Práctica electrónica fotónica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

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INDICE

Objetivo General        2

Marco Teórico        2

                   Circuito integrado 555        2

                   Generador de señal cuadrada        2

                   Generador de frecuencia variable         2

                   Generador de frecuencia fija        2

                   Ciclo de trabajo variable        2

Marco Conceptual        3

1. Pulso cuadrado        3
2. Ciclo útil         3
3. Modo astable         3
4. Modo monoestable …………………………………………………………… 3

Material        4

Desarrollo experimental        4

Análisis de resultados        12

Conclusiones y aportaciones        12

Referencias         13

OBJETIVO GENERAL

El alumno comprobará la operación de circuito integrado 555 en como Generador de Señales Cuadrada, Variador de Frecuencia y Frecuencia Fija Ciclo Útil Variable, así como: 

• Diseñará y calculará los elementos para realizar la operación como generador de señales de acuerdo a las tres aplicaciones indicadas. 

• Simulara los tres circuitos como generador de señales mediante el uso de software de simulación comprobando su funcionalidad. 

• Medir y comprobar los tres circuitos como generador de señales, verificando las condiciones de carga y descarga en la entrada y su respuesta en la salida

MARCO TEÓRICO

1. El circuito integrado 555 es uno de los dispositivos más versátiles y ampliamente utilizados en el campo de la electrónica. Fue diseñado originalmente por Hans R. Camenzind en 1971 y ha sido ampliamente adoptado debido a su facilidad de uso, bajo costo y aplicaciones diversas. El 555 es un temporizador y oscilador de propósito general que se compone de varios bloques funcionales, como resistencias, transistores, comparadores de voltaje y un flip-flop tipo RS. Estos componentes se interconectan internamente para permitir su funcionamiento en dos modos principales: astable y monoestable.
2. Generador de señal cuadrada: Un generador de señal cuadrada es un dispositivo o circuito electrónico que produce una forma de onda rectangular o cuadrada como salida. La señal cuadrada se caracteriza por tener transiciones rápidas entre dos niveles de voltaje constantes: un nivel alto (generalmente igual a la tensión de alimentación) y un nivel bajo (generalmente igual a cero voltios). La señal cuadrada se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, como pruebas y mediciones, comunicaciones, generación de pulsos y en sistemas digitales.
3. Generador de frecuencia variable: Un generador de frecuencia variable es un dispositivo que permite ajustar y controlar la frecuencia de una señal generada. Puede proporcionar una salida de frecuencia que se puede variar dentro de un rango determinado. Esto se logra mediante el uso de componentes como resistencias, capacitores y osciladores controlados por voltaje (VCO, por sus siglas en inglés) que permiten ajustar la frecuencia de salida de manera precisa. Los generadores de frecuencia variable son útiles en aplicaciones como pruebas y mediciones, comunicaciones, síntesis de sonido y sistemas de control.
4. Generador de frecuencia fija: Un generador de frecuencia fija es un dispositivo o circuito electrónico que produce una señal de salida con una frecuencia constante y predefinida. A diferencia de un generador de frecuencia variable, la frecuencia de salida de un generador de frecuencia fija no se puede ajustar. Estos generadores se utilizan en situaciones donde se requiere una frecuencia precisa y estable, como en aplicaciones de comunicaciones, sistemas de temporización y generación de señales de referencia.
5.  Ciclo de trabajo variable: El ciclo de trabajo se refiere a la relación entre la duración del estado alto de una señal periódica (generalmente una señal cuadrada) y su período. Se expresa como un porcentaje y representa el tiempo en el que la señal está en su nivel alto en comparación con el período total. Por ejemplo, un ciclo de trabajo del 50% indica que el nivel alto y el nivel bajo tienen la misma duración. Un ciclo de trabajo variable se refiere a la capacidad de ajustar y controlar el porcentaje de tiempo en el que la señal está en su nivel alto. Esto se logra mediante el control de la duración del pulso de salida en un generador de señal, como un generador de señal cuadrada. El ajuste del ciclo de trabajo puede ser útil en aplicaciones donde se requiere controlar la relación entre el tiempo activo y el tiempo inactivo de una señal, como en sistemas de control de velocidad de motores o reguladores de potencia.

MARCO CONCEPTUALL

1. Pulso cuadrado: Un pulso cuadrado es una forma de onda periódica que se caracteriza por tener transiciones rápidas entre dos niveles de voltaje constantes: un nivel alto y un nivel bajo. Es una forma de onda similar a una señal cuadrada, pero con una duración finita y un ciclo de trabajo definido. La duración del pulso en alto y el pulso en bajo pueden ser iguales o diferentes, lo que afecta el ciclo de trabajo de la señal.

2. Ciclo útil: El ciclo útil es una medida que representa la fracción de tiempo en que una señal periódica está en su nivel alto en relación con su período total. Se expresa como un porcentaje y se calcula dividiendo la duración del nivel alto por el período de la señal y multiplicando por 100. Representa la relación entre el tiempo activo y el tiempo total de la señal. En una señal cuadrada, el ciclo útil también se conoce como ciclo de trabajo y se utiliza para describir la relación entre el tiempo en alto y el tiempo en bajo de la señal. Un ciclo útil del 50% indica que el nivel alto y el nivel bajo tienen la misma duración, mientras que un ciclo útil del 25% indica que el nivel alto es una cuarta parte del período total de la señal.

3.  Modo astable: El modo astable es una configuración de operación de un circuito o dispositivo, como el circuito integrado 555, en el que se genera una señal de salida periódica sin un estado estable permanente. En este modo, el circuito oscila continuamente entre dos niveles de voltaje, generando una forma de onda cuadrada o pulsante. La frecuencia y el ciclo de trabajo de la señal de salida se determinan mediante la elección de los componentes del circuito, como resistencias y capacitores.

4.  Modo monoestable: El modo monoestable es una configuración de operación de un circuito o dispositivo, como el circuito integrado 555, en el que se genera un único pulso de salida de duración controlada en respuesta a un disparo o evento de entrada. En este modo, la señal de salida permanece en un estado estable hasta que se produce el evento de disparo, momento en el cual se genera un pulso de duración predeterminada antes de volver al estado estable inicial.

MATERIAL

• Una o más capacitores en función de cálculos.
• Un capacitor de 10nF.
• Una Resistencia de 2.7 kΩ o 4.7kΩ.
• Un Potenciómetro 1MΩ.
• Un diodo emisor de Luz LED.
• Tres CI LM555.
• Una o más resistencia en función de cálculos.
• Un multímetro.
• Osciloscopio.
• Puntas para osciloscopio compensadas.
• Protoboard.
• Fuente de CD variable.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Circuito Integrado 555, como Generador de Señales de pulsos Cuadrados.

El alumno deberá traer los cálculos, el armado y la simulación del circuito integrado 555 en la operación de generador de señales de pulsos cuadrados, de acuerdo como se muestra en la figura 1. Para lo cual hará uso de las hojas de especificaciones del LM555 para sus cálculos y determinar los elementos tanto de resistencia y Capacitancia tomando como referencia la tabla 1.

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 Figura 1: Circuito Integrado 555 en modo Astable

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