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Practica Numero 3.
Fuente de Corriente

INTRODUCCION

La corriente es una propiedad eléctrica que se define como la circulación de carga por un circuito. A pesar de ser parte importante en el estudio de circuitos eléctricos y sus diferentes componentes, es mas común encontrar fuentes de tensión, pues sus aplicaciones son mayores a las fuentes de corriente. Sin embargo en ciertos camposde aplicación los cuales abarcan desde las implementaciones biómedicas hasta la excitación de diferentes diseños de circuitos por medio de corrientes, pasando por el estudio del comportamiento de los materiales expuestos a una inyección de corriente eléctrica, conocida como espectroscopia dieléctrica o de impedancia, es necesario el uso eficiente de una fuente de corriente que cumpla con ciertosparámetros de magnitud y frecuencias.

Para cumplir con estas expectativas existen diferentes modelos de implementación para fuentes de corriente. Una de las fuentes de corriente que permiten una manera práctica de implementación y versatilidad es la fuente de corriente de Howland. Esta presenta varias topologías de mejora y se pueden presentar modificaciones para desarrollar una mayor eficienciadependiendo de la necesidad de uso.

Como parte del aprendizaje es necesario conocer el funcionamiento en profundidad de una fuente de corriente; pero además de esto para la formación de un ingeniero no solo se debe saber el funcionamiento básico si no que se debe interpretar su diseño y topología, conocer que función cumple cada uno de sus componentes básicos para saber en profundidad quecambios pueden surgir con cambiar o modificar cada dispositivo interno.

Por todo lo anterior expuesto, como práctica consolidada a continuación se presenta el proceso realizado para diseñar e implementar una fuente de corriente de Howland, con componentes internos ya fabricados, las modificaciones realizadas para mejorar su rendimiento, así como las diferentes pruebas de rigor realizadas paracomprobar su correcto funcionamiento.

DISEÑO

El diseño se basa en especificaciones dadas y se realiza con el fin de cumplir, los siguientes requerimientos:

Iout = 3.0Vpp
Frecuencia = 1 KHz
RL = 3.9 Ω, esta siendo la resistencia principal, sin embargo al ser una fuente de corriente, la salida no debe cambiar sin importar que valor de carga este conectado al circuito.

Se basa el diseño enla fuente de corriente de Howland con una mejora en su diseño que permite establecer un valor de corriente que se autoregule para diferentes valores de carga.

Fig 1. Fuente de howland


Teniendo en cuenta que la principal función de la fuente de corriente es entregar un determinado valor sin tener relación dependiente con la carga conectada, entonces se debe cumplir la siguiente relación:Para que la ecuación se cumpla, lógicamente la carga no puede adoptar un valor de cero pues la fuente no tendría ningún uso, por lo que:


Teniendo la consideración de que las resistencias R1 y R4 deben ser iguales, la ecuación anterior quedaría dada como:



Con esta igualdad se podría entonces considerar que la corriente de salida, no depende del valor de la carga conectada; estosiempre y cuando se tenga en cuenta las consideraciones anteriormente expuestas.

Realizando un equivalente para analizar el circuito y poder encontrar la resistencia de salida, se tiene que:



Con las consideraciones anteriores el denominador de esta relación tendría un valor que tiende a cero, por lo que la resistencia de salida del circuito sería infinito.

A pesar de contar con unos delos requerimientos básicos necesarios para una fuente de corriente, los cuales son una resistencia de salida elevada y una corriente de salida que no dependa de la carga conectada a la fuente, existe una versión basada en esta topología que presenta mejora en el funcionamiento.

La fuente de corriente Howland mejorada consiste en agregar una impedancia en la realimentación que llega al terminal...