M2 Grupo21 Final

TRABAJO COLABORATIVO FASE 2

PRODUCTO FINAL

PRESENTADO POR WILLIAM ALEXANDER RUIZ

COD 7181976

TUTOR ALFREDO LÓPEZ

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD INGENERIA EN TELECOMUNICACIONES

AMPLIFICADORES GRUPO 201425_21

2015

INTRODUCCIÓN Para el desarrollo de la siguiente necesidad el estudiante del curso de Amplificadores de la UNAD ha debido oportunamente considerar y analizar la información sobre la aplicación de los Amplificadores de realimentación, Osciladores y Amplificador de Potencia, tomando como base un problema real dándole solución y así asimilar el conocimiento en base al sistema ABP. Con lo anterior loa solución al problema planteado se propone una solución que nos permita suplir la necesidad de realizar las diferentes pruebas a los elementos amplificadores, los cuales son de vital importancia para realizar la tarea encomendada, es así como se evidencia también las comparaciones de los diferentes puntos de vista de los integrantes para dar solución a la problemática planteada Hasta aquí hemos sido capaces de amplificar señales de bajo nivel convirtiéndolas en variaciones de tensión verdaderamente importantes, empleando para ello una o varias etapas amplificadoras, generalmente, se requiere de una señal de salida capaz de entregar suficiente potencia a un dispositivo externo que actúa como carga. Si a los circuitos estudiados hasta ahora les aplicamos alguna de estas cargas, estarían condenados al fracaso, pues estas presentan impedancias internas, mientras aquellas poseen impedancias de salida elevada. Es por eso necesario la conexión de circuitos capaces de gobernar las corrientes exigidas por esas cargas Con lo anterior nos disponemos al desarrollo de un informe basados en el estudio de los amplificadores de potencia atendiendo además las clases más importantes

OBJETIVOS

1. Afianzar los temas de retroalimentación de circuitos con Amplificadores Operacionales,

circuitos osciladores y amplificadores de potencia.

2. Comprender el funcionamiento de los tipos de realimentación para circuitos amplificadores, y estar en capacidad de describir sus características .

3. Construir y concluir una propuesta de solución al ABP sobre la construcción del generador de señales, que cumpla con las especificaciones y características requeridas.

4. Ampliar los conocimientos de temas antes estudiados en las bibliografías recomendadas

para el estudio del curso.

5. Aplicar los conocimientos en un ejemplo hipotético que nos acerca a la realidad como ingenieros de la UNAD

Tabla con la síntesis del Momento2

Preguntas

W. Ruiz Acuerdo grupal

1. Describa brevemente los tipos de realimentación posibles para un circuito amplificador.

Dependiendo de la de la magnitud que retroalimentemos a la entrada y del tipo de amplificador que tengamos podemos distinguir 4 configuraciones básicas de retroalimentación Realimentación serie-paralelo: amplificador de tensión. Tensión de entrada y tensión de salida. El amplificador básico y la red de realimentación tienen la misma corriente de entrada y la misma tensión de salida. Alta impedancia de entrada, con baja impedancia de salida. Realimentación paralelo-paralelo: amplificador de Transresistencia. Este tipo de circuito muestra voltaje en la salida y se compara en forma de corriente. Muestrea tensión y compara corriente. Baja impedancia de entrada, con baja impedancia de salida Realimentación paralelo-serie: amplificador de corriente. Corriente de entrada y corriente de salida. Muestrea y compara corriente. Baja impedancia de entrada, con alta impedancia de salida. Realimentación serie-serie: amplificador de transconductancia . Tensión de entrada-Corriente de salida. Alta impedancia de entrada, con alta impedancia de salida

1. A medida que la tensión de salida se incrementa en su valor pico a pico, la fracción de realimentación disminuye automáticamente hasta que la ganancia en lazo es 1. En este punto el valor pico a pico de la tensión de salida se hace constante. (William Ruiz)

2. Describa brevemente los circuitos osciladores que se mencionan en la bibliografía.

Oscilador RC de desplazamiento de fase: Es un circuito electrónico que produce una salida en forma de onda senoidal. Consiste en un amplificador inversor, o de ganancia negativa, al que se le añade una realimentación constituida por una sección RC de tercer orden en escalera. Esta red de realimentación introduce un desfase de 180º para ser compatible con la ganancia negativa

