T.P N° 10 Filtros de Señal

Introducción Teórica:
     
     Un Filtro electrónico es un elemento que deja pasar señales eléctricas a través de él, a una cierta frecuencia o rangos de frecuencia mientras previene el paso de otras, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. Es un dispositivo que separa, pasa o suprime un grupo de señales de una mezcla de señales.  Pueden ser: analógicos o digitales, los filtros analógicos son aquellos en el que la señal puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo, mientras que la señal de los filtros digitales toma solo valores discretos.
Un filtro analógico es un filtro usado para procesos analógicos o señales de tiempo continuo. Los filtros analógicos son divididos en filtros pasivos y filtros activos, dependiendo del tipo de los elementos que se emplean para su realización.
     Los filtros también son clasificados dependiendo de las funciones que realizan. Los filtros son sistemas de dos puertos, uno de entrada y otro de salida, que funcionan en el dominio de la frecuencia. Su operación se basa en bloquear señales en términos de su contenido espectral, dejando pasar señales cuya frecuencia se encuentra dentro de cierto rango conocido como banda de paso y rechazando aquellas señales fuera de este rango, conocido como banda de rechazo. Un filtro trabaja sobre señales de entrada produciendo una señal de salida cuyo contenido espectral depende del tipo de filtro.
     Hay diferentes tipos de filtros dependiendo de la aplicación específica que realizan. En términos prácticos, hay cuatro tipos básicos de filtros (Paso bajo, paso alto, paso banda y elimina banda).
     Un filtro paso banda es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una señal y atenúa el paso del resto.

     Un circuito simple de este tipo de filtros es un circuito RLC (resistencia, bobina y condensador) en el que se deja pasar la frecuencia de resonancia, que sería la frecuencia central (fc) y las componentes frecuenciales próximas a ésta, en el diagrama hasta f1 y f2. No obstante, bastaría con una simple red resonante LC.

     Otra forma de construir un filtro paso banda puede ser usar un filtro paso bajo en serie con un filtro paso alto entre los que hay un rango de frecuencias que ambos dejan pasar. Para ello, es importante tener en cuenta que la frecuencia de corte del paso bajo sea mayor que la del paso alto, a fin de que la respuesta global sea paso banda (esto es, que haya solapamiento entre ambas respuestas en frecuencia).

     Un filtro ideal sería el que tiene unas bandas pasante y de corte totalmente planas y unas zonas de transición entre ambas nulas, pero en la práctica esto nunca se consigue, siendo normalmente más parecido al ideal cuando mayor sea el orden del filtro, para medir cuanto de "bueno" es un filtro se puede emplear el denominado factor Q. En filtros de órdenes altos suele aparecer un rizado en las zonas de transición conocido como efecto Gibbs.

Desarrollo Práctico:


3)
      Vo=2V
      Ganancia en veces = 10
      Ganancia en dB = 20
      Desfasaje: 180º


4)
   En este circuito, fc=160Hz.


  Teorica= 1/2π.m.C = 179.5Hz.
   
5)

6)

b) El desfasaje calculado es de 139° en la fc. 


7)
7.1.

7.2.

7.3.

7.4

  

8. 

    fc = 92Hz

10.

  Filtro pasa altos.

11.

  

Conclusiones:

   En este practico pudimos confirmar la variación producida en la teoria y en la practica. Observamos los cálculos de la frecuencia de corte, realizando varias mediciones, con los distintos instrumentos del laboratorio.
  Gracias a este practico podemos diseñar los distintos filtros mas usados y calcular sus valores correspondientes (resistores, capacitores, inductores, entre otros) y sus correspondientes frecuencias de corte, ancho de banda, como así tambien podemos interpretar las distintas gráficas para cada diseño de filtro.

T.P N°9 Fuentes de Tension Reguladas

Introducción Teórica:


     Una fuente de tensión regulada utiliza normalmente un circuito automático de control que detecta, prácticamente de un modo instantáneo, las variaciones de la tensión de salida y las corrige automáticamente. En general, todo sistema de control requiere los siguientes elementos básicos:
Elemento de referencia: Para saber si una magnitud ha variado se precisa una referencia, que deberá ser lo más estable posible.
    Elemento de muestra: Su misión es detectar las variaciones de la magnitud en cuestión (tensiones, temperaturas, presiones, etc.).
    Elemento comparador: Su finalidad es comparar, en todo momento, la referencia con la muestra de la magnitud que pretendemos controlar.
   Amplificador de señal de error: La señal de error, que no es más que la diferencia entre la referencia y la muestra, puede ser de un nivel tan bajo que no puedan accionar el elemento. En este caso, debe amplificarse.
   Elemento de control: Que interpretada la señal de error, amplificada o no, de modo que contrarreste las variaciones producidas en las magnitudes de salida.
Estos elementos básicos integran normalmente cualquier sistema de control, sea electrónico, mecánico, hidráulico, etcétera.
   Los fabricantes de los reguladores recomiendan que la tensión entregada por el secundario del transformador debe ser como minimo 3V superior a la tensión nominal del regulador (para un 7812, la tensión del secundario minima será de 15V o mayor), esto también tiene que ver con la intensidad de consumo que se le exija a la salida de la fuente.


