En la classe d'avui i, després d'un resum força extés sobre la classe del darrer dia que recordem que tractava d'una línia de transmissió. Hem començat recordant doncs la interessant fòrmula en què obteníem la relacio entre Pin i Pl amb dBm's relacionat amb el guany en dB, la fòrmula era la següent:

 PL(dBm)=Pin(dBm)+G(dB)

Després hem vist alguns exemples amb la línia de transmissio treballant amb un dels cables coaxials més comuns, l'RG58.

A continuació hem introduït una reflexió molt important:

I si la nostra resistència de sortida Rl NO coincideix amb el paràmetre característic Zo del cable coaxial triat? Hauríem de trobar una manera d'enganyar al circuit i fer que ell veiés una resistència diferent del valor real d'aquesta,no? I això es pot fer? Doncs sí, amb un nou component elèctric anomenat TRANSFORMADOR.

1) V1=n·V2
2) n·I1=-I2

Així hem introduït el transformador i em vist mitjançant uns exemples i un parell d'equacions descrites just amunt amb què no només podem fer veure al circuit que el valor d'R és un diferent si no que podem substituir bobines per condensadors.

Sembla tot fantàstic no? Algun incovenient? Doncs, un transformador ideal o CPI(Conversor positiu impedàncies)no existeix com a tal, hi hauran unes certes mancances a la realitat, però com que avui hem exercit de rigurosos teòrics, ho deixarem així.

El resum per dur a terme el procés de "variar" el valor de la R és el següent:

1)Traslladar al primari la resistència de sortida (Zl)Tot seguint les fòrmules del trafo.

2)Realitzem operacions per trobar el valor de ZL

3)Destransformem i trobem allò que buscàvem.

Transformador amb les bobines primària i secundària

Plantejant un problema real amb allò aprés fins ara

En la classe d'avui, després d'un breu repàs d'allò vist en la classe anterior hem plantejat un problema corrent i no gens fàcil de solucionar, com ja ha mencionat el professor:

Com "apropar" un generador sinusoïdal que podem assimilar a una antena i una resistència que podria ser perfectament la d'entrada del nostre televisió a molts metres de distància.
Com ja vam esmentar en la primera classe, quan la longitud del nostre circuit L és major que c/f (velocitat de la llum entre la freqüència a que treballa) no podríem aplicar Kirchoff perquè no es cumplirien les nostres previsions.

Un cop plantejat el problema, els experts ens recomanen que el resolguem amb el següent esquema circuital(l'hem anomenat circuit clau) i ens diuen que, donat la seva fitxa tècnica, podrem comprovar que, efectivament resol el problema.

El circuit és el següent:

Circuit Clau

Un cop comprovat la seva fitxa tècnica matemàticament, hem plantejat com portar-lo a la realitzat i és per això que hem analitzat un model de plaques metàliques paral·leles amb un espai entre si i una certa llargada i amplitud, així hem arribant, tot passant per les fòrmules de inductància i capacitat al més pur estil de l'electromagnetisme.
També hem vist, comparant la nostra idea amb els cables coaxials que s'utilitzen per a realitzar aquestes transmissions a certa distància entre Vg i R i hem vist les nostres mancances.

Però també hem vist que fins i tot amb els coaxials a molta distància perden efectivitat ja que la potència perduda a través d'ell és tan grossa que elimina totalment l'efecte de guany de l'amplificador. Per això hem dit que serà, tot i que al principi no ho sembli més factible transmetre a partir d'ones radioelèctriques.

Potència (II)

En la classe d'aquest darrer dijous hem comentat altres detalls a tenir en compte alhora de calcular potències veient alhora exemples de cada aplicació en circuits, aquí en fem un resum dividit en casos.

1. Sinusoïdes de la mateixa freqüència: NO apliquem superposició, utilitzem molts càlculs.
2. Sinusoïdes a diferent freqüència: PODEM utilitzar superposició. Mateixes expressions
3. Arbitràries: S'ha d'anar amb compte, sempre buscant el valor eficaç (Vrms) de la sortida.

A més, hem demostrat matemàticament que els resistors són els únics components que dissipen potència (dels treballats fins ara) i s'ha definit el voltatge eficaç (fòrmula en l'anterior entrada).