1. Un Oscilador en puente de Wien es aquel oscilador típico para frecuencias pequeñas a moderadas en el intervalo de 5 Hz a 1 MHz. Casi siempre se usa en generadores de audio comerciales y generalmente se prefiere en otras aplicaciones de baja frecuencia. El oscilador en puente de Wien produce una

del amplificador que introduce a su vez otro desfase de 180º1 el oscilador de cambio de fase se utiliza frecuentemente como oscilador de audio a frecuencias audibles. Oscilador RC con red de Wien (Wien bridge): es un circuito oscilador que genera ondas sinusoidales sin necesidad de ninguna señal de entrada. Puede generar un amplio rango de frecuencias. El puente está compuesto de cuatro resistencias y dos condensadores. Osciladores LC: Los osciladores LC se basan en la utilización de un circuito resonante. Su funcionamiento se basa en el almacenamiento de energía en forma de carga eléctrica en el condensador y en forma de campo magnético en la bobina, El circuito resonante está formado por 3 impedancias. Para que aparezca el efecto de resonancia deben existir impedancias inductivas y capacitivas

onda sinusoidal casi perfecta en la salida (William Ruiz)

2. Los Cristales de cuarzo como cristales naturales tienen la propiedad de ser piezoeléctricos. Debido a este efecto, un cristal que vibra actúa como un circuito LC resonante con una Q extremadamente alta. El cuarzo es el cristal más importante con efecto piezoeléctrico. Se emplea en osciladores de cristal donde se necesita una frecuencia precisa y fiable. El reloj de pulsera electrónico es otra de sus aplicaciones habituales. (William Ruiz)

3. Describa brevemente las características de los amplificadores de potencia Clase A, B y AB.

Amplificadores de clase A: un amplificador de potencia funciona en clase A cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima de la señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante todo el período de la señal de entrada.

Amplificadores de clase B: un amplificador de potencia funciona en clase B cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima de la señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante un semiperíodo de la señal de entrada.

Amplificadores de clase AB: son una mezcla de los dos anteriores, un amplificador de potencia funciona en clase AB cuando la tensión de polarización y la amplitud máxima de la señal de entrada poseen valores tales que hacen que la corriente de salida circule durante menos de un período y

Cuando una señal de entrada a un circuito presenta un voltaje de amplitud suficiente, las etapas conectadas a continuación han de entregar ganancia de corriente para, de esta forma, poder excitar convenientemente a la carga. Estas etapas se llaman etapas de potencia o amplificadores de potencia y se dividen básicamente en cuatro clases. A, B AB y C, dependiendo de la forma de la señal de salida, a partir de una entrada senoidal. Un amplificador clase A ofrece una señal de salida igual a la de entrada, pero amplificada. En clase AB la salida esta amplificada algo más de la mitad de la señal de entrada, en clase B solo un semiciclo y en clase C parte de un semiciclo de dicha señal.

más de un semiperíodo de la señal de entrada.

4. Para el problema planteado, desarrolle el paso 4 (lista de posibles acciones) del ABP.

Vamos a utilizar un condensador en un amplificador hace que la ganancia de éste dependa de la frecuencia. Podemos aplicar una estructura básica de un oscilador sinusoidal con un circuito realimentado serie-paralelo Con un generador que entregue una banda de frecuencia con rangos desde 10 Hz hasta los 150 KHz, este generador tiene aplicación en el diseño, prueba, calibración y reparación de circuitos y aparatos de audio o sonido tales como: amplificadores, grabadoras, mezcladores, ecualizadores entre otros. Importantes son la banda de frecuencias y su precisión (%), los formas de onda con su nivel de distorsión (%), el voltaje de salida y las funciones especiales.

Con un montaje que permita sacar los 3 tipos de onda, demostraría recursividad, normalmente un integrado simple deja sacar la onda cuadrada y triangular, pero con un swicheo que se le aplique a un transistor que se encuentra en corte de saturación y con un condensador, permiten la carga y descarga del condensador haciendo un moldeo de la onda, generando una onda senoidal de buena calidad, es decir que estaría cargándose y descargándose a la misma frecuencia. El condensador junto a un kit de resistencias apropiadas nos permitirán manipular la frecuencia, recordemos que a mayor frecuencia, el voltaje pico tiende a disminuir un poco. (William Ruiz)

5. Para el problema planteado, desarrolle el paso 5 (análisis de información) del ABP.

Sabemos que El generador de señal que habitualmente emplea una empresa para probar los circuitos está dañado. Nuestra misión es diseñar un dispositivo electrónico de bajo costo que produzca una onda senoidal de muy buena calidad, con las especificaciones adecuadas para el uso que se ha mencionado. Contamos con conocimiento específicos y técnicos tales como el análisis de frecuencia, que nos demuestra que con la presencia de un condensador en un amplificador hace que la ganancia de éste dependa de la frecuencia. Los condensadores de acoplo y desacoplo limitan su respuesta a baja frecuencia, y los parámetros de pequeña señal de los transistores que dependen de la frecuencia así como las capacidades parásitas asociadas a los dispositivos activos limitan su respuesta a alta frecuencia. Además un incremento en el número de etapas amplificadoras conectadas en cascada también limita a su vez la respuesta a bajas y altas frecuencias. Con un oscilador de Puente de Wein, que produce ondas sinusoidales puras a una frecuencia fija. Se genera una

