Eléctronica

Objetivo General:

Realizar el análisis de respuesta en frecuencia (en Hz) de un circuito pasivo utilizando para ello la técnica de diagramas de bode y conceptos de circuitos resonantes.

Exposición:

Un filtro es construido con base en el circuito que se muestra en la figura N°1

Procedimiento:

1. Anote los valores comerciales y experimentales de los elementos a utilizar.

Resistencias Ω Capacitores f

Valor Teórico Valor Experimental Valor Teórico Valor Experimental

470Ω 468Ω 4.7uf 4.66uf

100Ω 101Ω 247nf 243nf

4.7KΩ 4.68KΩ

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2. Encuentre la fusión de transferencia G(S)= Vo (s) / Ve (s). En forma literal y numérica para los valores dados en el circuito.

Numérica:

Literal:

3. Encuentre la frecuencia de media potencia en el circuito simulado y en Excel.

Datos de Excel

f (Hz) db

60 -3.015869018

35050 -3.003042725

Datos de la Simulación (TINA)

f (Hz) db

60.4 -3.04

35051 -3.01

4. Obtenga la respuesta en frecuencia (Bode de Magnitud y de Fase) utilizando el software simulador de circuitos.

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5. Construya dos tablas de Excel. La primera utilizando la función de transferencia encontrada en el punto 3.

f w j # S=jw Numerador de H Denominador de H

1 6.283 i 0.892 6.28318530717959i 0.999999589424457+0.000168389366232413i 0.999999634429853+0.0128176980266464i

2 12.566 i 0.892 12.5663706143592i 0.999998357697828+0.000336778732464827i 0.999998537719412+0.0256353960532928i

3 18.850 i 0.892 18.8495559215388i 0.999996304820112+0.00050516809869724i 0.999996709868677+0.0384530940799392i

H Magnitud db Fase

0.891855359076355-0.0112813334855265i 0.891926707 -0.993416639 -0.72471205

0.891421720013507-0.0225515751904257i 0.891706934 -0.995557123 -1.44918449

0.890699932545653-0.0337996695644872i 0.891341005 -0.999122275 -2.173178182

6. Con base a la tabla de Excel construya la tabla los gráficos de bode de magnitud y fase para dicha ecuación de transferencia. Estos son los diagramas exactos

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7. Obtenga para el circuito ancho de banda, frecuencia central, frecuencias de media potencia, factor de calidad.

Frecuencias de media potencia

f (Hz) db

60 -3.015869018

35050 -3.003042725

Fo = √(f1*f2) (Frecuencia central)

Fo = √(60*35050) = 1450.17 Hz

ΔB= f2-f1 (Ancho de banda)

ΔB= 35050 – 60 = 34990 Hz

Q= fo/ΔB

Q= 1450.17 Hz / 34990 Hz = 0.04%

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8. Arme el circuito de la figura y realice el barrido de frecuencia. Para un rango de frecuencia adecuado complete la siguiente tabla (tome como mínimo 40 valores) para cada valor seleccionado de la frecuencia verifique el voltaje de entrada se mantiene constante en el valor dado para cada medición (sugerencia 5Vrms). Recuerde dar especial atención en los valores cercanos a las frecuencias de esquina o de cruce y alrededor de la frecuencia central.

Datos Experimentales

f Vo Ve H Fase db

20 2 1.73 1.15606936 -13.1 -4.76092206

30 2 1.668 1.19904077 -19.87 -4.44392093

40 2 1.48 1.35135135 -25.48 -3.40523431

50 2 1.51 1.32450331 -31.14 -3.57953895

60 2 1.43 1.3986014 -35.85 -3.10672075

70 2 1.342 1.49031297 -39.81 -2.55505032

80 2 1.26 1.58730159 -43.48 -2.0074109

90 2 1.183 1.69061708 -46.65 -1.45969489

100 2 1.115 1.79372197 -49.32 -0.94549735

110 2 1.049 1.90657769 -51.87 -0.41550976

550 2 0.237 8.43881857 -72.07 -12.5050331

700 2 0.172 11.627907 -70.56 -15.2894311

800 2 0.142 14.084507 -68.54 -16.9542331

900 2 0.117 17.0940171 -68.04 -18.6362828

1000 2 0.095 21.0526316 -65.52 -20.4455279

1100 2 0.08 25 -60.09 -21.9382003

1200 2 0.062 32.2580645 -57.02 -24.1521662

1300 2 0.05 40 -48.67 -26.0205999

1400 2 0.039 51.2820513 -35.78 -28.1787079

1500 2 0.033 60.6060606 -19.98 -29.6297212

1590 2 0.031 64.516129 14.006 -30.1727661

1800 2 0.036 55.5555556 29.8 -28.87395

2000 2 0.048 41.6666667 48.96 -26.3751753

2400 2 0.077 25.974026 63.07 -22.2701855

2800 2 0.106 18.8679245 68.54 -19.4938827

3200 2 0.134 14.9253731 71.42 -17.457904

3400 2 0.148 13.5135135 72.21 -16.5947657

3600 2 0.161 12.4223602 72.57 -15.8634825

3950 2 0.183 10.9289617 73.94 -14.7509782

13000 2 0.663 3.01659125 67.39 -3.56972943

20000 2 0.7 2.85714286 57.6 -3.0980392

30000 2 1.1 1.81818182 48.6 -0.8278537

40000 2 1.3 1.53846154 41.76 -2.27886705

50000 2 1.4 1.42857143 34.2 -2.92256071

60000 2 1.6 1.25 32.9 -4.08239965

70000 2 1.7 1.17647059 27.72 -4.60897843

80000 2 1.75 1.14285714 25.92 -4.86076097

90000 2 1.8 1.11111111 22.68 -5.1054501

100000 2 1.85 1.08108108 21.6 -5.34343457

122000 2 1.9 1.05263158 17.56 -5.57507202

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Datos Experimentales Datos Teóricos