Per acabar hem introduït una nova unitat que alhora d'expressar potència en la nostra vessant utilitzarem més, el decibel (dB) i el dBm, del famós Graham Bell.
Hem vist la relació logarítmica que va plantejar i hem fet un parell de taules amb els valors W/dB i W/dBm (basats en quan de grans són respecte 1 mW), respectivament.

Conversió a dB (E2 i E1 en Watts)

Potència (I)

En la classe del darrer dilluns vam parlar del concepte de potència que vam  veure que per treballar amb certs dispositius, per exemple l'amplificador operacional tant utilitzat en els nostres últims dissenys necessitem limitar la intensitat que hi passa a través a no més de 30mA. 

Per fer això és important saber calcular la potència per a que això es compleixi. Abans de determinar com calcular-la vam parlar dels descriptors parcials de tensió i com calcular-los. Vam veure que es,el valor mig tractava d'una integral en un cert interval de temps(t1-t2) sobre una gràfica V/t, és a dir, una àrea. 

Vam distingir diversos casos, segons com resoldre'ls:

1. Amb w=0 vam veure que els condensadors i les bobines no dissipaven cap potència i tota la del circuit era igual a la de la suma de les potències de cada resistor.
2. Vam veure que amb excitació sinusoïdal, havíem de recorrer al CTF. Totes les tensions són de la mateixa forma, així que podem expresar la potència mitjana en funció dels seus fasors.
3. Potència a circuits amb AO's. Vam calcular la Pm en funció de la intensitat llindar que marcava les característiques del AO

NOTA: Alhora de calcular les potències en un circuit NO podem aplicar superposició.

A.O's COM A COMPARADORS

El darrer dia de classe el vam acabar introduint breument la idea que els A.O's poden actuar com a comparadors depenen que es doni una certa condició l'A.O salta a saturació positiva o bé a negativa.

En la classe d'aquest dijous hem vist que això ho podem fer mitjançant el circuit següent:

on:  Recordem que si a la funció signum(v+-v-), v+ era major, l'A.O saltava a saturació positiva i si passava el contrari, a negativa.

Com es pot apreciar al circuit podem comprovar que passa això posant un díode LED en sèrie amb una resistència a la sortida polaritzat de tal manera que només s'il·lumini quan passi una de les dues coses o bé, també podríem posar dos LED's un pol·laritzat en un sentit i l'altre en el contrari, això si, per evitar errors en la lectura seria adeqüat que irradiessin colors diferents.

També vam veure el concepte de cicle de treball de tensions bipolars i la vam definir com el temps durant el qual tenim el díode en ON dividit pel període i per tal d'expressar-ho en tant per cent, multiplicat per cent:

                      T= (Ton/Tper.)·100

Com a últim exemple d'aquest apartat vam poder veure que en un circuit amplificador format per dues tensions v1 i v2, connectades a un seguidor de tensió connectats en cascada a través d'una resistència de 10k amb un amplificador amb el terminal positiu a un divisor de tensió com en la figura anterior, si a la sortida vo i connectavem un LED i suposàvem els 4 possibles valors combinats de v1 (recordant les taules de la veritat vistes al batxillerat a tecnologia) veïem com actuava com una porta lògica NAND (AND inversa). Aquí està el circuit:

Detalls en A.O's

Per últim vam comentar els detalls a tenir en compte alhora de treballar amb A.O's.
L'estabilitat és un punt a tenir en compte, aquí vam distingir en el que era una funció de xarxa estable i quina no, i vam concloure per exemple que la funcio H(S)=1/S-a no era estable ja que si recorríem a la seva expressió diferencial, per poc que canvies Vo es produïa un brusc augment.

Al final de la classe vam plantejar que per tal de ser més competitius alhora de plantejar circuits hauríem de ser capaços de treballar amb alimentació unipolar per estalviar-nos piles i bateries i fer més atractiu el nostre producte. Vam veure que podem aconseguir el mateix resultat que amb dues procedint correctament.

Disseny modular

Després de la setmana santa, en la primera classe hem comencçat amb un repàs molt necessàri sobre el que hem vist fins ara dels amplificadors operacions i les seves aplicacions alhora de dissenyar els nostres circuits.

