Elementos de Sistemas de Telecomunicaciones
por Juan Antonio Villalpando

STE

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TEMA 1.
ELECTRÓNICA BÁSICA.
Introducción a los circuitos eléctricos en continua. Cálculos y medidas.

Tema 1. Principios elementales de los sistemas eléctricos. Ley de Ohm. Cálculo y simulación de circuitos en serie y paralelos. Tensión, Intensidad. Potencia.

Objetivos:Descripción de señales eléctricas de continua y alterna. Cálculo de factores eléctricos, tensión, intensidad, potencia, resistencia.

Objetivos: iniciar al alumnado en el conocimientos de los sistemas eléctricos, aunque se supone que deben llegar con estos conocimientos básicos, las pruebas iniciales realizadas este curso y los anteriores indican el poco conocimiento del alumnado en general de estos sistemas básicos. Aprendizaje de principios básicos, soldaduras, ley de Ohm, circuitos serie y paralelos. Conocer distintos elementos de electrónica.

Duración: 8 horas.

Día 21 de septiembre

Información:
Curso_basico_de_electronica.pdf

- http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/Topicos%20de%20EyE/Electricidad%20Basica.pdf

- Curso de electrónica básica.

1.- Explica utilizando dibujos qué es la corriente real y la convencional.

2.- Ley de Ohm. V = R . I
Intensidad = Corriente = Amperios = I
Fuerza Electro Motriz = f.e.m. es la fuerza con la que un generador mueve a los electrones, se mide en voltios.
Por ejemplo una batería tiene una f.e.m. de 12 V

Día 22 de septiembre

3.- Código de colores de resistencias. Tolerancia. Tenemos una resistencia con los colores Azul, Verde, Naranja y Dorado. Calcula su valor resistivo, su tolerancia, sus valores extremos y dibújalos en un gráfico.

4.- Qué son resistencias SMD. Una resistencia SMD tiene impreso el número 453, indica su valor óhmico.
Son resistencias de Superficie. (También existen condensadores, bobinas, diodos, transistores, circuitos integrados... de superficie), los podemos ver en las placas base de ordenadores, por ejemplo.

5.- Potencia P = V . I se mide en Watios. Mediante la ley de ohm y la fórmula de la potencia anterior, deduce estas otras dos expresiones de potencia

P = V² / R

P = R I²

Día 24 de septiembre

6.- Con un simulador crea un circuito con tres resistencia en serie de 180, 270 y 330 alimentado con una fuente de alimentación continua de 12V. (Las resistencias en serie se suman)
Mide la tensión y la intensidad en cada resistencia. Calcula la potencia en cada resistencia. Mide la potencia en cada resistencia. Mide y calcula la potencia total del circuito. Mide y calcula la resistencia total del circuito. Rellena el siguiente cuadro. Lice

Mirando el cuadro anterior observamos que en un circuito en serie el valor de la tensión en cada resistencia es ................................... y el valor de la intensidad en cada resistencia es .................................

Cuidado. Error de alumnos: los voltios de la pila NO son los voltios de cada resistencia.

28 de septiembre

7.- Fórmula de dos Resistencias en paralelo.

Rp = R1 . R2 / R1 + R2

Si dos resistencias en paralelo tienen el mismo valor, su equivalente vale la mitad.

8.- Con un simulador crea un circuito con tres resistencia en paralelo de 180, 270 y 330 alimentado con una fuente de alimentación continua de 12V.
Mide la tensión y la intensidad en cada resistencia. Calcula la potencia en cada resistencia. Mide la potencia en cada resistencia. Mide y calcula la potencia total del circuito. Mide y calcula la resistencia total del circuito. Rellena el siguiente cuadro.

Mirando el cuadro anterior observamos que en un circuito en paralelo el valor de la tensión en cada resistencia es ................................... y el valor de la intensidad en cada resistencia es .................................

9.- Calcula las tensiones e intensidades de los circuitos de las dos preguntas anteriores.

Día 29 de septiembre.

10.- Con las resistencias anteriores construye un circuito mixto de tal manera que las resistencias 270 y 330 estén en paralelo y la de 180 en serie con ellas. Rellena y estudia el siguiente cuadro.

Observa la tensión en la R2 y R3, es ......................... porque están en ..........................

Observa la intensidad en la R2 y R3, son .................. porque están en ..........................

10B.- Calcula los valores del circuito anterior y consulta si coincide con los medidos en el simulador.

5 de octubre

11.- Copia el circuito de la pizarra y calcula la intensidad, la tensión y la potencia en cada resistencia. Dibuja la intensidad por todo el circuito. Es un circuito con una resistencia en serie de 12 ohm con otras dos que están en paralelo entre ellas de 40 y 20 ohm. Una F.A. de 24 V.
Realiza el circuito anterior en un simulador.

12.- Un ordenador consume 300 W y su monitor 100 W, están encendidos 14 horas al día. Suponemos que el Kwh tiene un costo de 15 céntimos. Cuánto costará tener conectado esos dos dispositivos diariamente durante un mes completo.

Energía = Potencia * tiempo (en electricidad se mide en Kilowatios.hora) Kwh

13.- Construye un circuito con 4 resistencias de 220 en paralelo. Calcula el valor de la resistencia total.
¿Qué ocurre cuando conectamos resistencias en paralelo del mismo valor?

14.- Simula un circuito con un potenciómetro de 10K y una resistencia de 4k, alimentado con una fuente (source) de 28 V. Un interruptor hará que cierre el circuito.

Rellena la siguente tabla.

6 de octubre

14.- Observa el circuito mixto de la pizarra y obtén sin utilizar la calculadora la resistencia total.

15.- Divisor de tensión. Tenemos dos resistencias (R1 y R2) y una F.A., deduce una fórmula para calcular los voltios en la R2. Se denomina: fórmula del "divisor de tensión"

16.- Porqué unas resistencias son más pequeñas y otras más grandes teniendo su mismo valor óhmico.
Tenemos una F.A. de 24 V y una resistencia de 200 ohm. Calcula la potencia.

Algunos valores estándar de potencia de resistencias: 1/8, 1/4, 1/2, 1W, 2W, 4W (son la máxima potencia que soportan)

17.- Qué diferencia hay entre un conmutador y un interruptor. Cómo podemos utilizar un conmutador como interruptor.
Realiza un circuito con dos conmutadores que pueda encender/apagar un punto de luz. Cada vez que pulsamos cualquiera de los dos conmutadores la lámpara debe conmutar su estado.

TEMA 2.
CORRIENTE ALTERNA.
Introducción a los circuitos eléctricos en alterna. RLC. Rectificadores

Tema 2. Sistemas de medidas de señales eléctricas. Estudio del polímetro. Amperímetro. Voltímetro, óhmetro. Funciones. Escalas. Polaridad. Paso de valores eficaces a pico.

Objetivos: Descripción de elementos en corriente alterna, bobinas y condensadores. Cálculos en circuitos RLC. Visualización y medida de sus parámetros fundamentales.

Objetivo: que el alumnado sepa utilizar eficientemente el polímetro, que sepa medir tensiones e intensidades continuas y alternas, y medir resistencias. Calcular tensiones e intensidades en circuitos de alterna.
Conocer la señal alterna. Frecuencia y periodo. Conocer someramente la tensión trifásica.

13 de octubre

18.- Corriente y tensión alterna. Periodo. Frecuencia. Dibujar señal alterna. Valores de pico y eficaz. Uso del osciloscopio. Sumar señales alternas de distinta frecuencias. Desfases.

Vp = Vef / 0,7                    Vef = Vp * 0,7

T = 1 / f                             f = 1 / T

Pasar por múltiplos y submúltiplos. Conocer la notación científica en las calculadoras.

	Valor	En la calculadora
Giga	10 9	9
Mega	10 6	6
kilo	10 3	3
unidad	-	-
mili	10 -3	-3
micro	10 -6	-6
nano	10 -9	-9
pico	10 -12	-12

- Aprende a utilizar la tecla de inverso en tu calculadora, es importante.

- Una emisora de televisión transmite con una portadora de 600 MHz, calcula el periodo de la señal. Exprésalo de la forma correcta.

- En EE.UU. tienen una tensión de red de 125 V y 60 Hz. Calcula su tensión de pico y el periodo de la señal.

- Indica el valor de pico y eficaz de la señal mostrada así como su período y frecuencia.

- Simula una señal alterna de 320 V de pico y mídela con el osciloscopio.

- Indica el valor de pico y eficaz de la señal mostrada así como su período y frecuencia.

- Características del osciloscopio Tektronic

- Manual del usuario del osciloscopio Tektronic.

- Es importante saber si el osciloscopio y el polímetro mide señales eficaces o de pico:

- El osciloscopio qué mide, pico o eficaz?
- El polímetro qué mide, pico o eficaz?

Expresión de la señal alterna senoidal. v = Vm sen (2 p ft)
Convertir de radianes a grados y viceversa.
Pasar de pico a eficaz y viceversa.

15 de octubre

19.- Estudio del polímetro. Funciones. Escalas. Polaridad. Tensión e Intensidad continua y alterna. Óhmetro.
Importante saber cómo se mide tensiones e intensidades.

- Cita tres medidores que suelen tener la mayoría de los polímetros: voltímetro, amperímetro, óhmetro.

Interpreta este dibujo: polimetro pizarra.

20.- Distingue entre distintas señales continuas y alternas. Suma de señal continua y alterna. Señal alterna con componente continua. Eliminar la componente continua mediante un condensador.

21.- Monta el siguiente circuito e indica que misión tiene el condensador.

22.- Tensión alterna trifásica. RST. Fase neutro. Colores. Desfase. Triángulo. Estrella.
Construir un circuito trifásico y medir las señales con el osciloscopio y con los polímetros del simulador.
Insistir sobre múltiplos y submúltiplos.

Ç
Colores de cables: negro, gris, marrón y el neutro azul.
El desfase es de 120º entre una señal y otra.

En estrella la tensión entre una fase y neutro es de 230 Vef
La tensión entre dos fase 400 Vef

Motor trifásico conectado a monofase utilizando un condensador.

19 de octubre

23.- Dibuja un circuito trifásico de Vp=320 V y 50 Hz con ángulo de desfase 120º. Consulta las señales en el osciloscopio Textronik.
Mide las señales con el osciloscopio y con un polímetro digital de Agilent.

24.- Suma tres señales senoidales de 1, 2 y 3 Vp y de 50, 100 y 150 Hz. Utiliza el simulador y analízalas con el osciloscopio de cuatro canales.
Botón Measure del osciloscopio para medir.

25.- Ley de Lenz-Faraday, bobina, campo magnético y movimiento.

- Cuando una bobina se mueve en las proximidades de un campo magnético se produce una diferencia de potencial (d.d.p.) variable en los extemos de la bobina.

Fíjate en el voltímetro del dibujo, mide una señal alterna ya pasa por valores positivos y negativos.
Esto es un generador de tensión alterna, porque obtenemos tensión en los terminales de la bobina.

	La señal obtenida es alterna senoidal, fíjate como el voltímetro pasa por valores positivos y negativos. - Si dejamos el imán quieto dentro de la bobina, la tensión es cero. Para que exista tensión debe existir movimiento.

Esta ley se aplica a ciertos tipos de micrófono y altavoces. Mira como funciona un altavoz .
Cuando al altavoz le llega una tensión variable, se mueve la bobina que rodea al imán y la membrana produce presión en el aire.

20 de octubre

26.- Explica el funcionamiento de una estación termosolar mediante este dibujo. Explica cómo se genera la tensión.

TEMA 3.
CIRCUITOS RLC

Objetivos: Descripción y cálculos con circuitos RLC. Visualización y medida de sus parámetros fundamentales.

Objetivos: conocer otros componentes pasivos, las características y uso de los condensadores y bobinas. Saber como funciona un condensador y una bobina en un circuito alterna. Rele. Electroimán. Saber distinguir tensiones contínuas con componente alterna
Importancia del conocimiento de los sintonizadores. Conocer el significado de resonancia.
Conocer distintos tipos de resistencias especiales.

30 de octubre

Fíjate que el condensaror electrolítico tiene varios símbolos.
¿Qué diferencia de uso hay entre un condensador ajustable y variable?

27.- Condensadores. Electrolíticos. Unidad. Múltiplos y submúltiplos. Serie y paralelos. Carga del condensador. El condensador en alterna. Reactancia capacitiva. El condensador en continua. El condensador según frecuencias.
Funciones: eliminar componente continua, eliminar picos, suavizar tensiones, establecer frecuencias en osciladores, establecer frecuencia de corte en filtros, sintonizar emisoras.

- Medición de condensadores con el capacímetro. Se mide en Faradios.

Un condensador de placas está formado por dos placas separadas por un dieléctrico.
Un condendador electrolíticos está formado por un papel impregnada en un líquido. Están polarizados. Tienen una tensión máxima de funcionamiento.

- El condensador almacena energía (tensión).

- Nombra 5 tipos de condensadores según su dieléctrico: mica, cerámico (lentejas, SMD), papel, poliéster, tántalo (gota), aire (variable).

- El condensador en contínua. Imagínate que el condensador es una pequeña batería recargable. La conectamos a una tensión y al cabo del tiempo se ha cargado.
Si ahora la conectamos a una resistencia se descargará al cabo del tiempo.
El tiempo en que se cargará y descargará dependerá de su Capacidad y de la resistencia a la que esté conectado. t = 5 R C

Explica qué ocurre cuando el conmutador está en cada una de sus dos posicones. Calcula el tiempo en que tarda en cargarse y descargarse el condensador. Dibuja su curva de carga y descarga.

- El condensador en alterna. (una mala definición podría decir que se comporta como una resistencia en donde su valor óhmico depende de la frecuencia a la que esté funcionando. Además también produce desfase de tensión e intensidad)

Xc = 1 / 2 * PI * f * C            se mide en óhmios. Al aumentar la frecuencia disminuye la reactancia capacitiva.

28.- En este circuito comprueba que ocurre al cambiar la capacidad.
Al aumentar la capacidad llegará.................... señal a la carga de 10K
Al disminuir la capacidad llegará .................... señal a la carga de 10K

3 de noviembre.

29.- Mide con el osciloscopio Texktronic. Aprende cómo se mide con los cursores de tensión y tiempo.

30.- Bobinas. Unidad múltiplos y submútiplos. Serie y paralelos. La bobina en alterna. Reactancia inductiva. Electroimán. Relé.

Devanado. Espiras. Henrios.

La bobina en alterna. (una mala definición podría decir que se comporta como una resistencia en donde su valor óhmico depende de la frecuencia a la que esté funcionando. Además también produce desfase de tensión e intensidad)

XL = 2 * PI * f * L       se mide en ohmios. Al aumentar la frecuencia aumenta la reactancia inductiva.

Relé.

31.- Rellena la siguiente tabla calculando la reactancia inductiva y capacitiva. Obtén conclusiones mirando los resultados.

La frecuencia a la cual Xc = Xl se llama frecuencia de resonancia, en este caso 5630 Hz.
En un circuito RLC serie, a esta frecuencia resulta que se obtiene la menor impedancia. ¿Por qué? Dedúcelo en la pregunta 35.

.

La frecuencia de resonancia se utiliza en sintonizadores de radio y televisión para elegir la frecuencia que lleva la información que queremos procesar.

La impedancia se mide en ohmios y es la suma vectorial de R, Xc y Xl.

22 de noviembre

32.- Utiliza el generador de funciones de Aguilent. Obtén una señal senoidal de 4 Vp y 10 kHz.

33.- Dispones del Generador de funciones Aguilent y de un osciloscopio Tektronic y de los siguientes componentes

RLC. 1 K, 40 nF y 20mH

Gradúa el generador para obtener una señal senoidal de 4,5 KHz y 4 Vp.

Calcula la Xl, Xc, Z, I, Vr, Vl, Vc. Dibuja con aproximación las señales obtenidas.

Mide la tensión de pico en los tres componentes. Calcula el ángulo de desfase entre la entrada y la bobina. Regla de tres con el periodo y 360º.

34.- Osciloscopio Tektronix. Aprende cómo se mide con los cursores de tensión y tiempo. (Cursor y luego los botones cercanos a la pantalla).

23 de noviembre

35.- Circuito de sintonía. Tenemos una conexión RLC de 100 óhmios, 8 mH y 30 nF. Calcula la frecuencia de resonancia del circuito.

Calcula Xl y Xc a la frecuencia de resonancia. Calcula la impedancia Z a esa frecuencia.

Calcula la Z si la frecuencia cambia a 30 kHz, 60 kHz, 4 kHz, 2 kHz. Dibuja los valores en una gráfica.
¿Qué observas? - Que la mínima impedancia en serie se produce a la frecuencia de resonancia.

Si ahora varía el condensador a 3 nF y luego a 300 nF. Cuál sería las nuevas frecuencias de resonancia para esos valores.

¿Por qué a la frecuencia de resonancia se obteniene menor impedancia?
Porque a esa frecuencia la Xc y la Xl son iguales, se anulan en la fórmula de la Z anterior, y solo nos queda la R.
Así que a la frecuencia de resonancia la Z = R

36.- Realiza en un simulador el circuito del apartado anterior y comprueba los valores.

37.- Resistencias especiales.
¿Qué es una NTC, PTC, LDR, VDR? Dibuja sus gráficas.
Escribe el nombre de un dispositivo que utilice un varistor, para qué se utiliza. De qué color suele ser.

Termistores: son resistencias cuyo valor óhmico varía con la temperatura, son las NTC (coeficiente de temperatura negativo) y PTC (coeficiente de temperatura positivo).
En las NTC al aumentar la Temperatura, disminuye su valor óhmico. Dibuja el gráfico.
En las PTC al aumentar la Temperatura, aumenta su valor óhmico. Dibuja el gráfico.

La LDR (Ligth Depend Resistor), al aumentar la oscuridad aumenta su valor óhmico. La luz se mide en LUX. Dibuja el gráfico.

La VDR, se conecta en paralelo, se utiliza para proteger la fuente de alimentación de picos de tensión. Al aumentar al tensión absorve los posibles picos de tensión.

Varistor o VDR, Protege a la F.A. de sobretensiones. Ver	Picos de tensión, sobretensiones en corriente alterna.

