|
|
Pràctica 6. Muntatge de Circuits amb bobines i
condensadors
Introducció a l’Electrònica Enginyeria Tècnica en Telecomunicacions
(Telemàtica) Curs 2003-2004 |
1.
Introducció
En aquesta pràctica es
tracta de realitzar el muntatge i anàlisi de circuits lineals basats en bobines
i condensadors. Analitzarem comportaments transitoris i comportament
estacionaris. Es veurà la validesa de les aproximacions teòriques fetes a
classe aplicant-ho al cas de circuits amb bobines i condensadors.
2.
Anàlisi del comportament d’un circuit RC
|
Comencem analitzant el
comportament transitori d’un circuit RC. Per això munteu el
circuit de la figura 1, on la resistència és de 1kW i el condensador de
22nF. A continuació exciteu
el circuit amb una ona tipus quadrat de nivell baix 0V, nivell alt 5V i
freqüència 400Hz. D’aquesta manera quan la tensió passa de 0 a 5V es modela
el cas de tancar el circuit a una tensió continua de 5V. |
|
|
|
Figura 1 |
Mesureu la tensió i el
corrent al condensador emprant l’oscil·loscopi. Per a mesurar el corrent el que
heu de fer es mesurar la tensió d’entrada amb una sonda i amb l’altre la tensió
al condensador, de manera que restant (operació que fa l’oscil·loscopi ) ja
teniu un valor proporcional al corrent que travessa el circuit. Com es tracta
d’analitzar el transitori, ajusteu l’escala de temps de manera que es pugui
apreciar amb detall el temps durant el qual es produeix la transició.
(Q1) Representeu en una gràfica les
tres corbes que vos dona l’oscil·loscopi.
(Q2) Verifiqueu analíticament els resultats
obtinguts.
Passem ara a analitzar
el circuit en estat sinusoïdal permanent, Aquí el que heu de fer és excitar el
circuit amb una ona sinusoïdal, sense offset, freqüència de 10kHz i amplitud
suficient per poder apreciar l’ona de sortida en terminals del condensador.
Mesureu l’entrada i la sortida amb l’oscil·loscopi.
(Q3) Representeu gràficament,
l’entrada i la sortida, indicant amplitud d’entrada i amplitud de la sortida,
així com el desfasatge entre ambdues ones.
(Q4) Verifiqueu analíticament els
resultats obtinguts.
3. Anàlisi de comportament d’un circuit RL
|
Anem a analitzar el
transitori de tall a una bobina, és a dir com varia la tensió en aquest
element quan s'interromp de sobta el corrent que el travessa. Per això
muntarem el següent circuit emprant R=1kW i L=220mH. A continuació exciteu
el circuit amb una ona tipus quadrat de nivell baix 0V, nivell alt 5V i
freqüència 400Hz. D’aquesta manera quan la tensió passa de 0 a 5V es modela
el cas de tancar el circuit a una tensió continua de 5V. |
|
|
|
Figura 2 |
Mesureu la tensió i el
corrent a la bobina emprant l’oscil·loscopi. Per a mesurar el corrent el que
heu de fer es mesurar la tensió d’entrada amb una sonda i amb l’altre la tensió
a la bobina, de manera que restant (operació que fa l’oscil·loscopi ) ja teniu
un valor proporcional al corrent que travessa el circuit. Com es tracta
d’analitzar el transitori, ajusteu l’escala de temps de manera que es pugui
apreciar amb detall el temps durant el qual es produeix la transició.
(Q5) Representeu en una gràfica les
tres corbes que vos dona l’oscil·loscopi.
(Q6) Verifiqueu analíticament els
resultats obtinguts.
Passem ara a analitzar
el circuit en estat sinusoïdal permanent, per això, exciteu el circuit amb una
ona sinusoïdal, sense offset, freqüència de 300kHz i amplitud suficient per
poder apreciar l’ona de sortida en terminals de la bobina. Mesureu l’entrada i
la sortida amb l’oscil·loscopi.
(Q7) Representeu, l’entrada i la
sortida, indicant amplitud d’entrada i amplitud de la sortida, així com el
desfasatge entre ambdues ones.
(Q8) Verifiqueu analíticament els
resultats obtinguts.
4. Anàlisi de comportament d’un circuit RLC. (opcional)
Com als apartats
anteriors començarem estudiant el comportament transitori del circuit quan es
connecta a una tensió constant. Per això munteu el circuit de la figura següent
on R=100W, L=220mH i C=220nF.
|
Exciteu el circuit amb
una ona tipus quadrat de nivell baix 0V, nivell alt 5V i freqüència 400Hz.
D’aquesta manera quan la tensió passa de 0 a 5V es modela el cas de tancar el
circuit a una tensió continua de 5V. |
|
|
|
Figura 3 |
(Q9) Mesureu i representeu en un
paper les ones d’entrada i al condensador..
