propiedades de las ondas sinusoidales

5/13/2018 Propiedades de las ondas sinusoidales - slidepdf.com

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1.- Introducción. Conceptos básicos

1.1 Definición de Electrónica:

"Electrónica es la rama de la Ciencia y la Tecnologíaque se ocupa del estudio de las leyes que rigen el

tránsito controlado de electrones a través del vacío, de

gases o de semiconductores, así como del estudio y

desarrollo de los dispositivos en los que se produce este

movimiento controlado y de las aplicaciones que deello se deriven



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1.2 Sistema electrónico

Aparato capaz de extraer, almacenar, transportar, procesar la

información de una señal.

Consta de tres bloques:

1) Bloque de entrada (sensor o transductor)

Encargado de transformar las señales de mundo físico (presión,temperatura, sonido, etc..) en señales de tensión o intensidad

2) Bloque de procesamiento

Conjunto de circuitos electrónicos cuya función es la de transformar,

almacenar y procesar las señales de voltaje y corriente provenientes

de los transductores

3) Bloque se salida (actuador)

Convierte las señales de corriente o voltaje en señales físicamente

útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la temperatura



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Esquema de una radio.

Transductor

Transductor

Actuador

Actuador

Bloque de procesamiento



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1.3 Señales en un circuito electrónico

Señal analógica:

Puede tomar cualquier valor de

amplitud.

Variación continua de amplitud

en el tiempo

Normalmente la señal obtenida

por el transductor es analógica

Señal digital:

Solo toma un numero finito de

amplitudes

En lógica binaria dos

Usualmente cambia la amplitud

en instantes espaciados

uniformemente



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1.4 Sistemas analógicos y digitales

Sistema analógico:Requieren menos componentes que un sistema digital

Mas difíciles de implementar en un C.I. Analógico

Son mas sensibles al ruido (Ruido: Perturbación no deseada añadida a la señal).

El ruido tiende a acumularse en las señales analógicas cada vez que son procesadas

Sistema digital:

Requieren más componentes

Son más sencillos de implementar en un Circuito Integrado

Son mas complejos pero mas económicos y de mayores prestaciones

Más inmunes al ruido

Velocidad limitada por el procesado digital y la velocidad de muestreo del conversor A/D

No pueden trabajar con señales analógicas con muy gran ancho de banda



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Efecto del ruido sobre una señal analógica y una digital

La señal analógica no se podrá reconstruir

La señal digital si se puede reconstruir



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Tendencia de la tecnología hacia los circuitos digitales

Sin embargo los circuitos analógicos son necesarios

ya que muchas de las entradas y salidas

de los sistemas electrónicos son analógicas

Sensor

(micrófono)

Conversor

A/DQProcesador Conversor

D/A

Actuador

(altavoz)

Esquema de un sistema electrónico con bloques analógicos y digitales

Amplificador

Analógico

Memoria



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1.5 Conversión de señales analógica digital, digital analógica

Se puede pasar de una señal analógica a una digital y viceversa

Señal analógica: 4,35V Palabra digital: 0100 1101

(Aprox)

La información digital se representa con palabras con un número de bits determinado

0121 ...... S S S S N N Palabra = Donde S0 bit menos significativo

Valor analógico correspondiente: ? A0

0

1

1

2

2

1

1 22......22 S S S S K N

N

N

N

Para recuperar la señal analógica original en el proceso de conversión A/D

Frecuencia de muestreo u 2·frecuencia máx. de la señal muestreada

La señal recuperada tendrá un cierto error, error de cuantificación, que dependerá

del numero de bits de la palabra digital. nº bits o error q



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Conversión analógica digital



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Conversión digital analógica

Se puede suavizar la señal escalón mediante un filtro paso baja y acercarnos a

la señal original



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1.6 Convenio de signos para las señales eléctricas

Magnitudes de señal directa dc | I A , V C (letra mayúscula y subíndice mayúscula)

Magnitudes increméntales de señal | ia (t), vc (t) (letra minúscula y subíndice minúscula )

Valor instantáneo total: i A (t) = I A + ia (t); vC (t) = V C + vc (t) (letra mayúscula y subíndice minúscula)

Magnitud de la amplitud de la señal ac: I a (letra mayúscula y subíndice minúscula)



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1.7 Propiedades de una onda sinusoidal

Valor eficaz o Valor Root Mean Square (RMS)

Ej: Tensión en la red: 220V eficaces = Señal seno de amplitud

va(t) = Va·sen([t + U)

2

aV

Donde Va es la amplitud de la señal

[ Es la frecuencia angular [ = 2·T·f (rad/seg)

siendo f la frecuencia lineal f = 1/T

U Es el ángulo de fase de la señal en el origen (en la figura es cero)

V V V a 3112220 !!