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30 de noviembre

TEMA 4.
RECTIFICADORES.

Objetivos: Descripción de la rectificación de señales.

Objetivos: conocer elemenos importante en un sistema de alimentación: el diodo. La rectificación. Los transformadores.
Saber cómo se realiza una rectificación por puente de diodos y realizar cálculos básicos de tensión el la carga.
Conocer el funcionamiento básico de la fuente de alimentación conmutada.

1 de diciembre

Un rectificador está formado por uno o más diodos y se utiliza para convertir la tensión alterna en contínua.

38.- Diodos, solamente dejan pasar la corriente en un sentido del ánodo al cátodo. Polarización directa e inversa.
La tensión entre sus extremos depende del tipo de diodo. Los de germanio tienen una tensión de 0,2 V cuando conducen, los de silicios, que son la mayoría, tienen 0,7 V.
Los diodos LED rojos aproximadamente 2 V. La intensidad típica la suponemos de 10 mA.
En un diodo LED si aumenta su intensidad, también aumentará su luminosidad.

Distingue en un diodo y en un LED el ánodo y el cátodo.

El diodo está formado por una parte de Silicio al cual se le ha agredado un elemento que lo enriquece de electrones convirtiéndolo en Silicio-N. A otra parte de Silicio se le agrega otro elemento que lo empobrece de electrones convirtiéndolo en Silicio-P. La unión de los dos forma una unión PN. Los electrones conducen cuando el diodo está polarizado directamente y no conducen cuando está polarizado inversamente.

Tipo N: Al Silicio puro se le dopa con átomos donadores de electrones por ejemplo Fósforo o Arsénica y queda con exceso de electrones, llamándose Silício tipo N.
Tipo P: Al Silicio puro se le dopa con átomos aceptadores de electrones por ejmplo Aluminio o Galio y queda con falta de electrones, llamándose Silicio tipo P. A esa falta de electrones se le denomina huecos (+).

También hay diodo SMD.

39.- Cómo podemos saber si un diodo está roto. Ponemos el polímetro en óhmios, medimos con el positivo en un terminal y el negativo en otro. Luego lo hacemos al revés. Una medida deberá indicar unos 700 ohmios y otra infinito.

40.- Realiza el circuito con tres LED que se muestra en la pizarra. Calcula la intensidad y tensión en los componentes. Qué tensión tiene el LED cuando ilumina. Qué intensidad circula por el LED. (Tres ramas en paralelo de tres diodos LED en serie).

3 de diciembre

41.- Transformador. Espiras. Devanado. Funcionan con alterna. Baja o sube la tensión alterna (reductor, elevador). Toma intermedia. La potencia se mantiene en el primario y secundario. P1=V1*I1 P2 =V2*I2. IMPORTANTE: la Potencia en el primario y en el secundario es casi la misma.

Relación de tensión: N1*V2 = N2*V1 . Debes saber interpretar los voltios eficaces y de pico.

42.- Si mides con un osciloscopio en el secundario de un transformador de 12 Vef. qué señal debe dar.

IMPORTANTE: el transformador se conecta a 230 V eficaces alterna y se obtiene en su salida 12 V alterna o 24 V alterna, según en los terminales de salida que se conecte.
Si conectamos el transformador a tensión continua, no funciona como tal.
Los valores marcados en el transformador son eficaces, para pasarlos a pico dividimos entre 0,7.

Con el valor de potencia máxima indicada, podemos calcular la máxima intensidad que podemos obtener con este transformador.
P = V * I

43.- El diodo polarizado directamente e inversamente. Qué tensión tiene un diodo cuando conduce. Rectificador con un diodo. Condensador electrolítico de filtro. Rizado. Mide con un osciloscopio el secundario de un transformador de 12 Vef y en la salida de un rectificador con un diodo. Dibuja la señal obtenida. Coloca un condensador en paralelo con la carga y mide la tensión en la misma.

44.- Simula con el ordenador un circuito con un transformador, un diodo y una carga de 10 K montados como rectificador de media onda. Mide las señales con un osciloscopio. Situa un condensador electrolítico de 2200 uF en paralelo con la carga. Mide la señal en la carga. Dibuja las señales obtenidas.

45. Tenemos un transformador 230/9, le conectamos un diodo en el secundario y una resistencia de carga. Dibuja la señal que obtendríamos en la resistencia indicando valores. Luego situa un condensador electrolítico de 2200 uF en paralelo con la carga. Dibuja la señal en la carga indicando valores.

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COMIENZO de la SEGUNDA EVA.

11 de enero

46.- Dibuja un rectificador de doble onda con 4 diodos. Situa realmente 4 diodos en fila y dibuja cómo deberían estar conectados para crear un rectificador de doble onda. Puente de diodos. Realiza un rectificador con un puente de diodos con una carga de 10 K sin condensador y con condensador de filtro. Mide y dibuja las señales.

47.- Construye el circuito del dibujo, baja el archivo puente4diodos.ms12 y comprueba su funcionamiento. Debes saber dibujar el puente de diodos y la señal obtenida.

Recuerda que si pusiéramos un condensador de gran capacidad, por ejemplo 1000 uF, en paralelo con la carga, obtendríamos una señal contínua lineal. (La obtenida en la imagen se denomina contínua pulsante).

La pequeña variación de nivel se llama rizado, cuando mayor es la capacidad del condensador menor es el rizado.

En vez de poner cuatro diodos se suele poner un puente de diodo que los contiene.

12 de enero

48,- Fuente de alimentación lineal.

Fuente de alimentación lineal simétrica.

	Esto es una fuente de alimentación simétrica. Si ponemos el COM de un voltímetro en la clavija negra, nos marcará +15 V si situamos la otra en el Rojo y -15 V si la situamos en el azul. Muchos circuitos como amplificadores, placas base de ordenadores... utilizan alimentación simétrica. Si medimos entre el conector rojo y el azul obtendremos 30 V

Fuente de alimentación lineal regulable. Podemos establecer en su salida una tensión entre 1 y 30 Voltios al cambiar la resistencia ajustable.

	Encapsulado TO-220

49a.- ¿Qué es PWM? Modulación por Anchura de pulsos.

Dependiendo de la anchura del pulso obtendremos más tensión. Fíjate en el dibujo de la derecha que la frecuencia se mantiene, lo que cambia es la anchura de pulso. Duty cycle, es la anchura del pulso en %. Por ejemplo en el FAN del ordenador cuando más ancho sea la anchura del pulso más rápido girará el ventilador. De esta manera se puede controlar la velocidad del FAN, cambiando la anchura del pulso.

49c.- Indica cómo se llama este circuito y describe su funcionamiento.

- Los transformadores solo funcionan con tensión alterna o variable. Si a un transformador le ponemos una batería en la entrada, en la salida tendremos 0 V.

- Para que la tensión contínua pueda "pasar" por el transformador debemos añadirle pulsos.

- Le añadimos pulsos (PWM) mediante el MOSFET.

- Obtendremos pulsos cuadrados en el secundario del transformador.

Fly-back converter.

Swintch significa interruptor, conmutador, conmutada.
Gate significa puerta, entrada.
Load significa carga.
Width significa ancho.

49,- Fuente de alimentación conmutada.

La señal de la red entra en un rectificador de doble onda y condensadores electrolíticos que la convierte en contínua para alimentar a la siguiente etapa. Esta señal contínua puede llegar a los 320 V.
En la segunda etapa llegan unos pulsos de unos 20 kHz provenientes de un PWM que entran en un transformador aislador y se convierten en unos picos de mayor tensión. Estos entran en otro rectificador para volver a convertirse en continua lineal. Fíjate que al tener más frecuencia los pulsos están más juntos que a 50 Hz, por lo cual es más facil de filtrar.

Un circuito de control analiza cuánto vale la tensión e salida, de tal manera que según sea ésta, hace que el PWM provoque más o menos frecuencia en el transformador de la segunda etapa y de esta manera bajará o subirá el nivel de la señal de salida.

- Mejor rendimiento, menos peso, menos ruido por vibraciones, más ruido de alta frecuencia,

Feedback significa realimentación, la señal de salida vuelve al circuito.
Se analiza si esta señal de salida tiene los voltios establecido: 12 VDC
Si la salida tiene 12,4 VDC hace que los pulsos PWM sean más estrechos, para que la salida vuelva a 12 VDC.
Si la salida tiene 11,8 VDC hace que los pulsos PWM sean más anchos, par que la salida vuelva a 12 VDC.

Al no tener transformador reductor en la entrada, la señal continua después del primer condensador llega a los 320 V.

En la imagen se observan transformadores toroidales de una fuente de alimentación.
También se observan condensadores electrolíticos averiados.
Ventajas del transformador toroidal: alto rendimiento, bajo nivel de ruido, menor calentamiento, peso y tamaño reducido, facilidad de montaje.

Resumen:

F.A. lineal

F.A. conmutada

(Switch significa interruptor, conmutada)

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TEMA 5.
TRANSISTORES.

Objetivo: Tener unas nociones básicas de la misión de los transistores. Concer el funcionamiento del transistor en corte/saturación y en amplificación analógica. Tener unas n

Nociones básicas de los MOSFET.

18 de enero

50.- Dibuja esquemáticamente el interior de un transistor NPN y PNP. Simúla su construcción con diodos. Dibuja sus símbolos indicando su patillajes y dirección de sus intensidades.

Tipo N: Al Silicio puro se le dopa con átomos donadores de electrones por ejemplo Fósforo o Arsénica y queda con exceso de electrones, llamándose Silício tipo N.
Tipo P: Al Silicio puro se le dopa con átomos aceptadores de electrones por ejemplo Aluminio o Galio y queda con falta de electrones, llamándose Silicio tipo P. A esa falta de electrones se le denomina huecos (+).

Los electrones, e(-) tienen carga negativa.
Los huecos significa falta de electrones y se le representa con signo positivo h(+). Si quitamos un electrón queda un hueco, es decir un lugar donde falta el electrón.

51.- Recordando el apartado 39 y haciendo el símil de un transitor como dos diodos, indica en esta tabla cúanto mediría las resistencias entre los dos terminales indicados en cada celda.

Transistor NPN

Transistor PNP

52.- En un transistor una pequeña intensidad de Base puede controlar una gran intensidad de Emisor y Colector. La relación entre Ic/Ib vamos a denominarla hfe, es la ganancia de corriente del transistor. Localiza en el polímetro la conexión para medir la hfe de un transistor.

En el transistor de la figura la Ib tiene un valor de 3 mA y la Ic un valor de 600 mA. Calcula su hfe.

53.- Para conocer el patillaje del transistor debemos consultar su package. Indica el patillaje de estos tres transistores:

54.- Las características de los elementos electrónicos la encontramos en unos documentos llamados "Data Sheet". Cuando queramos ver si un transistor es PNP o NPN, sus características y patillaje, consultamos su Data Sheet.

55.- Funcionamiento del transistor. Dos formas: como amplificador analógico y Corte/Saturación digital

Amplificador analógico. Introducimos por la base una tensión pequeña y obtenemos en el colector una tensión más grande, en el caso de la figura está invertida.

En la figura, introducimos en la entrada una señal de 6 mVp y obtenemos en la salida 3 Vp. Calcula la amplificación de tensión del circuito.

A = Vs / Ve

A = 3000 / 6 = 500

Una señal analógica es aquella que puede tener cualquier valor en cualquier momento y tiene continuidad.

19 de enero

56.- En la figura superior qué pasaría si la señal de entrada fuera muy grande, dibuja cómo saldría la señal de salida. Se dice que una señal tan grande .......... al transistor.

Circuito digital.

- Si suministramos 5 V en la entrada el transistor conduce. Está en saturación. Ic tiene su intensidad máxima. La tensión de salida de 0 V.

- Si suministramos 0 V en la entrada el transisotr no conduce. Está en corte. Ic vale cero. La tensión de salida es 5 V.

A la tensión de 0 V la llamamos LOW o "0"

A la tensión de 5 V la llamamos HIGH o "1"

Una señal analógica solo tiene dos valores o ALTO o BAJO.

El circuito visto anteriormente es un inversor digital.

56.- Al transistor de la figura le suministramos la serie de bits indicados, escribe la serie de bits en la salida.

MOSFET

A los transistores anteriores se les denomina BJT, Transistores de Unión Bipolar. Los hay PNP y NPN.

Hay otro tipo de transistores denominados MOSFET. Transistores de Efecto de Campo son Unipolares. Los hay de canal N y de canal P.

Tiene tres terminales Puerta (Gate), Fuente (Source) y Drenador (Drain).

A los transistores BJT cuando se le suministra una pequeña intensidad en el entrada Base, circula una intensidad más grande por el Colector. Conmutan por intensidad.

A los transisotres MOSFET cuando se le suministra tensión en la entrada Puerta, circula una intensidad grande por el Drenador. Conmutan por voltaje.

- Los MOSFET tiene una gran impedancia de entrada, esto es bueno en muchos tipos de circuitos.

- La intensidad de entrada es muy pequeña, consume poca potencia.

57.- Este es el esquema de la fuente de alimentación de un televisor SAMSUNG se le ha averiado los MOSFET 11NM60N. Indica cómo podemos comprobar si está averiado o no, el tipo de canal, que intensidad puede soportar y su Data Sheet.

- Para comprobar si un MOSFET funciona o no, podemos utilizar un polímetro: https://www.youtube.com/watch?v=080EdlShZQE

- Vídeo más rápido: https://www.youtube.com/watch?v=1Q64AlahOkA

58.- En los esquemas anteriores has visto unos diodos llamados Zener. Se suelen utilizar como limitadores de tensión para proteger a un circuito o componente. No dejan que pasen más de un determinado nivel de tensión. Cada zener está fabricado para un determinado nivel de tensión.
Normalmente los diodos zener están polarizados inversamente.

Dibuja la señal que obtendríamos a la salida de estecircuito.

- Hay otros dispositivos más modernos llamados zener ajustables. Localízalos en el esquema anterior del Samsung.

TEMA 6.
AMPLIFICADORES.

Objetivos: Saber calcular la ganancia de un amplificador básico y etapas de amplificadores. Saber dibujar e interpretar distintos tipos de distorsiones. Saber dibujar una respuesta. Saber dibujar una respuesta en frecuencia e interpretar la subida en octavas y décadas.
Saber qué es la realimentación y realizar cálculos de ganancia con el amplificador 741. Saber dibujar un sumador e interpretar sus elementos. Saber qué es el punto de referencia de medida en un circuito con alimentación única y simétrica.

25 de enero

59.- Amplificadores. Ampl. de Tensión y de potencia. Ganancia. Decibelios. Distorsiones. Amplitud o saturación, fase, ancho de banda.
Amplificadores en serie.

Amplificador es un sistema donde entra una señal y sale otra de igual forma pero multiplicada por un factor A, llamado ganancia.
La ganancia es adimensional.

Amplificadores de tensión.

La ganancia se puede expresar en decibelios:

Amplificadores en serie o en cascada.

- Problema 1.
Disponemos de tres amplificadores en serie con las siguientes ganancias
A1 = 5 dB           A2 = 4 dB         A3 = 6 dB.
En la entrada de la primera etapa aplicamos una señal de 8 mV. Calcula el nivel de la señal en la salida de cada etapa. Calcula la ganancia total expresada en forma adimensional y en decibelios. Dibuja el esquema del circuito con los resultados.

- Problema 2 .

Calcula la potencia en adimensional y en decibelios.

Amplificadores de potencia.

60.- Distorsiones en los amplificadores.

a) Distorsión alineal.

Se produce cuando la forma de señal de salida es distinta a la de entrada.

b) Distorsión alineal por saturación.

Se produce cuando la señal de salida supera al nivel de alimentación. Ver imagen del osciloscopio.

Ejercicio: aumenta la señal de entrada en este amplificador. Conecta un osciloscopio en la salida y calcula a qué nivel debes aumentar la entrada para que comience a saturar. EC.ms12

c) Distorsión asimétrica.

Se produce cuando la parte positiva de la señal no es simétrica con la negativa.

En la figura de arriba la señal azul es simétrica, las señales verdes son asimétricas ya que la parte positiva y la parte negativa de cada onda no coinciden.

c) Distorsión de fase.

Un amplificador está constituido por elementos reactivos (bobinas y condensadores), estos elementos provocan desfase entre la señal de entrada y salida. (El desfase se mide en grados).
El grado de desfase depende de la frecuencia de la señal, así que si al amplificador le suministramos dos señales senoidales de distinta frecuencia, cada una saldrá del amplificador con un desfase distinto.
Sería idóneo que el amplificador no provoque, en su ancho de banda, distintos desfases a las distintas frecuencias que amplifica.

(* no) Realiza este estudio. desfasefrecuencias.ms12
Tres señales de distinta frecuencia y 0º de desfase en el inicio entran en un amplificador.

Observamos en el osciloscopio la señal de color negro que es la suma de las tres entradas.

Supongamos que el amplificador no desfasa a la señal de 400 Hz, que desfasa 45º a la señal de 500 Hz y desfasa 90º a la señal de 600 Hz.
En el osciloscopio observamos que la señal de color negro, que sería la salida, tiene distinta forma de la que vimos en el dibujo anterior.

d) Distorsión de cruce.

Se produce cuando la señal pasa de positiva a negativa y viceversa. Principalmente se produce en un tipo de amplificadores de potencia llamados Push-Pull.

e) Distorsión por frecuencia. Respuesta en frecuencia. Ancho de banda.
Un amplificador está constituido por elementos reactivos (bobinas y condensadores), estos elementos influyen en la ganancia. Dependiendo de la frecuencia estos elementos tendrán una reactancia distinta, es decir, el conjunto tendrá una ganancia distinta.
Dependiendo de la frecuencia de la señal de entrada el Amplificador tendrá una ganancia distinta para cada frecuencia, esto se muestra en una gráfica llamada Respuesta en frecuencia del amplificador.
Hay una zona de la Respuesta en frecuencia que es más plana, a esta zona se le denomina Ancho de Banda (BandWidth).