Un Generador de onda senoidal, es un oscilador RC de baja frecuencia, también conocido como Oscilador Puente de Wien. Un Oscilador de Puente de Wien, es un tipo de oscilador que genera ondas senoidales sin necesidad de ninguna señal de entrada. Las propiedades de selección de frecuencias del Puente de Wien son muy adecuadas para la red de realimentación de un oscilador. Este circuito se utiliza mucho en los instrumentos de laboratorio de frecuencia variable (generadores de señales). Concluyendo y analizando toda esta información: Mi siguiente propuesta se basa según lo aplicado teóricamente y con el trabajo en el laboratorio y que dejo a su consideración respetado compañero,

señal de realimentación controlada a través del amplificador operacional. Los generadores de señales son circuitos electrónicos que producen señales continuas, oscilantes

retroalimentando o perfeccionando esta idea. Se propone utilizar un integrado lm567 que por lo general es utilizado para generar tonos ó codificar tonos, en esta oportunidad lo vamos a utilizar para generar 3 ondas cuadradas, triangulares y senoidales, este puede llegar a oscilar unos 30 Hz hasta 700 KHz. Se alimentara a 5 V y para nuestro caso reemplazaría eficazmente el generador de señal dañado en la fábrica de amplificadores de audio. (William Ruiz)

Respuesta 1 grupal completa: .A medida que la tensión de salida se incrementa en su valor pico a pico, la fracción de realimentación disminuye automáticamente hasta que la ganancia en lazo es 1. En este punto el valor pico a pico de la tensión de salida se hace constante. La realimentación de un amplificador se emplea para modificar sus características de funcionamiento y se hace cuando se toma una parte de la salida y se reinyecta en la entrada, un circuito amplificador tiene dos tipo de realimentación, la realimentación negativa donde a.β˂ 0 con este tipo de conexión se estabiliza la ganancia del amplificador, aumenta el ancho de banda y reduce el ruido de distorsión, la realimentación positiva donde a.β˃0 con esta conexión se tiene el efecto contrario a la realimentación negativa (William Ruiz) Respuesta 2 grupal completa: Un Oscilador en puente de Wien es aquel oscilador típico para frecuencias pequeñas a moderadas en el intervalo de 5 Hz a 1 MHz. Casi siempre se usa en generadores de audio comerciales y generalmente se prefiere en otras aplicaciones de baja frecuencia. El oscilador en puente de Wien produce una onda sinusoidal casi perfecta en la salida. Los Cristales de cuarzo como cristales naturales tienen la propiedad de ser piezoeléctricos. Debido a este efecto, un cristal que vibra actúa como un circuito LC resonante con una Q extremadamente alta. El cuarzo es el cristal más importante con efecto piezoeléctrico. Se emplea en osciladores de cristal donde se necesita una frecuencia precisa y fiable. El reloj de pulsera electrónico es otra de sus aplicaciones habituales. (William Ruiz) Respuesta 3 grupal completa: Cuando una señal de entrada a un circuito presenta un voltaje de amplitud suficiente, las etapas conectadas a continuación han de entregar ganancia de corriente para, de esta forma, poder excitar convenientemente a la carga. Estas etapas se llaman etapas de potencia o amplificadores de potencia y se dividen básicamente en cuatro clases. A, B AB y C, dependiendo de la forma de la señal de salida, a partir de una entrada senoidal. Un amplificador clase A ofrece una señal de salida igual a la de entrada, pero amplificada. En clase AB la salida esta amplificada algo más de la mitad de la señal de entrada, en clase B solo un semiciclo y en clase C parte de un semiciclo de dicha señal. (William Ruiz) Respuesta 4 grupal completa: Con un montaje que permita sacar los 3 tipos de onda, se demostraría recursividad, normalmente un integrado simple deja sacar la onda cuadrada y triangular, pero con un swicheo que se le aplique a un transistor que se encuentra en corte de saturación y con un condensador, permiten la carga y descarga del condensador haciendo un moldeo de la onda, generando una onda senoidal de buena calidad, es decir que estaría cargándose y descargándose a la misma frecuencia. El condensador junto a un kit de resistencias apropiadas nos permitirán manipular la frecuencia, recordemos que a mayor frecuencia, el voltaje pico tiende a disminuir un poco. (William Ruiz) Respuesta 5 grupal completa:

Un Generador de onda senoidal, es un oscilador RC de baja frecuencia, también conocido como Oscilador Puente de Wien. Un Oscilador de Puente de Wien, es un tipo de oscilador que genera ondas senoidales sin necesidad de ninguna señal de entrada. Las propiedades de selección de frecuencias del Puente de Wien son muy adecuadas para la red de realimentación de un oscilador. Este circuito se utiliza mucho en los instrumentos de laboratorio de frecuencia variable (generadores de señales). Concluyendo y analizando toda esta información: Mi siguiente propuesta se basa según lo aplicado teóricamente y con el trabajo en el laboratorio y que dejo a su consideración respetado compañero, retroalimentando o perfeccionando esta idea. Se propone utilizar un integrado lm567 que por lo general es utilizado para generar tonos ó codificar tonos, en esta oportunidad lo vamos a utilizar para generar 3 ondas cuadradas, triangulares y senoidales, este puede llegar a oscilar unos 30 Hz hasta 700 KHz. Se alimentara a 5 V y para nuestro caso reemplazaría eficazmente el generador de señal dañado en la fábrica de amplificadores de audio. (William Ruiz) Complemento del Análisis de la información Para el montaje mencionado utilizaremos el siguiente circuito (ver adjunto) con los siguientes componentes: 1 Integrado LM567 3 Resistencias de 10 K 1 Condensador 683 1 Condensador de 1 Mf 1 Transistor 3904 ó 2222 (tienen la misma configuración) 1 Condensador de 220 Mf 2 Diodos 1N4148 1 Resistencia de 100 K 1 Resistencia de 2, 7 K 1 Potenciometro de 50 k

CONCLUSIONES

1. Se potencializaron las cualidades como investigador y practicante teniendo en cuenta las

definiciones requeridas sobre amplificadores y tipos de realimentación con lo cual se genera una idea completa de lo que embarcan estos conceptos y sus aplicaciones.

2. Concluyendo es viable utilizar un circuito oscilador puente de Wien para dar respuesta al

problema planteado.

3. Para el problema planteado (ABP) es importante tener asimilados los conceptos expuestos en la tabla de respuestas, ya que involucran directamente el funcionamiento de un generador de señales.

4. La construcción de un generador de señales de buena calidad depende de la síntesis de la información teórica que se encuentra en este informe

5. Con el montaje del circuito que permite ver y analizar los 3 tipos de onda, el cual se menciona detalladamente en este informe mitigara las fallas del generador de señales de la empresa de audio a la cual le estamos brindando asesoría y soporte técnico.

REFERENCIAS

Análisis en frecuencia:

Boylestad, R. L. y Nashelsky, L. (2009). Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos

(8a ed.). Respuesta en frecuencia de transistores BJT y FET (pp. 569-626). México: Pearson.

Malvino, A. P. (2007). Principios de Electrónica. (7a ed.). Efectos de la frecuencia (pp. 567-618).

Madrid: McGraw Hill.

Floyd, T. L. (2008). Dispositivos Electrónicos (8a ed.). Respuesta en frecuencia de un amplificador

(pp. 492-552). México: prentice Hall.

Configuraciones compuestas:

Boylestad, R. L. y Nashelsky, L. (2009). Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos

(8a ed.). Configuraciones compuestas (pp. 627-674). México: Pearson.

Malvino, A. P. (2007). Principios de Electrónica. (7a ed.). Amplificadores diferenciales (pp. 619-

666). Madrid: McGraw Hill.

Amplificador operacional:

Boylestad, R. L. y Nashelsky, L. (2009). Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos

(8a ed.). Amplificadores operacionales y Aplicaciones del amplificador operacional (pp. 675-746).

México: Pearson.

Malvino, A. P. (2007). Principios de Electrónica. (7a ed.). Amplificadores operacionales (pp. 667-

718). Madrid: McGraw Hill.

Malvino, A. P. (2007). Principios de Electrónica. (7a ed.). Circuitos lineales con amplificador

operacional (pp. 753-808). Madrid: McGraw Hill.

Malvino, A. P. (2007). Principios de Electrónica. (7a ed.). Circuitos no lineales con amplificador

operacional (pp. 879-930). Madrid: McGraw Hill.

Floyd, T. L. (2008). Dispositivos Electrónicos (8a ed.). El amplificador operacional (pp. 592-754).

México: prentice Hall.