Electrónica Industrial

Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
Departamento de Ingeniería
Sección Electrónica
Electrónica Industrial
Prácticas de laboratorio
SEMESTRE 2015- 1
Asignatura:
Clave de la carrera 137
Electrónica Industrial
Clave de la asignatura 1500
Fecha de elaboración: 2003
Autor: Ing. José Ubaldo Ramírez Urizar
Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
Ingeniería, Área Electrónica
Laboratorio de Electrónica Industrial
CONTENIDO
OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA
 Comprender el funcionamiento de algunos dispositivos, circuitos y sistemas electrónicos y sus
aplicaciones en la industria.
OBJETIVOS DEL LABORATORIO
 Comprobar con datos experimentales el funcionamiento de circuitos básicos en electrónica analógica y
digital.
 Analizar, comprender en forma práctica el funcionamiento de los circuitos electrónicos básicos y sus
aplicaciones en la industria.
INTRODUCCIÓN
Este manual de prácticas de laboratorio, es una introducción sobre electrónica. Los alumnos aprenderán los
principios básicos del funcionamiento de circuitos analógicos y digitales en un laboratorio práctico y real. Se
trabajan con dispositivos electrónicos como: resistencias, capacitores, diodos, transistores, SCR y TRIAC,
así como componentes integrados como: Amplificadores operacionales y TTL. Además, los alumnos se
introducirán en el manejo adecuado y eficiente del equipo como: multímetros digitales, osciloscopios,
generadores de funciones y fuentes de voltaje.
Para un mejor aprendizaje de este manual de laboratorio es recomendable que el alumno lea el contenido de
cada una de las prácticas antes de desarrollarla.
INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE
Los reportes deberán tener la portada que se indica a continuación.
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Laboratorio de:___________________________________________
Grupo:___________
Profesor:__________________________________________________________________
Alumno:__________________________________________________________________
Nombre de Práctica:_____________________________________
No de práctica:_____
Fecha de realización:__________
Semestre:_________
Fecha de entrega:__________
Además deberán basarse en la siguiente metodología: nombre de la práctica, objetivo(s),
introducción, equipo, material, procedimiento experimental, cuestionario, conclusiones y
bibliografía.
1
Ing. José Ubaldo Ramírez Urizar
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Ingeniería, Área Electrónica
Laboratorio de Electrónica Industrial
REGLAMENTO DE LABORATORIO
1. Dentro del laboratorio queda estrictamente prohibido.
a. Correr, jugar, gritar o hacer cualquier otra clase de desorden.
b. Dejar basura en las mesas de trabajo y/o pisos.
c. Sentarse sobre las mesas
d. Fumar
e. Introducir alimentos y/o bebidas.
f. Introducir cualquier objeto ajeno a las prácticas de laboratorio, tales como: televisiones, equipos de
sonido (aun con audífonos) excepto algún equipo para realizar las prácticas
g. La presencia de personas ajenas en los horarios de laboratorio.
h. Dejar los bancos en desorden.
i. Mover equipos o quitar accesorios de una mesa de trabajo a otra sin el consentimiento previo del profesor
de laboratorio en turno.
j. Usar o manipular el equipo sin el conocimiento previo del profesor.
k. Rayar las mesas del laboratorio.
l. Energizar algún circuito sin antes verificar que las conexiones sean las correctas (polaridad de las fuentes
de voltaje, multímetro, etc.).
m. Hacer cambios en las conexiones o desconectar equipo estando esté energizado.
n. Hacer trabajos pesados (taladrar, martillar, etc.) en las mesas de las prácticas, para ello se cuenta con
mesas especiales para este tipo de trabajos.
2. Verifique las características de los dispositivos electrónicos con el manual o pregunte a su profesor de
laboratorio.
3. Es responsabilidad del usuario revisar las condiciones del equipo del laboratorio al inicio de cada práctica y
reportar cualquier anomalía que pudiera existir (prendido, dañado, sin funcionar, maltratado, etc.) al
profesor del laboratorio correspondiente.
4. Es requisito indispensable para la realización de las prácticas, que el alumno cuente con su manual
completo y actualizado al semestre en curso, las cuales podrán obtener en:
http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria.
5. El alumno deberá traer su circuito armado para poder realizar la práctica, de no ser así no podrá
realizar dicha práctica (donde aplique) y tendrá una evaluación de cero.
6. Quien requiera hacer uso de las instalaciones de laboratorio para desarrollar trabajos, prácticas o proyectos,
es requisito indispensable que esté presente el profesor responsable atendiendo a los alumnos, en caso
contrario no podrán hacer uso de dichas instalaciones.
7. Correo electrónico del buzón para quejas y sugerencias para cualquier asunto relacionado con los
Laboratorios de Electrónica. (electronica@fesc.cuautitlan2.unam.mx)
8. La evaluación del laboratorio, será en base a lo siguiente:
A - (Acreditado); Cuando el promedio total de todas las prácticas de laboratorio sea mayor o igual
a 6 siempre y cuando tenga el 90% de prácticas acreditadas en base a los criterios de
evaluación.
NA - (No Acreditado); No se cumplió con los requisitos mínimos establecidos en el punto anterior.
NP - (Nunca se presento); con o sin asistencia pero que no haya entregado reporte alguno
9. Los casos no previstos en el presente reglamento serán resueltos por el Jefe de la Sección.
NOTA: En caso de incurrir en faltas a las disposiciones anteriores, el alumno será acreedor a las siguientes
sanciones por parte del profesor de laboratorio según sea el caso y la gravedad.
 Baja temporal del grupo de laboratorio al que está inscrito.
 Baja definitiva del grupo de laboratorio al que está inscrito.
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ÍNDICE
Contenido.
1
Reglamento de laboratorio
2
Índice
3
Práctica 1.
Introducción al Laboratorio de Electrónica Industrial.
4
Práctica 2.
Circuitos Rectificadores.
Tema II de la Asignatura
14
Práctica 3.
Circuitos con Diodos.
Tema II de la Asignatura
17
Práctica 4.
Fuente de Poder.
Tema II de la Asignatura
20
Práctica 5.
Polarización del Transistor Bipolar de Juntura (TBJ)
Tema III de la Asignatura
24
Práctica 6.
Amplificador con TBJ.
Tema III de la Asignatura
27
Práctica 7.
Amplificador Operacional, Circuitos Básicos.
Tema IV de la Asignatura
29
Práctica 8.
El Integrador y el Derivador.
Tema IV de la Asignatura
32
Práctica 9.
Compuertas Lógicas.
Tema V de la Asignatura
35
Práctica 10.
Aplicación de las Compuertas Lógicas.
Tema V de la Asignatura
38
Bibliografía.
42
Hojas Técnicas.
43
3
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PRÁCTICA 1. “INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL”
OBJETIVOS


Conocer el manejo y uso del equipo que se utiliza en el laboratorio para la realización de las prácticas.
Se pretende que en la 2da ó 3ra práctica el alumno aprenda a utilizarlo adecuadamente.
INTRODUCCIÓN
Para la comprobación de los diferentes circuitos que se armarán en este laboratorio se hará uso de equipo,
tanto para alimentar el circuito como para hacer las debidas mediciones. El equipo a utilizar viene listado en
cada una de las prácticas y puede ser:





Fuente de voltaje.
Generador de señales o generador de funciones.
Multímetro.
Osciloscopio.
Tableta de conexiones.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
2.
Indique los colores que debe presentar cada una de las resistencias del siguiente circuito.
Para el siguiente circuito obtenga: voltaje, corriente y potencia de cada una de las resistencias,
anotando los resultados en una tabla.
EQUIPO
Fuente de voltaje.
Generador de funciones.
Multímetro.
Osciloscopio.
Tableta de conexiones.
