Circuitos de 1er y 2do orden

Respuesta Transitoria de Circuitos de 1er y 2do Orden


1. Introducción
Para este informe se presentarán los resultados y seguidamente serán analizados los datos obtenidos en la práctica de las formas de onda transitoria de circuitos con elementos de almacenamiento de energía, tales como condensadores e inductores, para primer y segundo orden.

2. Circuito de 1er Orden RC.Actividades y Resultados de la Práctica

Para este primer punto se implementó un circuito RC, con varias resistencias en serie y paralelo, anteriormente diseñado, se midió la tensión en el condensador para poder ver a través del osciloscopio la forma de onda de la respuesta transitoria. El resultado de dicha forma de onda obtenida en la práctica se muestra en la figura 1. Luego se procedió a cambiar elcondensador por uno de 1μF y se midió nuevamente la tensión para todo t en el condensador para mirar la forma de onda estacionaria, esto se muestra en la figura 2. Por último se volvió a colocar el condensador inicial de 100nF y se cambió la resistencia R4=2.2 kΩ por una de 100 kΩ se realizó el mismo procedimiento que en los anteriores. La forma de onda obtenida se visualiza en la figura 3. Se debeaclarar que la fuente de alimentación usada fue de una señal cuadrada para poder ver las distintas formas de onda.
Fig. 1. Gráfica experimental de la v(t) del condensador en un circuito RC a 0.1 V/div y 0.2 ms/div.
Fig. 2. Gráfica experimental de la v(t) del condensador en un circuito RC a 0.1 V/div y 1 ms/div para C=1μF.

Fig. 3. Gráfica experimental de la v(t) del condensador en un circuitoRC a 0.1 V/div y 0.5 ms/div para R4=100 kΩ.

Análisis de Datos

Los resultados teóricos de la tensión sobre el condensador se muestran a continuación en la tabla 1.
Tabla 1. Valores teórcos de los datos calculados para el circuito RC.
Los resultados prácticos recopilados de las formas de ondas obtenidas en la práctica fueron los siguientes para un tiempo de carga y descarga de 5τ que esaproximadamente cuando ya la respuesta de la forma de onda se estabiliza.

Tabla 2. Valores prácticos de los datos tomados en el laboratorio para el circuito RC.

Comparando los datos teóricos con los obtenidos en el laboratorio se pueden determinar los errores relativos y absolutos que se muestran en la tabla 3.

Tabla 3. Errores absolutos y relativos de la comparación de datos teóricos yexperimentales para la implementación del circuito RC.

Analizando los resultados de la tabla 3 se puede decir que existen diferencias entre los resultados teóricos y experimentales, lo cual se puede interpretar de los errores absolutos y relativos.

Para el caso de los errores absolutos se denota que son muy pequeños tanto para el valor de la tensión para t=5τ como para el tiempo de carga ydescarga del condensador, pero estos errores en realidad no son pequeños porque si se miran los errores relativos, existe un porcentaje grande de error para los datos de los tiempos de descarga. La diferencia puede estar debido a que por ejemplo la impedancia de salida del generador afecta a la resistencia equivalente del circuito, aunque lo hace mínimamente debido a que no es casi comparable conesta resistencia de thevenin, pero para los casos de errores relativos cuando la resistencia equivalente era menor, dichos errores rondan los valores entre un 14% y 16%. Otro error, al parecer según los datos, de menor significancia, puede ser el inducido por las capacitancias internas que llevan los equipos, las sondas y la propia protoboard, que se comporta como dos placas de condensadores.Además de que el condensador de 100 nF al medirse con un multímetro estaba arrojando un valor de 90 nF, lo cual afecta en mayor medida a los valores experimentales en comparación con los teóricos.

3. Circuito de Primer Orden RL
Actividades y Resultados de la Práctica

Para este circuito se desarrollaron los mismos pasos que en el anterior, solo que el condensador se cambió por una bobina....