Arribats a aquest punt hem plantejat que alhora de ser més eficaços i concisos alhora de obtenir un resultat desitjat en un circuit podíem agrupar només els tipus de circuits amb AO's bàsics per realitzar operacions lineals , formant una biblioteca minimalista de blocs funcionals que, mitjançant la unió entre si ens facilitessin la solució d'un determinat problema plantejat. Hem vist que la nostra biblioteca només cal que tingui 5 blocs bàsics:

1. Un bloc que ens permeti que el voltatge de sortida sigui proporcional al d'entrada a través d'una constant genèrica K--> Vo=k·Vin. Com hem treballat a la teoria hem vist que això ens ho permetia fer el NO INVERSOR on la k seria 1+R2/R1 de manera que podríem ajustar-la variant el valor de les resistències.
2. Un bloc que ens permeti multiplicar també per una constant K però aquest cop, si aquesta està compresa entre 0 i 1. Per realitzar aquest bloc utilitzaríem el ja més que conegut DIVISOR DE TENSIÓ i, si volguessim assegurar al nostre client/a que a la tensió de sortida Vo del DdT no estarà alterada afegiríem a continuació connectat en cascada el SEGUIDOR DE TENSIÓ.
3. Per tal d'estalviar-nos haver d'afegir un sumador, necessitarem un bloc canvi de signe que, com ve sabem, el circuit INVERSOR ens permet  realitzar aquesta operació.
4. També ens sera útil un bloc que ens permeti restar tensions i, en conseqüència si l'hi apliquem el canvi de signe, sumar-les. Per tant, utilitzarem el circuit RESTADOR.
5. I, finalment, necessitarem un bloc integrador de manera que a partir de la característica H(s) de l'integrador: 1/S poguem trobar la tensió de sortida. A partir d'aquest podem deduïr fàcilment com serà H(s) del derivador sense necessitat d'afegir-lo als blocs bàsics.

Un cop vists els blocs funcionals bàsics, hem vist un parell d'exemples on se'ns proposava una determinada Vo de sortida (que si recordem els primers dies de classe SEMPRE és f(Vg1+Vg2+..Vgn)) i amb els blocs bàsics havíem d'aconseguir la sortida.

Mitjançant aquests exemples hem comprovat que, donada una funció de xarxa qualsevol, som capaços d'obtenir un esquema circuital de blocs trobant solució a la sortida Vo. Sempre procedirem igual donana H(S), aïllant el terme d'S de major grau que està multiplicant a Vo.

Per últim hem introduït el funcionament dels AO's com a comparadors veient que també podrà donar-se el cas en què el CCV (v+=v-) no sigui cert però aquí s'ha acabat el temps.

Gràfica Zones de treball AO

LABORATORI 22/03/13

Aquest dijous al laboratori hem posat a prova amb el que hem aprés a classe per tal de poder dissenyar un circuit amplificador que com vam dir a l'hipòtesi per k=3 ens amplificava per 3 la tensió sinusoidal d'entrada.


Al laboratori doncs hem muntat el següent circuit a la protoboard amb un amplificador operacion Tl081 i una resistència de 10k i una de 20k, que hem substituït per dues de 10k ja que 20 k no és un valor comercial. Aquest és el montatge fet a la protoboard:


1.DISSENY AMPLIFICADOR NO INVERSOR

• Resultat gràfic amb el PicoScope (Vg=1V i 1kHz de freqüència/Vo=3V i mateixa freq.)

2.AMPLIFICADOR AMB GUANY AJUSTABLE PER POTENCIÒMETRE

Un cop comprovat l'exemple anterior, el que volem obtenir és un guany ajustable per l'usuari i per això necessitem substituir al nostre circuits les resistències per un potenciòmetre ajustable (Comentat el funcionament en l'entrada anterior). L'esquema teòric és el següent.

• Resultat alpha= 1/2 Amplificació 2V

• Resultat PicoScope per alfa=0 (Amplificació "infinita"-->No realimentació)

• Resultat Picoscope per alfa=1(Vg=Vo Superposades)

3.GENERADOR SINUSOÏDAL:

Un cop comprovats els dos resultats anteriors ja estem en condicions de dissenyar el nostre propi generador sinusoïdal. Amb una excitació Vg nula obtindrem a la sortida una sinusoide d'una freqüència teòrica d'uns 1942Hz amb les R=10k i C=8'2nF.

• Resultat Picoscope:

NOTA: Tot el contingut de laboratori està explicat amb molt més deteniment a la llibreta de laboratori al seu apartat pertinent.