  Desarrollo de la Práctica:

2a. El circuito regula a partir de los 6V de entrada.


2b. El drop-out es la tensión de entrada menos la tensión de salida en el regulador.


2c. No esta tension no es la misma para todas las fuentes integradas. 


2d.
    Con los reguladores de tensión tipo 7805, 7812,7815, etc; podremos diseñar una fuete para nuestro transmisor.

Esta fuente deberá de tener 13,8 volt, pero como no hay un regulador para esta tensión, deberemos de recurrir a tretas secundarias para esta tensión, mas adelante detallaremos cuales son.

Los Reguladores

En la figura vemos un típico integrado regulador de tensión, a pesar que es parecido a un transistor, estos son circuitos integrados. Tenemos los puntos E, entrada de la fuente de alimentación; T, tierra y S, salida regulada.

El "78", nos indica que es un regulador positivo (existe la serie "79" que regula negativamente); XX nos indica a que voltaje regulara.
Estos pueden ser; 7805, 7806, 7808, 7810, 7812, 7815, 7818, 7822 y 7824. Note que no hay ninguno que regule a 13,8 volt.
El voltaje de alimentación de estos, dependerá del regulador, a continuación les presento una tabla con el voltaje de entrada, mínima y máxima, para que tengan en cuenta.

Tipo de Regulador		Tensión en Volt
		Mínima	Máxima
7805		7	25
7806		8	25
7808		11	25
7810		13	28
7812		15	30
7815		18	30
7818		21	33
7822		25	36
7824		27	38

Resumiendo, el 7812 nos dará una tensión de 12 volt y el 7815, una tensión de 15 volt. La fuente de alimentación, tendrá que tener unos 3 volt mas, como mínimo, de la tensión de salida.
Los rango de temperatura serán entre 0º y 125º, para una corriente de salida de 1 amper, por lo que es aconsejable colocarle un disipador de calor para evitar que este se queme.
El indice de error en la tensión de salida es de +/- 0,25 volt, así un 7805 podrá tener entre 4,75 y 5,25 volt de salida.
También tenemos que tener en cuenta a la hora de comprar un regulador, el tipo de regulador que compramos ya que algunos vienen para 0,1 amper y otros hasta 3 ampers. Esto depende de la serie del regulador, estas son las siguientes:

Tipo de Regulador	Potencia en Ampers	Zocalo
78XX	1,0	TO-204, TO-220
78LXX	0,1	TO-205. TO-92
78MXX	0,5	TO-220
78TXX	3,0	TO-204

Circuitos

Este es un circuito simple de un regulador de tensión.
El condensador C1, es un condensador de 0,33 micro faradios, el condensador C2, es de 0,01 micro faradios y forma la carga capacitaba mínima para mantener estable el funcionamiento del regulador. La corriente de polarización del integrado, es prácticamente constante y anda en el entorno de los 4 a 8 mili-ampers
Recuerde que esta estabilización estará limitada a la corriente que soporta el integrado.

La familia

La tensión y corriente que proporcionan es fija según el modelo y va desde 3.3v hasta 24v con un corriente de 0.1A a 3A.

La identificación del modelo es muy sencilla. Las dos primera cifras corresponden a la familia:

• 78xx para reguladores de tensión positiva
• 79xx para reguladores de tensión negativa

Las dos cifras siguientes corresponden al voltaje de salida:

• xx05 para tensión de 5v
• xx12 para 12v
• xx24 para 24v
• etc. etc.

Los modelos más comunes son:

Modelo	7803	7805	7806	7808	7809	7810	7812	7815	7818	7824
Vout	3.3V	5V	6V	8V	9V	10V	12V	15V	18V	24V

3.

4 y 5.

  

6.

  La tensión de entrada debería ser para cualquier regulador de tension integrado igual a la tension a regular mas la tensión de drop out o mayor , y menor a la tension maxima soportada por el mismo. En el caso de nuestro integrado , como la tension a regular son 5V y la V de drop out es de 1,7V la tension tiene que ser mayor o igual a 6,7V y menor a 24V

Vi >= Vreg + VdropOut >= Vmax  

         

Conclusiones:  
  El 7805 es la denominación de una familia de reguladores de tensión positiva, de tres terminales, Vi voltaje de entrada, Vo voltaje de salida y la pata central, masa o común, con especificaciones similares y que sólo difieren en la tensión de salida suministrada y en la corriente que es capaz de dar ante una demanda de ello depende las letras que intercala detrás de los dos primeros dígito.