MATERIAL
Juegos de bananas y caimanes
1 Resistencia de 560 a ½ watt
1 Resistencia de 470 a ½ watt
1 Resistencia de 330 a ½ watt
R1
R2
R3
4
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1 Resistencia de 220 a ½ watt
1 Resistencia de 100 a ½ watt
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R4
R5
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
TABLETA DE CONEXIONES
Tableta blanca y de forma rectangular, figura 1.1, en la figura se observa cómo están dispuestas las
conexiones internas de la tableta. Los orificios visibles en la superficie de la tableta indican cómo están
conectados estos internamente.
Figura 1.1
1. La línea horizontal superior e inferior es un solo nodo, es decir, todos los puntos están unidos.
2. Las líneas verticales superior e inferior son un grupo de cinco puntos unidos entre sí, siendo
independientes una de otra lateralmente.
3. El espacio central se utiliza para el armado de circuitos que utilizan circuitos integrados (CI) debido a la
disposición de terminales en ambos lados de éstos.
FUENTE DE VOLTAJE
Suministra el voltaje y la corriente necesarios para hacer funcionar los circuitos utilizados en las prácticas.
Tiene dos pantallas LCD separadas, para voltaje (verde) y corriente (roja) ambas son salidas variables como
se observa en la figura 1.2.
La fuente de la figura 1.2 posee dos salidas variables que pueden operar independientemente, en modo serial
o en paralelo con un arreglo de perillas maestras de control de voltaje y corriente del tipo push - pull (empujar
o jalar).
MODO INDEPENDIENTE
En este modo las dos fuentes son independientes; las perillas maestras de control de voltaje y corriente deben
estar empujadas (PUSH).
MODO SERIAL
En este modo la salida está disponible a través de la terminal positiva de Master y la Negativa de Slave.
5
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1. Jale (PULL) la perilla de ajuste de voltaje Master (10). El led amarillo (14) se encenderá para indicar
el modo serial.
2. Gire la perilla de ajuste de corriente de Slave (19) en sentido de las manecillas del reloj al máximo.
Fije el voltaje de salida mediante la perilla de ajuste de voltaje de Master. La pantalla de Master exhibirá la
mitad del voltaje de la salida efectiva entre las terminales positiva y negativa.
MODO PARALELO
En este modo el voltaje de salida corresponde al valor establecido por Master y la corriente de salida es el
doble del valor establecido por Master.
1. Jale la perilla de ajuste de corriente de Master (11). El led amarillo (15) se encenderá indicando el
modo de rastreo en paralelo.
2. Gire las perillas de control de voltaje (18) y de corriente (19) de Slave en sentido de las manecillas del
reloj al máximo.
3. Fije el voltaje de salida con la perilla de ajuste de voltaje de Master. La corriente de salida será el doble
de la corriente del Master.
Figura 1.2
La descripción del panel frontal de la fuente de voltaje, figura 1.2 es:
1. Interruptor de encendido. Al empujar el interruptor a la posición ON se enciende la pantalla de LED
para indicar el encendido
2. Terminal de salida negativa de la fuente Fixed 5V/3 A (negra)
3. Terminal de salida positiva de la fuente Fixed 5V/3 A (roja)
4. LED indicador de sobre flujo (rojo) para la fuente Fixed
5. Terminal de salida negativa Máster 0-32V/0-3 A (negra)
6. Terminal de tierra Máster (verde)
7. Terminal de salida positiva Máster 0-32V/0-3 A (roja)
8. LED de modo C.C. (rojo) del Máster para indicar corriente constante
9. LED de modo C.V. (verde) del Máster para indicar voltaje constante
10. Perilla de ajuste de voltaje Máster con interruptor pull y push para el modo de rastreo serial y
paralelo junto con interruptor pull de la perilla de ajuste de corriente
11. Perilla de ajuste de corriente Máster con interruptor pull y push para el modo de operación paralelo
12. Pantalla Máster de 3 dígitos de LED verde de 0.56” indicadora del voltaje
13. Pantalla Máster de 3 dígitos de LED roja de 0.56” indicadora de corriente
14. LED indicador de modo serie (verde)
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15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
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LED indicador de modo paralelo (rojo)
Pantalla Slave de 3 dígitos de LED verde de 0.56” indicadora del voltaje
Pantalla Slave de 3 dígitos de LED roja de 0.56” indicadora de corriente
Perilla de ajuste para el voltaje de salida Slave cuando se opera en modo C.V.
Perilla de ajuste para la corriente de salida Slave cuando se opera en modo C.C.
Terminal de salida negativa de Slave 0-32V/0-3 A (negra)
Terminal de tierra de Slave (verde)
Terminal de salida positiva de Slave 0-32V/0-3 A (roja)
LED de modo C.C. (rojo) Slave para indicar corriente constante
LED de modo C.V. (verde) del Slave para indicar voltaje constante
Nota. La fuente de voltaje debe apagarse antes de hacer cualquier modificación al circuito.
GENERADOR DE SEÑALES
El generador de funciones figura 1.3, proporciona señales de voltaje variables en el tiempo con la
característica de poder controlar los parámetros siguientes:
Figura 1.3
1.
2.
3.
Botón de encendido. Para encender el generador de funciones presione el botón.
Indicador de frecuencia. Pantalla indicadora de la frecuencia en operación.
Selector del rango de frecuencia. Para seleccionar el rango de frecuencia oprima el botón
correspondiente.
4. Selector y ajuste de frecuencia. Gire la perilla para seleccionar el rango de frecuencia deseado.
El resultado de la multiplicación del botón seleccionado por la escala de la perilla determinará la
frecuencia real de operación.
5. Forma de onda. Los generadores proporcionan normalmente tres formas de onda distintas: cuadrada,
triangular y senoidal. La forma de onda deseada puede ser seleccionada por medio de uno de los tres
botones que tiene la forma de onda correspondiente dibujada.
6. Amplitud de salida. Se controla por medio de un botón giratorio. Produce una salida invertida de -20db.
Jale el botón para un periodo adicional de –20db de atenuación a la salida.
7. Señal de salida. Se obtiene la señal de salida del generador de funciones.
8. OFFSET. Tire de la perilla para seleccionar cualquier nivel de CD de la forma de onda entre ±10V, gire
la perilla en sentido horario para fijar el nivel de CD de la forma de onda y invierta para un nivel
negativo de la forma de onda.
9. Selector TTL / CMOS. Si la perilla está adentro la terminal BNC hará salir una forma de onda
compatible con TTL. Si se jala la perilla puede ajustar la salida entre 5 y 15Vpp.
10. Función libre. Saque y gire la perilla para ajustar el ciclo de servicio de la forma de onda.
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MULTÍMETRO
La figura 1.4 muestra el multímetro digital existente en el laboratorio, el cual permite la medición de distintas
variables en diferentes rangos, como son: resistencia, voltaje y corriente, así como capacitancias y
temperatura. El voltaje puede ser de corriente directa (VCD) o de corriente alterna (VCA). La figura 1.5
muestra el control giratorio y teclado. Las funciones y operaciones, relacionadas con la figura 1.5 se
describen en la tabla 1.1 y tabla 1.2.
Figura 1.4
Figura 1.5
Para evitar daños al multímetro, no exceda el límite de entrada.
Función
OFF
H. RATIO
V
SW-C
Funciones de primer nivel
Funciones de segundo nivel
Presione (SHIFT)
Rango
Apaga el medidor
Medición VCD
Medición de diodo
0.1mV a 1000V
Relación armónica (U1242A)
0.0% a 99.9%
Cambia la medición de contador
0.1 a 100M
Medición de capacitancia
0.1nF a 100mF
µA
CD µA
0.1µA a 10mA
mA
CD mA
0.01mA a 440mA
T1
Medición de VCA
0.1mV a 1000V
Medición de resistencia
A
Rango
Medición de continuidad audible
Medición CA µA
0.1µA a 10mA
Medición CA mA
0.01mA a 440mA
Escala de porcentaje de mA
CD A
0.001A a 10A
Medición CA A
0.001A a 10A
Temperatura T1
–40°C a 100°C
Medición de temperatura T1
–40°C a 100°C
Tabla 1.1
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Acciones
Pasos
Enciende la luz de fondo
Presione
Comprueba la capacidad de la batería
Mantenga
Congela el valor de la medición
Presione
Comienza la grabación MIN/MAX/AVG
Mantenga
Desvía el valor medido
Presione
Explora la temperatura medida (sólo para U1242A)
Mantenga
Cambia los rangos de medición
Presione
Enciende el rango automático
Mantenga
Mide la frecuencia para la señal de CA
Presione
Permite el registro de datos en forma manual
Mantenga
presionado
por > 1 segundo
presionado
por > 1 segundo
presionado
por > 1 segundo
presionado
por > 1 segundo
presionado
por > 1 segundo
Tabla 1.2
Notificaciones relativas a la seguridad que se deberán de tomar en cuenta en el manejo del multímetro.