La Ganancia máxima del siguiente amplificador es de 16 dB.
Hay una ganancia llamada de -3 dB, es aquella a la cual un amplificador de tensión ha bajado a un 70% de su valor máximo...

El 0,70 significa el 70 % del valor máximo.

En la figura las ganancias de -3 dB están en 4 kHz y en 50 MHz.

Respuesta en frecuencia de algunos Speakers (altavoces, parlantes)

http://www.pagemac.com/azure/speaker_measure.php

NOTA: si en vez de ancho de banda para amplificadores en tensión midiéramos el ancho de banda en un amplificador de potencia, la bajada a -3 dB se produce cuando la señal es el 50 % de su valor máximo (no el 70 % como en los de tensión).

El 0,50 significa el 50 % del valor máximo. ç

28 de febrero 86.- Taller. Monta el siguiente amplificador y dibuja su respuesta en frecuencias. Documento. Adaptación.

8 de febrero

61.- Mide la ganancia máxima, el ancho de banda y el desfase de frecuencias de este amplificador.
EC.ms12
Cambia el valor de los condensadores y observa que cambia la respuesta en frecuencias.
La gráfica de respuesta en frecuencia se realiza mediante el "Trazador de Bode".

Web para realizar gráficos logarítmicos.

62.- Realiza este ejercicio: (NOTA: en caso de que se realice esta pregunta en el exámen el profesor proveerá el papel logarítmico para hacer la gráfica.)

Respuesta en frecuencia de un amplificador.

Papel logarítmico para hacer la gráfica.

Solución del ejercicio.

Ancho de Banda. El Ancho de Banda del amplificador anterior va desde 60 Hz hasta 50.000 Hz. es decir desde las frecuencias donde la ganancia ha bajado -3 dB con respecto a la máxima, en este caso ha bajado a 37 dB (ya que la máxima es 40 dB).

Se considera que el amplificador amplifica "bien" a esa gama de frecuencias desde 60 Hz hasta 50.000 Hz.

Cuando ha bajado 3 dB, significa que la ganancia ha bajado el 30% de la máxima, o dicho de otra manera, es el 70% de la máxima.

NOTA: el amplificador anterior es un amplificador de tensión, si fuera un amplificador de potencia, al bajar 3 dB, habría bajado su ganancia de potencia un 50% (en vez del 30% que baja a 3 dB en un amplificador de tensión).

Respuesta en Frecuencia. Desfase.

A un amplificador se le suministra en su entrada la señal verde de la figura y se obtiene en su salida la señal roja amplificada, observamos que tienen un desfase.

Si todas las señales de entrada de cualquier frecuencia siempre provocaran el mismo desfase, tendríamos un buen amplificador, el problema surge cuando según la frecuencia de entrada se obtiene un desfase distinto.

Consultando el gráfico siguiente indica qué desfase tiene la señal cuando la frecuencia es de 1.000 Hz y de 100.000 Hz
Entre qué valores considera aceptable el desfase del amplificador.

Estudia el Analizador de Bode con el circuito del apartado anterior: EC.ms12 y comprúebalo su respuesta en frecuencia en amplitud y en fase. En ese amplificador indica el valor de la ganancia en decibelios y en adimensional cuando la frecuencia es de 300 Hz. Indica el ángulo de desfase a esa frecuencia.

63.- Realimentación. Es conectar la salida con la entrada mediante resistencias y a veces además con condensadores.

La Realimentación hace al amplificador más estable, es decir que su ganancia no cambia apreciablemente con la temperatura, envejecimiento de los componentes, cambio de componentes,...
La Realimentación aumenta el ancho de banda del amplificador.
La Realimentación baja la ganancia del amplificador respecto a sin realimentación. La ganancia en "Lazo abierto" (sin realimentación) de un amplificador puede ser 100.000, en cambio si lo realimentamos su ganancia baja, por ejemplo a 200. Sin embargo se prefiere esta menor ganancia porque es más estable. Casi todos los amplificadores se utilizan realimentados.

Simulación del amplificador anterior con y sin transformador de acoplamiento.

El dibujo superior representa la realimentación negativa, es decir parte de la señal vuelve a la entrada.
Beta es la red de realimentación, suele ser resistencia y condensadores.
Si la realimentación fuera positiva, el amplificador oscilaría.

9 de febrero

64.- Amplificador operacional. CI 741. Amplificador inversor. Amplificador no inversor. Sumador.

El CI 741 es un circuito integrado que contiene un amplificador operacional.
Tiene dos entrada: inversora y no-inversora. Según la señal entre por una u otra saldrá o no invertida.

Los terminales 1 y 5 de offset se utilizan para ajustar la salida mediante una resistencia ajustable, es decir que cuando las dos entradas estén al mismo nivel de tensión, en la salida se obtenga 0V. Ponemos las dos entradas a 0 V y ajustamos la resistencia hasta que en la salida obtengamos 0 V

Estos amplificadores muchas veces utilizan alimentación simétrica como se verá posteriormente.

Amplificador inversor. AO.ms12

Invierte la señal de entrada 180º. Su ganancia viene dada por la siguiente expresión.

Amplificador no inversor. AONO.ms12

Ejercicio. Indica qué tipo de amplificadores son los de las figuras y calcula sus ganancias. Indica sus elementos de realimentación.
Estima que los condensadores C2, C3 y C4 no presentan impedancia a la frecuencia de la señal de entrada.

15 de febrero

Sumador o mezclador. sumador.ms12

El sumador es el principio de la mesa de mezcla. Conectamos resistencias variables en cada canal para establecer el nivel de cada uno.
Otra resistencia variable denominada Master, controla el nivel total de la mezcla.
Las resistencias fijas evitan los valores extremos de cero o infinito.
Mesa de mezcla.

16 de febrero

65.- Simplificación de un esquema. Masa. Alimentación simétrica.
El siguiente esquema es un amplificador alimentado con 30 V, se le suministra una señal de 2 mV en la entrada y la señal de salida se obtiene en la resistencia de 300 ohmios.
Podemos simplificar este circuito de la forma indicada a la derecha...

La Masa es un punto que se toma de referencia para realizar las medidas. En muchas ocasiones coincide con el negativo de la F.A.
Normalmente se conecta la sonda COMún o negativo del equipo de medida: voltímetro, osciloscopio... en ese punto de referencia llamado Masa y con la sonda positiva del aparato de medida se va tocando en los puntos donde queremos saber los voltios.

No confundir la Masa con tierra, aunque a veces se utiliza indistíntamente. La masa es un punto de referencia para las medidas y la tierra es un punto metálico de un aparato donde se conecta un cable amarillo-verde a tierra para protección de personas.

También se suele eliminar en los esquemas el elemento de entrada y el de salida...

Alimentación simétrica.

En muchos esquemas el circuito necesita de dos fuentes simétricas de alimentación como indica el dibujo.
En el esquema distinguimos dos pilas, pero fíjate que los elementos de entrada y salida van a la unión de las dos pilas (no van al negativo total de la pila inferior).
La entrada se conecta entre el terminal 3 y M.
La salida se conecta entre el terminal 6 y M.
La R1 se conecta entre el terminal 2 y M.
El terminal 7 recibe alimentación positiva respecto a M.
El terminal 4 recibe alimentación negativa respecto a M.

Si tuvieramos que poner un voltímetro para medir, conectaríamos la sonda negra, negativa, al punto M y con la sonda roja, positiva, mediríamos la tensión en los distintos puntos con respecto a M. El punto M sería la referencia o Masa, es decir es el punto común de medidas.

El esquema anterior se puede simplificar eliminado las pilas y utilizando el símbolo de Masa en los puntos comunes.
Cuando vemos 12 V, significa que en ese punto está el + de la pila y su negativo está Masa.
Caundo vemos -12 V, significa que en ese punto está el - de la otra pila y su positivo está en Masa.
El símbolo de Masa significa que esos puntos van al mismo lugar, entre las dos pilas como hemos visto en el dibujo anterior.

Cuando veamos en un aparato o en un esquema un punto de -12 V, significada que si situamos la sonda del negra, negativa, en masa, con la sonda roja en ese punto, el medidor nos dará -12 V.

Fuente de alimentación simétrica. Se observa que podemos obtener +15 V y -15 V respecto al común o Masa.

A veces se puede evitar la alimentación simétrica utilizando un divisor de tensión y un condensador en la salida como en este montaje...

16-19 de febrero

66.- Taller.

22 de febrero

TEMA 7.
TIPOS DE AMPLIFICADORES.

Objetivos: Conocer las características de amplificadores clase A, B, C D y PP. Saber dibujar una conexión puente y paralelo.
Conocer el porqué es importante la impedancia de entrada y salida de los amplificadores. Saber realizar cálculos de impedancias.
Saber qué una conexión balanceada y saber dibujarla. Conocer cuando dos etapas están mal acoplada y porqué.

67.- Clase de amplificadores A, B, C, Push Pull.

Tipos de amplificadores

Ver este documento de la UPV

http://aholab.ehu.es/users/imanol/akustika/IkasleLanak/Amplificadores%20de%20audio.pdf

Amplificador Clase A.

- Amplifica los 360º grados de la señal. Si la señal es senoidal, la amplifica toda.
- Tiene un rendimiento pobre, del 25 % (Es decir si lo alimentados con 100 W de potencias, podría dar solo 25 W en la salida).
- Este tipo de amplificador no se utiliza como etapa de potencia. Se utiliza como amplificador de tensión.
- Se utiliza como previo, es decir toma una señal de pequeña tensión y la amplifica a una tensión 100, 200,... veces más grande.
- Esta tensión luego atacará a una etapa de potencia. Esto es lo que se llama un previo.
- Aunque no le llegue señal a la entrada, su salida siempre está dando una intensidad de polarización Ic.

- El amplificador del dibujo es de clase A e inversor.
Si al amplificador anterior le ponemos un transformador de salida, el rendimiento aumentaría hasta el 40 %, pero en estos tiempos no es muy común poner este tipo de transformador para alimentar al altavoz, por su envejecimiento, tamaño, alinealidad...

Amplificador clase B

- Solo amplifica la mitad de la señal pero ofrece un gran rendimiento.
- Cuando no hay señal en la entrada la intensidad de polarización es prácticamente 0.
- Tiene un rendimiento máximo del 78,5 %

Amplificador clase B Push-Pull. Con pares de transistores complementarios.

- En este caso para poder amplificar la onda completa se utilizan dos transistores complementarios (NPN y PNP).
- Tiene un rendimiento de aproximadamente un 75 %
- Se utiliza en etapas de potencia.

Este amplificador tiene un problema fundamental. Cuando la señal de entrada es pequeña o pasa por valores pequeños, apenas amplifica.
A esto se le llama distorsión de cruce.

Amplificador AB.

- Al amplificador de tipo B, lo mejoramos el ponerle dos diodos como en la figura, de esta manera se le corrige la distorsión de cruce.
- Este tipo de amplificador tiene un rendimiento un poco menor que el clase B, 70 % aproximadamente.
- Se utiliza en amplificadores de potencia. Es el más utilizado.
- Cuando no hay señal en la entrada circula una pequeña corriente por los transistores.

Amplificador en clase C

Se utiliza en Radio Frecuencia (no se suele utilizar como amplificador de audio) y trabaja con menos de 180º de señal. A media que disminuye este ángulo aumenta el rendimiento que puede llegar teóricamente al 100 %. A 180º el rendimiento es del 78,5 % igual al máximo que permite el clase B.
Utiliza un circuito tanque LC.
fr = 1 / 2 PI SQRT (L*C)

Amplificador C.ms12

Circula corriente durante menos de medio ciclo en la base del transistor.

Observamos que en el esquema de entrada introducimos 3 Vpk y en la salida obtenemos 18 Vpk, más de la tensión de alimentación.

Vamos a Simular / Configuración de Simulación Interactiva. Para que funcione cambiamos el tiempo de muestreo estaba en 1e-005 y lo ponemos en 1e-009.

Amplificador clase D

Explicación en Wikipedia Esto lo vemos en este tutorial

Explicación y esquema clase D.

Los transistores trabajan en conmutación. Uno conduce en la parte positiva del pulso y otra en la negativa. A este amplificador le llegan pulsos, estos hacen que los transistores conmuten entre conducir y no conducir. Los pulsos que le llegan son de bajo nivel, debido a la alimentacíón Vcc esos pulsos se convierten en alto nivel. Los pulsos llegan a un filtro paso bajo que los convierte en señal analógica.

Para poder amplificar una señal analógica primero la modulamos mediante modulación de anchura de pulso (PWM). Luego pasa a la etapa de conmutación y al final el filtro pasa baja vuelve a convertir los pulso en señal analógica.

- Este tipo de amplificadores tiene un rendimiento sobre el 90%. Se utiliza para amplificadores de audio de más de 500 W. Pesa muy poco.

Amplificador 170 W

Diseño de un amplificador de clase D.

Muchos trabajan en modo bridge-tied load (BTL).

23 de febrero

68.- Amplificador Brigde. Puente.

Se denominan en inglés: bridge-tied load (BTL)

A veces tenemos un amplificador estéreo y nos permite conectarlo como bridge, esto significa tomas las dos salidas: derecha e izquierda y unirlas para un solo altavoz en mono.
El mismo amplificador ya está preparado para este tipo de conexión, no hay que añadir elementos externos. Simplemente colocar los altavoces en los conectores correspondientes.
En estos montajes observamos que el altavoz no tiene ninguno de sus terminales a masa, esta manera de conectar la carga se denomina carga flotante, para distinguirla de la carga referida a masa como se observa en la mayoría de los circuitos.
En los dibujos de abajo, en el de la izquierda observamos un altavoz como carga flotante y en el de la derecha como referenciado a masa.

69.- Estudio del amplificador Bridge o Puente.
- La pareja de "amplificadores" de arriba le dan cada uno una potencia de 100 W a una carga de 4 ohm. Esto podría ser un amplificador estéreo con los canales izquierdo y derecho.

P = V^2 / R

P = 20^2 / 4 = 100 W

Observa que uno de los "amplificadores" tiene un desfase de 180º.

- En la pareja de "amplificadores" de abajo la conexión es en bridge, o en puente o en carga flotante (la carga no tiene terminal en masa)

Observa que uno de los "amplificadores" tiene un desfase de 180º. (Si no lo hubiéramos conectado con ese desfase, la señal se anularía.)
Observamos que la señal de salida es ahora el doble que antes. La potencia sobre la carga de 8 ohm es de 200 W

P = 40^2 / 8 = 200 W

El amplificador de arriba lo pondríamos la siguientes características:

POTENCIA RMS POR CANAL: 100 W EN 4 OHMS / 50 W EN 8 OHMS POTENCIA RMS EN PUENTE: 200W EN 8 OHMS

Debemos respetar los óhmios que dicen en las características de cada amplificador, porque se han diseñado para esas características, si ponemos altavoces de distintos óhmios a los que se indican o hacemos combinaciones paralelo/serie equivocadas, podemos dañar al equipo o al altavoz.
Por ejemplo si en el amplificador anterior en puente ponemos un altavoz de 4 ohms, desarrollaría una potencia de 400 W, y es posible que el amplificador no pueda dar esa potencia, circule mucha intensidad por los transistores de salida y si no tienen protección se averíen.

Además aunque el diseño del amplificador puede que admita esos 400 W, tal vez la fuente de alimentación no esté diseñada para aportarlos.

9 de febrero

70.- (* no) Audio car. Distintas formas de conexión de altavoces en puente.

En la figura de arriba tenemos dos amplificadores.
Dibuja como seria un puente para un altavoz en el primer amplificador y un puente para dos altavoces en el segundo amplificador.

Distintas formas de conexión

Ver este documento

Ver página. (NO)

15 de febrero

95.- El amplificador en vacío y con carga.

Cuando un amplificador (o un micrófono) están dando una tensión en su salida, pero no tiene conectado nada, se dice que está trabajando sin carga o en vacío. Presentará una tensión de salida denominada tensión en vacío. En el ejemplo la tensión de vacío es de 4 V. La tensión en vacío es la que aporta A ve cuando no hay carga.

Cuando al amplificador (o a un micrófono), le conectamos a su salida alguna carga, como puede ser otro amplificador o un altavoz, cambia su tensión de salida. Dependiendo de la impedancia de salida de la primara etapa y de la impedancia de la carga, así bajará la tensión de salida. En el gráfico se observa que al conectar una carga (que puede ser un altavoz u otro amplificador), la tensión de salida baja con respecto a la de vacío. El producto A ve es el mismo que en vacío.

- Para realizar estos tipos de problemas en vacío y con carga, es conveniente recordar la fórmula del divisor de tensión vista en apartados anteriores.

96.- Estudio de la impedancia de entrada/salida de un amplificador de tensión

Cuando tenemos acoplado un amplificador de tensión a una etapa anterior es conveniente que la impedancia de salida de la etapa anterior sea baja y que la impedancia de entrada del amplificador de tensión sea alta. De esta manera llegará la máxima tensión al amplificador.

Ze >>>> Zs del anterior

Esto se puede estudiar mediante un divisor de tensión:

Tenemos una amplificador cuya impedancia de entrada Ze es de 40 K y la impedancia de salida de la etapa anterior es de 5 K. Si la etapa anterior suministra "en vacío" (sin carga), una tensión de 10 V. Calcular cuantos voltios le llegará a la entrada del amplificador cuando éste se conecte.
- Haz el mismo cálculo si en amplificador tuviera una impedancia de entrada de 1 K.
- Haz el mismo cálculo si en amplificador tuviera una impedancia de entrada de 5 K.

Mediante un simulador de circuitos podemos construir el circuito de arriba. Se trata de ver qué tensión habrá en la Ze (se supone que es la entrada de un amplificador de tensión), según su valor.

Para realizarlo pulsamos la tecla "Z" para abrir el interruptor, ajustamos mediante la tecla "A" el valor del potenciómetro.
Cuando tengamos un valor establecido en Ze, que podemos consultar en su óhmetro, cerramos el interruptor volviendo a pulsar la tecla "Z".
En el voltímetros leeremos la tensión obtenida según el valor que hemos establecido de Ze.
Se observa que cuanto mayor sea el valor de Ze en relación a Zs, más señal le llegará a la entrada del amplificador.