T.P. N° 8 Sistemas secuenciales

Introducción Teórica:

      A diferencia de los sistemas combinacionales, en los sistemas secuenciales, los valores de las salidas, en un momento dado, no dependen exclusivamente de los valores de las entradas en dicho momento, sino también dependen del estado anterior o estado interno. El sistema secuencial más simple es el biestable, de los cuales, el de tipo D (o cerrojo) es el más utilizado actualmente.

      La mayoría de los sistemas secuenciales están gobernados por señales de reloj. A éstos se los denomina "síncronos" o "sincrónicos", a diferencia de los "asíncronos" o "asincrónicos" que son aquellos que no son controlados por señales de reloj.

    A continuación se indica uno de los principales sistemas secuenciales que pueden encontrarse en forma de circuito integrado: contador.

     Un contador (counter en inglés) es un circuito secuencial construido a partir de biestables y puertas lógicas capaz de realizar el cómputo de los impulsos que recibe en la entrada destinada a tal efecto, almacenar datos o actuar como divisor de frecuencia. Habitualmente, el cómputo se realiza en un código binario, que con frecuencia será el binario natural o el BCD natural (contador de décadas).

-Tipos de contadores:

§        Según la forma en que conmutan los biestables, podemos hablar de contadores síncronos (todos los biestables conmutan a la vez, con una señal de reloj común) o asíncronos (el reloj no es común y los biestables conmutan uno tras otro).

§        Según el sentido de la cuenta, se distinguen en ascendentes, descendentes y UP-DOWN (ascendentes o descendentes según la señal de control).

§ Según la cantidad de números que pueden contar, se puede hablar de contadores binarios de n bits (cuentan todos los números posibles de n bits, desde 0 hasta 2ⁿ − 1), contadores BCD (cuentan del 0 al 9) y contadores Módulo N (cuentan desde el 0 hasta el N-cuarto.

2)

   

4) 


  Conclusiones:

           En el diseño del contador tuvimos que utilizar circuitos con los que ya habiamos trabajado como los monoestables funcionando como antirrebotes y otros circuitos nuevos como el toggle armado con el integrado 4013, internamente esta compuesto por dos flip-flop.

           El circuito no es muy costoso ni dificil de armar aunque se presentaron algunos inconvenientes que supimos solucionar. Este es un circuito muy util como contador.

T.P N° 7 Comparadores Analógicos

Introducción Teórica:
 
   Tienen como misión comparar una tensión variable con otra, normalmente constante, denominada tensión de referencia, dándonos a la salida una tensión positiva o negativa. Se basan en hacer trabajar a saturación los A.O. dando a la salida una tensión Vcc. Existen dos tipos básicos de comparadores:

   
    Utilizando amplificadores operacionales se pueden construir circuitos entre los que pueden mencionarse los circuitos comparadores que sirven para indicarnos si una cierta señal dada se encuentra por encima o por debajo de un voltaje de referencia preestablecido.
   Presenta la ventaja de que la impedancia de entrada es elevadísima, la de salida prácticamente nula, y puede ser útil, por ejemplo, para poder leer la tensión de un sensor con una intensidad muy pequeña que no afecte apenas a la medición.
   De hecho, es un circuito muy recomendado para realizar medidas de tensión lo más exactas posibles, pues al medir la tensión del sensor, la corriente pasa tanto por el sensor como por el voltímetro y la tensión a la entrada del voltímetro dependerá de la relación entre la resistencia del voltímetro y la resistencia del resto del conjunto formado por sensor, cableado y conexiones.

                                                           

Desarrolo de la Práctica:

2)
   Verificamos que al oscurecer el sensor de luz completamente, el led se enciende. Y visceverza.

3)
   Al acercar la lámpara al sensor, este se enciende, pero cuando lo tapamos de forma incompleta, se comporta de forma inestable, es decir comienza a encerder y apagarse (titilar) la lámpara.

4)
a. El sistema es inestable, de forma peródica.

b. Sí.

c. No, porque necesitariamos de poca luz.

6)
  Al modificar el circuito, con las dos resistencias, se convierte en un circuito estable, en el cual no ocurre nada cuando tapo el sensor parcialmente. Al tapar el sensor completamente enciende la lámpara y visceverza.

7)
3. Se comporta como un circuito estable, al tapar el sensor, se enciendo al lámpara y visceverza.

4.  
a. Es un circuito estable.

c. Sí.