PRECAUCIÓN
Un AVISO de advertencia indica peligro. Informa sobre un procedimiento o práctica operativa que, si no se
realiza o se cumple en forma correcta, puede resultar en daños al producto o pérdida de información
importante. En caso de encontrar un AVISO de precaución, no prosiga hasta que hayan comprendido y
cumplido totalmente las condiciones indicadas.
ADVERTENCIA
Un aviso de ADVERTENCIA indica peligro. Informa sobre un procedimiento o práctica operativa que, si no
se realiza o cumple en forma correcta, podría causar lesiones o muerte. En caso de encontrar un aviso de
ADVERTENCIA, interrumpa el procedimiento hasta que se hayan comprendido y cumplido las condiciones
indicadas.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Mida con el multímetro en el rango adecuado, los valores de las resistencias. Anote su valor obtenido en
la siguiente tabla y compárelo con su valor teórico de acuerdo al código de colores.
Resistencia
1
2
3
4
5
Teórico
Real
2. Arme el circuito de la figura 1.6a, la forma en que el circuito queda en la tableta de conexiones se
muestra en la figura 1.6b.
Nota. La forma de medir voltaje en un circuito es conectando el volmetro del multímetro en paralelo con
dicho elemento. Si se desea medir la caída de voltaje en la resistencia R 5 se conecta el multímetro en
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paralelo con la resistencia R5, como se observa en la figura 1.6a. Si se desea medir la caída de voltaje
en la resistencia R4, se conectará el multímetro en paralelo con R 4.
Figura 1.6a
Figura 1.6b
3. Encienda la fuente de voltaje y mida el voltaje en las resistencias anotando los resultados obtenidos en la
tabla. 1.3. Al terminar las mediciones apague la fuente de voltaje.
R
1
2
3
4
5
VR (V)
IR (mA)
Tabla 1.3
Nota. La forma de medir corriente es conectando el multímetro en serie con el elemento como lo muestra la
figura 1.7. Posicione el selector en un rango adecuado. Debe tener cuidado de no exceder la
capacidad del aparato en el rango en el que éste se use. Si no conoce el valor a medir seleccione
la escala más alta.
Figura 1.7
4. Encienda la fuente de voltaje y mida la corriente IR5. Anote el valor obtenido en la tabla. 1.3. Apague la
fuente de voltaje. (Recuerde que la fuente de voltaje debe apagarse antes de hacer cualquier
modificación al circuito)
5. Conecte el multímetro como se muestra en la figura 1.8.
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Figura 1.8
6. Encienda la fuente de voltaje y mida la corriente IR1. Anote el valor obtenido en la tabla 1.3.
7. Mida las corrientes IR2, IR3 e IR4. Anote los valores obtenidos en la tabla 1.3.
OSCILOSCOPIO
Es un aparato que nos permite ver la forma de onda, la magnitud y la frecuencia de la señal si la señal es
periódica. Para ello el osciloscopio cuenta con una pantalla de tubo de rayos catódicos o una pantalla LCD en
color o monocromática y una serie de perillas y botones que nos permiten controlar la sensibilidad del
aparato, su tiempo de barrido, la intensidad y nitidez del rayo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y,
representa el voltaje, mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.
Existen dos tipos de osciloscopio, analógico y digital. Los osciloscopios analógicos son instrumentos clásicos
de "tiempo real" que muestran la forma de onda en un tubo de rayos catódicos (CRT) y el osciloscopio digital
está reemplazando rápidamente al osciloscopio analógico debido a su capacidad para almacenar las formas de
onda, medición de automatización y muchas otras en las que se encuentran conexiones para las
computadoras.
Ambos tipos tienen sus ventajas y desventajas. Los analógicos son recomendables cuando es prioritario
visualizar variaciones rápidas de la señal de entrada en tiempo real. Los osciloscopios digitales se utilizan
cuando se desea visualizar y estudiar eventos no repetitivos (picos de voltaje que se producen
aleatoriamente).
A primera vista un osciloscopio se parece a una pequeña televisión portátil, salvo una rejilla que ocupa la
pantalla y el mayor número de controles que posee. En la figura 1.9 se muestran los osciloscopios existentes
en el laboratorio, los cuales tienen controles distribuidos en cinco secciones: Control de visualización,
Vertical, Horizontal, Disparo y Conectores
Figura 1.9
CONTROL VERTICAL.
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Los controles verticales se relacionan totalmente con el movimiento vertical del trazo del ámbito de
aplicación. Este osciloscopio tiene dos secciones verticales, por lo que puede mostrar simultáneamente dos
formas de onda.
Posición de cursor 1
para CH1
Posición de cursor 2
para CH2
MENÚ MATEM
MENÚ
CH1 y CH2
VOLTS/DIV
(CH1 y CH2)
Ajusta verticalmente la exhibición del canal 1 o posiciona el cursor 1.
Ajusta verticalmente la exhibición del canal 2 o posiciona el cursor 2
Muestra el menú de operaciones matemáticas de forma de onda y activa y
desactiva la presentación de la forma de onda matemática.
Muestran y eliminan la forma de onda, ajustan la posición y la escala
verticales, establecen parámetros de entrada y realizan operaciones
matemáticas verticales.
Controla la manera en que el osciloscopio amplifica o atenúa el tamaño
vertical de la forma de onda de la pantalla.
CONTROL HORIZONTAL
Los controles horizontales se relacionan con el movimiento horizontal del trazo del alcance de aplicación.
POSICIÓN
HORIZ MENÚ
ESTABL. EN
CERO
SEC/DIV
Ajusta la posición horizontal de todas las formas de onda y de los
canales. La resolución de este control varía en función del ajuste de la
base de tiempo.
Muestra el menú horizontal
Establecer la posición horizontal en cero.
Selecciona el ajuste tiempo/división horizontal (factor de escala) para
ampliar o comprimir la forma de onda.
Controles de disparo (TRIGGER).
NIVEL
TRIG MENÚ
PONER AL
50%
FORZAR
DISPARO
VER SEÑAL
DISPARO
Establece el nivel de amplitud que se debe cruzar con la señal para adquirir
una forma de onda.
Muestra el menú de dispar
El nivel de disparo se establece en el punto medio (50%) vertical entre los
picos de la señal de dispar
Completa una adquisición con independencia de una señal de disparo
adecuada. Este botón no tiene efecto si la adquisición se ha detenido ya.
Muestra la forma de onda de disparo en lugar de la forma de onda de canal
mientras se mantiene pulsado el botón. El botón se puede utilizar para ver la
forma en que los valores de disparo afectan a la señal de disparo, como un
acoplamiento directo.
Botones de control y de menú
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PRINT
SAVE/RECALL
UTI
MEASURE
CURSOR
ACQUIRE
PANTALLA
HELP
DEFAULT SETUP
AUTOSET
SINGLE SEQ
RUN/STOP
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Inicia la operación de impresión.
Muestra el menú para configuraciones y formas de onda.
Muestra el menú de utilidades.
Muestra el menú de medidas automáticas.
Muestra el menú cursores. Los controles de posición vertical ajustan la posición del cursor
mientras se muestra el menú cursores y los cursores están activados.
Muestra el menú de adquisición.
Muestra el menú de pantalla.
Muestra el menú de ayuda.
Recupera la configuración de fábrica.
Establece automáticamente los controles del osciloscopio para generar una presentación
útil de las señales de entrada.
