Prácticas de Laboratorio

26 Pages·2013·0.53 MB·Spanish

by  Mario O. Muñoz

ELECTRÓNICA ANALÓGICA I

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TRABAJOS
PRÁCTICOS DE
LABORATORIO

EN GABINETE DE COMPUTACIÓN (P.C.)

CON COMPONENTES REALES (Lab. Real)
Mg. Ing. Mario O. Muñoz
AÑO 2013
Índice

Uso de placa experimental tipo Poject Board y de instrumentos de laboratorio.........................................I

Consideraciones sobre la realización de experiencias de laboratorio......................................................IV

Trabajo práctico L1 - Diodos: curvas y aplicaciones.................................................................................1

Trabajo práctico L2 - Amplificadores Básicos con Transistores Bipolares...............................................9

Trabajo práctico L3 - Aplicaciones del transistor de efecto de campo y bipolar.....................................13

Listado de componentes a utilizar............................................................................................................19
Uso de la plaqueta experimental (Project Board)
En la actualidad existen diversos modelos y tamaños de plaquetas experimentales. En la Figura I podemos ver una
plaqueta experimental típica.

Zonas de
Líneas de propósitos
alimentació generales
Borneras
(opcional)

Figura I

El experimentor de la Figura I consta de tres partes fundamentales:
• 2 líneas de alimentación. (+ y -)
• 2 Borneras (circunferencias)
• 2 zonas de propósitos generales (zonas centrales)
Algunos modelos no traen bornera y otros tampoco poseen línea de alimentación. La bornera no es indispensable, pero
la línea de alimentación simplifica mucho el cableado del circuito.
El experimentor trae una serie de puentes internos. Estos pueden observarse en la Figura II con línea continua gruesa.

Corte en las
líneas

Figura II

Nótese que la línea de alimentación está cortada en la mitad de la placa, por lo tanto esta conexión, de ser necesaria,
deberá cablearse externamente. Lo mismo ocurre con las borneras, las cuales no tienen ningún tipo de conexión.
La línea en blanco central que divide a la placa en dos, sirve para conectar circuitos integrados. Deberá colocarse cada
hilera de patas en mitades distintas.

Realización del cableado
El conductor a utilizar tiene que ser un alambre aislado, con un diámetro aproximado de 0,6mm. Si se utiliza alambre
más delgado se corre el riesgo de que aparezcan problemas de contacto muy difíciles de encontrar. Utilizar alambre
más grueso puede causar daños irreversibles en la plaqueta. Se recomienda usar alambre telefónico (del tipo multipar).
Ambas puntas del cable deberán pelarse (no más de 7mm, para evitar cortocircuitos).
Para poder hacer un seguimiento del circuito una vez armado, los cables deben curvarse a 90°. Evitar cables largos en
exceso y transversales a la plaqueta.
No conviene volver a doblar para otra aplicación un cable que ya ha sido doblado, ya que éste podría cortarse (cosa que
no es perceptible a simple vista debido al aislante plástico), haciendo muy difícil la detección de fallas. Se recomienda
guardar los cables doblados, ya que pueden servir para algún otro proyecto.

Uso de los instrumentos de laboratorio
El alumno ya debe estar familiarizado con los distintos instrumentos del laboratorio (voltímetro, amperímetro,
osciloscopio, frecuencímetro, generador de señales, etc.). El objetivo de esta guía es sólo recordar los conceptos
básicos para una correcta utilización de los mismos.
Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página I
Uso del voltímetro
Para medir la diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un circuito, debe conectarse un voltímetro entre los
puntos A y B mencionados, tal como se muestra en la Figura III. Esta conexión recibe el nombre de conexión paralelo.
Multímetro
conectado como
Voltímetro
A
B

Figura III

Antes de conectar los terminales, deben verificarse que el rango de la escala seleccionada en el instrumento sea mayor
que el máximo valor esperado de tensión. Si no se tiene en cuenta esta precaución, se corre el riesgo de destruir el vol-
tímetro. Si no se conociera el probable valor máximo de la tensión a medir, seleccionar la mayor escala disponible e ir
disminuyéndola hasta lograr la resolución deseada (cuidando que no se produzca sobrerrango). Para alargar la vida útil
de la llave selectora, se recomienda desconectar el instrumento del circuito (por lo menos un terminal) cuando se
realice un cambio de escala.
También es de suma importancia tener presente la tensión máxima que soporta el instrumento. Este valor generalmente
está grabado junto a los conectores del mismo.