NOTA: cuando el interruptor "Z" está cerrado, el valor de óhmios que muestra el óhmetro es incorrecto, ya que para medir con el óhmetro la resistencia a medir no debe estar bajo tensión.

NOTA: para aumentar el valor del potenciómetro pulsamos la tecla "A". Para disminuir pulsamos la tecla de mayúsculas y la "A".

Estudio de la impedancia de entrada/salida de un amplificador de potencia

Cuando tenemos acoplado un amplificador de potencia a una etapa anterior es conveniente que la impedancia de salida de la etapa anterior sea igual y que la impedancia de entrada del amplificador de potencia. De esta manera se producirá la máxima transferencia de potencia de una etapa a otra.

Ze = Zs del anterior.

Para estudiar la transferencia de potencia de un dispositivo a otro realizamos el montaje de la figura de arriba.
Abrimos el interruptor pulsando la tecla "Z" y ajustamos el valor del potenciómetro mediante la tecla "A", una vez consultado en el óhmetro el valor de Ze, cerramos el interruptor volviendo a pulsar la tecla "Z".

Se observa que la mayor potencia en Zs se consigue cuando Ze = Zs

En resumen:
En un amplificador de tensión su impedancia de entrada debe ser mucho mayor que la impedancia de la salida de la etapa previa.
En un amplificador de tensión su impedancia de salida debe ser mucho menor que la impedancia de la entrada de la etapa siguiente.

En un amplificador de potencia su impedancia de salida deber ser igual a la impedancia de entrada de la etapa siguiente.

Cálculo de máxima transferencia de potencia

Medir la impedancia de entrada y salida en un amplificador. (No entra en el exa.)

Medida de la impedancia de entrada Ze

En audio, la medida de la impedancia de entrada es siempre en alterna, y por tanto es conveniente realizar las medidas con un osciloscopio. El osciloscopio sólo mide tensiones, y es por ello que para medir corrientes sea necesario hacerlo de forma indirecta, colocando una resistencia y midiendo la diferencia de potencial. La relación entre esta diferencia de potencial y el valor de la resistencia indica la corriente que está circulando.

Para medir la impedancia de entrada de un preamplificador se tiene que medir la tensión en la entrada y la corriente de entrada, todas ellas de alterna y colocando un generador en la entrada, tal y como se indica:

La impedancia de entrada es:

Con el osciloscopio se puede medir sin problema la tensión de entrada Ve, pero no la intensidad 1. Para solucionar esto, se coloca una resistencia y se mide la tensión en extremos. Pero pueden surgir problemas prácticos de acoplos debidos a las masas de los osciloscopios y de los generadores de señal. Para evitar estos problemas de medida es más conveniente unir todas las masas en el mismo punto común: la masa del generador debe estar unida a la masa del osciloscopio y a la masa del preamplificador, midiéndose la tensión en un punto de la resistencia respecto a masa. De igual forma se hace en el otro extremo. La tensión en extremos de la resistencia es la diferencia de estos dos valores.

En principio sirve cualquier resistencia, pero, por motivos prácticos, es interesante que R sea de un valor próximo a la impedancia de entrada estimada, para de esta forma minimizar los errores de medida.

La impedancia de entrada se mide:

Como...

Sustituimos y obtenemos la expresión de la impedancia de entrada...

De esta forma, si se desea, también se puede realizar un estudio de la impedancia de entrada frente a las variaciones de frecuencia.

Medida de la impedancia de salida Zs

El circuito equivalente de un amplificador, visto desde la salida, es el de un generador con una resistencia interna. Esta resistencia es la impedancia de salida. Se justifica por el teo­rema de Thevenin.

Para medir dicha impedancia de salida, hay que medir antes la fuerza electromotriz del generador equivalente. Para ello se mide la tensión en vacío en la salida del preamplificador. La corriente que circula es casi cero y por tanto despreciable, por ser el voltímetro un osciloscopio y tener una muy alta impedancia. Por tanto, la caída de tensión en la impedancia es nula y la tensión medida entre A y B es la del generador.

E = VAB en vacío.

Una vez medida la tensión en vacío y, por tanto, la fuerza electromotriz del generador, se procede a calcular la impedancia de salida Zs. Para ello se coloca entre A y B una resistencia. Esta resistencia puede tener, en principio, cualquier valor, pero para minimizar los errores de medida, es aconsejable que sea del orden de magnitud que la que se pretende medir, en este caso Zs.

Al conectar una resistencia conocida, circula una corriente por el circuito y aplicando la ley de Ohm:

Despejando Zs:

Pero el osciloscopio no puede medir intensidades. Para solucionar esto se vuelve a aplicar la ley de Ohm:

Y sustituyendo en la anterior:

Simplificando:

Resumiendo, para medir la impedancia de salida, primero se obtiene la tensión E de la salida en vacío. A continuación se conecta la resistencia R y midiendo la tensión en sus extremos y sustituyendo en la expresión anterior, se obtiene el valor de la impedancia Zs.

Mediante esta simulación podemos hacer un estudio de la impedancia de entrada y salida de un amplificador.
La entrada del amplificador es Ve. Situamos un generador y una resistencia en su entrada para calcular su Ze.
La salida es Vs. Situamos una resistencia en su salida para calcular su Zs.

EC_2_impedancia_entrada_salida.ms12 (Este ejercicion no entra)

16 de febrero

97.- Resumen:

98.-
a) Indica el valor de la impedancia de entrada y salida en este amplificador

b) Indica la input impedance y la potencia de salida sobre la impedancia de salida del amplificador EPX4000
Ver el amplificador EPX4000

99.- c) Qué una conexión balanceada y no balanceada.

Conexión balanceada.

Neutraliza los picos de tensión que se pueden producir al transmitir la señal por el cable.

Los cables rojo y negro van cruzados. La malla (shield) es el GND.

Para realizar este tipo de conexiones se suele utilizar un conector XLR, también llamado Canon.

Debemos conectar un Jack a un micrófono y a través de un cable a un conector macho.
Este conector macho se conectará a un conector hembra en un amplificador.

Ejercicio.
Realiza en el dibujo una conexión balanceada.

100.- Adaptador de impedancia.
Es un amplificador que puede tener ganancia unidad y se utiliza para interconectar dos etapas en las que difiere mucho la impedancia de salida de uno con la impedancia de entrada del otro.

Para solucionarlo conectamos entre los dos amplificadores, un Adaptador de Impedancia, que presenta una alta impedancia de entrada y una baja impedancia de salida. La ganancia del Adaptador de Impedancia puede ser 1, ya que lo importante es acoplar las dos etapas, más que amplificar.

El amplificador del dibujo superior tiene una Ri de 50 M y una Ro de 270.
Su ancho de banda es de 3 Hz hasta 330 kHz
Su ganancia es 1. Se utiliza como adaptador de impedancia entre etapas.

101.- En la salida de un amplificador de potencia obtenemos 18 Voltios de pico. Calcula la potencia de salida si conectamos...
a) Un altavoz de 8 Ω
b) Un altavoz de 4 Ω

- Observamos que para calcular la potencia debemos pasar la tensión de pico a eficaz (rms).
- Para pasar de pico a eficaz (rms) Vrms = 0,7 * Vp
- Con un altavoz de 4 Ω se obtiene más potencia que con uno de 8 Ω.

Recuerda distintas expresiones para calcular la potencia:

TEMA 8 .
FILTROS

Objetivos: Descripción de circuitos utilizados en telecomunicaciones: Filtros.

Objetivos: Conocer el concepto de filtro. Distinguir los distintos tipos de filtros. Intrepretar un gráfico de respuesta en frecuencia. Conocer el concepto década y octava. Saber realizar cálculos de filtros.

22 de febrero

102.- Filtros. Baja, alta, banda, rechazo.

Filtros

Mediante los filtros básicos de Sally-Key podemos construir filtros de varios polos y de varios tipos. Podemos encontrar filtros Sally-Key de ganancia unidad como los indicados en la figura siguente:

Y filtros con ganancia como los que se indican a continuación.

Para que cumplan las especificaciones técnicas los filtros deben tener la ganancia que indica la tabla. Con etapas Sally-Key se pueden hacer cualquiera de los tres tipos de filtros, respetando los coeficientes.

Estos filtros están realizado con amplificadores no inversores, recuerda que su ganancia es:

103.- Vamos a realizar filtros con este último modelo siguiendo la tabla de arriba.

Problema/Solución - 1

Diseña un filtro pasa baja Butterworth de 4 polos con una frecuencia de corte de 20 KHz.

Consultamos la tabla y observamos que debemos crear dos etapas, una con ganancia K.

K = 1,152 y otro con ganancia K = 2,235

La ganancia de un amplificador no inversor como el que estamos realizando sigue esta expresión:

Para calcular las Resistencias, establecemos una de ella, por ejempo R1 = 10 K1,152 = 1 + (R2 / 10 K) -----------> R2 = 1,52 K Ahora vamos a calcular las Resistencias de la otra etapa, también establecemos su R1 = 10 K2,235 = 1 + (R2 / 10 K) -----------> R2 = 12,35 K

Calculemos la red RC

Vamos a elegir que C = 10 nF20 KHz = 1 / (2 * pi * R * 10 nF) --------> R = 796Esta red RC vale para las dos etapas.Aquí lo tenemos en Multisim:: filtrobutterwoth2.ms12 Observamos que a 20 KHz tiene una ganancia de 5,202 dB, es decir 3 dB menos que a las frecuencias de paso que es 8,202 dB.
La ganancia de este filtro es 1,152 * 2,235 = 2,574
que pasado a decibelios son 20 * log (2,574) = 8,21 dB, que es el valor que muestra la gráfica superior en la zona de paso.
En la gráfica superior podemos ver la ganancia en adimensional pulsand el botón Horizontal - Lin. En caso que queramos polos impares, ponemos otra etapa con cualquier ganancia. Con cada polo se incrementa 20 dB/dec la bajada.
Un filtro pasa altas sería igual, pero permutando las R y las C.Una década es multiplicar la frecuencia por 10. Por ejemplo de 30 KHz a 300 KHz es una década. Este filtro tiene una atenuación de 80 dB/dec, cada grupo RC aporta 20 dB/dec.

En el circuito anterior aliméntalo con una tensión de Vpk = 1 Vp y una frecuencia de 20 HZ, mira el valor de pico en un osciloscopio.
Ahora cambia la fuente alterna a Vpk = 1 Vp y una frecuencia de 200 KHz, mira el valor de pico en un osciloscopio.

Problema/Solución - 2 (este ejercicio no entra)

Diseña un filtro pasa baja Bessel de 4 polos con una frecuencia de corte de 20 KHz. (NO ENTRA)

Consultamos la tabla:
fn = 1,432 K = 1,084
fn = 1,606 K = 1,759

La ganancia de un amplificador no inversor como el que estamos realizando sigue esta expresión:

Para calcular las Resistencias, establecemos una de ella, por ejempo R1 = 10 K1,084 = 1 + (R2 / 10 K) -----------> R2 = 840 Ahora vamos a calcular las Resistencias de la otra etapa, también establecemos su R1 = 10 K1,759 = 1 + (R2 / 10 K) -----------> R2 = 7,59 KCalculemos la red RC para la primera etapa (aquí tenemos que multiplicar por fn)f = 1 / (2 * p * R * C * fn)Vamos a elegir que C = 10 nF20 KHz = 1 / (2 * p * R * 10 nF * 1,432) --------> R = 556 Calculemos la red RC para la segunda etapa (aquí tenemos que multiplicar por fn) f = 1 / (2 * p * R * C * fn)Vamos a elegir que C = 10 nF20 KHz = 1 / (2 * p * R * 10 nF * 1,606) --------> R = 496 Observamos que a 20 KHz tiene una ganancia de 2,673 dB, es decir 3 dB menos que a las frecuencias de paso que es 5,67 dB

Este filtro de 4 polos tiene una bajada más suave que el Butterworth.

Problema/Solución (este ejercicio NO ENTRA)

Los filtros Chebychev se realizan de manera similar a los Bessel, estos filtros tienen una subida en la frecuencia de corte, dependiendo si queremos una subida de 0,5 dB o 2 dB, elegimos sus coeficientes.

Filtro Chebychev de dos polos. Frecuencia de corte 20 KHz. Se observa un pico en la zona de inicio de bajada.

Combinando filtros pasa alta y pasa baja podemos construir filtros pasa banda y rechazo banda.

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La ganancia de los filtros que hemos visto sigue la expresión:

A = 1 + (R2 / R1)

la ganancia en el punto máximo es Am = A / (3 - A)

Si A es más de 3, entonces el filtro puede convertirse en oscilador, por eso debemos respectar los coeficientes dados en las tablas.

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104.- Filtro pasabanda Delyannis-Friend

En este tipo de filtro el ancho de banda debe ser pequeño con comparación con la frecuencia central.

Para realizar este ejemplo he consultado la siguiente web.

(en cambio hay otra web en donde los resultados salen distintos)

Estas fórmulas no entran en el exa.

Diseña un filtro pasabanda donde la frecuencia central sea de 10 KHz y el ancho de banda de 2 KHz. Debe tener una ganancia de H = 90. (este ejercicio NO ENTRA)

Para poder calcular R2, se ha de cumplir que 4Q^2 > 2H

es decir que H < 2Q^2

Q = fo / B = 10 KHz / 2 KHz = 5

Observamos que 2Q^2 = 2 * 5^2 = 50

Así que la ganancia debe ser menor de 50, no puede ser H = 90 como indicaba el enunciado.
Cambiamos la propuesta del enunciado y establecemos que la ganancia será H = 20 (esto es 26 dB)

Tomamos un valor de capacidad C de 10 nF.

R3 = Q / (p * fo * C) = 5 / (p * 10 KHz * 10 nF) = 15915

R1 = R3 / (2 * H) = 15915 / (2 * 20) = 398 ohm

R2 = R3 / (4 * Q^2 - 2 * H) = 15915 / (4 * 5^2 - 2 * 20) = 265 ohm

Con estos valores confirmamos la frecuencia central que hemos elegido

f = 1 / (2 * PI * C * Raíz (R1//R2 * R3))

f = 1 / (2 * 3,14 * 10 nF * Raíz(398//265 * 15915)) = 10 KHz

23 de febrero

105.- Ecualizador gráfico

Mediante varios filtros pasa banda se puede construir un ecualizador.

Ejercicio

Indica en el dibujo de abajo las frecuencias de ajustes en el ecualizador de la figura. Observa que de un ajuste a otro se dobla la frecuencia. El doble de una frecuencia es su "octava".
Un ecualizador donde las frecuencias de ajustes tengan separación de octava, podría tener estas frecuencias:

100 Hz, 200 Hz, 400 Hz, 800 Hz, 1600 Hz, 3200 Hz.

Si las frecuencias están separadas 1,26 se dice que están a 1/3 de octava.

Indica el margen de ganancia en cada ajuste.

- De -15 dB a + 15 dB.

Ejercicio para casa

- Buscar el ecualizador del Reproductor de Windows Media Player (wmplayer.exe)
botón derecho encima y Mejoras.

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106.- Filtro rechaza banda (Notch)

Estos filtros se suelen utilizar para eliminar la frecuencia de red de 50 Hz que puede distorsionar la señal en un circuito alimentado por red.
En los filtros notch el ancho de banda rechazado es estrecho.

NOTA: las expresiones de frecuencias de corte están mal calculadas en la página de donde se ha tomado estos dibujos.

Hacemos: (este ejercicio no entra)

Rf = R / 2

Cf = 2 * C

fo = 1 / (2 * PI * R * C)

f1 = fo * Raíz (3 - 2 * Raíz(2)) = 0,414 * fo

f2 = fo * Raiz (3 + 2 * Raíz(2)) = 2,414 * fo

ancho de banda = B = 2 * fo

factor de calidad = Q = fo / B = 0,5

Con estas expresiones es factor de calidad es 0,5, no se puede establecer otro.

Mediante las expresiones anteriores diseñar un filtro Notch cuya frecuencia de rechazo sea fo = 200 Hz. (este ejercicio NO ENTRA)

B = 2 * fo = 2 * 200 = 400 Hz

f1 = 200 * Raíz (3 - 2 * Raíz(2)) = 0,414 * fo = 82,8 Hz

f2 = 200 * Raiz (3 + 2 * Raíz(2)) = 2,414 * fo = 482 Hz

fo = 1 / (2 * PI * R * C) Tomamos un valor de C = 10 nF

200 = 1 / (2 * PI * R * 10 nF)-----> R = 79577 ohm

Rf = R / 2 = 79577 / 2 = 39788 ohm

Cf = 2 * C = 2 * 10 nF = 20 nF

C1 = C2 = C
R1 = R2 = R

con los cálculos anteriores el factor de calidad está fijo en 0,5 si queremos cambiar el factor de calidad realizamos el siguiente circuito

Filtro Notch con cálculo del ancho de banda. (este ejercicio NO ENTRA)

Podemos hacer los cálculos automáticamente en esta web.

fo = 1 / (2 * PI * R * C)

C1 = C2 = C
C3 = 2 * C
R1 = R2 = R
R3 = R / 2

Elegimos C = 10 nF y establecemos una frecuencia de ejemplo de 200 Hz, obtendremos los mismos valores que en el ejemplo anterior.

fo = 1 / (2 * PI * R * C) Tomamos un valor de C = 10 nF

C1 = C2 = C = 10 nF
R1 = R2 = R = 79577
R3 = R / 2 = 39788

Dependiendo del ancho de Banda que queramos así deberá ser ganancia del amplificador de realimentación:

A = 1 / (1 - (B/(4*fo)))

supongamos que queremos un ancho de Banda de 80 Hz

A = 1 / (1 - (80/(4*200))) = 1,11

La ganancia la establece R4 y R5

A = 1 + (R4 / R5)

Elegimos una R4 de 10 K

1,11 = 1 + (10 K / R5) ------------> R5 = 90 K

Al disminuir el ancho de banda, disminuye el pico de rechazo.