Adquiere una sola forma de onda y se detiene.
Adquiere formas de onda continuamente o detiene la adquisición
8. Arme el circuito de la figura 1.10. Calibre el generador de funciones, Vi, para obtener una señal senoidal
igual a 10Vpp, a una frecuencia de 1kHz.
Figura 1.10
9. Mida con el canal A los voltajes entre los puntos A–A’, B–B’, C–C’. Dibuje en papel milimétrico las
formas de onda obtenidas en la pantalla del osciloscopio indicando su amplitud, frecuencia y periodo.
10. Repita los puntos 8 y 9 utilizando ahora una señal cuadrada y una triangular.
CUESTIONARIO
1.
Realice una tabla comparativa que incluya los datos teóricos (voltajes, corrientes y potencias) del
circuito de la figura 1.6 con los valores obtenidos prácticamente. Comente sus resultados.
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PRÁCTICA 2. “CIRCUITOS RECTIFICADORES”
OBJETIVOS



Comprobar experimentalmente el funcionamiento de algunos circuitos rectificadores.
Obtener las formas de onda del voltaje de entrada y de salida de cada circuito.
Obtener los niveles de voltaje de corriente directa en la entrada y en la salida de los circuitos.
INTRODUCCIÓN
En esta práctica se comprobará experimentalmente el funcionamiento de tres circuitos que utilizan diodos.
Estos circuitos son: rectificador de media onda, rectificador de onda completa sin filtro capacitivo y
rectificador de onda completa con filtro capacitivo. La finalidad principal de este tipo de circuitos es obtener
un voltaje de corriente directa a partir de una fuente de voltaje de corriente alterna, en este caso la línea de
127Vca.
El más simple de estos circuitos es el rectificador de media onda, estará constituido de los siguientes
dispositivos: transformador, que será utilizado por éste y los demás circuitos. Su función es reducir a un nivel
apropiado el voltaje de la línea; diodo, es el dispositivo rectificador y una resistencia que se utiliza para
limitar la corriente que circula a través de la carga al ser conectada.
Después se comprobará el funcionamiento del rectificador de onda completa. Aquí la rectificación se lleva a
cabo por medio de diodos en configuración tipo puente.
A este último circuito se le agrega un capacitor en paralelo con la resistencia y se obtiene un rectificador de
onda completa con filtro capacitivo.
Estos tres circuitos tienen un uso muy extenso ya que son los circuitos básicos usados en los conocidos
eliminadores de batería y en diferentes tipos de fuentes de voltaje de corriente directa.
Al finalizar esta práctica se espera que el alumno sea capaz de explicar cualitativamente el funcionamiento de
cada circuito en base a los resultados obtenidos.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
Dibujar las formas de onda en papel milimétrico del voltaje de entrada y salida que se esperan obtener en
cada uno de los circuitos de la práctica.
EQUIPO
Multímetro
Osciloscopio
Tableta de conexiones.
MATERIAL
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Alambres y cables para conexiones
1 Resistencia de 1k a ½ watt
1 Capacitor de 470F a 25V
1 Capacitor de 47F a 25V.
4 Diodos 1N4007
1 Transformador de 127 – 24V @ 500Ma
con TAP central
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R1
C2
C1
D1-D4
Tr
Nota: El alumno deberá de conectar una clavija al primario del transformador.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito de la figura 2.1, utilizando una terminal del transformador y el TAP central. Aún no
conecte el transformador a la línea.
Figura 2.1
2. Conecte el transformador a la línea y con el multímetro en CA mida los valores de voltaje en el
secundario del transformador (puntos A–A’) y en la resistencia de carga R1, (puntos B–B’). Anote estos
valores.
3. Con el multímetro en CD repita el paso anterior.
4. Con el osciloscopio en acoplo de CA conecte al canal A en los puntos A–A’ y el canal B en acoplo de
CD entre los puntos B–B’. Dibuje las formas de onda obtenidas en la pantalla del osciloscopio en papel
milimétrico, anotando su amplitud, período y frecuencia.
5. Arme el circuito de la figura 2.2 utilizando una terminal del transformador y el TAP central.
Figura 2.2
6. Repita los pasos 2 y 3.
7.
Con el osciloscopio en acoplo de CD conecte el canal B entre los puntos B–B’. Dibuje la forma de onda
en papel milimétrico, anotando su amplitud, período y frecuencia.
8. Conecte un capacitor en paralelo con la resistencia de carga R1 como se observa en la figura 2.3.
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Figura 2.3
9. Repita el paso 7.
10. Con el osciloscopio en acoplo de CA, mueva la perilla VOLTS/DIV en sentido horario para obtener
máxima sensibilidad. Si la forma de onda del voltaje de salida tiene rizo dibújelo en papel milimétrico,
anotando su amplitud, período y frecuencia. Si no hay rizo indíquelo.
11. Sustituya el capacitor de 47F por uno de 470F y repita el paso 10.
12. Mida con el multímetro el voltaje de CD a la salida Vs.
CUESTIONARIO
1. Diga qué función tiene R1 en el circuito de la figura 2.1.
2. ¿Qué función tiene el capacitor en el circuito de la figura 2.3?
3. ¿Qué efecto provocaría en el circuito de la figura 2.3 si el capacitor fuera mayor que C 1? Explique su
respuesta.
4. ¿Qué diferencia existe entre los circuitos de la figura 2.1 y 2.2 y cual recomendaría para su uso en el
laboratorio? Explique su respuesta.
5. ¿Por qué el voltaje entre los puntos A y A’ en el punto 3 y 6 (del punto 3) del desarrollo es igual a cero?
Comente los resultados.
6. ¿Cuál es la diferencia que existe en las mediciones del punto 7 con el punto 9? Indique las causas si
existen.
7. Explique el efecto provocado por el cambio en su circuito hecho en el punto 11 de su procedimiento.
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PRÁCTICA 3. “CIRCUITOS CON DIODOS: RECORTADOR,
FIJADOR Y DOBLADOR DE VOLTAJE”
OBJETIVO

Obtener en el osciloscopio las formas de onda a las salidas de los circuitos recortador, sujetador y
doblador, excitados con una señal senoidal.
INTRODUCCIÓN
La presente práctica muestra diversos circuitos en los que se aplica CA al diodo rectificador en polarización
directa y como puede éste, en conjunto con fuentes de voltaje de CD, cambiar la forma o el
“descentramiento” (offset) de una señal con respecto a un nivel de tierra.
Para ver el funcionamiento de los circuitos recortadores se armará un recortador típico con diodos
rectificadores y fuentes de CD y CA y un recortador con diodos zener, viendo cómo afectan la amplitud de
una señal senoidal.
El efecto de “descentrar” con respecto a tierra una señal senoidal se logrará mediante una combinación simple
de diodo rectificador–capacitor–resistencia llamada circuito sujetador, viendo si se logra sujeción positiva o
negativa con respecto a tierra. Finalmente se verá como agregando un diodo rectificador y un capacitor como
filtro a la salida del circuito sujetador, se logra un circuito “doblador de voltaje”, el cual duplica el valor de
voltaje de una onda senoidal.
El alumno debe de manejar los siguientes conceptos: polarización directa e inversa de un diodo rectificador,
voltaje de ruptura inversa de un diodo zener, combinación de señales de CD y CA, carga y descarga de un
capacitor, rectificación y filtrado.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
2.
3.
Explique detalladamente el funcionamiento de un diodo rectificador y un diodo zener polarizados en
directa.
Explique detalladamente el funcionamiento de un diodo rectificador y un diodo zener polarizados en
inversa.
Realizar la simulación de todos los circuitos de la práctica.
EQUIPO
Fuentes de voltaje de CD.
Generador de funciones.
Osciloscopio.
Tableta de conexiones.
MATERIAL
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Alambres y cables para conexiones
1 Resistencia de 1k a ½ watt
2 Capacitores de 47F a 25V
2 Diodos 1N4007
2 Diodos zener de 5.1V a ½ watt
R1
C1, C2
D1 , D2
DZ1, DZ2
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito mostrado en la figura 3.1. Con una señal senoidal de 10Vpp, a 1kHz, observando
cuidadosamente la polaridad de las fuentes y los diodos.