Uso del amperímetro
Para medir la corriente que pasa por una rama del circuito, debe intercalarse un amperímetro en dicha rama, tal como
se muestra en la Figura IV. Esta conexión recibe el nombre de conexión serie, en la cual el circuito a medir debe ser
abierto. NO DEBE CONECTARSE JAMÁS UN AMPERÍMETRO EN PARALELO YA QUE LA CORRIENTE
CIRCULANTE OCASIONARÍA LA INMEDIATA DESTRUCCIÓN DEL MISMO.
Deberán tenerse las mismas precauciones con respecto a la selección de las escalas que las mencionadas para el caso
del voltímetro.
Multímetro
conectado como
Amperímetro

Figura IV
Uso del osciloscopio
El osciloscopio es un instrumento muy versátil, y permite hacer varios tipos de mediciones, dependiendo de la
complejidad del equipo. Un osciloscopio típico (como los disponibles en el laboratorio) es el que podemos ver en la
Figura V.

Figura V

El panel de control puede dividirse en 4 partes:
1) Canal A: Aquí debe conectarse la punta del osciloscopio (en forma paralela, como si fuera un
voltímetro). Debe ajustarse la escala con la perilla Volt/División hasta lograr la resolución
deseada en las ordenadas (eje vertical). Cuando se necesite medir tensiones alternas,
colocar la llave AC/GND/DC en AC. La posición GND permite centrar el haz del
osciloscopio con las perillas de posición vertical.
2) Canal B: Ídem canal A.
Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página II
3) Disparo: Aquí se puede seleccionar si la sincronización se hace con el canal A, el B, por la línea o
por una fuente externa.
4) Base de tiempo: Es el ajuste de las abscisas, el cual debe modificarse en función de la frecuencia de la señal
a medir. Además se dispone de regulación de la posición del haz (horizontal).

Además, la mayoría de los osciloscopios poseen ajuste de intensidad y foco, con los cuales podemos regular el aspecto
del haz. El haz no debe ser muy brillante, ya que esto provoca un rápido deterioro del recubrimiento interno de fósforo
de la pantalla.

Uso del frecuencímetro
El frecuencímetro es un instrumento muy sencillo de utilizar. Sólo hay que conectar los terminales del mismo en forma
paralela (como en un voltímetro). Para obtener mayor precisión en la medición, elegir un tiempo de muestreo mayor. Si
el frecuencímetro no fuera autorrango, evidentemente se debe seleccionar una escala adecuada para realizar las
mediciones. La única precaución que debe tenerse en cuenta es la de no conectar las puntas del instrumento a una
tensión mayor a la que soporta, mostrada en los conectores.
Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página III
CONSIDERACIONES SOBRE LA REALIZACIÓN DE EXPERIENCIAS DE LABORATORIO

Introducción
Un ingeniero debe ser muy organizado y ordenado en el ejercicio de su profesión, por lo que los siguientes ítemes
tienen como único objetivo puntualizar una metodología de trabajo a fin de que las prácticas de laboratorio resulten
precisas y eficaces, a la vez que sirvan de guía para cualquier trabajo a realizar, encauzando al alumno hacia el orden y
la organización.

1 - Cuaderno de notas de laboratorio
Es muy importante disponer de un cuaderno de notas de laboratorio, en el cual se hará un registro de todo el trabajo
relativo a la experiencia realizada. No existe una fórmula para llevar dicho cuaderno de manera mejor que otra, por lo
tanto los comentarios siguientes deben ser considerados como de aplicación general y orientativos; ya que están
basados en una gran experiencia y práctica.
Hay que tener en cuenta un principio fundamental en el trabajo de laboratorio y es que: CUALQUIER PERSONA EXTRAÑA,
CON PREPARACIÓN SIMILAR, Y SIGUIENDO LAS INDICACIONES DEL CUADERNO DE LABORATORIO, DEBE SER CAPAZ DE
REPRODUCIR TODA LA EXPERIENCIA CON DATOS Y CONCLUSIONES SIMILARES. Un año, un mes o quizás pocos días
después de la práctica, el mismo autor de la experiencia puede ser dicha persona extraña. EN NINGÚN CASO SE DEBE
CONFIAR EN LA MEMORIA PARA COMPLETAR DETALLES CON POSTERIORIDAD. Todo debe quedar anotado. La
hoja suelta o el papel borrador NO deben existir en el laboratorio. Se pueden destinar las páginas pares (lado izquierdo
del cuaderno) a borrador o para realizar cálculos o anotaciones de carácter secundario.
Si alguien debe seguir el trabajo realizado por otro, es muy importante la correcta organización. El cuaderno de
laboratorio NO ES UN INFORME QUE DEBE PREPARARSE DESPUÉS DE REALIZAR LA EXPERIENCIA. Es el registro claro,
sistemático y completo de una experiencia y es tan importante como la experiencia misma.

