Cálculos y simulación de circuitos electrónicos
Páginas: 9 (2079 palabras)
Publicado: 16 de marzo de 2012
CÁLCULOS Y SIMULACIÓN DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
Unidad Didáctica 1: Diseño de Sistemas Electrónicos
2/18 PRÁCTICAS
Problema 1: Estudio transitorio de carga y descarga de una red RC en serie y en continua ante un escalón de tensión, y representación gráfica de la tensión de entrada a la red RC y de la tensión en el condensador. Datos: UCC = 10 V, R = 100 kΩ y C = 1 µF.
El circuitopara el análisis es:
La carga de un condensador ante un transitorio responde a la siguiente función:
Uf= Tensión de la fuente. Ui= Tensión inicial del condensador. Suponiendo que Ui=0V. Sustituyendo tenemos:
t 0 1 2 3 4 5
11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0
UC (V). 0,00 6,32 8,65 9,50 9,82 9,93
% Uf 0,0% 63,2% 86,5% 95,0% 98,2% 99,3% Carga de un condensador ante un escalon de tensión.
Tension condensador (Uc)
1
2
3
4
5
3/18 PRÁCTICAS
Para la descarga del condensador tenemos:
Ui= Tensión inicial del condensador. Suponiendo que Ui= 10V. Sustituyendo:
t 0 1 2 3 4 5 Uc 10,0 3,68 1,35 0,50 0,18 0,07 % Uf 0,0% 36,8% 13,5% 5,0% 1,8% 0,7%
11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,000,00 0
Carga de un condensador ante un escalon de tensión.
Tension condensador (Vc)
1
2
3
4
5
Simulación con Electronics workbench 5.0. Carga.
4/18 PRÁCTICAS
Comparación entre tensión de entrada y tensión en bornes del condensador
Descarga:
Comparación entre tensión de entrada y tensión en bornes del condensador
Problema 2: Estudio estacionario de carga ydescarga de una red RLC en alterna ante una señal de tensión senoidal, y representación gráfica de la tensión y corriente de entrada a la red RLC y de la tensión en el condensador y la corriente en la bobina. Calcule R, L y C para obtener un circuito en resonancia. Datos: Ueficaz = 240 V y 50 Hz.
5/18 PRÁCTICAS
Para obtener un circuito en resonancia RLC (serie) debemos de hacer coincidir laimpedancia de la bobina con la del condensador, de esta forma la tensión estará en fase con la intensidad. Para ello tenemos: 2 п Como ambas han de ser iguales tenemos: 2 п 1 2 п y
п
Asignamos un valor aleatorio al condensador, ejemplo de 10µF. 1 2 п
Sustituimos: 1 2 п 50 La resistencia se puede poner una de 100Ω.
Simulamos el circuito con Micro Cap. Para cumplir la condición de resonancia, elcircuito será el siguiente, con los componentes calculados:
10 10
1,01325
6/18 PRÁCTICAS
La tensión (azul) y corriente (rojo) de entrada a la red RLC son:
La tensión en el condensador es:
Unidad Didáctica 2: Simulación de Circuitos Electrónicos
7/18 PRÁCTICAS
Problema 3: Circuito estabilizador de tensión, a partir de un generador de tensión alterna, usando un diodozener, una resistencia limitadora y un condensador. Calcule el valor de la resistencia limitadora así como el valor del condensador para que el valor del rizado sea menor de 0,75 V. Datos: Ueficaz = 24 V y 50 Hz. Diodo zener de 15 V de tensión zener. Rcarga = 1 kΩ.
Para realizar un circuito estabilizador de tensión con los componentes indicados, tendríamos que tener un generador de tensión alternacon una componente continua igual a la amplitud máxima de la tensión, es decir, sin parte negativa, ya que de otro modo, al aparecer una componente negativa de la señal del generador, se encontraría al diodo zener polarizado en directo, y por tanto, la tensión en sus bornes sería la propia del diodo para una polarización en directo, según el modelo empleado, no realizándose por tanto laestabilización de la tensión. Si utilizáramos un generador de tensión alterna sin componente continua, tendríamos que intercalar un puente rectificador, con el fin de tener una señal que fuese positiva en todo momento, para evitar el problema mencionado anteriormente. Utilizaremos este método. La corriente que circulará por la carga será: 15 V = RL · IL IL = 15 / 1000 = 15 mA. El circuito a utilizar...