(Q10) Verifiqueu analíticament el
resultat obtingut.
(Q11) Repetiu l’experiència però ara
canviant el condensador per un condensador de 1nF.
A l’hora d’estudiar aquí
el comportament en un estat sinusoïdal permanent, el que farem aquí serà
determinar quina és la freqüència de ressonància per a distints valors del
condensador. El circuit es diu que està en ressonància quan la tensió d’entrada
i el corrent estan en fase, de manera que tota la impedància que veu la font
d’entrada és de tipus resistiu. Per tant aquí el que haureu de fer, és una
vegada muntat el circuit, mesurar la tensió d’entrada i la tensió desprès de la
resistència, i ajustar la freqüència de l’ona sinusoïdal de manera que ambdues
ones estiguin en fase.
(Q12) Determineu experimentalment la
freqüència de ressonància quan C=220nF.
(Q13) Determineu experimentalment la
freqüència de ressonància quan C=1mF.
(Q14) Determineu experimentalment la
freqüència de ressonància quan C=4.7mF.
(Q15) Demostreu analíticament que el
circuit anterior està en ressonància quan 
, compareu amb els resultats obtinguts i comenteu els
resultats.
FULL
PREVI. PRÁCTICA 6
Aquest full
resolt o be una copia del mateix l’heu de lliurar al professor de
laboratori abans de l’inici de la pràctica i representa un 30% de la nota total. A més, es necessari haver llegit el
guió corresponent.
Càlculs
teòrics (es
corresponen amb els càlculs demanats al punts concrets del guió).
2. Anàlisi del comportament d’un circuit RC.
|
(Q2) Analitzar el transitori del
circuit (tensió i corrent a C) per a R=1k W i C=22nF tenint en compte que Vi passa primer de 0 a 5V i
després de 5V a 0V. (Q4) Regim permanent. Obtenir Vo
(amplitud i fase) per una entrada que
sigui una ona sinusoïdal, sense offset i freqüència de 10kHz i amplitud A. |
|
|
|
Figura 1 |
3. Anàlisi de comportament d’un circuit RL.
|
(Q6) Analitzar el transitori
(tensió i corrent de L) del circuit
per a R=1k W i L=220μH tenint en compte que Vi passa primer de 0 a 5V i després de 5V
a 0V. (Q8) Regim permanent. Obtenir Vo
(amplitud i fase) per una entrada que
sigui una ona sinusoïdal, sense offset i freqüència de 300kHz i amplitud A. |
|
|
|
Figura 2 |
4. Anàlisi de comportament d’un circuit RLC.
(opcional)
|
(Q10) Analitzar el transitori del
circuit (tensió i corrent a C) per a R=1k W i C=22nF tenint en compte que Vi passa primer de 0 a 5V i
després de 5V a 0V. (Q15) Demostreu analíticament que el circuit anterior està en ressonància quan
|
|
|
|
Figura 3 |
.
El circuit es diu que
està en ressonància quan la tensió d’entrada i el corrent estan en fase, de
manera que tota la impedància que veu la font d’entrada és de tipus resistiu.
FULL DE
LABORATORI . PRÁCTICA 6
Aquest full complimentat representa el 40% de la nota de la pràctica .
L’heu de lliurar en ma abans de la data fixada pel professor, les pràctiques
lliurades després d´aquesta data tindran penalització. El 60% restant de la
nota ve donada, pel full de càlculs previs (30%) i per un conjunt de criteris
variats con son assistència, puntualitat, interès, habilitat, netedat ,
claredat... (30% restant).
2. Anàlisi del comportament d’un circuit RC
(Q1) Representació gràfica de Vi, Vo i de I.
|
|
Mesures a sobre de l’ona:
|
(Q3) Representació gràfica de Vi i Vo . Mesura del desfasatge
|
|
Mesures a sobre de l’ona:
Desfasatge |
3. Anàlisi de comportament d’un circuit
RL.
(Q5) Representació gràfica de Vi, Vo i de I.
|
|
Mesures a sobre de l’ona:
|
(Q7) Representació gràfica de Vi i Vo . Mesura del desfasatge
|
|
Mesures a sobre de l’ona:
Desfasatge |
4. Anàlisi de comportament d’un circuit
RLC. (opcional)
(Q9) Representació gràfica de Vi i Vo
|
|
Mesures a sobre de l’ona:
|
(Q12)
Determineu experimentalment la freqüència de ressonància quan C=220nF.
f=
(Q13)
Determineu experimentalment la freqüència de ressonància quan C=1mF.
f=
(Q14)
Determineu experimentalment la freqüència de ressonància quan C=4.7mF.
f=