Conclusiones:
 Verificamos que este circuito, se puede utilizar de forma estable e inestable. Agregando dos resistencias, lo convertimos en un circuito estable, donde pudimos obtener distintas conclusiones.

Restador N°6

Introducción Teórica:
   
    El amplificador operacional restador básico puede considerarse que está formado por un amplificador operacional inversor y por otro amplificador operacional no inversor.
    El lm741 le otorga al circuito alta ganancia y el amplio rango de voltaje de operación proporcionan unas excelentes características aprovechadas para amplificadores en general. Además posee la capacidad de anular el voltaje de off-set.
   Generalmente se lo utuliza en amplificadores inversores, amplificadores no inversores, integradores y diferenciadores.

1)
          Vo = Rf  . (Vc - Vref)                       Rf = 2.5
                   R1                                           R1       
                                                                   Rf = 2.5 . R1
         Rf  = 22KΩ
         R1 = 10KΩ 

3)

 

4)      

         Vo(Vc) =

Conclusiones:
    
     El amplificador restador, que realizamos en esta práctica, cumple entre otras funciones linealizar la señal de temperatura, dentro del circuito. En la parte práctica, observamos que la Vo (tensión de salida) depende de la Vc.

      

T.P N°5 Amplificadores Operacionales

Introducción Teórica:
      El termino amplificador operacional fue asignado en 1940,para distinguir a una clase de amplificadores, los cuales permiten realizar una serie de operaciones tales como suma,resta, multiplicaciòn, integraciòn, diferenciaciòn,etc.
      Los OAs integrados estàn constituidos por muy diversas y complejas configuraciones que dependen de sus prestaciones y de la habilidad del diseñador al combinarlas. Generalmente, estàn formados por cuatro bloques bien diferenciados conectados en cascada: amplificador diferencial de entrada, etapa amplificadora, adaptador y desplazamiento de nivel y etapa de salida. La etapa diferencial presenta dos entradas (inversora y no inversotra). El amplificador intermedio proporciona la ganancia de tensiòn suplementaria.
2y3)

        



     En el caso de 0V la tension tendría que estar en valores situados en los mV.

4y5)
       Debido a que los valores con 0V no fueron los adecuados, no se pudo concretar estos puntos del T.P.

6)

    150K = 15 Valor teórico                    800K  = 16 Valor práctico 

     10K                                                   50mV

7)

    No se concreta ninguna variación en el funcionamiento.

8)
   A partir de los 16 KHz, la ganancia comienza a disminuir en forma constante.

9)
   La resistencia interna del cuadripolo es equivalente a 8KΩ.

10y11)
    El circuito tiene una entrada equivalente a 1Vpp. Este circuito contiene una ganancia de 17.2V.

12)
   Circuito esquemático:

Conclusiones:

   La serie LM741 son amplificadores operacionales de propósito general. Está dirigido a una amplia gama de aplicaciones analógicas.
   La alta ganancia y una amplia gama del voltaje de funcionamiento proporcionan un rendimiento superior en integrados, sumar el amplificador, y aplicaciones generales de retroalimentación.
   Aplicaciones :
  • Comparador.
  • Multivibrador.
  • Amplificador de CC.
  • En resumen Amplificador.
  • Integrador y diferenciador.
  • Banda estrecha o de banda del filtro de paso.

T.P. nº 4 Monoestables

Introducción teórica:
   
        El circuito integrado 555 es de bajo costo y de grandes prestaciones. Inicialmente fue desarrollado por la firma Signetics. En la actualidad es construido por muchos otros fabricantes. Entre sus aplicaciones principales cabe destacar las de multivibrador astable (dos estados metaestables) y monoestable (un estado estable y otro metaestable), detector de impulsos, etcétera.

                                                                             

                                                                            

1)

    T=1,1 Ra . C         siendo       T=5seg ; C= 100 µF.

    T   = 1,1 . C

    Ra

    1    = 1,1 . C

    Ra         T

    Ra=        T     

             1,1 . C

    Ra=      5seg     

           1,1 . 100µF

    Ra= 45,45 KΩ

   

   Con C=100µF
           Ra = 47 KΩ  

2) Su funcionamiento es correcto.

3)

4)

     
     
 

  Conclusiones:
      En este circuito utilizamos un pulsador, el cual contiene un cierto retardo de 5 segundos aproximadamente. Como conclusión a esta operación, podriamos decir que no depende del tiempo en que mantenemos apretado el pulsador, debido a que siempre el tiempo de retardo producido por el circuito, será el mismo. Para poder obtener un tiempo de retardo mayor, tendríamos que cambiar rapidamente el estado del pulsador y así obtendriamos un tiempo de retardo mayor a 5 segundos.