2 - Encabezamiento
En el encabezamiento de la primera página de la experiencia de laboratorio debe aparecer el título de dicha
experiencia, nombre de la persona y fecha. Esto parece trivial pero constituye un buen hábito.

3 - Objetivo
Iniciando el registro debe estar indicado en forma concisa y concreta lo que se desea hallar o verificar en la
experiencia. Si bien esto se destina a quien recibirá el informe, también es de gran ayuda para aclarar la experiencia
que se va a desarrollar.

4 - Bibliografía
Se deben anotar las lecturas y el material de referencia utilizados para preparar y desarrollar la práctica. También
conviene incluir los circuitos a estudiar como esquema general del procedimiento a seguir durante la experiencia.

5 - Circuito
Se debe dibujar y rotular el circuito de la experiencia de modo que resulte fácil y rápido poder reproducirlo en el
futuro, y poniendo especial cuidado en registrar toda modificación introducida durante la experiencia.

6 - Instrumental
Se debe anotar la lista de los instrumentos utilizados en la experiencia, siendo solamente necesario que aparezcan
aquellos que tienen incidencia directa en la precisión de los datos. Generalmente los instrumentos con los que se
efectúan las lecturas son los más importantes. Se debe registrar en el cuaderno que instrumento midió cada lectura, la
forma como estaba conectado en el circuito y cual fue la escala seleccionada para cada medición.

7 - Procedimiento
En general basta con algunos comentarios al margen de los datos. Debe tenerse siempre presente que la experiencia
DEBE PODER REPRODUCIRSE EN CUALQUIER MOMENTO, A PARTIR DE LA DESCRIPCIÓN QUE SE HAGA DE LA MISMA.

8 - Datos
La identificación de las tablas de datos tiene que ser lo suficientemente clara como para que sea obvio que datos se
obtuvieron de cada circuito. Cada columna de datos debe estar encabezada con las unidades adecuadas.

9 - Gráficos
El objetivo de una gráfica es la representación de numerosos datos en forma concisa. La representación de los datos
debe realizarse sobre el tipo de papel adecuado (milimetrado, semilogarítmico, logarítmico, etc.). Cada gráfico ha de
tener un encabezamiento descriptivo breve. Conviene evitar títulos como "Intensidad en función de la tensión" o
"Curvas del transistor"; más bien deben ser algo como "Característica v-i del diodo 1N4001" o "Característica de salida
del transistor 2N3055".
Debe además tenerse especial cuidado cuando existan valores que se alejen mucho de los valores esperados, y marcar
Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página IV
los mismos como dudosos para luego volver a analizarlos repitiendo la experiencia o descartándolos si existen otros
valores cercanos para poder asegurar que se trata de un error de medición.

10 - Cálculos
En este punto se debe ser específico. No hay que iniciar una sección con el título "Cálculo". Cálculo de que?. Es más
conveniente un encabezamiento como "Cálculo de las resistencias de polarización de la configuración emisor común".
Los demás cálculos auxiliares pueden realizarse en las páginas de la izquierda.

11 - Resultados
Uno de los objetivos fundamentales del trabajo de laboratorio es la verificación de la teoría e indicar cómo y cuando
esta se aplica a las situaciones prácticas. En general conviene representar simultáneamente los resultados esperados
teóricamente y los obtenidos prácticamente, indicando claramente cuál es cada uno, de modo de observar la correlación
entra la teoría y la práctica.

12 - Conclusiones
Es de gran importancia la anotación de las conclusiones. Aquí es donde se deben interpretar los resultados COMO
INGENIERO. Conviene evitar cosas como:

A) "Los resultados teóricos y prácticos coinciden bien".
B) "El gráfico de V en función de I es lineal desde I = 0,1 hasta I = 100".

En cambio, es recomendable presentar conclusiones como:

C) "La causa de la gran discrepancia entre la frecuencia de corte superior calculada y la observada durante la
experiencia es la excesiva capacidad parásita y de conexionado presente. El valor de esta capacidad se estima en
4,2 pF".