Figura 3.1
2. Con ayuda del osciloscopio en acoplo de CD. Dibuje y acote las señales de V i y VS en papel milimétrico,
para todos los valores de la tabla 3.1.
Vi (VPP)
10
10
10
10
V1 (V)
10
2
2
0
V2 (V)
10
2
0
2
10
0
0
VS (VPP)
Tabla 3.1
3. Arme los circuitos mostrados en las figuras 3.2 y 3.3.
Figura 3.2
4.
Figura 3.3
Con Vi en la máxima amplitud y a 1kHz, dibuje y acote las señales Vi y VS en papel milimétrico, de las
figuras 3.2 y 3.3
5. Arme el circuito de la figura 3.4. Si Vi es una señal senoidal de 10VPP a 1kHz. Dibuje las señales Vi y VS
en papel milimétrico, observando cuidadosamente el nivel de tierra.
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Figura 3.4
6. Arme el circuito de la figura 3.5. Dibuje y acote las señales Vi y Vs en papel milimétrico.
Figura 3.5
7. A la salida del circuito de la figura 3.5 conecte el circuito de la figura 3.6. Dibuje y acote las señales
obtenidas as en Vi y VS1 en papel milimétrico. Observando los valores del nivel de voltaje en CD.
Figura 3.6
CUESTIONARIO
1. Existe diferencia entre los valores Vi y VS cuando V1 = V2 = 10V? Explique las causas.
2. ¿A qué valor tiende la señal VS, si V1 = V2 = 0V, y por qué?
3. ¿Cómo aparecería Vs en el circuito de la figura 3.1 si la fuente V 1 se invierte de polaridad y V1 = V2 =
3V?
4. En base a los resultados obtenidos en el punto 4 de la figura 3.3, del procedimiento ¿cuál sería el circuito
equivalente del diodo zener DZ1 utilizando elementos ideales?
5. Dé una breve explicación de la función del capacitor C 1 en el circuito de la figura 3.4.
6. ¿A qué valor de voltaje de CD “sujeta” a la senoidal el circuito de la figura 3.4? ¿Cuál es la causa?
7. Idealmente, ¿qué valor de CD se obtendría en VS1 en el punto 7 del procedimiento? Explique la diferencia
en el valor que midió.
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PRÁCTICA 4. “FUENTE DE VOLTAJE”
OBJETIVOS



Comprobar el funcionamiento del diodo zener como dispositivo regulador de voltaje.
Obtener en la pantalla del osciloscopio la forma de los voltajes en diferentes puntos de una fuente de
voltaje.
Comprobar el funcionamiento de una fuente de voltaje variable.
INTRODUCCIÓN
En esta práctica se armará una fuente de poder. Ésta será un dispositivo básico cuya función primordial será
proporcionar un voltaje de salida variable independientemente de la magnitud de la corriente que está
proporcionando a la carga. Como se observará, la corriente que puede proporcionar a la carga, antes de que el
voltaje caiga de un nivel dado, es limitada.
La fuente de voltaje estará constituida por un transformador, un circuito rectificador de onda completa, un
filtro capacitivo, un diodo zener y un TBJ en configuración Darlington considerados en el bloque del
regulador, como se muestra en el diagrama de bloques de la figura 4.1.
Figura 4.1
Se observarán en el osciloscopio las formas de onda del voltaje de salida en cada una de las etapas del
circuito mencionado anteriormente y con el multímetro se obtendrá el nivel de voltaje de corriente directa en
diferentes puntos.
Se aplicará carga a la salida del circuito y se medirá la corriente de carga variando el voltaje de salida, para
determinar cuál es la potencia máxima que el circuito puede administrar a una carga a un voltaje
determinado.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
2.
3.
Traer en papel milimétrico las señales que se esperan obtener en los puntos A–A’, B–B’ (abierto sw1),
B–B’ (cerrado sw1) y C–C’ (cerrado sw1 y sw2) acotándolos debidamente.
El alumno deberá traer el circuito armado. (para conectar los transistores refiérase al apéndice B)
Realizar la simulación del circuito de la figura 4.3, en todos los puntos indicados en la figura 4.2.
EQUIPO
Multímetro
Osciloscopio
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Tableta de conexiones.
MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
1 Resistencia de 1k a ½ watt
1 Resistencia de 270 a ½ watt
1 Potenciómetro de 50k
1 Capacitor de 1500F a 25V
1 Capacitor de 470F a 25V
2 Diodos 1N4007
1 Diodo zener de 12V a ½ watt
1 Diodo zener de 9.1V a ½ watt
1 Led rojo
1 Transistor TIP29C
1 Transistor TIP31C
1 Motor de CD 12V
1 Transformador 127-24V @ 500mA con TAP central
R1
R2
R2
C1
C2
D1 , D2
DZ1
DZ2
LED
T1
T2
M
Tr
Nota: El alumno deberá de colocar una clavija al primario del transformador.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito de la figura 4.2 dejando todos los interruptores abiertos.
Figura 4.2
2. Conecte el transformador a la línea y utilizando el canal A del osciloscopio en acoplo de CA y el canal B
en acoplo de CD observe los voltajes en los puntos A–A’, B–B’, anotando su amplitud, frecuencia y
período y grafique la forma de onda de cada uno en papel milimétrico.
3. Desconecte el transformador. Cierre el interruptor SW1 y repita el paso 2. A partir de este punto todos los
interruptores que se vayan cerrando se mantendrán cerrados.
4. Desconecte el transformador, cierre el interruptor SW2. Conecte el transformador a la línea, observe la
forma de onda de los puntos C–C’ y D–D’ y grafíquelos en papel milimétrico.
5. Desconecte el transformador. Gire el potenciómetro hasta obtener la mínima resistencia entre las
terminales que se conectan en E–E’ y cierre el interruptor SW3.
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6. Conecte el transformador a la línea y utilizando el osciloscopio en acoplo de CD observe en la pantalla
los voltajes entre los puntos E–E’, (canal A) y entre los puntos D–D’, (canal B). Gire lentamente la perilla
del potenciómetro para llenar la tabla 4.1.
E –E’ (Volts)
1
2
3
4
5
6
DZ1
D – D’ (Volts)
DZ2
D – D’ (Volts)
7
8
9
10
11
12
13
14
Tabla 4.1
7. Desconecte el transformador. Cambie el diodo zener DZ1 por el diodo zener DZ2, repita el puntos 5 y 6.
8. Desconecte el transformador y con el diodo zener DZ1. Coloque el capacitor C2, el motor de CD y el
amperímetro como se observa en la figura 4.3.
Figura 4.3
9. Conecte el transformador. Gire la perilla del potenciómetro para llenar la columna IC de la tabla 4.2.
E –E’ (Volts)
1
2
IC (mA)
P (mW)
3
4
5
6
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Laboratorio de Electrónica Industrial
7
8
9
10
11
12
Tabla 4.2
CUESTIONARIO
1. Explique con sus palabras lo que sucede al intercambiar los diodos zener.
2. Explique detalladamente el funcionamiento de la fuente de voltaje de la figura 4.3.
3. Si se desconecta uno de los diodos rectificadores del circuito que sucede en la fuente de voltaje, de una
breve explicación.
4. En base a las lecturas de la tabla 4.2 calcule la potencia que suministra la fuente a la carga.
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PRÁCTICA 5. “POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR BIPOLAR
DE JUNTURA, TBJ”
OBJETIVOS


Medir los parámetros del TBJ operando en las regiones de corte, saturación y activa.
Medir el efecto que produce el polarizar la base del transistor bipolar en la región activa y establecer
prácticamente un punto de operación determinado para un circuito con un TBJ.
INTRODUCCIÓN
Cuando se piensa en una aplicación del transistor, inevitablemente debemos relacionar a ésta con su punto de
operación. En efecto, si deseamos que el transistor trabaje eficientemente en una aplicación dada, deberemos
polarizarlo.