107.-

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	Filtro Notch
Ejercicio (NO ENTRA) Un hotel quiere enviar señal de televisión a partir de la señal de vídeo obtenida por una cámara de seguridad. Esa señal la quiere enviar por el canal de cable CATV 71. Busca un modulador para realizar el montaje. Dibuja el montaje. Resulta que el canal 71 ya estaba ocupado por otro canal existente. Busca un filtro que anule ese canal. ¿Qué tipo de filtro es?

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Filtro de dos polos (este ejercicio NO ENTRA)

Diseña un filtro paso bajo RC de dos polos cuya frecuencia de corte sea de 20 KHz.

Vamos a basarnos en este tutorial y vamos hacerlo de abajo arriba:

http://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_2.html

Comienzo con esta expresión. fc es la frecuencia si solo tuviera un polo. f -3db es la frecuencia que queremos. n = polos = 2

20 KHz = fc * Raíz (2^(1/n) - 1) -------> fc = 31 KHz

20 KHz = 1 / 2 * Pi * R * 10 nF ------> R = 795

Ahora calculamos R1, R2, C1 y C2

Vamos a tomar C = 10 nF, los dos condensadores tendrán el mismo valor y las dos resistencias también tendrán en mismo valor.

31 KHz = 1 / 2 * Pi * R * 10 nF ------> R = 512

11 KHz = 1446

42 K 379

107.- Para qué se utiliza el filtro que llevan algunos cables de alimentación. Qué material lleva dentro. Qué otro nombre tiene este tipo de filtro. Qué es EMI

- Para que las altas frecuencias de unos 50 MHz generadas en un ordenador o en un monitor no vuelvan a la red, ya que pueden producir ruidos en otros dispositivos.

- Ferrita

- Choque.

- Interferencia ElectroMagnética.

- Ver http://www.asifunciona.com/respuestas/respuesta_8/respuesta_8a.htm

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108.- Cuarzo. Forma hexagonal.

Filtros de cristal de cuarzo

Los filtros de cristal están disponibles con un Q tan alto como 100,000. El filtro que se muestra en la figura 5-15a es un filtro de elemento simple. Sin embargo, para que un filtro de cristal pase adecuadamente una banda específica de frecuencias y rechace todas las demás, se necesitan por lo menos dos elementos.
Las pérdidas de inserción típicas para filtros de cristal están entre 1.5 y 3 dB.

El cuarzo tiene un efecto piezoeléctrico:
- Si al cuarzo le sometemos a una presión variable, responde con voltaje eléctrico variable. (Encendedores de cocina)
- Si al cuarzo le sometemos a un voltaje eléctrico variable vibra. (Buzzer)

Son más caros que los cerámicos. También se utilizan en la etapa de FI de radio.

Filtro Lattice o celosía. Con dos filtros podemos realizar un Notch.

Filtro de cristal de cuarzo con frecuencia central de 45 MHz.

Calcula el factor de Calidad Q del filtro.

Filtros ladder o en escalera consiste en poner varios filtros interconectados. Se aumenta el ancho de banda.

Consultar esta web.

Precio y distintos tipos de filtros cerámicos y cristal.

Osciladores de cristal en una radio FM

1 de marzo

109.- Filtros cerámicos

La cerámica están hechos de zinconato-titanato de plomo, que exhibe un efecto piezoeléctrico. Por lo tanto, operan de manera bastante similar a los filtros de cristal, excepto por que los filtros de cerámica no tienen un factor Q tan alto. Los valores típicos de Q para los filtros de cerámica llegan hasta 2000 aproximadamente. Los filtros de cerámica son más baratos, más pequeños y más robustos que sus contrapartes de red cristalina. Sin embargo, los filtros de cerámica tienen más pérdida. La pérdida de inserción para los filtros de cerámica es normalmente entre 2 y 4 dB.

Se utilizan en RF para trabajar con la Frecuencia Intermedia tanto en AM, FM y Televisión. Se suelen utilizar los de 10,75 MHz y 455 KHz.
Tienen tres terminales: entrada, masa y salida.

En FM la frecuencia intermedia es de 10,7 MHz. En estos filtros se suele dar como información el ancho de banda, por ejemplo si tiene un ancho de banda de 150 KHz, a 3 dB tendrá a cada parte una frecuencia de 75 KHz más o menos, es decir que en 3 dB tendremos las frecuencias de 10700 - 75 = 10625 KHz y 10700 + 75 = 10775 KHz

En esta web tienes más información.

PDF de filtros cerámicos.

Filtros cerámicos.

Ejercicio.

Identifica en el esquema siguiente los filtros cerámicos existentes e indica de qué frecuencia son.

Filtros cerámicos de 10,7 MHz y 455 KHz para las etapas de FI en una radio AM-FM
El de 10,7 MHz es el de F.I. de FM y el de 455 KHz es de de F.I. de AM.

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110.- Altavoces. Conector. Filtros pasivos.

Los altavoces están preparados para funcionar con una gama de frecuencias. Se suele dividir las frecuencias de audio en dos o tres partes. Según cada parte de frecuencia hará funcionar a los altavoces convenientemente.

El dividir la frecuencias de audio en dos o tres partes para atacar a los altavoces se denomina crossover.

Estos filtros de altavoces con el Multisim: filtroaltavoces.ms12

El conector del altavoz profesional suele ser de tipo Speakon. (Los hay de 2, 4 y 8 polos, los más utilizados son de 4 polos).

Diseñar un filtro pasivo de tercer orden Butterwoth con una frecuencia de corte de 800 Hz para un tweeter y un woofer, mediante esta web online.

- Aqui tenemos un estudio completo con tres filtros. y aquí su simulación filtroaltavoz2.ms12

Multisim. Como leer una señal externa. Multisim en español. Filtros

  http://fisica.udea.edu.co/~lab-gicm/Curso%20FPGA_2011/2012_Filtro%20notch.pdf

Diseño de filtros para altavoces. (NO ENTRA)

Es necesario establecer un modelo electrónico para el altavoz, no vale simularlo con una resistencia de 8 ohm,

- Diseño de filtros para altavoces.

Programa para realizar filtros activos: File Wiz Lite

http://www.schematica.com/active_filters/fwlite.html

- Filtro pasa banda, página 20.

- Filtro universal, es un filtro que según pongamos los controles puede actuar como filtro paso bajo, algo, banda o notch.

- Ejercicios de filtros.

- Muchos tipos de filtros.

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FINAL de la SEGUNDA EVA.

COMIENZO de la TERCERA EVA.

28 de marzo

111.- Atenuación en los filtros. Líneas de subida y bajada.

Un filtro perfecto sería uno donde las líneas subida y bajada fueran totalmente verticales, esto es difícil de conseguir. Las líneas de subida y bajada tienen pendientes.

Cuántos más polos (pareja RC) tenga un filtro tendrá más pendiente y se acercará más al ideal.

Forma de medir la pendiente.

La escala de frecuencia suele ser logarítmica.

Se denomina década cuando la frecuencia se ha multiplicado por 10.
Por ejemplo de 20 Hz a 200 Hz hay una década.
De 50 kHz a 500 kHz hay una década. (x10)
De 7 kHz a 700 kHz hay dos décadas. (x10 x10)
De 400 Hz a 400.000 Hz (400 kHz) hay tres décadas. (x10 x10 x10)

Para calcular las décadas entre dos frecuencias:

decadas = log (f2/f1)

Se denomina octava cuando la frecuencia se ha multiplicado por 2.
Por ejemplo de 20 Hz a 40 Hz hay una octava.
De 50 kHz a 100 kHz hay una octava. (x2)
De 7 kHz a 28 kHz hay dos octavas. ( x2 x2)
De 400 Hz a 3.200 Hz hay tres octavas. (x2 x2 x2)

Para calcular las octavas entre dos frecuencias:

octavas = log (f2/f1) / 0,3

Indica la subida y la bajada en decibelios por década y en decibelios por octava de estas dos señales:

Recuerda esto que es importante:
Cuando una señal medida en voltios ha bajado 3 dB, ha bajado el 30% de su valor en voltios.
Cuando una señal medida en potencia ha bajado 3 dB, ha bajado el 50% de su valor en watios.

112.- Crossover

Hay unos dispositivos llamados Crossover que dividen la frecuencia en varias gamas. (HIGHT, LOW, MID, SUBWOOFER).
Del Crossover las señales se dirigen a sus amplificadores respectivos.

En el ejemplo los HIGHT van a un amplificador estéreo. El Subwoofer va a otro amplificador. (No utiliza MID ni LOW)
NOT USED se refiere a conexión mono, no se utiliza.

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TEMA 9.
Transformada Rápida de Fourier (FFT)

Objetivo: conocer la trasformada rápida de Fourier para la aplicación en señales de telecomunicaciones.

Objetivo: Aprender el concepto de la FFT ya que en telecomunicaciones se utiliza los analizadores de espectro para analizar las señales de telecomunicaciones y estos aparatos de medidas se basan el FFT. Realizar cálculos sencillos de FFT.

29 de marzo

Transformada Rápida de Fourier (FFT)

50,. Es un proceso matemático, que se puede realizar con ordenador y con dispositivos de medidas electrónicas como un medidor de campo y de espectro, y descompone cualquier tipo de señal en ondas senoidales de distinta amplitud y frecuencias.
La de mayor amplitud se denomina fundamental y las otras armónicos.
Las frecuencias de las señales armónicas son múltiplos de la frecuencia de la fundamental.
Con el FFT podemos ver qué frecuencias intervienen en cualquier tipo de onda.
Podemos observar que con un número limitado de armónicos podemos reconstruir la señal bastante aproximada.
Es decir, si filtramos los armónicos de mucha frecuencia, aún podemos reconstruir la señal.
Podemos retransmitir la señal aproximada utilizando menos ancho de banda, menos frecuencia.

En el dibujo superior observamos que mediante la FFT se puede descomponer una onda cuadrada en varias senoidales de distinta amplitud y frecuencia. En realidad necesitarímos infinitas señales armónicas para reconstruir la señal perfecta, pero con un cierto número de armónicos ya la señal sale bastante aproximada.
Mediante un medidor de espectro podemos ver la amplitud y frecuencia de cada una de estas ondas senoidales.

Ejemplo:
Tenemos una onda cuadrada.

Señal cuadrada dibujada en el dominio del tiempo, es decir el eje horizontal es tiempo.

Mediante el teorema de Fourier se puede descomponer esta onda en infinitas distintas ondas senoidales.
En este caso mostramos 5 de esas ondas senoidales, sus frecuencias y su amplitud.

Estos valores se puede representar mediante esta gráfica.
Todo este proceso lo realiza un aparato medidor llamado analizador de espectro.

Señal cuadrada dibujada en el dominio de la frecuencia, es decir el eje horizontal es la frecuencia.

Si tomáramos esas señales senoidales y la sumáramos volveríamos a tener la onda cuadrada, pero no perfecta, si la quisiéramos obtener perfecta deberíamos recomponerla con infinitos armónicos, aunque al tomar 20 a 30 armónicos ya sale bastante bien.

51.- Mediante el Teorema de Fourier se adapta al Analizador de Espectro mediante la llamada Transformada Rápida de Fourier, que se reconoce con las siglas en inglés FFT.

Distintas señales periódicas y su espectro de frecuencias.

Ejercicio.

Una señal triangular tiene una frecuencia de 5 kHz y una Amplitud A de 14 voltios.
Calcula la fundamental y dos armónicos.
Nota: en este tipo de señal la n solo toma valores impares.

Si sumanos tres señales senoidales con los valores de pico y frecuencia indicadas, obtendremos una señal muy parecida a la triangular de origen.
Para obtener la triangular de origen exacta tendríamos que sumar infinitas señales senoidales, pero en este caso con tres señales ya se tiene una triangular bastante parecida a la original.

52.-

Ejercicio de simulación.

Bajar el ejercicio: fourier

Mediante el generador de señal crea un onda cuadrada de 100 Hz y 10 Vp. Observa esa onda en el Osciloscopio y en el Analizador de Espectro.
Indica (en amplitud y frecuencia) del valor fundamental y de los 4 primeros armónicos obtenidos.

Mediante el analizador de espectro podemos ver cuales son las frecuencias principales que componen una señal.
Obtenemos estos valores: (Simular / Análisis / Análisis de Fourier) en el MicroSim.

Despreciamos las magnitudes de e-15 porque son muy pequeñas.
Si tomamos las demás Magnitudes con su fase correspondiente y sumamos esos valores mediante ondas senoidales, obtendríamos la señal cuadrada, aunque algo distorsionada ya que no hemos utilizado todos los infinitos armónicos que la componen.
Al recomponer la señal (en verde) observamos que con 5 armónicos obtenemos una señal bastante aproximada a la cuadrada.

Programa de Fourier

- Si en la descomposición observarámos un trazo a frecuencia 0, significaría que la señal que estamos analizando tiene una componente contínua.

- A veces en un filtro sintonizador recibe, además de la señal sintonizada, armónicos de otra señal múltiplo de ella, produciendose distorsión, a esto le dicen que se ha coloado un armónico.

- También nos dicen que una onda de 50 Hz no es dañina para las personas porque es de poca frecuencia y no es una radiacion ionizante.
Pero resulta que esas señal no es senoidal pura, sino que es senoidal con distorsión. Si descomponemos esa señal senoidal distorsionada observaremos que está compuesta por armónicos de mayores frecuencias ... 1G, 10G... y frecuencias que pueden ser ionizante y dañinas para las personas.

- Apuntes,

53.- ¿Para qué queremos descomponer una señal en senoidales según la Transformada Rápida de Fourier?
Porque de esta manera podemos observar la cantidad de armónicos que puede reconstruir aproximadamente la señal original y de esta manera utilizar el medio de transmisión adecuado.
Por ejemplo, un cierto cable admite una frecuencia máxima de 200 MHz, mediante la FFT descomponemos una señal y observamos si la señal se puede reconstruir de forma conveniente con esa frecuencia máxima de armónicos.
La FFT es una herramienta muy utilizada en las mediciones de señales de telecomunicaciones.

54.- Distorsión THD. Total Harmonic Distortion.

Nos da idea de la pureza de la señal senoidal.

Supongamos que tenemos una señal senoidal de 10 V de amplitud y 2 kHz de frecuencia.

Medimos esta señal con un Analizador de espectro, obtendremos una barra de 10 V de altura y en la posición de 2 kHz.
Lo que indica que es una señal senoidal pura.

Esta señal senoidal pura la introducimos en un amplificador y obtenemos la señal senoidal de la derecha.
En principio parece pura, pero no lo es. Al atravesar el amplificador se ha distorsionado.
Cada semionda se observa más estrecha y lineal que la original.

Si observamos la señal de la derecha en el Analizador de espectro, obtendremos las barras de abajo...

Es decir, nos indica que la señal de la derecha está formada por varias señales senoidales. La fundamental y los armónicos.

Para medir su distorsión se utiliza el THD con la siguiente expresión:

Podríamos decir que se parece un 60,86 % a la original. Esta es una distorsión muy grande. Una distorsión normal debería ser menor del 1%.

Así se vería en un Analizador de espectro.

31 de marzo

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4 de abril

TEMA 10.
CONVERTIDORES A/D y D/A

Objetivos: Identificación de convertidores A/D y D/A-

Objetivos: Distinguir la necesidad de convertir una señal analógica en digital. Conocer los parámetros fundamentales de un conversor A/D y D/A. Conocer la ley de Nyquist.

Convertidor Analógico Digital y Digital Analógico.

Un ADC toma una señal Analógica y la convierte en Digital.
Un DAC toma una señal Digital y la convierte en Analógica.

Convertidor Digital Analógico

Un registro de desplazamiento (shift-register), serie-paralelo. Es un circuito al cual van llegando unos y ceros en serie, y según van llegando se van desplazando hacia la derecha como se ve en la imagen. El lugar donde terminan se llama buffer. Una vez que se ha llenado el buffer con 8 bits, se procesa en paralelo.

Circuito Conversor Digital Analógico:

Llegan una serie de unos y ceros de forma continua. Un circuito llamado Registro de Desplazamiento va introduciendo estos valores en grupos de 8 bits en un lugar llamado Buffer.
Un pulso de reloj (Clock), toma esos 8 bits y según su valor entrega un nivel de tensión en la salida.
Un condensador suaviza la salida de la información obteniéndose una señal analógica.

Convertido digital/analógico

- Calcula en el siguiente circuito los valores extremos de la señal de salida.

- Qué tendríamos que hacer para que los valores extremos fueran de 0 a 20V

- Supongamos que alimentamos al circuito con batería de 5 V y 15 V, dibújalas. Supongamos que ponemos una resistencia de carga de 10K, dibújala.

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5 de abril

Convertidor Analógico Digital.

Un circuito de Captura y Mantenimiento (Sample & Hold), gobernado por un reloj, toma muestras de la señal analógica.

Observamos los pulsos de arriba que actúan de reloj, la señal analógica y las muestras obtenidas.

Todos los bloques anteriores se pueden encontrar circuitos integrados como el ADC0804:

El nivel de las señales obtenidas llega a un codificador, según el nivel de la señal obtenida presenta un valor binario de 8 bits en la salida.

- Para saber cuántos niveles se pueden obtener con n bits, utilizamos la ecuación: 2^n.

- Con n=8 bits podemos tener 256 niveles.

Si el reloj fuera muy rápido y en vez de 8 bits se obtuvieran 16 bits, tendríamos una mejor información de la señal.

Supongamos que la muestra de mayor nivel es de 20V y que queremos codificarla con 8 bits, cuál será menor diferencia de nivel entre muestras.

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- En la figura de abajo cuántos bits de resolución se han tomado.

Con dos bits de resolución: XX: 00, 01, 10, 11

Con tres bits de resolución: XXX: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111

Con 4 bits de resolución: XXXX

¿Con qué frecuencia debemos tomar las muestras para que la información obtenida sea interpretada correctamente?

- Según la ley de Nyquist, el doble de la máxima frecuencia de la señal de entrada.
Por ejemplo, si una señal de audio tiene una frecuencia máxima de 20 kHz, debermos muestrear el audio con una frecuencia de 40 kHz.

Para digitalizar una señal hay que tener en cuenta cada cuánto tiempo tomaremos muestras de la señal, cuanto más muestras tomemos más definida la podremos construir luego, pero al tomar muchas muestras aumentará el ancho de banda, cosa no conveniente.
Para elegir la frecuencia del muestreado se utiliza el critero de Nysquist.

