BW = F2 – F2 = KHz. El ancho de banda ha aumentado ó ha disminuido …………………………….. 9.- Con la ayuda de la calculadora determine el valor de la corriente y el valor absoluto de la

impedancia del circuito indicados en la Tabla III 10. Retire las dos resistencias de 270Ω del circuito y reconéctelas en serie de modo que ahora

la resistencia de carga es 540Ω y repita los pasos 1) á 5) anotando sus mediciones en la Tabla-IV

TABLA-IV (R = 540Ω)

Fo

11. Ahora el nuevo valor de las frecuencias de corte son F1 = KHz ; F2 = KHz y el

nuevo ancho de banda del circuito es BW = F2 – F2 = KHz.

El ancho de banda ha aumentado ó ha disminuido ……………………………..

12. Con la ayuda de la calculadora determine el valor de la corriente y el valor absoluto de la impedancia del circuito indicados en la Tabla IV

F(KHz) 6 8 10 12 13 16 17 19 21 23 25

VGEN 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp

Vo(pp)

I =Vo/R

Z =VGEN/I

F(KHz) 6 8 10 12 13 16 17 19 21 23 25

VGEN 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp 10Vpp

Vo(pp)

I =Vo/R

Z =VGEN/I

CUESTIONARIO

1.- Explique brevemente en qué consiste el fenómeno de resonancia 2.- Por qué en el paso 6) del Experimento-I varía el voltaje del generador al ser desconectado

del circuito. Explique y justifique su respuesta- 3.- Por qué la amplitud de la señal de salida Vo a la frecuencia de resonancia registrada en las

Tablas II, III y IV no son las mismas. 4.- Grafique sobre un mismo papel milimetrado ó cuadriculado las variaciones de la corriente

“I” respecto a la frecuencia, y en otro papel las variaciones de la impedancia “Z” también respecto a la frecuencia registradas en las Tablas II, III y IV respectivamente y ubique en los gráficos la frecuencia de resonancia Fo y las frecuencias de corte F1 y F2 así como el ancho de banda correspondiente a cada gráfico.

5.- De los datos registrados en la Tabla-I determine el factor de calidad teórico de Qo

correspondiente a cada uno de los circuitos ensayados en las Tablas II, III y IV.-A partir de los gráficos de corriente versus frecuencia, determine en cada caso el factor de calidad experimental Qo de cada circuito.-Coinciden éstos valores experimentales de Qo con los valores teóricos. Explique las discrepancias si las hay.

6.- Cuál ha sido el efecto de variar el valor de la resistencia “R” en el circuito resonante.