En esta práctica se verán las características que presenta el transistor en las regiones de corte, saturación y
activa, así como el efecto de la circuitería externa asociada. Para ello se emplearán tres circuitos:
El primero está diseñado de manera que el transistor pase fácilmente del estado de corte al de saturación al
variar el voltaje aplicado a la base (transistor como interruptor), debido a la ausencia de una resistencia en el
emisor. El segundo, permite al transistor, mediante un arreglo de divisor de voltaje en la base (R1 y R2 figura
5.2), funcionar en el centro de la región activa. Finalmente, el tercer circuito permite polarizar al TBJ en las
tres regiones, gracias a un divisor de tensión variable.
El estudiante deberá de aplicar sus conocimientos del diodo, para poder explicar el funcionamiento del
transistor, así como de las características de las regiones de operación del transistor y los pasos para analizar
un circuito con TBJ. Es importante que los alumnos dominen los teoremas de Thévenin y Norton, así como
las leyes de Kirchhoff.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
2.
3.
4.
El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.
Encuentre los puntos de operación del circuito de la figura 5.3 para R P = 0kΩ, 2.5kΩ y 5kΩ, (para el
valor de  = hFE refiérase al apéndice B)
El alumno deberá traer el circuito armado.
Realizar la simulación de todos los circuitos de la práctica.
EQUIPO
Fuente de voltaje de CD.
Multímetro.
Osciloscopio.
Tableta de conexiones.
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MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
1 Resistencia de 15k a ½ watt
1 Resistencia de 2.7k a ½ watt
1 Resistencia de 680 a ½ watt
1 Resistencia de 120 a ½ watt
1 Potenciómetro de 5k
1 Transistor BC547A
R1
R2
RC
RE
RP
T
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito de la figura 5.1.
Figura 5.1
2. Variando el voltaje VBB. Anote los valores que se piden en la tabla 5.1 y especifique en que región se
encuentra el transistor.
VBB (V)
VCE ( V )
VBE ( V )
IB ( A )
IC ( mA )
REGIÓN
0 (tierra)
10
Tabla 5.1
3. Arme el circuito de la figura 5.2. No olvide apagar la fuente de voltaje antes de hacer cualquier
modificación al circuito.
Figura 5.2
4. Haga las mediciones necesarias para llenar la tabla 5.2, anotando a su vez el valor de  del transistor y en
qué región se encuentra el transistor.
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VCE ( V )
VBE (V )
VB ( V )
IB ( A )
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IC ( mA )

REGIÓN
Tabla 5.2
5. Arme el circuito de la figura 5.3.
Figura 5.3
6. Varíe el potenciómetro RP para obtener tres valores de resistencia. Primero 0, luego 2.5k y por último
5kΩ. Llene la tabla 5.3.
RP k
0.0(tierra)
2.5
5.0
VCE ( V )
VBE (V )
IB ( A )
VB ( V )
IC ( mA )

REGIÓN
Tabla 5.3
CUESTIONARIO
1. Dé una breve explicación de las condiciones de polarización de las uniones CB y BE del transistor de la
figura 5.1, para un VBB = 0V y para VBB = 10V.
2. Calcule la resistencia aparente colector-emisor del transistor de la figura 5.1, para los casos que se tienen
en la tabla 5.1. (RCE = VCE / IC).
3. Dibuje la línea de carga de CD y ubique el punto de operación Q para el circuito de la figura 5.2 (utilice
los datos de la tabla 5.2).
4. En el circuito de la figura 5.3, cuando aumenta VB, ¿aumenta o disminuye VCE? y ¿por qué?
5. De la tabla 5.3, ¿por qué cambia el valor de  cuando se varía el potenciómetro?
6. Calcule la potencia que disipa el transistor para cada una de las tres posiciones del potenciómetro que se
indican en la tabla 5.3, y diga en que región de operación el transistor disipa más potencia.
7. Realice una tabla comparativa que incluya los datos teóricos anteriormente calculados con los obtenidos
en la práctica. Comente sus resultados.
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PRÁCTICA 6. “AMPLIFICADOR CON EL TBJ”
OBJETIVO

Obtener a partir de datos medidos experimentalmente la ganancia en voltaje y en corriente de un
amplificador básico. Medir el efecto que causa en la impedancia de entrada y en la ganancia de voltaje el
capacitor de desvió Ce.
INTRODUCCIÓN
En esta práctica se armará un amplificador básico clase A en configuración emisor común. La característica
principal de este amplificador es que el transistor está polarizado en la región de amplificación y la corriente
de colector fluye durante un ciclo de trabajo completo, o sea, 360. La corriente de colector se mantiene
siempre dentro de la porción lineal de la característica de colector.
Este amplificador es muy poco usado comercialmente ya que a pesar de presentar una baja distorsión, que es
una de las características de un buen amplificador, su eficiencia en el mejor de los casos es de solo el 25%, en
otras palabras, si se usara un amplificador de este tipo en un aparato de audio con una potencia de salida de 1
watt el amplificador consumiría 4 watt.
Este tipo de amplificador encuentra aplicación en la amplificación de señales pequeñas en las cuales es
necesaria una muy baja distorsión y una gran linealidad.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1. El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.
2. Desarrollar el análisis de CD obteniendo los valores de la tabla 6.1.
3. Obtenga la ganancia de voltaje del circuito de la figura 6.1.
4. El alumno deberá traer el circuito armado.
EQUIPO
Fuente de voltaje de CD.
Generador de funciones.
Multímetro.
Osciloscopio.
MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
Tableta de conexiones
1 Resistencia de 47k a ½ watt
1 Resistencia de 12k a ½ watt
1 Resistencia de 10k a ½ watt
1 Resistencia de 1.8k a ½ watt
1 Resistencia de 470 a ½ watt
1 Resistencia de 47 a ½ watt
1 Capacitor 100F a 25V
2 Capacitores 47F a 25V
1 Transistor BC547A
R1
R3
R2
R4
RC
RE
Ce
Ci, CC
T
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito de la figura 6.1, sin conectar Ce y Vi apagado, mida y anote en la tabla 6.1 los datos que
se piden.
Figura 6.1
VB (V)
VC (V)
VE (V)
VCEQ (V)
IB (A)
IC (mA)
Tabla 6.1
2. Calibre Vi para obtener una señal senoidal en el punto Vg = 60mVpp y una frecuencia de 1kHz. Observe
en el osciloscopio las señales Vg y Vs, dibújelas en papel milimétrico anotando su amplitud, frecuencia y
fase.
3. Ahora dibuje las señales Vg y VE, en papel milimétrico anotando su amplitud, frecuencia y fase.
4. Conecte el capacitor Ce como lo indica la línea punteada de la figura 6.1 y repita los pasos 2 y 3.
5. Reduzca la amplitud de Vi al mínimo y después aumente gradualmente para llenar el renglón de Vs de la
tabla 6.2.
Vg [mVPP]
Vs [VPP]
Δv
Comentarios sobre
las formas de onda
0
60
80
100
120
140
160
200
220
240
260
300
Tabla 6.2
CUESTIONARIO
1. En base a las gráficas obtenidas en los puntos 2, 3, 4 y a los datos obtenidos en la tabla 6.1 explique
detalladamente y con sus propias palabras el funcionamiento de este amplificador.
2. Llene el renglón de ganancia de voltaje, Δv, en la tabla 6.2.
3. De los datos obtenidos en el punto 5 de la práctica y de la pregunta 2 diga:
a) ¿Cuál es la máxima excursión de voltaje de este amplificador? (Nota. Vs = Vce)
b) ¿En qué punto se obtiene la mayor ganancia de voltaje?
4. ¿Cuál es el propósito de utilizar el capacitor Ce?
5. Realice una tabla comparativa que incluya los datos teóricos anteriormente calculados con los obtenidos
en la práctica. Comente sus resultados
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PRÁCTICA 7. “EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL, Amp–Op.