f Vo Fase db db Fase Vo % de Error

20 1.73 -13.1 -1.259677851 -1.269308741 -14.18739268 1.221939097 -0.758750794

30 1.668 -19.87 -1.576678987 -1.592216764 -20.75006845 1.177346127 -0.975858116

40 1.48 -25.48 -2.615365605 -2.007774234 -26.77201799 1.122344767 30.26193688

50 1.51 -31.14 -2.441060967 -2.49013609 -32.19611683 1.061715587 -1.97078075

60 1.43 -35.85 -2.913879164 -3.015869018 -37.01926392 0.999359044 -3.381773315

70 1.342 -39.81 -3.465549597 -3.565831049 -41.27406548 0.938044509 -2.812288378

80 1.26 -43.48 -4.013189011 -4.125526712 -45.01219078 0.879505708 -2.722990517

90 1.183 -46.65 -4.560905021 -4.684606896 -48.29231781 0.824678463 -2.640603107

100 1.115 -49.32 -5.075102566 -5.236050984 -51.17270523 0.773949187 -3.073851247

110 1.049 -51.87 -5.605090149 -5.775340851 -53.70727189 0.727357557 -2.947890101

550 0.237 -72.07 -18.52563299 -19.12833632 -76.7729108 0.156350107 -3.150840285

700 0.172 -70.56 -21.31003098 -21.9445609 -76.37872608 0.113054265 -2.89151344

800 0.142 -68.54 -22.97483303 -23.740156 -75.37246896 0.091940571 -3.223748725

900 0.117 -68.04 -24.65688268 -25.54339562 -73.71539692 0.074704234 -3.470615101

1000 0.095 -65.52 -26.46612781 -27.41023802 -71.22256569 0.060256388 -3.444370724

1100 0.08 -60.09 -27.95880017 -29.39681425 -67.52645917 0.047937379 -4.891734415

1200 0.062 -57.02 -30.17276612 -31.55757492 -61.93195797 0.037379738 -4.388197777

1300 0.05 -48.67 -32.04119983 -33.91838393 -53.11820097 0.028483661 -5.534414937

1400 0.039 -35.78 -34.19930777 -36.35483293 -38.73051201 0.021516585 -5.929129592

1500 0.033 -19.98 -35.65032112 -38.24463776 -16.25980684 0.017309444 -6.78347814

1590 0.031 14.006 -36.19336604 -38.53616423 8.28607008 0.016738124 -6.079479474

1800 0.036 29.8 -34.8945499 -35.22386049 46.9977672 0.024508796 -0.934907721

2000 0.048 48.96 -32.39577517 -31.96128936 61.2975015 0.03568211 1.359412628

2400 0.077 63.07 -28.29078541 -27.69165938 71.44815582 0.05833538 2.16356131

2800 0.106 68.54 -25.51448261 -24.98919736 75.02740608 0.079626042 2.102049286

3200 0.134 71.42 -23.47850395 -23.03553327 76.62765513 0.099709912 1.922988591

3400 0.148 72.21 -22.61536561 -22.23000573 77.07740404 0.109399342 1.733512257

3600 0.161 72.57 -21.88408239 -21.50690831 77.38305824 0.11889664 1.753734574

3950 0.183 73.94 -20.77157812 -20.39539081 77.6778888 0.135128034 1.844472173

13000 0.663 67.39 -9.590329345 -9.2663313 68.12623813 0.4866295 3.496508326

20000 0.7 57.6 -9.118639113 -6.120468036 59.28588112 0.69902321 48.98597721

30000 1.1 48.6 -5.19274621 -3.735885338 48.74974391 0.919857875 38.99640219

40000 1.3 41.76 -3.741732867 -2.464311872 40.69661697 1.064876895 51.83682347

50000 1.4 34.2 -3.0980392 -1.722998668 34.59890768 1.159751825 79.80508383

60000 1.6 32.9 -1.93820026 -1.26088001 29.92781369 1.223125435 53.71805759

70000 1.7 27.72 -1.411621486 -0.956737673 26.28272824 1.266712669 47.54530169

80000 1.75 25.92 -1.15983894 -0.747413686 23.38192848 1.297610388 55.18031855

90000 1.8 22.68 -0.915149811 -0.597898424 21.03027316 1.320140262 53.0610843

100000 1.85 21.6 -0.677165345 -0.487732031 19.09164672 1.336990731 38.83962959

122000 1.9 17.56 -0.445527894 -0.328817715 15.8445486 1.361677032 35.49388413

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9. Sobre un papel semilogarítmico construya la gráfica de respuestas en frecuencia para la magnitud y la fase, obtenida de forma experimental y compare con el trazado teórico elaborado mediante un diagrama de bode en Excel y el simulado.

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10. Mida en Hz la frecuencia central y las frecuencias de media potencia, obtenga el ancho de banda experimental del circuito.

f (Hz) db

60.4 -3.04

35051 -3.01

Fo = √(f1*f2) = (Frecuencia central)= 1590.6 Hz (Dato obtenido de TINA)

ΔB= f2-f1 (Ancho de banda)

ΔB= 35050 – 60 = 34990 Hz

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Resumen:

El proyecto seleccionado es la respuesta en frecuencia de un circuito pasivo, para esto se hará un análisis previo

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