Otro asunto que debemos tener en cuenta en con cuántos bits interpretaremos cada una de las muestras. Con 8 bits podemos tener 256 niveles distintos de muestras. Asi que se tomará este número.

Para pasar una señal de Analógico a Digital, lo primero que debemos hacer es tomar muestras, es decir cada cierto tiempo tomar el valor instantáneo de la señal. Sería como tomar fotografías instantáneas de la señal. Cuanto más muestras tomemos mejor podremos luego reconstruir la señal, pero si tomamos muchas muestras necesitaremos gran ancho de banda para enviarla por un medio. Luego cuantificamos el valor obtenido, si tomamos 8 bits para cuantificar, podemos obtener 256 valores distintos de señal. Al final obtendremos un conjunto de bytes, que podremos guardar en dispositivos digitales y que contendrán la información de la forma de la señal. En el caso del ejemplo se ha utilizado 3 bits, luego podremos tener 8 niveles de señal. La señal de la figura tendría estos valores digitalizados: 100 101 110 110 101 100 011 001 001 011 100 Práctica de realización de un convertidor A/D con ADC0804.

Teorema de Nyquist o de Muestreo

Según el Teorema de Nyquist o de Muestreo, para poder replicar con exactitud la forma de una onda es necesario que la frecuencia de muestreo sea superior al doble de la máxima frecuencia a muestrear.

Si tengo un sonido de 10.000 Hz, la frecuencia de muestreo segun Niquist será 20.000 Hz y el proceso será reversible, o sea, la onda no ha perdido ninguna información, se ha generado de forma clónica a la original. Da igual que utilicemos una frecuencia de muestreo de 40.000 Hz o 50.000 Hz, la calidad será la misma que con 20.000 Hz.

El aliasing se produce cuando la frecuencia de muestreo es inferior a la frecuencia Nyquist y por lo tanto insuficiente para hacer el muestreo correctamente con lo cual inventa frecuencias fantasmas que no tiene nada que ver con la original. Afecta más a las frecuencias altas, que se pierden antes, por lo tanto los tonos agudos se verán más afectados por el aliasing.

La onda original es la azul, tiene un remuestreo a 20.000Hz, como se puede apreciar en la línea roja se ha perdido algo de información pero no ha variado demasiado pues la frecuencia máxima era 22.050 Hz. Para la línea verde el valor es claramente inferior, el muestreo a 5.000 Hz para que se pudiera apreciar fácilmente como se ha deformando la onda. Aparecen frecuencias que nada tienen que ver con la onda original.

Si el grupo fuera de 16 bits y el Clock fuera muy rápido, la señal analógica obtenida sería de mejor resolución.

- Una cámara de televisión descompone la imagen entres señales: luminancia (Y), R-Y y A-Y.

- La luminancia Y la muestres a 13,5 MHz. Cada señal de diferencia de color R-Y y A-Y la muestrea a la mitad, 6,75 MHz.

- En total necesita muestrear a 13,5 + 6,75 + 6,75 =27 megamuestras por segundo , si cada muestras la codificamos con 8 bits nos harán falta 27 * 8 = 217 megabits por segundos, es decir tendríamos que transimitir 217 megabits por segundos para que la imagen llegara con calidad.

Para retrasmitir a esa velocidad necesito un canal con un ancho de banda de (217/2), 108 MHz

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Continuamos en otra página...

TEMA 11.
DECIBELIOS (en otra página)

Objetivos: saber calcular parámetros relacionados con los decibelios. Distinguir en qué se mide distintas señales de telecomunicaciones y sonidos.

113.- Decibelios

11, 12 y 18 de abril

DECIBELIOS

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TEMA 14

25, 26 y 28 de abril, 3 de mayo.

Objetivos: Conocer los distintos tipos de osciladores. Identificar los componentes que forman un oscilador.
OSCILADORES. (en otra página)

osciladores.htm

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TEMA 15.

Objetivos: Conocer los distintos tipos de antenas. Calcular las dimensiones de antenas dipolos y yagi. Conocer la utilidad del balun.
ANTENAS. (en otra página)

114.- Antenas

2, 9, 10, 16 de mayo.

ANTENAS

115.- Jack

3 de mayo

Hay varios tipos de Jack según tamaño y según conexiones.

- Ver conexiones de Jack al final de esta página.

Catálogo Neutrix

Taller Práctica 8 1º Enviar al correo la memoria de la práctica resuelta: enviarajuan@hotmail.com 2º El nombre del archivo enviado será: practica8-apellidosalumno.doc. Práctica8 - Oscilador Astable con el 555. 4º Entrega hasta el 30 de mayo. Ver en Multisim ----------------------------------------------------------------------------- Generador de frecuencias Bajar dibujo de las pistas de cobre. Documento NE555

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TEMA 15.
AMPLITUD MODULADA

Objetivos: Identificación de distintos tipos de modulación electrónica, sus características y aplicaciones de cada uno. Medidas y cálculos de los parámetros de las señales moduladas.

Objetivos: Distinguir entre suma se señales y modulación am. Conocer la señales que forman una AM en sus distintas formas, BLU, USB, LSB. Conocer distintos elementos del analizador de espectro. Saber realizar cálculos de señales moduladas en AM (porcentaje de modulación, potencia). Conocer el ancho de banda en AM comercial.
Saber qué es la banda vestigial. Conocer un demodulador básico. Saber dibujar un sintonizador básico con diodo Varicap. Saber distinguir las etapas que componen un receptor AM. Saber qué es y para qué se utiliza la FI. Conocer qué es la Frecuencia imagen y saberla calcular.
Saber interpretar la tabla de frecuencias asignadas.

4 de diciembre

55.- Suma de frecuencias. Toma un generador de 20 Vp y de 60 KHz y otro 5 Vp y 1 KHz. Suma en un circuito las dos señales y consulta la señal obtenida en el osciloscopio.

sumadefrecuencias.ms12

Mide con el Analizador de Espectro la salida.

Fíjate que la altura se puede medir en Lin (voltios) y dB. ¿Qué relación hay de una a otra medida?

db = 20 log (V)

V = antilog (dB/20)

56.- Modulación de frecuencia en AM. indice de modulación m = Vbf / Vaf *100
(Cuando se conoce Vbf y Vaf)

modulacionamplitud.ms12

Consulta: http://www.textoscientificos.com/redes/modulacion/amplitud

Más información sobre AM y problemas en inglés.

Qué ocurre con la señal vista en el osciloscopio y en el medidor de espectro cuando el índice de modulación es:

0.25, 0.5, 0.75, 1 y 2

Qué ocurre cuando el índice de modulación es mayor que 1. (Ver en enlace anterior)

Mide con el Analizador de espectro la salida.

Fíjate en la diferencia entre sumar dos señales y modularlas en amplitud.

En este ejemplo la señal moduladora es menor que la modulada.

Fíjate que no es lo mismo sumar señales que modular señales, no sale el mismo dibujo.

10 de diciembre

57.- Carga el siguiente circuito de un modulador de AM con un transistor: Modulador AM.ms12

Configura el analizador de espectro para ver las señales producidas. ¿Qué es el Span?.

Así se vería la imagen en un Analizador de espectro real.

Se observa la portadora,
una señal inferior = FrecuenciaPortadora - FrecuenciaModuladora y
otra señal superior = FrecuenciaPortadora - FrecuenciaModuladora

Amplitud de las bandas laterales = Amplitud de la portadora * m / 2

Calcula la amplitud de las bandas laterales utilizando la fórmula anterior.

Consulta la señal de salida en el osciloscopio. Si queremos obtener el porcentaje de modulación consultando la señal de salida (en vez de consultar las señales de entradas como hicimos antes), podemos utilizar esta expresión:

m = (Vmax - Vmin) / (Vmax + Vmin)
(Cuando lo que se conoc es ya la señal modulada)

Calcula el porcentaje de modulación con la fórmula anterior. Utiliza el osciloscopio Textronik.

Fijate que en este circuito la Va es de 10mV y la Vb de 8 V, En cambio modula sin sobremodular a pesar de ser mayor la Vb que la Va.
Por eso es impotante utilizar esta fórmula.
También observa que se produce un desfase entre el pico superior e inferior de la señal de salida, debido sobre todo a los condensadores.

51.- Potencia de la señal emitida. En estas expresiones tenemos la potencia de la portadora más una lateral más otra lateral.

Suponiendo que el porcentaje de modulacion es 1 y que la potencia de la portadora es de 10 W. Calcula la potencia de las bandas laterales y la potencia total.

Supongamos que queremos transmitir la banda lateral inferior y la portadora, qué potencia emitiremos.

Supongamos que podemos transmitir la señal de datos sin "emitir" la señal portadora, qué potencia emitiremos.

Se observa que las laterales tiene menos potencia que la portadora.

Programa de Modulación AM.

En el caso que la señal moduladora no sea senoidal, modulará a la portadora con sus armónicos y el porcentaje de modulación será la raíz de sus sumas cuadráticas. Podemos utilizar las fórmulas de potencia vistas anteriormente y pondríamos m_eff.

58.- Calcula el porcentaje de modulación de esta señal. Indica el valor de pico de la portadora (cuando no hay señal moduladora). Dibuja cómo se vería en un analizador de espectro, indicando niveles de señal.
Si la potencia de la portadora es de 5 W, calcula la potencia total de la señal. Qué potencia transmitiría si no se enviara la portadora.

58B.- Una señal portadora de 800 kHz y 10 Vp es modulada en AM por un tono de 6 kHz y 4 Vp.
Dibuja la señal obtenida indicando valores. Dibuja cómo se vería la señal en un analizador de espectro, indicando valores.
Sabiendo que la portadora emite a una potencia de 50 W. Cuál será la potencia total de la transmisión.

59.- Otros programas simuladores de circuitos:

Sencillo programa de simulación de circuitos electrónicos.Cocodrile.

Tutorial

Livewire programa para simular circuitos y PCB Wizard para realizar placas de circuitos: LivewirePCBWizard

Livewire: un simulador de circuitos parecido al Multisim
PCBWizard: asistente para construir placas de circuitos impresos.

PCBWizard

Frinzing: este programa simula una Protoboard, pero no hace funcionar al circuito.

Más programas para hacer circuitos online:
http://www.electricaltechnology.org/2014/04/design-simulation-tools-Electrical-Electronics-Engineers-Online.html

Simulador de circuito digital ---- Guía preliminar -- Patillaje

11 de diciembre

60.- En el modulador anterior suma en la entrada tres señales de 8 V de amplitud y 400 Hz, 1 KHz y 2 KHz, analiza su forma de onda con un osciloscopio y un analizador de espectro. (Cambia la R de 10 K a tres de 30 K). Dibuja la señal obtenida en el Analizador de espectro.

Modulación AM con tres frecuencias.

- El ancho de banda que tomamos para trabajar con señales auditivas van desde 20 Hz a 20 KHz. Este rango de frecuencias es teórico, las personas no pueden oir esos extremos de frecuencias. (Normalmente se oye desde 400 Hz a 18 kHz)

Si en vez de modular las tres señales anteriores modulamos con el ancho de banda auditivo tendremos una banda lateral inferior y otra banda lateral superior.

Si modulamos con la gama de frecuencia de audio, necesitaríamos un canal de 40 KHz de ancho de banda por cada emisora de AM. Difundiríamos toda la gama de frecuencia, alta fidelidad, pero es un ancho de banda excesivo.
Las señales de audio se filtran y solo modulan aquellas de frecuencia inferior a 4,5 KHz. Por eso los sonidos agudos no se transmiten en AM. De esta manera se reduce el ancho de banda de cada emisora y pueden transmitir más emisoras en la zona de frecuencias asignadas a la transmisiónn en Onda Media que es donde se transmite la radiodifución en AM.

Inconveniente de la AM.
- Consume mucha potencia ya que tiene que transmitir la portadora y las dos frecuencias laterales.
- La información se envía duplicada ya que en cada frecuencia lateral está la información que queremos enviar.
- Debido a que debe transmitir las dos bandas laterales consume mucho ancho de banda.

Ventajas de la AM.
- Los circuitos son de fácil construcción.
- Se utiliza actualmente en radio OM y televisión digital terrestre en UHF.
- Es un sistema muy utilizado.

61.- Busca en Wikipedia. Desde el comienzo y el final de la transmisión en onda media, (que es la gama de frecuencias donde legalmente se transmite la radio difusión en AM). Qué anchura tiene cada canal en AM. Cuántos canales pueden estar asignados en la Onda Media.

Hay una separación entre los canales. En cada zona se establece una normativa para que las emisoras no estén en canales contiguos.

Más información.

Frecuencias utilizables en la Onda Media europea (en kHz)

62.- Demodulador AM: Demodulador AM. Detecta la envolvente, que es la señal que lleva la información.

Mide con un analizador de espectro la señal obtenida.

Porqué sale una señal a frecuencia cero (continua). Por que la señal obtenida tiene una componente continua.

63.- Dibuja un receptor de AM utilizando un diodo (radio de galena).
Radio galena

Radio sin pilas, youtube.

18 de diciembre

64.- DSBC: Modulador de AM con portadora suprimida o modulador balanceado. Hemos visto que la portadora es la parte de la señal que tiene más potencia.
Se puede realizar un modulador de AM que no emita la portadora, de esta manera se emitirá el mismo contenido de datos que con la AM normal, pero necesitaremos menos potencia de transmisión. La portadora no lleva datos de contenido. La parte importante de la señal son las bandas laterales porque son las que llevan la información de audio, vídeo o datos.

Podríamos realizar un modulador AM con portadora suprimida, con un modulador AM como los vistos anteriormente y un filtro rechaza banda que eliminara la portadora (carrier). Pero no lo vamos a realizar así, sino con un multiplicador.

Se utiliza para modular en AM, la señal L-R de FM como veremos más adelante (portadora 38 kHz).

El modulador con portadora suprimida se realiza con un circuito llamado multiplicador.

multiplicador_3.ms12

- Observamos que no se emite la portadora.
- En este caso se observan tres señales en la banda lateral izquierda y derecha.

- Al no transmitir la portadora, se puede enviar la señal con menos potencia y con el mismo rendimiento.
Consulta el ejemplo el apartado 51 y verás que la portadora es la que más potencia consume.

- Este tipo de modulador no transmite la portadora, solo las dos bandas laterales.
De esta manera no se consume la potencia de la portadora.

El receptor debe tener un circuito oscilador que "fabrique" la portadora para "unirla" a las dos bandas laterales. Esta portadora debe tener la misma frecuencia y fase que la del transmisor. Para esto es necesario que la emisora envíe una señal piloto que el receptor sepa interpretar para producir la frecuencia de la portadora. Esto se hace mediante un circuito denominado PLL que veremos en el apartado 75.

- El modulador balanceado se verá más adelante en FM, ya que la señal de sonido L-R se modula en AM mediante un modulador balanceado.

Ventajas
- Consume menos potencia.

Inconvenientes
- Necesita un circuito para recuperar la portadora.
- Sigue teniendo un ancho de banda grande, como la AM DSBFC.

El producto de modulacion o modulador equilibrado lo realiza un circuito multiplicador.

- Si en vez de tres señales emitimos una banda de frecuencia por ejemplo desde 20 Hz a 20 KHz obtendríamos bandas laterales inferior y superior.

- Un detalle que tiene este tipo de modulación es que se cambia de fase al pasar la señal moduladora de positiva a negativa o viceversa.

65.- Qué significa estos conceptos: Banda Lateral Única (BLU) o Single Side Band (SSB ), Upper Side Band  (USB), Lower Side Band  (LSB). Con qué siglas se reconoce el modulador de portadora suprimida. Dibuja el espectro de estos tipos de modulaciones con una sola frecuencia y con una banda.

8 de enero

66.- Asignación de frecuencias:

La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del espectro:

- Resumen de asignación de frecuencias:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cuadro_Nacional_de_Atribuci%C3%B3n_de_Frecuencias

BOE. Asignación exacta de frecuencias:
http://www.boe.es/boe/dias/2013/05/09/pdfs/BOE-A-2013-4845.pdf

- Cuadro de asignación de frecuencias Diapositiva 42 y siguentes
https://docs.google.com/presentation/d/1TRSKEU-HAtbATy-R11oGB_Z2C2oh-ygrCMM6P1SIYHA/embed#slide=id.i237

- Tabla de asignación de frecuencias:
http://www.proteccioncivil.org/catalogo/carpeta02/carpeta24/vademecum12/vdm020.htm

- Otra tabla de asignación de frecuencias

http://www.minetur.gob.es/telecomunicaciones/Espectro/CNAF/notasUN2013.pdf

http://tecnologia-jesusmolina.blogspot.com.es/2008/09/comunicaciones.html

67.- Trabajo para casa. Realiza el
Problemas de AM - Emisor de esta web

68.- Banda lateral Única. BLU. Single Side Band. SSB.

Transceptores e imágenes de osciloscopio.

Banda lateral única

En este caso, mediante un modulador equilibrado se obtiene las dos bandas laterales sin la portadora. En otra etapa mediante un filtro se anula una de las bandas laterales. Solo se transmite una banda lateral (no se transmite ni la portadora ni la otra banda lateral).

Ventajas
- Consume menos potencia.
- Utiliza la mitad del ancho de banda que las modulaciones anteriormente vistas.

Inconvenientes
- El transmisor debe aportar una señal piloto para que el receptor pueda "fabricar" la portadora.
- Necesita un filtro de corte muy abrupto para eleminar una banda y no a la otra. El filtro suele ser LC, cerámico o de cristal.

Es complicado utilizar ese filtro que debe tener una gran Q. Para mejorar el sistema se hace doble conversión, con el objeto de separar las bandas.

69.- Simulación de un emisor AM SSB

Al circuito realizado en el ejercicio anterior añádele un filtro para que solo pase la banda lateral superior.

Bajar circuito AM SSB.

f = 1 / (2 * PI * Raíz (LC))

210 kHz = 1 / (2 * PI * Raíz (L * 22 nF))            He tomado 22 nF luego L = 26,1 microH

Observamos que solo pasa la banda superior, la banda inferior disminuye bastante.

