Práctica 3. Amplificador clase C

2011
Práctica 3. Amplificador clase C
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
Facultad de Ingeniería; UNAM
09/02/2011
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
2
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Objetivos:
1.
2.
3.
4.
5.
Diseñar y ensamblar un circuito amplificador clase C.
Analizar el espectro de la señal de salida del amplificador clase C.
Diseñar y ensamblar un circuito clase C sintonizado
Calcular el circuito tanque para sintonizar el amplificador clase C
Realizar el análisis en frecuencia de un amplificador clase C.
Lista de experimentos
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Circuito fijador de nivel negativo
Circuito amplificador básico clase C.
El circuito tanque
Amplificador clase C sintonizado con tanque
El transformador de FI
Amplificador clase C sintonizado con transformador
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
3
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Material
•
•
•
•
•
Osciloscopio
Multímetro
2 generadores de funciones
Analizador de espectros
Fuente de poder dual
•
•
•
•
•
•
Adaptadores BNC-Banana
Adaptadores BNC-Caimán
Cables Banana-Caimán
Pinzas de punta
Pinzas de corte
Alambre número 20
•
•
•
•
•
•
•
1 protoboard
1 diodo schottky 1N5817
1 transistor BC547A ó BC547B ó BC547C
Una bobina
Un transformador de FI (cualquier marca)
Banco de capacitores
Banco de resistencias
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
4
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Instrucciones para el reporte
•
•
•
•
•
Copie la carátula de la práctica presente anotando los nombres de los integrantes del equipo por
apellido.
o Puede rehacer la carátula para tenerla en formato digital.
o Se resta un punto de la calificación si no anota su nombre por apellido.
Anote el número de grupo de laboratorio.
El cuestionario previo se evalúa aparte de la realización de la práctica.
Anote en su reporte lo que se pide reportar en cada pregunta de los experimentos. Sus respuestas
deben estar numeradas de acuerdo a la pregunta que intentan responder.
No olvide expresar sus comentarios tal como se indica al final de la práctica.
Cuestionario previo
1.
2.
3.
4.
5.
Investigue y reporte el diagrama del circuito tanque (circuito LC) [Malvino]
Investigue y reporte cómo varía la impedancia del circuito tanque con la frecuencia. [Paynter]
Investigue y reporte el diagrama de circuito de un fijador de nivel negativo con diodo. [Paynter]
Investigue y reporte el funcionamiento del circuito fijador de nivel negativo con diodo. .[Paynter]
Investigue y reporte cual es la fórmula para calcular el tiempo de descarga del capacitor en el
recortador de nivel. [Paynter]
6. Investigue y reporte el comportamiento del amplificador clase C. [Paynter][Malvino]
7. Investigue y reporte el modelo ideal de un transformador y cuál es su respuesta en frecuencia.
8. Investigue que es un transformador de FI.
o Reporte foto del dispositivo.
o Reporte diagrama interno.
o Reporte en que se usa.
9. Investigue y reporte cuál es el espectro de una señal senoidal a frecuencia ߱଴ . [Hsu]
10. Investigue con su profesor de teoría o cualquiera otro ¿Cuál es la función de un amplificador
sintonizado en un equipo receptor de radio?
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
5
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Experimento 1. El circuito fijador de nivel negativo
1.
2.
El circuito de la figura 1 corresponde con un fijador de nivel negativo.
El circuito fijador de nivel debe satisfacer la siguiente relación
5ܴ‫ = ܥ‬50ܶ
Donde
•
•
•
ܴ es la resistencia
‫ ܥ‬es la capacitancia
ܶ es el periodo de la señal
3.
Calcule el valor de la resistencia si se considera que
a. Se va a alimentar una señal senoidal de 2ሾܸ௉௉ ሿ a 30ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ y
b. que el capacitor de paso es de 100ሾ݊‫ܨ‬ሿ.
(1 pt) Reporte los resultados de sus cáclulos.
(1pt) Arme el circuito de la figura 1 y reporte una fotografía del circuito armado
(1 pt) Alimente ahora una señal cuadrada y reporte el oscilograma correspondiente
Reporte si el oscilograma de la señal de salida del fijador sigue siendo cuadrada o es aproximada.
4.
5.
6.
7.
Figura 1. Diagrama del circuito fijador de nivel.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
6
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Experimento 2. Circuito amplificador básico clase C
1.
8.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
El circuito de la figura 2 corresponde con un amplificador básico de clase C.
El circuito de la base del transistor es un fijador de nivel: el diodo del circuito es el diodo baseemisor del TBJ. Calcule el valor de la resistencia si se considera que
a. Se va a alimentar una señal senoidal de 2ሾܸ௉௉ ሿ a 30ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ y
b. Que el capacitor de paso es de 100ሾ݊‫ܨ‬ሿ.
(1 pt) Reporte los resultados de sus cálculos.
Arme el circuito de la figura 2. Reporte una fotografía del circuito ensamblado.
(1 pt) Reporte el oscilograma de la señal de entrada.
(1 pt) Configure el analizador de espectros para una escala logarítmica. Reporte el espectro de la
señal de entrada.
(1 pt) Reporte el oscilograma de la señal de salida.
(1 pt) Configure el analizador de espectros para una escala logarítmica. Reporte el espectro de la
señal de salida.
Observe el espectro de la señal de salida, concluya y reporte respecto de las nuevas espigas
generadas. (Las espigas corresponden con la acción de fijación de nivel del TBJ).
a. (1 pt) La primera espiga, ¿está a la frecuencia de la señal de entrada?
b. (1 pt) ¿A cuáles frecuencias se encuentran las otras espigas?