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1.8 Representación en frecuencia de las señales

Una señal se puede representar en función del tiempo (representación en el dominio del tiempo)

o en términos de su espectro de frecuencias (representación en el dominio de la frecuencia)

Para una señal arbitraria p transformada de Fourier. El espectro obtenido es continuo.

Información del margen de frecuencia: Ej: Banda de audio 20Hz - 20KHz.

Una señal se puede considerar como una suma

de componentes senoidales de varias frecuencias amplitudes y fases

El análisis de Fourier es una técnica matemática que permite determinar los espectros de cualquier señal.

Señal periódica p Serie de Fourier

Señal Cuadrada Periódica

Espectro discreto de la

onda cuadrada.

[0=2T/T armónico fundamental.

¹ º

¸©ª

¨! ...5

5

13

3

14)( t sent sent sen

V t V

ooo[[[

T



14

1.9 Conceptos básicos sobre amplificadores

El amplificador es el bloque funcional más importante de un sistema electrónico

Un amplificador produce una salida con la misma forma que la señal de entrada pero amplificada

)()(0

t v At v iv !

Donde Av es la ganancia

en tensión del amplificador

Vi(t) la señal de entrada,

V0(t) la señal de salida y

RL la resistencia de carga



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Modelos de amplificador

4 modelos: 1) Modelo de amplificador de tensión

2) Modelo de amplificador de corriente

3) Modelo de Amplificador de transconductancia

4)M

odelo de amplificador de transresistencia

Los mas habituales son los dos primeros



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1.9.1 Modelo de amplificador de tensión

Se modela el amplificador usando una fuente de tensión controlada por tensión

Ri es la resistencia de entrada, esta es la resistencia que presenta el amplificador entre

sus dos bornes de entrada

R0 es la resistencia de salida, esta en serie con la fuente controlada

así se tiene en cuenta la reducción de tensión que se produce al suministrar corriente a la carga

AV0 es la ganancia de tensión en circuito abierto, sino se tiene la carga conectada

iv

v Av !

00

En ese caso

Amplificador ideal de tensión: Ri = w y R0 = 0

O L

LiV OO

R R

Rv Av

!

si

i si

R R Rvv

!



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Ganancia de tensión

i

vv

v A 0

!

i

ii

i A 0!

i

ii

R

vi !

L R

vi 0

0!

L

i

v L

i

i

i

i

L

ii R

R A

R

R

v

v

R

v

R

v

i

i A !!!!

0

0

0

Ganancia de potencia

i P

P G

0!

Donde Pi es la potencia que entrega la fuente de señal a los terminales de entrada

P0 es la potencia de salida

iii I V P !

000 I V P !

Ganancia de corriente

Se puede expresar en función de la ganancia de tensión

L

iviv

iii R

R A A A

I V

I V

P

P G

2000!!

!!

L

L

vv R R

R A A

!

0

0



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Aplificadores en cascada A v = Av1·Av2



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Modelo de Amplificador de Corriente

Aisc es la ganancia en corriente en cortocircuito Al usar R0 en paralelo con la fuente de intensidad hacemos que la intensidad i0

que proporciona el amplificador dependa del valor de la carga

Si cortocircuitamos la salida entonces no pasaria intensidad por R0 y i0 = Aisc·ii



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Paso del modelo de tensión a intesidad

0

0

0

R

R A

i

i A

i

v

i

sc

isc!!

i

ii

Rvi !

0

00 R

vi S C !



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Fuentes de alimentación

Proporciona potencia

a los circuitos internos de los amplificadores

Potencia proporcionada: Ps = V AA·I A + VBB· IB

Esquema de flujo de potenciaRendimiento: %1000

v!

s P

P L



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Saturación del amplificadorLa salida nunca puede exceder

los valores de las fuentes de

alimentación.

Para evitar la distorsióndebe cumplirse:

L

AV

L

AV

i

V

e e



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Caracteristica real del amplificador

La linealidad del amplificador

se limita a un rango concreto:

1.- Polarización, aplicar

tensiones dc para situarnos

en Q (pto. de polarización).

2.- Superponer una tensión

pequeña y variable.



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;log10log20log20

:decibeliosenGanancia

P I V A; A; A

Ganancia en función de la frecuencia



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Circuito para prevenir el acoplamiento en continua

Solo se amplifica la señal alterna



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Ancho de banda

B = f H

- f L

Frecuencias de corte

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