Filtro.
Mediante un analizador de Bode podemos ver la respuesta del filtro.
Este filtro deja pasar las frecuancia próximas a 210 KHz y elimina las demás.

- Es importante saber que SSB significa Banda Lateral Única (BLU), USB (Upper Side Band) Banda Lateral Superior y LSB (Low Side Band) Banda Lateral Inferior, de esta manera se indica en los transceptores (aparatos emisores de radio).

70.- Modulación con banda vestigial

Se utiliza en televisión, es una modulación en AM, pero se transmite la banda lateral superior y una parte de la banda laterial inferior (vestigial). Esto se hace debido a que es complicado crear filtros de corte abrupto. El filtro del receptor que reciba la señal deberá tener en cuenta que parte de la señal viene duplicada, así que esa parte se amplificará menos.

Se observa que la parte izquierda del filtro ammplifica menos que la derecha, ya que la señal de menos frecuencias llegan duplicadas.

- Construir una pequeña emisora de AM con alcance de 4 m.

- Contruir pequeño receptor de FM

14 de enero

71.- Receptor de AM

Las señales de radio frecuencias llegan a la antena del receptor.
El receptor en la entrada un circuito de sintonía basado en una bobina con un núcleo de ferrita y un condensador variable, que solo deja pasar la frecuencia sintonizada.
Esta señal deberá ser demodulada y amplificada, pero hay un problema, resulta que la gama de frecuencias de OM que se captan está comprendida entre los 535 KHz y 1605 KHz, y es complicado realizar un decodificador y amplificador que trabaje con esa gama de frecuenca por igual en toda la gama.
Para solventarlo se recurre a un principio llamada superheterodino que consiste en cambiar la frecuencia sintonizada a una de 455 KHz, de manera que nuestro demodulador y amplificador solo trabajará en las proximidades de esa frecuencia sea cual sea la emisora seleccionada.

Para pasar de cualquier frecuencia a 455 KHz se utiliza un mezclador y un oscilador local, de manera que siempre la frecuencia del oscilador local menos la de la emisora seleccionada es de 455 KHz. Esta frecuencia se denomina Frecuencia Intermedia.

Por ejemplo:

Como vemos en los valores del ejemplo de arriba la diferencia entre la señal sintonizada y la del oscilador local siempre es de 455 KHz.

Cuando sintonizamos una emisora, mediante un condensador hacemos que el filtro solo deje pasar esa frecuencia y a la vez otro condensador que cambia a la vez que el anterior modifica la frecuencia del oscilador local.

El circuito que "cambia" la frecuencia de la emisora captada por la F.I. se llama mezclador. Este circuito es no lineal, es un mezclador distinto al de una mesa mezcladora de audio o un sumador-mezclador que son circuitos lineales.

En la salida del mezclador obtenemos la diferencia y la suma de las frecuencias del Oscilador Local y la Emisora.

Es decir, si el Oscilador Local tiene una frecuencia de 1500 KHz y la emisora una portadora de 1000 KHz, obtendríamos una señal de:

FI = 1500 KHz - 1000 KHz
FSuperior = 1500 KHz + 1000 KHz = 2500 KHz

Se obtiene la FI y una Superior, la Superior la eliminamos mediante un filtro y nos quedamos solo con la FI.
Además de la suma y resta de la portadora también se suma y resta cada banda.

72.- Frecuencia imagen, es una frecuencia provocada por otra emisora que también se transforma en 455 KHz dando lugar a un sonido defectuoso.
La frecuencia imagen = Femisora_deseada + 2 . FI

Ejercicio: Tenemos sintonizada una emisora a 558 KHz, nuestro OL está en 1013 KHz. Luego la FI es 455 KHz.
Calcula qué frecuencia imagen puede crear esa misma FI, estando nuestro OL en 1013 KHz

Solución:
La frecuencia imagen =558 KHz + 2 . 455 KHz = 1468 KHz.

En efecto, si llegara esta señal a nuestros circuitos, también se mezclaría en ese momento con nuestro OL de 1013 KHz, dando lugar a una señal de
1468 - 1013 = 455 KHz que se añadiría a la que ya teníamos provocando interferencia.

Es decir, si sintonizamos una emisora de 558 kHz, el oscilador local se establece a 1013 kHz y la señal de la emisora se transforma en una frecuencia intermedia de 455 kHz, pero otra emisora de 1468 kHz, también se mezclaría con ese oscilador local (1013 kHz) y también se transformará en 455 kHz. Esta señal indeseada que denomina frecuencia imagen, hay que filtrarla para eliminarla.

Modulador y un Mezclador

Ejercicios de AM y FM en inglés.

Filtro pasa banda

- Ver circuito mezclador con filtro de imagen: MezcladorTransistor

Si a las frecuencias anteriores le aplicamos un filtro de 558 KHz y un ancho de banda de 9 KHz (BW: Band Width), eliminaremos todas las demás frecuencias. Este tipo de filtro se llama pasabanda, porque solo deja pasar esa banda de frecuencias.
Recuerda que en AM solo se utiliza 4,5 KHz de espectro de sonido, luego la doble banda será de 9 KHz.

Según donde esté situada la frecuencia central del filtro pasa banda, así dejará pasar a una emisora u otra.

73.- Filtro de sintonía. Un filtro de sintonía deja pasar una pequeña gama de frecuencias.
filtrosintonia.ms12: En este filtro indica las frecuencias de paso según esté activado el condensador 1, 2 o 3. Mide las frecuencas de salidas y compáralas con las de entradas cuando activas cada uno de los condensadores.

Para entender los filtros de sintonía tienes que recordar el apartado

En este simulador tenemos tres condensadores de debemos elegir independientemente. según cual de los tres pulsemos entrará en funcionamiento el filtro LC correspondiente.
Según el valor del condensador (C) elegido y la inductancia (L), dejará pasar una gama de frecuencias. Activa cada condensador independientemente y ajusta el Trazador Bode para consultar la frecuencia del filtro correspondiente.

En vez de utilizar un condensador variable, se utiliza un diodo varicap. En este diodo al cambiar su polarización (alimentación) inversa, cambia su capacidad.
Es decir, un diodo varicap se polariza inversamente y según el nivel de polarización inversa actúa como un condensador.
Dibuja un filtro de sintonía mediante diodo varicap.

La bobina puede ser como las que vimos en otros apartados (ajustables, con núcleo de ferrita,...) o grabadas en la misma placa.
Consulta en apartados anteriores o en Internet la forma física de una bobina ajunstable y de una con núcleo de ferrita.

74.- Cálculo de un filtro: (Busca la fórmula en un ejercicio anterior que ya hemos visto)
En un receptor de radio queremos que "pase" la frecuencia de una emisora de 1600 KHz.
La bobina del filtro la elegimos de 20 mH. Calcula el valor del condensador.

- Sintonizar es dejar pasar las frecuencias de una emisora o canal, de todas las que llegan a la antena.
La sintonía comienza en la antena. Según el diseño de la antena bajará una determinada gama de frecuencias.

En esta antena trabaja con frecuencias comprendidas entre 26 y 28 MHz, esta gama de frecuencias se llama Citizen Band, Banda Ciudadana y la utilizan los radioaficionados. En esta gama de frecuencia hay muchos canales.

Después de la antena a veces existen amplificadores para cada canal independiente. Por ejemplo los canales de televisión.

También podemos encontrar amplificadores sintonizados, estos son amplificadores que solo amplifican una determinada gama de frecuencias. Pueden ser variables, es decir que podemos elegir la gama de frecuencia que amplifican.

En muchas etapas existen filtros pasa banda que solo dejan pasar la banda de frecuencia para la que estén diseñados. También pueden ser variables, es decir que esa gama de frecuencia pasante la puede variar el usuario, por ejemplo cambiando la capacidad de un condensador como hemos visto anteriormente.

TEMA 11.
FRECUENCIA MODULADA.

Objetivo: conocer en qué consiste la FM. Saber calcular el índice de modulación, su espectro de frecuencia y el ancho de banda de FM. Conocer en qué consiste la señal MPX y cada una de las etapas que lo compone. Preénfasis. Potencia. Bessel. PLL. VCO.

15 de enero

75.- FM

En la FM se modula la frecuencia de la portadora. Fíjate que el nivel de la señal se mantiene, esto lo hace menos propenso a la distorsión por picos de tensión durante la transmisión.

Llamamos fc a la frecuencia de la portadora.
fc(max) a la máxima frecuencia que llega la portadora cuando es modulada.
fs es la frecuencia de la moduladora.

Constante de desviación k, indica cuanto cambia la frecuencia por voltio de la portadora, se mide en kHz/V

Máxima desviación de frecuencia = (fc(max) - fc). En la FM comercial se utiliza: ± 75 kHz

Índice de modulación mf= (fc(max) - fc) / fs (Puede ser mayor de la unidad)

Tenemos una portadora de fc = 100 MHz = 100.000 kHz.
La máxima frecuencia de desviación es de 75 kHz.
La moduladora tiene una frecuencia de fs = 15 kHz.

Luego la modulación es (100.075 - 100.000) / 15 = 5
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76.- Espectro de frecuencia: Al descomponer la señal obtenemos estas frecuencias...

fc, fc ± fs, fc ± 2fs, fc ± 3fs,...

El espectro de frecuencia está compuesto por infinitas señales sumas y restas de la portadora con la moduladora multiplicada por números enteros 1, 2, 3, 4, 5, 6....
Sin embargo se toma el siguiente número de señales útiles
Señales útiles = 2 m + 2
(m es el índice de modulación )

Los niveles de espectro vistos en el gráfico anterior se producen cuando modulamos con una señal senoidal, pero si modulamos con una serie de frecuencias como pueden ser las de audio, veremos lo siguiente: Ver vídeo.

Así veríamos el espectro desde 88 MHz hasta 108 MHz, cada pico superior indicaría una emisora de FM.

Así veríamos una emisora, concretamente la de 98,39 MHz, con un ancho de banda aproximado de 200 kHz. Esa señal está en continuo movimiento debido al continuo cambio de la señal de audio. El SPAN de la pantalla es de 1 MHz, luego cada división es de 100 kHz.

21 de enero

77.- Ejercicios.
a) Calcula el índice de modulación de una señal en FM donde la máxima desviación de frecuencia es de 50 KHz y la frecuencia moduladora de 5 Khz

mf= (fc(max) - fc) / fs
mf = (50 Khz / 5 KHz = 10

b) La frecuenca portadora de un emisor de FM es de 1000 KHz. Si la frecuencia moduladora es de 15 KHz, dibuja las tres primeras señales superiores e inferiores que veríamos en un Analizador de Espectro. Compruébalo en un simulador.

fc, fc ± fs, fc ± 2fs, fc ± 3fs,...

fc = frecuencia de la portadora
fs = frecuencia de la moduladora

c) La frecuencia portadora de un emisor de FM es de 100 MHz y la de la moduladora de fs = 15 KHz. Si la máxima desviación de frecuencia es de 75 KHz, calcula el ancho de banda del canal.

Bandwidth BW = 2(máx. desviación de frecuenca + fs) = 2 (75 + 15) = 180 KHz

d) En una señal en FM la constante de desviación es de k = 75 KHz/V y la amplitud de la señal de 2 V. Calcula la máxima frecuencia de desviación.
Constante de desviación k = 75 KHz/V (cada voltio de la moduladora hace cambiar en 75 KHz la portadora)
Amplitud de la señal Es = 2 V
Máxima frecuencia de desviación = k Es = 75 x 2 = 150 KHz
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78.- Vamos a ver qué es MPX (importante)

El MPX es para unir dos canales de sonido LEFT y RIGHT en uno solo manteniendo el efecto estéreo.

En el gráfico de arriba se observa cómo la Señal MPX modula a la portadora de FM.
DSBC es un modulador de doble banda con portadora suprimida.

Espectro FM

Así se vería la señal en un analizador de espectro que tuviera una resolución de 10 kHz por división.

22 de enero
79.- Encoder - En la emisora.

Como hemos visto anteriormente, la señal que sale del Sumador se denomina Multiplex o MPX o banda base, esta señal es la que va a modular en frecuencia a la portadora de FM (en el modulador de FM).
MPX es la señal que se obtiene al sumar L+R más L-R modulada más RDS. Todas estas señales son las que modulan a la portadora de FM.
El modulador balanceado se compone de una portadora de 38 kHz creada mediante un oscilador y modulada por L-R en AM. Por se un modulador balanceado, se le elimina la portadora.

Decoder - En el receptor.


En el dibujo anterior, los bloques con trazos senoidales son filtros.

- Al Detector llega la señal de FM que ha sido convertida a FI de 10,7 MHz en etapas anteriores.
El Detector "quita" la portadora y "saca" la señal MPX que contiene a L+R más (L-R)modulada más RDS.
El filtro pasa bajar solo deja pasar a la L+R.
Otro filtro pasa banda solo deja pasar a (L-R)modulada. Esta señal entra en un Demodulador Balanceado y obtiene la señal L-R.
La señal (L-R)modulada, la moduló la emisora a una frecuencia de 38 kHz en AM, pero se emitió sin portadora. Por eso para demodularla hace falta un demodulador balanceado, a este modulador le añadimos en el receptor una señal de 38 kHz, que es la portadora que la falta a (L-R)modulada.
La señal de 38 kHz debe ser muy exacta, se consigue mediante un PLL(VCO - Comp. Fase). La emisora emitió una señal piloto de 19 kHz y con esta señal el PLL puede obtener una señal exacta de 38 kHz.
La señal piloto se separa de las demás señales mediante un filtro pasa banda de 19 kHz.

Una vez que tenemos (L+R) y (L-R) las sumamos y las restamos en una matriz decodificadora y obtenemos separadas L y R.

80.- Pre-énfasis y De-énfasis

En el emisor, a las frecuencias más altas de emisión se le proporciona mayor nivel de amplificación, esto se denomina pre-énfasis, ya que estas frecuencias mayores son propicias a tener pérdidas de señal.
En el receptor, a las frecuencas más altas se las atenúa, esto se denomina de-énfasis, ya que han venido amplificadas del emisor, para dejarlas al mismo nivel que el resto de las frecuencias. Consulta el dibujo de arriba.

En los filtros de preénfasis y deénfasis el producto de RC tiene un valor de 50 µs. En el gráfico de arriba observamos que la frecuencia a la cual empieza a cambiar la énfasis (±3 dB) es de 1 / (2 * PI * R * C), esto es 3,12 kHz.

Es importante sabe que en Europa se utiliza un preénfasis de 50 µs, esto es que a partir de 3184 Hz las señales se amplifican más. La subida es de 6 dB por octava.

81.- Receptor de FM con doble conversión a 10,7 MHz y a 455 kHz.

82.- Ver Repaso al FM estéreo y RDS

AF RDS
Servicios del RDS
- Nombre de la emisora, con 8 caracteres, (por ejemplo CANALSUR)
- Información sobre el programa emitido.
- Sincronización con Frecuencias Alternativas (AF RDS) de la emisora en caso de atenuación de la señal.
- Sincronización horaria.

83.- En este Analizador de Espectro indica cuál es la frecuencia de la portadora. Qué SPAN tiene configurada la pantalla.

Analizador de Espectro. Manual

Analizador de Espectro vídeo de youtube Universidad de Valencia.

Otro parecido al anterior.

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83.- Problema repaso FM

- Problemas de FM - Emisor de esta web (Página 15 y siguientes)

1.- Una señal de audio cuyo ancho de banda es de 15 kHz modula en FM a una señal, obteniendose una variación máxima de frecuencia de ± 75 kHz. Calcular el índice de modulación.

Beta = 75 kHz / 15 kHz = 5

2.- Calcula mediante la fórmula de Carson el ancho de banda del canal.
(Se utiliza cuando el índice de modulación es menor de 0,6).

BW = 2 (5 + 1) 15 kHz = 180 kHz

Programa Bessel

3.- Una señal de 1 kHz modula en FM a una portadora de 100 kHz. Suponiendo que el índice de modulación sea 1. Dibuja su espectro de frecuencia utilizando la tabla de Bessel. Determinación del número de bandas laterales significativas.

Solución:

4.- Mediante esta gráfica indica los valores de amplitudes de las señales del espectro de FM para un índice de modulación de 6.

En el gráfico de arriba es importante observar que cuando el Índice de modulación es 2,4 la portadora (Jo) tiene amplitud cero.
(también tiene amplitud cero a 5,52 y 8,6)
Conociendo ese detalle se puede calcular la sensibilidad del modulador o constante de desviación k (kHz/V)
Consulta este vídeo. http://www.youtube.com/watch?v=2PZyiE2HoQQ
Este otro.: http://www.youtube.com/watch?v=hiofC2Su-qw

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Recuerda... mediante
fc, fc ± fs, fc ± 2fs, fc ± 3fs,... obtenemos las frecuencias de espectro de FM
y mediante la tabla de Bessel la amplitud de cada elemento del espectro.

5.- Una portadora de FM tiene un valor de pico de 4 V. Calcula la potencia de modulación.

P = 16 / 2 = 8 W

La potencia calculada anteriormente se refiere a la portadora sin modular, si la moduláramos, deberíamos sumar la potencia producida por cada componente del espectro. Es decir, si la señal además de la portara estuviera modulada y en su espectro aparecieran los vectores indicados en la figura de abajo, tendríamos que sumar las potencias de cada uno de esos vectores.

En la página 18 de este documento encontramos un problema de sumas de potencias de los espectros de una señal de FM.