D) "Si se continuara este estudio, se propone medir correctamente la capacidad distribuida con el puente de
capacidades".

Como se ve, en las conclusiones deben figurar explicaciones sobre los resultados; propuestas de nuevas experiencias y
comentarios generales. Las mismas deben ser breves pero completas.

Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página V
TRABAJO

PRÁCTICO L1

DIODOS: CURVAS y
APLICACIONES

Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página 1
L1-1 Relevamiento de la curva característica del diodo de unión.

Objetivos: Obtener la curva característica tensión-corriente real de un diodo común de juntura y
compararla con la teórica, explicando las posibles diferencias.
Familiarizarse con el manejo de componentes semiconductores y con el armado de circuitos
experimentales.

L1-1.1 Característica directa.

L1-1.1.1 Circuito a utilizar.
La figura 1 muestra el circuito sobre el que se realizarán las mediciones de este apartado.

LAB. REAL PC L1-1.1.2 Datos.
V
V D P: Potenciómetro lineal de 5 KΩ.
R: Resistencia limitadora de 1 KΩ ; ¼ watt.
Vcc: Fuente de alimentación de 10 Volt.
R VD D: Diodo de silicio tipo 1N4148.
VC P D V VD1: Multímetro digital conectado para medir la caida de
tensión en R, que será proporcional a la corriente del
C
diodo.
V : Multímetro digital conectado para medir la
D2
tensión en el diodo.
Figura 1

L1-1.1.3 Realización de la mediciones.
Comenzar la experiencia con el eje del potenciómetro totalmente girado hacia un extremo, de forma tal que la
tensión en el punto medio o cursor del mismo sea nula (masa).

Variar la posición del eje del potenciómetro de forma de ir obteniendo distintos valores de tensión en el cursor
del potenciómetro.

Medir para cada posición del potenciómetro las tensiones en la resistencia R (proporcional a la corriente)
(V ) y en el diodo (V ). Tomar nota de estos valores en una tabla. Realizar como mínimo 10 mediciones.
D2 D1

Realizar un gráfico de V versus I en papel cuadriculado, utilizando las escalas adecuadas e indicando las
D D
mismas en el gráfico.

L1-1.1.4 Análisis de los datos y conclusiones.
Realizar un breve análisis de los resultados obtenidos. Compararlos con los datos teóricos y, en caso de no
coincidir, explicar la causa de las posibles diferencias.
Laboratorio de Electrónica Analógica I 2013 Página 2
L1-1.2 Característica inversa.

L1-1.2.1 Circuito a utilizar.
La figura 2 muestra el circuito sobre el que se realizarán las mediciones de este apartado. Obsérvese que este
circuito es similar al de la experiencia anterior, con la única diferencia de la polarización del diodo, por lo
tanto se sugiere utilizar el mismo circuito con la salvedad de "dar vuelta el diodo".

L1-1.2.2 Datos.
LAB. REAL PC
V
D
V
P: Potenciómetro lineal de 5 KΩ.
R: Resistencia limitadora de 1 KΩ ; ¼ watt.
R VD Vcc: Fuente de alimentación de 10 Volt.
D: Diodo de silicio tipo 1N4148.
VC P D V V : Multímetro digital conectado para medir
D1
C la caida de tensión en R, que será
proporcional a la corriente del diodo.
V : Multímetro digital conectado para medir la
Figura 2 D2
tensión en el diodo.

L1-1.2.3 Realización de las mediciones.
Comenzar la experiencia con el eje del potenciómetro totalmente girado hacia un extremo, de forma tal que la
tensión en el punto medio del mismo sea nula (masa).

Variar la posición del eje del potenciómetro de forma de ir obteniendo distintos valores de tensión en el cursor
del potenciómetro.

Medir para cada posición del potenciómetro las tensiones en la resistencia R (proporcional a la corriente)
(V ) y en el diodo (V ). Tomar nota de estos valores en una tabla. Realizar como mínimo 10 mediciones.
D2 D1

Realizar un gráfico de V versus I en papel cuadriculado, utilizando las escalas adecuadas e indicando las
D D
mismas en el gráfico.

L1-1.2.4 Análisis de los datos y conclusiones.
Realizar un breve análisis de los resultados obtenidos. Compararlos con los datos teóricos y, en caso de no
coincidir, explicar la posible causa de las diferencias.
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