CIRCUITOS BÁSICOS
OBJETIVOS


Comprobar experimentalmente el funcionamiento de un amplificador operacional.
Medir la ganancia de voltaje Δvf y comprobar la dependencia de ésta con respecto a los valores de los
elementos del circuito, dentro de cierto rango de frecuencias.
INTRODUCCIÓN
El amplificador operacional, Amp-Op, es un dispositivo electrónico ampliamente utilizado hoy en día, debido
a que es muy sencillo diseñar circuitos electrónicos, debido a su tamaño, bajo consumo de potencia y
reducido costo.
Son también llamados operacionales porque además de amplificar señales de entrada pueden realizar
operaciones sobre ellas tales como: sumar, diferenciar, derivar, integrar, comparar, etc. Debido a esto los
Amp-Op son dispositivos capaces de desempeñar muchísimas funciones, que incluyen operaciones tanto
lineales como no lineales, sobre señales eléctricas, como son: sistemas de telecomunicación, sistemas de
control y medición, sistemas de procesamiento de información, sistemas de transmisión y distribución de
energía eléctrica, sistemas de control de máquinas eléctricas, control y automatización de sistemas
electrónicos, etc.
En esta práctica se observará el funcionamiento del amplificador operacional con el armado de algunos
circuitos básicos, así como la función que realiza cada uno de ellos.
Se recomienda a los alumnos al menos leer sus notas o los libros sobre el tema de amplificadores
operacionales.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
2.
3.
4.
El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.
Desarrollar el análisis teórico de todos los circuitos.
Dibuje las formas de onda de la entrada y de la salida que se esperan obtener en cada uno de los
circuitos.
El alumno deberá traer el circuito armado.
EQUIPO
Fuentes de voltaje de CD.
Generador de funciones
Osciloscopio
MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
Tableta para conexiones
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5 Resistencias de 10k a ½ watt
1 Resistencia de 6.8k a ½ watt
1 Resistencia de 3.3k a ½ watt
3 Resistencia3 de 1k a ½ watt
1 Amp-Op LM-741
Laboratorio de Electrónica Industrial
R1 - R5
R7
R6
R8 – R10
CI
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito de la figura 7.1. Con una señal senoidal de 0.5Vpp a una frecuencia de 1kHz.
Figura 7.1
2. Observe las señales Vi y VS en el osciloscopio y dibújelas en papel milimétrico, anotando su amplitud,
periodo y fase.
3. Arme el circuito de la figura 7.2.
Figura 7.2
4. Repita el paso 2.
5. Cambie R9 por R2 en el circuito de la figura 7.2. Dibuje las señales Vi y VS en papel milimétrico anotando
su amplitud, periodo y fase.
6. Arme el circuito de la figura 7.3
Figura 7.3
7. Repita el paso 2.
8. Arme el circuito de la figura 7.4.
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Ingeniería, Área Electrónica
Laboratorio de Electrónica Industrial
Figura 7.4
9. Mida con el osciloscopio los voltajes en los puntos A, B, y C. y anote los resultados obtenidos en la tabla
7.1.
Punto
A
B
C
Voltaje
Tabla 7.1
10. Mida el voltaje de salida VS, cerrando los interruptores como se indica en la tabla 7.2.
Puntos conectados
SW1
Voltaje de Salida (V)
SW1 + SW2
SW1 + SW2 + SW3
Tabla 7.2.
CUESTIONARIO
1. En base a los resultados obtenidos en la práctica y a las gráficas de la pregunta 2, calcule la ganancia de
voltaje para cada circuito.
2.
Realice una tabla comparativa entre los resultados teóricos anteriormente calculados con los obtenidos
en la práctica y si existen diferencias diga cuáles son las posibles causas que las provocan.
3. Describa brevemente con sus palabras el funcionamiento del circuito de la figura 7.4.
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PRÁCTICA 8. “EL INTEGRADOR Y DERIVADOR”
OBJETIVOS


Comprobar experimentalmente el funcionamiento de un amplificador operacional. Medir la ganancia de
voltaje y comprobar la dependencia de ésta con respecto a los elementos del circuito externo.
Comprobar la dependencia de la forma de onda de salida con respecto a los elementos del circuito
externo dada una forma de onda de voltaje de entrada determinado.
INTRODUCCIÓN
El Amp-Op también llamado operacional se deriva del hecho de que éste dispositivo electrónico puede tanto
amplificar una señal como operar sobre ella como se verá en esta práctica.
En esta práctica, se utilizarán capacitores y resistencias como elementos externos en los amplificadores
operacionales. Estos circuitos sirven para acondicionar señales analógicas para la entrada de otro circuito.
Estos circuitos se pueden considerar en términos del dominio del tiempo o de frecuencia, dependiendo de su
aplicación.
Se verá en esta práctica la relación de voltaje de salida al voltaje de entrada la cual dependerá de los
elementos del circuito, de los valores y de la disposición de ellos en el circuito.
Las características tales como la ganancia de voltaje y la forma de onda del voltaje de salida son también
afectadas por las frecuencias de la señal de entrada.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1. El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.
2. Desarrollar el análisis teórico de todos los circuitos.
3. Dibuje las formas de onda de la entrada y de la salida que se esperan obtener en cada uno de los
circuitos.
4. El alumno deberá traer el circuito armado.
EQUIPO
Fuentes de voltaje de CD.
Generador de funciones.
Osciloscopio.
MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
Tableta para conexiones
1 Resistencia de 33k a ½ watt
1 Resistencia de 3.3k a ½ watt
1 Resistencia de 330 a ½ watt
1 Capacitor de 15nF
1 Amp-Op LM-741
R2
R1
R3
C
CI
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Arme el circuito de la figura 8.1. Con una señal senoidal, Vi, de 2VPP y una frecuencia de 5kHz. Observe
y dibuje las señales Vi y VS, en papel milimétrico anotando su amplitud, periodo y fase.
2. Varíe la frecuencia para llenar la tabla 8.1.
Figura 8.1
f (kHz)
Integrador
Vs (V)
Vi (V)
Derivador
Vs (V)
1
2
3
4
5
6
10
Tabla 8.1
3. Cambie la forma de onda del voltaje de entrada a una señal triangular con Vi, = 2V PP y una frecuencia de
5kHz, grafique Vi y VS en papel milimétrico anotando su amplitud, periodo y fase.
4. Repita el paso 3 ahora con una señal cuadrada.
5. Arme el circuito de la figura 8.2.
Figura 8.2
6. Observe en la pantalla del osciloscopio la forma de onda de los voltajes Vi y VS grafíquelas en papel
milimétrico anotando su amplitud, frecuencia, periodo y fase.
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7. Varié la frecuencia para llenar la tabla 8.1.
8. Cambie la forma de entrada a una señal triangular con Vi = 2VPP y una frecuencia de 5kHz, grafique Vi y
VS en papel milimétrico anotando su amplitud, periodo y fase.
9. Repita el paso 8 utilizando ahora con una señal cuadrada.
CUESTIONARIO
1. En base a las gráficas explique detalladamente el funcionamiento de los circuitos de las figuras 8.1 y 8.2.
2. Explique la presencia de la resistencia R2 en paralelo con el capacitor en la figura 8.1.
3. Si la señal de entrada en el circuito de la figura 8.1 es de forma triangular, y la salida de este se conecta al
circuito de la figura 8.2 ¿Qué señal a la salida se obtendrá a la salida del circuito de la figura 8.2?
4.
Si la señal de entrada para el circuito de la figura 8.1 y la figura 8.2 son las que se muestran en la tabla
8.3, indique el tipo de señal de salida que se obtiene para cada una de ellas y grafíquelas.
Señal de entrada Vi
Triangular
Forma de onda a la salida de la figura 8.1
Forma de onda a la salida de la figura 8.2
Senoidal
Cuadrada
Tabla 8.3
5. Realice una tabla comparativa entre los resultados teóricos con los obtenidos en la práctica y si existen
diferencias diga cuáles son las posibles causas que las provocan.