84.- Ancho de banda en FM

Ancho de banda. El ancho de banda de audio que se elige para transmitir en radiodifusión AM de 4,5 kHz. Como se transmiten dos bandas, cada canal ocupa 9 kHz.
La emisora de FM utiliza una señal portadora de entre 88 y 108 MHz. La señal moduladora modula en FM a esta portadora haciéndola desviar como mucho ±75 kHz, según el nivel de señal que esté modulando. En mono, la señal moduladora, de audio, se elige con una banda de 15 kHz. En España la máxima desviación de frecuencia es de 75 kHz. (BOE). Reglamento de transmisión (BOE)
Al descomponer la señal FM se obtienen infinitos trazos, resultados de la suma y resta de la portadora y moduladora, como hemos visto en apartados anteriores,(fc, fc ± fs, fc ± 2fs, fc ± 3fs,...) esto hace que se deba transmitir un ancho de banda mayor que el de 75 kHz. Concretamente la fórmula de Carson:

BW = 2 (máxima desviación de frecuencia + ancho de banda a transmitir)

Mono: BW = 2 (75 + 15) = 180 kHz

Si además queremos transmitir en estéreo y RDS, el ancho de banda será:

Estéreo con RDS: BW = 2 (75 + 57) = 264 kHz

Por lo cual se toma 300 kHz como ancho de banda en FM estéreo en cada emisora.

En todos los casos la señal en banda base modula
en frecuencia a la portadora, con ∆f = 75 kHz.
• Mono: BW = 2 (75 + 15) = 180 kHz
• Estéreo: BW = 2 (75 + 53) = 256 kHz
• Estéreo con RDS: BW = 2 (75 + 57) = 264 kHz
• Máximo: BW = 2 (75 + 76) = 302 kHz

Canales en la banda 87,5 a 108 MHz, cada 100 kHz.
Separación mínima de 3 canales en la misma zona geográfica.

En este BOE está recogida la normativa respecto al ancho de banda y la frecuencia de desviación:
http://www.boe.es/boe/dias/1993/02/17/pdfs/A04873-04882.pdf

Otra manera de calcular el ancho de banda en mediante esta fórmula de Bessel:

BW= 2 n f
n es el número de líneas útiles de espectro según el índice de modulación.
f frecuencia máxma

El número de líneas útiles de espectro = 2 m + 2
m es la modulación
f = frecuencia máxima de la moduladora.

28 de enero

85.- Qué es un VCO. Qué significa estas letras y de qué trata su funcionamiento. Dibuja un esquema de bloques y explícalo dibujando señales obtenidas según la entrada.
Significa Oscilador Controlado por Voltaje.
Es un oscilador en el que la frecuencia de oscilación depende de los voltios que tenga en su entrada.
Realiza este circuito y explica su funcionamiento.
La frecuencia de salida debe estar entre 1 y 100 Hz cuando los voltios cambien de 0 a 12 V.
La amplitud de la señal de salida debe estar comprendida entre -1 V y 1 V.

VCO simulador.

Observamos en el dibujo de la izquierda que al cambiar el nivel de tensión de entrada, cambia la frecuencia de oscilación.

Se puede utilizar un VCO como modulador de frecuencia, es decir suministramos una señal variable en la entrada y según el nivel de esa señal cambia la frecuencia en la salida.
El VCO se utiliza en un bloque importante de emisores y receptores de FM, llamado PLL.

86.- Qué es un Comparador de fase.
Es un circuito al cual le llegan dos señales. Dependiendo de la diferencia de fases de estas dos señales se obtendrá unos pulsos más o menos anchos y más o menos separados. Dependiendo de estos pulsos un filtro pasa baja dará una señal de mayor o menor nivel.
Es decir, entran dos señales desfasadas y dependiendo del desfase que tengan, en la salida obtendremos un valor de tensión mayor o menor.
comparadordefase.ms12

Un comparador de fase lo podemos utilizar para descodificar una señal en FM.
Partimos de una señal de referencia de 1 kHz (sería la portadora) y otra señal que sería la recibida que en cualquier momento tiene un desfase con la portadora, según el desfase que tenga obtendremos un nivel de salida proporcional a la señal que moduló en FM a la portadora en la emisora.
A la derecha del detector de fase hay un filtro pasa baja que convierte los pulsos en nivel de señal (Parecido al efecto que hace el condensador de filtro en los rectificadores de tensión que hemos visto en apartados anteriores.)
El Comparador de fase se utiliza en un bloque importante de emisores y receptores de FM, llamado PLL.

87.- Qué es un Filtro paso bajo.

Con este filtro obtenemos un cierto nivel de tensión de salida según sea la distancia entre los pulsos y su anchura, como se ve en el dibujo.
Recuerda que el condensador se va cargando cuando hay parte positiva de pulso y se va descargando cuando el pulso está en cero.
El Filtro paso bajo se utiliza en un bloque importante de emisores y receptores de FM, llamado PLL.

88.- Qué es un PLL. Mediante un detector de fase, un filtro paso bajo y un oscilador controlado por tensión podemos construir un PLL.
El PLL es un circuito que se encuentra en emisores y receptores de radio y televisión. Cuando leas las características de un transceptor moderno observa si funciona con PLL.
Este tipo de circuito se obtiene oscilaciones muy precisas en frecuencia y en fase.

PLL como demodulador de FM.
El detector de fase da una serie de pulsos cuya anchura depende de la diferencia de fases entre la señal de FM y el VCO. El VCO oscila a la frecuencia de la emisora seleccionada.
El filtro pasa baja, da un nivel de señal según la anchura de los pulsos obtenidos. Esa señal es proporcional a la señal moduladora de FM.

Exactitud de un oscilador.
Otra utilidad que tienen los PLL es obtener una frecuencia exacta en valor de frecuencia y en fase con otra enviada desde una emisora.
Supongamos que necesitamos un oscilador que de una señal que tenga la misma frecuencia y fase que la enviada por la emisora.
La emisora envía una señal piloto con cierta frecuencia y fase.
El oscilador VCO está oscilando a una frecuencia cercana a esa señal piloto.
El detector de fase y el filtro le envía una señal al VCO en el caso que éste no oscile a la frecuencia piloto.
El VCO "se adapta" a la frecuencia y fase de la señal piloto.

En las emisiones con portadora suprimida (SSB), cuando la señal llega al receptor, éste tiene un oscilador dando una señal de la misma frecuencia que la portadora.
Es difícil, que un oscilador coincida exactamente en frecuencia y fase con la frecuencia de la portadora.
La emisora emite una señal piloto que llega al PLL y esta señal hace que el VCO oscile exactamente a la frecuencia y fase de la portadora.

Los PLL también se utilizan como sintetizadores de frecuencia, esto es que a partir de una frecuencia patrón se pueden obtener múltiplos de ella.

http://inst.eecs.berkeley.edu/~ee128/fa07/labs/lab_3/lab3.pdf

76.- En este equipo qué significa.

- Canales: 40.
- Modos: AM/LSB/USB/FM.
- Frecuencia: 26.965 a 27.405 Mhz.
- Potencia en Tx: 4W.(AM/FM) 12W. (SSB)
- Impedancia: 50 Ohms.
- Alimentación: 13,8 VCC.
- Indicador de frecuencia y canal.
- Display LCD.
- Doble escucha.
- Equipo con SSB pequeño tamaño.

Otros modelos de emisoras.

Emisoras de FM chinas.

Emisora de CB.

Emisor CB

Varios modelos

Emisora para 10 m

Kit FM

FM con Rasperry Pi

Qué es LSB y USB
Single SideBand (SSB) CB radios are very popular for freeband. SSB is by far the best freeband mode. LSB is mostly used for local area and “skip talking” in English language in North America. USB is used often for long distance, International communications, or Spanish language in North or South America. The choice of which sideband to use is not etched in stone. USB is usually selected for prepper and SHTF Survival channels because it is clearer and more compatible with various types of radios.

77.- Busca una antena para el equipo anterior. Qué significa CB. Qué potencia máxima puede emitir la antena encontrada. Qué ganancia en dB tiene esa antena. Con qué rango de frecuencia trabaja esa antena

Antena CB

TEMA 12.
RECEPTOR AM/FM

Objetivos: Descripción, en los bloques, del funcionamiento y las aplicaciones de los dispositivos electrónicos utilizados en equipos y sistemas de telecomunicaciones.

Objetivos: conocer un radioreceptor de AM y FM en bloques y un esquema real. Saber dibujarlo e interpretar cada etapa. Saber distinguir en un esquema de un receptor de AM/FM los filtros, antenas, osciladores, MPX, demodulación.

29 de enero

79.- Describe cada etapa de estos circuitos.

Receptor de radiodifusión AM/FM

IC AN7205 (documento completo)
Mezclador de FM a FI.

La primera etapa es un amplificador de Radio Frecuencia sintonizado. La frecuencia de sintonía se establece mediante un filtro LC situada en su salida 3.
El Oscilador oscila a una frecuencia igual a la que tenga la portadora sintonizada más 10,7 MHz, es decir si sintonizamos una emisora de FM cuya frecuencia es de 100 MHz, el oscilador deberá oscilar a 110,7 MHz.
El Mezclador toma la señal del Amp. RF y la del oscilador y las mezcla, obteniendo (entre otras) una señal de 110,7 - 100 = 10,7 MHz.
Las otras frecuencias que se obtienen se filtran.
Todas la emisoras de FM cuando salen de esta etapa del filtro han cambiado su portadora a 10,7 MHz.

El circuito de arriba es ejemplo con componentes, del anterior.
Todas las señales llegan a la antena. De la antena va a la entrada RF IN. Un filtro pasa banda (BPF) solo deja pasar a aquellas frecuencias comprendidas entre 88 MHz y 108 MHz.
Las señales llegan al terminal 1. Se amplifican con el Amp. RF. este solo amplifica a aquella emisora que se ha sintonizado con el condensador variable.
Es decir, mediante el filtro LC se establece que el Amp. RF solo amplifique una emisora, la seleccionada.
A la vez que cambia la sintonía de la emisora también cambia el filtro del oscilador, ya que los condensadores variables de sintonía y oscilador se mueven al mismo tiempo.
El mezclador mezcla la señal de la emisora y el oscilador, creando sumas y restas de estas frecuencias. El filtro que hay a la salida del terminal 6, solo deja pasar a la resta de esas frecuencias, que siempre es de 10,7 MHz

IC BA1442A (documento completo)
Obtención de las señales de sonido en AM/FM

Ya tenemos la frecuencia de cualquier emisora convertida a 10,7 MHz (esta se llama Frecuencia Intermedia).
Esta señal llega al terminal 1 del siguiente integrado. Se amplifica (FM FI).
Se Detecta (FM DET), esto significa quitarle la portadora y dejar la señal en MPX, o banda base (ver más arriba qué era esto de MPX)
(MPX = L+R, L-R mod, Piloto, RDS).

Del detector la señal sale por el terminal 6 y entra por el 7.
Entra en varias etapas, observamos un VCO, un Detector de Fase (PD) y un Decodificador, al final de todas estas etapas se obtiene el sonido del canal Right y el Left. Esta señales de audio ya irán a los amplificadores de audio.

También este circuito decodifica una señal de AM.

El canal sintonizado en AM entra por el terminal 18, por el terminal 20 entra la frecuencia del oscilador.
Las dos señales se mezclan en el AM MIX, obteniéndose distintas señales sumas y restas de portadora y oscilador.
Esta señal sale al exterior por el terminal 17, de esas distintas señales un filtro externo solo deja pasar a la de 455 kHz, que es la Frecuencia Intermedia de AM para todas las emisoras.
La señal con portadora 455 kHz, entra por el terminal 16, se amplifica (AM FI) y
entra en un detector de AM, esto es una etapa que "quita" la portadora y se queda solo con la señal de audio. Esta señal de audio llega mediante un bloque SW al decoder, este reparte la señal de audio a la salida Right y a la Left. Esto no es estéreo, simplemente que el mismo sonido va a los dos altavoces.
Estéreo es cuando a un altavoz puede ir un sonido y al otro altavoz otro sonido distinto.
Obsérvese el bloque AGC (Control Automático de Ganancia), en esta etapa se analiza el nivel de salida del audio. Si el nivel es demasiado alto, el AGC envía una señal al Amplificador de FI (AM IF) para que éste baje la ganancia de amplificación, es decir le obliga a que amplifique menos (esto se hace para evitar distorsión de la señal en el amplificador al ser muy fuerte).

En el esquema de abajo tenemos el mismo circuto visto anteriormente pero con circuitos externos.
En la parte de arriba se observa las etapas de AM. Una bobina y un condensador establecen la frecuencia del oscilador.
La señal sintonizada entra por el terminal 18 y el oscilador por el 20. En el terminal 17 tenemos sumas y restas de la portadora y el oscilador, un filtro AM IFT compuesto por bobina, condensador y filtro cerámico, solo deja pasar a la resta de estas señales, es decir a 455 kHz, que entra por el terminal 16. Se amplifica en un AM FI.

Entra en un detector AM DET, que le quita la portadora y deja pasar solo a la componente de audio.
La señal entra en la etapa del multiplex FM, que lo único que hace es sacar esa señal de audio por el canal Right y Left.
Estas señales irán a amplificadores de sonidos.

4 de febrero

Los dos circuitos AN7205 y BA1442A

Una vez más tenemos estos dos circuitos que hemos estado comentando, trabajando conjuntamente.

Localiza la parte de sintonía y oscilador de FM
Localiza la parte de sintonía y oscilador de AM.

- El filtro cerámico pasa banda CF1 solo deja pasar a unas frecuencias entorno a ....	Filtro cerámico 10.7 MHz
- El filtro cerámico pasa banda CF2 solo deja pasar a unas frecuencias entorno a ....	Filtro cerámico 455 kHz
-¿Cómo suelen ser las antenas de AM?	Bobina con núcleo de ferrita para antena de AM. - Las antenas para FM suelen ser una varilla ajustable.
- Qué representa este símbolo que vemos en los esquemas.	Es un transformador de RadioFrecuencia. Se compone de dos bobinas y un condensador. El valor de las bobinas es ajustable girando su núcleo.

Qué misión tienen los bloques:

Circuito Integrado BA4424N (Convertidor de la señal de FM a FI)

RF: Es una amplificador de Radio Frecuencia sintonizado, es decir que amplifica solo la emisora sintonizada.
MIX: Mezclador. Le entra la señal del amplificador de RF y la señal del oscilador. Resta y suma las dos señales. La suma se filtra y se rechaza. La resta siempre es de 10.7 MHz. Todas las emisoras se convierten a una FI de 10, 7 MHz.
OSC: Oscilador. Oscila a una frecuencia 10,7 MHz mayor que la frecuencia sintonizada. Si sintonizamos una emisora de FM de 100 MHz, el oscilador oscilará a 110,7 MHz.
IF: Amplificador de Frecuencia Intermedia. Amplifica la señal de 10,7 MHz de la etapa anterior.

Circuito Integrado BA1442A

FM IF: Otra etapa Amplificadora de FI de 10,7 MHz.
FM DET: A la señal de FM, le "saca" la MPX que contiene (L+R, L-Rmodulada, RDS)
AM IF: Amplificador de Frecuencia Intermedia de AM. La FI de AM es de 455 kHz.
AM DET: Le quita la portadora a la AM y "saca" su envolvente que es el sonido.
FM MPX: Multiplex FM. Entra la MPX y salen los canales de sonido Left y Right.
AM FRONT-END: Entra la señal de la emisora sintonizada de AM y el oscilador de AM y sale la emisora de AM convertida a 455 kHz.

Fíjate en el terminal 7 de BA4424N, da opción a que la sintonía en vez de ser mediante condensador variable, como lo es en este caso, sea por diodo varicap. Con diodo varicap cambiaríamos su tensión y por tanto su capacidad mediante un potenciómetro por ejemplo.

Panasonic-ru

80.- En el siguiente esquema indica el "recorrido" de la señal de FM y de AM, marcando las etapas osciladoras, sintonizadoras, filtros de FI. demodulaciones y salida de las señales de audio Left y Right. Indica dónde está la antena de FM y AM. En el examen se permite el uso de colores para resolver este ejercicio.

Esquema de Radio real AM/FM del taller.

Solución al problema anterior.

Esquema de Radio real AM/FM del taller. color.

81.- Localiza la antena de ferrita, los filtros cerámicos, los condensadores ajustables, el condensador variable y transformadores de RF en las siguientes fotos:

foto1
foto2
foto3
foto4
foto5
foto6
foto7

82.- Normativa FM
http://www.boe.es/boe/dias/1993/02/17/pdfs/A04873-04882.pdf

REAL DECRETO 80/1993. de 22 de enero. por el que se establecen las especificaciones técnicas de los equipos transmisores de radiodifusión sonora en ondas métricas con modulación de frecuencia.

Definición.-Es el margen de frecuencias tal que, por debajo de su frecuencia límite inferior y por encima de su frecuencia límite superior. se emitan potencias medias iguales cada una al 0.5 por 100 de la potencia media total de la emisión dada.
Requisitos.-En el caso de emisión monofónica tomará Un valor de 180 kHz. En el caso de emisión estereofónica tomará un valor
de 256 kHz. En el caso de emisión estereofónica con programas suplementarios tomará un valor de 300 kHz.

Real Decreto 964/2006, de 1 de septiembre, por el que se aprueba el Plan técnico nacional de radiodifusión sonora en ondas métricas con modulación de frecuencia.

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TEMA 15.
TELEVISION. (en otra página)

finales de mayo

Tema Televisión digital I

Tema Televisión digital II

Tema Televisión digital III

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TEMA 12 (continuación) .

Conexiones con Jack

Jack con dos conexiones.

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Jack con tres conexiones.

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Jack con cuatro conexiones.
La cuarta conexión puede ser para el control de volumen de un auricular.

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Igualmente hay muchos tipos de conectores hembras.

Dos polos

Ejemplo de dos polos.

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Dos polos con conexión/desconexión

Ejemplo de dos polos con conexión/desconexión

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Tres polos.

Ejemplo de tres polos.

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Cinco polo con conexión desconexión

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Ejemplo de Tres polos, salida y entrada de señal.

En estos símbolos de Jack, la conexión del Sleeve (S) se realiza mediante una lengueta con la que hace contacto. El orificio de entrada es de plástico.

En el dibujo superior el contacto con el Sleeve se realiza en el orificio de entrada metálico.

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Tiempo: 3 horas. 2NYF6-QG2CY-9F8XC-GWMBW-29VV8 visio

Taller

14.- Qué dice el terorema de Fourier. Otras formas de ondas.

- Rele http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheets2/16/162635_1.pdf

Deep Freeze uninstall

http://www.youtube.com/watch?v=JrkNBv8xO9w

fondo transparente
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