Diferencia entre revisiones de «Memoria de practicas: Circuito RC en Alterna»

Introducción y objetivos

Esta practica se divide en dos partes, una parte previa realizada mediante simulador y la parte practica con sus correspondientes cálculos previos. Los objetivos de la simulación son comprender el concepto de filtrado, la impedancia y el desfase que se produce en este proceso y entender el comportamiento del condensador. Por su parte, la parte practica tiene como objetivo aplicar los conocimientos de la simulación en la realidad y perfeccionar el manejo de la instrumentación.

Lista de materiales

• Polimetro Promax PD693
• Conversor BNC
• Generador de impulsos HP 33120A
• Osciloscopio Tektronix TDS210
• Tablero de laboratorio
• Condensador
• Resistencia
• Sonda Tektronix P6112

Simulación

Simularemos en ORCAD el circuito que posteriormente montaremos. El condensador de este circuito tiene una capacidad de 1 µF y la resistencia vale 3,3 kΩ.

El uso de un condensador electrolítico en corriente alterna es adecuado dado que su salida también será corriente alterna. Si no utilizásemos un condensador electrolítico, el condensador se cargaría en el primer momento, y después no dejará pasar corriente.

Compararemos la respuesta del filtro que forma este circuito a varios valores de tensión y frecuencia. Comenzamos por una señal de 8V de amplitud (de pico) y 10Hz de frecuencia.

El primer máximo que se representa es de la señal de salida, el segundo, de la señal de entrada. El desfase entre ambas señales es de 3.6ms.

Representamos ahora una señal de 8V de amplitud (de pico) y 50Hz de frecuencia.

El primer máximo que se representa es de la señal de entrada y el segundo, el de la señal de salida. El desfase entre ambas señales es de 2.56ms

La siguente es una señal de 8V de amplitud (de pico) y 75Hz de frecuencia.

El primer máximo que se representa es de la señal de entrada y el segundo, el de la señal de salida. El desfase entre ambas señales es de 2.15ms.

La siguente es una señal de 8V de amplitud (de pico) y 150Hz de frecuencia.

El primer máximo que se representa es de la señal de entrada y el segundo, el de la señal de salida. El desfase entre ambas señales es de 1.51ms.

Por ultimo, representamos una señal de 1kHz de frecuencia y 8V de amplitud (de pico).

El primer máximo que se representa es de la señal de entrada y el segundo, el de la señal de salida. El desfase entre ambas señales es de ms.

Ahora cambiamos el modo del simulador, de Time Domain, que estábamos usando hasta ahora, a AC Sweep/Noise. Asimismo, también cambiamos la fuente por una fuente VDC. Esto nos va a permitir hacer un barrido por todas las frecuencias y determinar en cuales se produce el filtrado.

Cálculos previos

En este caso la fuente da 10V de tensión de pico a una frecuencia de 50Hz, la resistencia es de [math]\displaystyle{ 3.3k\Omega }[/math] y el condensador vale [math]\displaystyle{ 1\mu F }[/math]

La impedancia total del circuito viene dada por la impedancia de la resistencia y la del condensador.

[math]\displaystyle{ Z_T=Z_R+Z_C }[/math]
[math]\displaystyle{ Z_R=3.3k\Omega \ _{0^\circ} }[/math]
[math]\displaystyle{ Z_C=\frac {1}{2\pi f C}_{-90^\circ}=\frac {1}{2\pi\cdot 50 \cdot 1\cdot10^{-6}}_{-90^\circ}=3183,09\Omega \ _{-90^\circ} }[/math]
[math]\displaystyle{ Z_T=Z_R+Z_C= 3300_{0^\circ}+3183.09_{-90^\circ} = \sqrt{3300^2+3183.09^2}_{tan^{-1} \frac{-3183.09}{3300}} = 4584.98_{-43.96^\circ}\Omega }[/math]
[math]\displaystyle{ V=i\cdot Z \Rightarrow i=\frac{V}{Z}=\frac {|V|}{|Z|}_{\phi_V-\phi_Z}=\frac {|10|}{|4584.98|}_{0-(-44)^\circ} = 2.18\cdot 10^{-3}\ _{44^\circ} }[/math]
[math]\displaystyle{ V_R=i\cdot Z_R = |i||Z_R|_{\phi_i+\phi_Z_R}= 2.18\cdot 10^{-3}\cdot 3300_{44+0^\circ}= 7.197_{44^\circ} }[/math]
[math]\displaystyle{ V_C=i\cdot Z_C = |i||Z_C|_{\phi_i+\phi_Z_c}= 2.18\cdot 10^{-3}\cdot 3183.09_{44+(-90)^\circ}= 6.94_{-46^\circ} }[/math]