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PRÁCTICA 9. “COMPUERTAS LÓGICAS”
OBJETIVO

Comprobar el funcionamiento de las compuertas lógicas básicas de la familia lógica TTL (Lógica
Transistor Transistor) a partir de sus tablas de verdad.
INTRODUCCIÓN
La electrónica digital ha alcanzado una gran difusión debido a que es relativamente sencillo y barato construir
sistemas digitales. La aplicación de la electrónica digital se aplica en extensas áreas de la actividad humana:
instrumentos de medición, en computación, calculadoras, aparatos de entretenimiento, en equipo biomédico,
en las comunicaciones, etc.
En la presente práctica se verá el análisis de los dispositivos básicos de la electrónica digital que son las
compuertas lógicas: AND, NAND, OR, NOR, NOT y OR EXCLUSIVA.
La tabla de verdad es el elemento que nos define el funcionamiento exacto de la compuerta, y se obtendrá con
la ayuda de los LED como indicadores lógicos de la entrada y la salida de cada compuerta.
Cuando el LED encienda indicará 1 lógico o V CC mientras que cuando el LED permanezca apagado indicará
un 0 lógico o tierra [GND]. Los diodos emisores de luz estarán conectados en serie con una resistencia, con el
fin de limitar la corriente que circula a través de ellos.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1. El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.
2. El alumno deberá traer el circuito armado.
EQUIPO
Fuente de voltaje.
Osciloscopio.
MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
Tableta para conexiones
3 Resistencias de 330 a ½ watt
3 LED
R1 – R3
L1 –, L3
CI1
CI1
CI1
CI1
CI1
CI1
1 Circuito integrado 7400
1 Circuito integrado 7402
1 Circuito integrado 7404
1 Circuito integrado 7408
1 Circuito integrado 7432
1 Circuito integrado 7486
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1.
Arme los circuitos de las figuras 9.1 a 9.7. Variando las entradas, llene la tabla correspondiente.
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Estados Lógicos
0V = 0 Lógico
5V = 1 Lógico
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Figura 9.1
F
Tabla 9.1
A
0
0
1
B
0
1
0
1
1
Figura 9.2
F
Tabla 9.2
A
0
F
1
Figura 9.3
Tabla 9.3
A
0
B
0
0
1
1
1
0
1
Figura 9.4
F
Tabla 9.4
Figura 9.5
A
B
0
0
0
1
1
1
0
1
F
Tabla 9.5
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A
0
0
B
0
1
1
1
0
1
Figura 9.6
F
Tabla 9.6
Figura 9.7
A
B
0
0
1
1
0
1
0
1
F
Tabla 9.7
CUESTIONARIO
1.
Obtenga la expresión booleana de cada uno de los circuitos armados en la práctica a partir de los
resultados obtenidos en las tablas.
2.
Para cada uno de los circuitos de la práctica (excepto el circuito de la figura 9.6) obtenga su respectiva
tabla de verdad para cuando se tienen 3 entradas.
3. De la tabla de verdad de la figura 9.7 a que compuerta lógica corresponde dicho arreglo.
4.
Obtenga la tabla de verdad para los siguientes circuitos. Diga a que compuerta corresponde según las
tablas obtenidas.
5.
De acuerdo a los circuitos b y d, diga qué función realiza una compuerta NOR y NAND con las
terminales cortocircuitadas.
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PRÁCTICA 10. “APLICACIÓN DE LAS COMPUERTAS LÓGICAS”
OBJETIVO

Observar y comprobar el funcionamiento de algunos circuitos de aplicación con compuertas lógicas.
INTRODUCCIÓN
La electrónica digital tiene sus elementos más simples en las compuertas lógicas sin que por ello sea el
elemento menos importante. Con estas compuertas lógicas es factible construir filp-flop, codificadores,
multiplexores e infinidad de elementos aritméticos y lógicos digitales.
Así mismo se les encuentra en circuitos de aplicación como los que construirá el alumno en esta práctica de
laboratorio.
Los circuitos a implementar en esta sesión de laboratorio son los siguientes:
1.- CIRCUITO SUMADOR / RESTADOR. Efectúa sumas o restas en código binario (bit por bit), dependiendo
la operación de una entrada de control, considerando además un acarreo/préstamo de entrada y generando
uno a la salida.
2.-CIRCUITO INDICADOR DE COMPATIBILIDAD SANGUÍNEA. Este circuito indica si una transfusión de
sangre es posible entre dos grupos sanguíneos determinados. El circuito tiene dos juegos de terminales de
entrada uno para el código del grupo sanguíneo que pretende donar y otro para el código del receptor.
3.-CIRCUITO DE LUCES INTERMITENTES. Consta de dos compuertas lógicas NAND, 2 capacitores, 2
resistencias y su salida se observa en dos diodos emisores de luz, los cuales se encienden y apagan
alternadamente con una frecuencia de aproximadamente 2Hz.
ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRÁCTICA
1.
2.
El alumno deberá leer la práctica de laboratorio.
El alumno deberá traer el circuito armado.
EQUIPO
Fuente de voltaje.
Osciloscopio.
MATERIAL
Alambres y cables para conexiones
Tableta para conexiones
2 Resistencias de 4.7k a ½ watt
1 Resistencia de 1k a ½ watt
2 Resistencias de 330 a ½ watt
1 Resistencia de 220 a ½ watt
2 Capacitores de 47F
R4 , R5
R6
R1 , R2
R3
C1, C2
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2 Capacitores de 10F
2 LED
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C3, C4
L1, L2
CI1
CI1
CI1
CI1
CI1
1 Circuito integrado 7400
1 Circuito integrado 7404
1 Circuito integrado 7408
1 Circuito integrado 7432
1 Circuito integrado 7486
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1.
Arme el circuito de la figura 10.1 y obtenga los datos para llenar las tablas 10.1 y 10.2.
Figura 10.1
Control = 0 lógico
Ci
A
B
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
Cf
Control = 1 lógico
S
Tabla 10.1
2.
Bwi
0
0
0
0
1
1
A
0
0
1
1
0
0
B
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
Bwf
R
Tabla1 10.2
La tabla 10.3 indica las leyes que rigen la compatibilidad entro los grupos sanguíneos tipos “O”, “A”,
“B” y “AB”. Si se codifican los grupos sanguíneos según la tabla 10.4 se obtiene la tabla 10.5.
DONADOR
O
O
O
O
RECEPTOR
O
A
B
AB
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TRANSFUSIÓN
SI
SI
SI
SI
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A
A
A
0
A
B
NO
SI
NO
A
B
B
B
B
AB
AB
AB
O
A
B
AB
O
A
SI
NO
NO
SI
SI
NO
SI
AB
AB
B
AB
NO
SI
Tabla 10.3
TIPO
CÓDIGO
O
00
A
01
B
10
AB
11
Tabla 10.4
DONADOR
X
Y
0
0
0
0
0
0
RECEPTOR
Z
W
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
TRANSFUSIÓN
F
Tabla 10.5
3. Arme el circuito mostrado en la figura 10.2 y compruebe que este cumple con la tabla 10.3.
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Figura 10.2
4.
Arme el circuito mostrado en la figura 10.3. Observe su funcionamiento y coméntelo.
Figura 10.3
5. Cambie los capacitores C1 y C2 por C3 y C4 y comente que sucede.
CUESTIONARIO
1.
Sugiera un circuito de aplicación con compuertas lógicas.
Explique brevemente.
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BIBLIOGRAFÍA
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Circuitos Microelectrónicos análisis y diseño, Muhammad H. Rashid, Thomson, México, 2002, 1112p
2.
Dispositivos Electrónicos, Thomas L Floyd, 8ed. Pearson Educación, México, 2008, 1008p
3.
Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, Robert L Boylestad, Louis Mashelsky,
10ed. Pearson Educación, México, 2009, 894p
4.
Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Linéales, Robert F Coughlin, Frederick F.
Driscoll, 5ed. Pearson Educación, México, 1999, 552p
5.
Sistemas Digitales principios y aplicaciones, Ronald J. Tocci, 5ed. Prentice Hall, México, 1993, 823p.
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