Figura 2. Amplificador clase C.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
7
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Experimento 3. El circuito tanque
1.
2.
3.
El circuito de la figura 3 corresponde con un circuito tanque.
Use la bobina provista en el laboratorio y cuyo valor ya se conoce.
(1 pt) Calcule y reporte el valor de un capacitor para que el circuito tanque esté sintonizado a
30KHz: puede usar la fórmula siguiente:
‫=ܥ‬
4.
5.
6.
1
‫ܮ‬ሺ2ߨ݂଴ ሻଶ
Configure su generador para suministrar ruido.
(1 pt) Observe y reporte la imagen generada por el su analizador de espectros.
(1 pt) En su analizador de espectros localice y reporte la frecuencia a la cual ocurre la máxima
ganancia.
XSC1
Ext T rig
+
XFG2
_
B
A
Agilent
+
1
_
0
+
_
2
R1
10kΩ
XSA1
C2
100nF
L1
100mH
IN T
0
Figura 3. Circuito tanque. Ejercicio para hallar el valor del inductor.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
8
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Experimento 4. Amplificador clase C sintonizado con tanque
1.
2.
3.
Para este experimento se van a emplear el circuito construido en el experimento 2 y el circuito
construido en el experimento 3.
Arme el circuito de la figura 4.
Alimente su amplificador con una señal senoidal de 2ሾܸ௉ ሿ y una frecuencia de 30ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ.
a. (1 pt) Reporte el oscilograma obtenido.
b. (1 pt) Reporte el espectro obtenido.
c. (1 pt) Observe y reporte sus conclusiones sobre el contenido armónico del espectro
obtenido.
VCC
XSC1
5V
VCC
Ext Trig
+
_
B
A
+
C2
2.533nF
L1
100mH
_
0
+
_
0
5
XSA1
Q1
C1
2 V2
100nF
2 Vpk
10kHz
0 0°
R4
1MΩ
1
R1
100kΩ
BC547B
IN T
0
0
0
0
Figura 4. Amplificador clase C sintonizado. El valor del inductor en la figura no corresponde con el valor del
inductor provisto en el laboratorio.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
9
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Experimento 5. El transformador de IF
1.
2.
El transformador de IF está diseñado de tal forma que su respuesta en frecuencia está cerca de los
455ሾ݇‫ݖܪ‬ሿ .
La figura 5 ilustra algunos transformadores de IF
Figura 5. Bobina de frecuencia intermedia o FI. Observe que el transformador ya incluye un capacitor de
sintonización.
Figura
obtenida
desde
E-Radio
control:
http://www.eradiocontrol.com.ar/?Documentacion:Radiofrecuencia:Componentes.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
10
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
3.
Para observar la respuesta en frecuencia del transformador, arme el circuito de la figura 6.
Osciloscopio
Generrador de
funciones
XSC1
Ext T rig
+
XFG1
_
B
A
+
_
+
_
T2
TS_RF
Figura 6. Circuito para obtener la respuesta en frecuencia del transformador de FI. En el diagrama se ha
omitido a propósito el capacitor interno del transformador.
4.
(1 pt) Para obtener la respuesta en frecuencia de su transformador se empleará el método de
barrido manual. Llene y reporte la tabla 1.
Tabla 1. Respuesta en frecuencia del
transfomrador de FI
voltaje
Frecuencia
voltaje de
entrada
[KHz]
salida [Vrms]
1[Vrms]
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
375
400
425
450
475
500
5.
6.
(1 pt) Haga y reporte una gráfica de la tabla 1.
(1 pt) Empleando un capacitor a la salida de la bobina, sintonice el transformador para una
frecuencia de resonancia de 50ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ. Reporte el valor del capacitor.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
11
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Experimento 6.
transformador
1.
2.
3.
Amplificador
clase
C
sintonizado
con
Para este experimento se van a emplear el circuito construido en el experimento 2 y el circuito de
transformador sintonizado a 50ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ construido en el experimento 5.
Arme el circuito de la figura 7.
Alimente su amplificador con una señal senoidal de 2ሾܸ‫݌‬ሿ y una frecuencia de 50ሾ‫ݖܪܭ‬ሿ.
d. (1 pt) Reporte el oscilograma obtenido.
e. (1 pt) Reporte el espectro obtenido.
f. (1 pt) Observe y reporte sus conclusiones sobre el contenido armónico del espectro
obtenido.
Osciloscopio
XSC1
Ext T rig
+
_
B
A
+
_
+
_
VCC
5V
T2
Generrador de
funciones
XFG1
TS_RF
C2
100nF
Q1
C1
100nF
BC547B
R1
50kΩ
Figura 7. Circuito amplificador clase C sintonizado con un transformador de FI. Los valores de los componentes en la
figura no corresponden con los que Ud. debe obtener experimentalmente.
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
12
Facultad de Ingeniería; UNAM
Práctica 3. Amplificador clase C
Bibliografía
Libros
[Paynter]
[Malvino]
Paynter; Robert T., "Introductory Electronic Devices and Circuits (conventional flow
versión)", Pearson, 7a edición
Malvino; Albert, "Principios de eletrónica" McGraw Hill, 7a edición
[Hsu]
Hsu; Hwei P., "Análisis de Fourier", Prentice Hall
Sitios web
E-Radio control: http://www.e-radiocontrol.com.ar/?Documentacion:Radiofrecuencia:Componentes
MI. Mario Alfredo Ibarra Carrillo
[Escribir texto]
Año 2011
13