Unidad Didáctica 1: Diseño de Sistemas Electrónicos
2/18 PRÁCTICAS
Problema 1: Estudio transitorio de carga y descarga de una red RC en serie y en continua ante un escalón de tensión, y representación gráfica de la tensión de entrada a la red RC y de la tensión en el condensador. Datos: UCC = 10 V, R = 100 kΩ y C = 1 µF.
El circuitopara el análisis es:
La carga de un condensador ante un transitorio responde a la siguiente función:
Uf= Tensión de la fuente. Ui= Tensión inicial del condensador. Suponiendo que Ui=0V. Sustituyendo tenemos:
t 0 1 2 3 4 5
11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0
UC (V). 0,00 6,32 8,65 9,50 9,82 9,93
% Uf 0,0% 63,2% 86,5% 95,0% 98,2% 99,3% Carga de un condensador ante un escalon de tensión.
Tension condensador (Uc)
1
2
3
4
5
3/18 PRÁCTICAS
Para la descarga del condensador tenemos:
Ui= Tensión inicial del condensador. Suponiendo que Ui= 10V. Sustituyendo:
t 0 1 2 3 4 5 Uc 10,0 3,68 1,35 0,50 0,18 0,07 % Uf 0,0% 36,8% 13,5% 5,0% 1,8% 0,7%
11,00 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,000,00 0
Carga de un condensador ante un escalon de tensión.
Tension condensador (Vc)
1
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Simulación con Electronics workbench 5.0. Carga.
4/18 PRÁCTICAS
Comparación entre tensión de entrada y tensión en bornes del condensador
Descarga:
Comparación entre tensión de entrada y tensión en bornes del condensador
Problema 2: Estudio estacionario de carga ydescarga de una red RLC en alterna ante una señal de tensión senoidal, y representación gráfica de la tensión y corriente de entrada a la red RLC y de la tensión en el condensador y la corriente en la bobina. Calcule R, L y C para obtener un circuito en resonancia. Datos: Ueficaz = 240 V y 50 Hz.
5/18 PRÁCTICAS
Para obtener un circuito en resonancia RLC (serie) debemos de hacer coincidir laimpedancia de la bobina con la del condensador, de esta forma la tensión estará en fase con la intensidad. Para ello tenemos: 2 п Como ambas han de ser iguales tenemos: 2 п 1 2 п y
п
Asignamos un valor aleatorio al condensador, ejemplo de 10µF. 1 2 п
Sustituimos: 1 2 п 50 La resistencia se puede poner una de 100Ω.
Simulamos el circuito con Micro Cap. Para cumplir la condición de resonancia, elcircuito será el siguiente, con los componentes calculados:
10 10
1,01325
6/18 PRÁCTICAS
La tensión (azul) y corriente (rojo) de entrada a la red RLC son:
La tensión en el condensador es:
Unidad Didáctica 2: Simulación de Circuitos Electrónicos
7/18 PRÁCTICAS
Problema 3: Circuito estabilizador de tensión, a partir de un generador de tensión alterna, usando un diodozener, una resistencia limitadora y un condensador. Calcule el valor de la resistencia limitadora así como el valor del condensador para que el valor del rizado sea menor de 0,75 V. Datos: Ueficaz = 24 V y 50 Hz. Diodo zener de 15 V de tensión zener. Rcarga = 1 kΩ.
Para realizar un circuito estabilizador de tensión con los componentes indicados, tendríamos que tener un generador de tensión alternacon una componente continua igual a la amplitud máxima de la tensión, es decir, sin parte negativa, ya que de otro modo, al aparecer una componente negativa de la señal del generador, se encontraría al diodo zener polarizado en directo, y por tanto, la tensión en sus bornes sería la propia del diodo para una polarización en directo, según el modelo empleado, no realizándose por tanto laestabilización de la tensión. Si utilizáramos un generador de tensión alterna sin componente continua, tendríamos que intercalar un puente rectificador, con el fin de tener una señal que fuese positiva en todo momento, para evitar el problema mencionado anteriormente. Utilizaremos este método. La corriente que circulará por la carga será: 15 V = RL · IL IL = 15 / 1000 = 15 mA. El circuito a utilizar...
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