Lección Teach
Fundamentos del laboratorio de electrónica (5/7): crear una señal de prueba controlada
Los estudiantes aprenden la forma de onda, la frecuencia, el período, la amplitud de pico a pico, el desplazamiento y la referencia configurando y observando una señal real del generador de funciones Hive.
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Resultados de aprendizaje
Identificar formas de onda sinusoidales, cuadradas y triangulares.
Defina la frecuencia, el período, la tensión pico a pico, la amplitud y el desplazamiento CC.
Convierta entre frecuencia y período usando f = 1/T.
Cambie la configuración de un generador a la vez y verifique el resultado con un osciloscopio.
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Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
1 · Aplicar al circuito una señal de prueba conocida
6 min
Una fuente CC permite observar un circuito con una tensión constante. Un generador de funciones permite investigar cómo responde el circuito al cambiar la frecuencia y la forma de onda: "¿Qué sucede cuando la tensión sube y baja 160 veces por segundo? ¿Qué pasa si la forma es suave, abrupta o triangular?"
Un generador de funciones produce una forma de onda de tensión controlada. Los ingenieros lo utilizan como entrada conocida mientras observan la salida de un circuito. Una configuración útil del generador no está simplemente “activada”: incluye forma de onda, frecuencia, amplitud, offset y referencia. En esta lección, el osciloscopio conectado actúa como instrumento de visualización; aquí se proporcionan todos los pasos del osciloscopio necesarios.
Un generador de funciones de laboratorio
Los generadores físicos varían, pero sus configuraciones principales describen la misma señal. Confirme que la salida esté desactivada mientras realiza conexiones inciertas y comience con una amplitud modesta apropiada para el circuito.
Teoría opcional: generador común y tierra protectora
No se requiere ningún generador físico ni osciloscopio; cada acción requerida ocurre en Hive. Para un futuro laboratorio supervisado de baja tensión que utilice una fuente de alimentación aislada aprobada, recuerde que en muchos generadores de banco el conductor externo del conector de salida está conectado a tierra protectora; las pinzas de tierra de un osciloscopio común también pueden estar conectadas a tierra. No son referencias flotantes independientes. Con las salidas deshabilitadas, identifique la referencia del circuito y verifique la conexión a masa del instrumento en los manuales antes de conectar los comunes. Nunca conecte un común del generador ni una pinza de masa del osciloscopio a la red eléctrica, a un nodo desconocido o a un circuito flotante/de alta energía a menos que el laboratorio haya aprobado un método aislado/diferencial con clasificación adecuada.
Tres formas de salida comunes
Una onda sinusoidal cambia suavemente, una onda cuadrada cambia abruptamente entre niveles y una onda triangular sube y baja a una velocidad aproximadamente constante.
¿Qué forma de onda etiquetada tiene transiciones abruptas y pasa la mayor parte de cada ciclo en uno de dos niveles de tensión?
2 · Especificar la señal completamente
8 min
Utilice estas cantidades:
- Frecuencia
f(Hz): ciclos por segundo.160 Hzsignifica 160 ciclos completos cada segundo. - Período
T(s): tiempo para un ciclo completo. La frecuencia y el período son recíprocos:f = 1/TyT = 1/f. - Tensión pico a pico
Vpp: diferencia entre el mínimo y el máximo de la forma de onda. - Amplitud: a menudo la distancia desde el valor central hasta un pico. Para una forma de onda simétrica, la amplitud es la mitad de
Vpp. Las convenciones del instrumento varían, así que lea la unidad mostrada: Hive etiqueta la configuración relevante enVpp. - Offset de CC: el valor central alrededor del cual se mueve la forma de onda. Un offset de
0 Vcentra una señal simétrica alrededor de la masa. - Referencia/tierra: el nodo contra el cual se define la tensión de la señal.
- Convención de carga e impedancia de fuente: muchos generadores de laboratorio tienen una
fuente 50 Ω y puede mostrar amplitud para una carga 50 Ω o una carga de alta impedancia. La misma configuración mostrada puede producir una tensión diferente en el circuito si la convención de carga es incorrecta. Registre la convención seleccionada y verifique la carga real Vpp con un osciloscopio.
Leer una forma de onda periódica
El cambio de frecuencia comprime o estira la forma de onda horizontalmente. Cambiar Vpp lo escala verticalmente. Cambiar el desplazamiento mueve su centro hacia arriba o hacia abajo.
Calcule el período de una señal 160 Hz. Muestre T = 1/f, primero en segundos y luego en milisegundos.
Una forma de onda simétrica se centra en 0 V y se establece en 5 Vpp. ¿Qué máximo y mínimo ideal debería alcanzar?
3 · Cambie una configuración y verifíquela
10 min
El circuito Hive guardado conecta el generador a una red RC y conecta dos canales de osciloscopio. En esta lección, utilice el canal 1 como evidencia de entrada del generador. El comportamiento del RC aún no se está evaluando.
La ejecución 1 utiliza la configuración guardada: seno, 160 Hz, aproximadamente 5 Vpp y desplazamiento 0 V. La ejecución 2 cambia solo la frecuencia a 80 Hz. Si la amplitud, el desplazamiento o la forma de onda cambian accidentalmente, restaure los valores de la ejecución 1 antes de continuar.
Crear e inspeccionar dos señales de prueba
Abra Hive desde este bloque y espere el circuito RC guardado.
Abra el Generador de funciones. Registre la forma de onda guardada, la frecuencia,
Vppy el desplazamiento antes de cambiar cualquier cosa.Abra el Osciloscopio. Mantenga visible el canal 1 y utilice la configuración de pantalla guardada para la primera ejecución.
Seleccione Realizar medición una vez. Observe el canal 1 y estime el período a partir de la traza o de las mediciones disponibles.
Regrese al generador de funciones y cambie solo la frecuencia de
160 Hza80 Hz. En Hive, presione Freq, Introducir número, Offset (la tecla también denominada8), Recall (la tecla también denominada0) y luego la tecla de unidad de flecha derecha denominada Hz. Mantenga la forma de onda sinusoidal,5 Vppy un offset de0 V.Seleccione Realizar medición nuevamente. Observe el canal 1 y estime el nuevo período.
Si resulta difícil ver la forma de onda, ajuste sólo la escala de tiempo del osciloscopio; no cambie la amplitud del generador para solucionar un problema de visualización horizontal.
Confirme la entrada de 80 Hz antes de medir
Después de la secuencia de teclas, haga una pausa y confirme que en la pantalla del generador se lee 80 Hz antes de seleccionar Realizar medición. Si no es así, restaure la configuración guardada, vuelva a abrir el Generador de funciones y repita la entrada de frecuencia sin cambiar la forma de onda, Vpp u offset.
Complete exactamente dos filas. Período observado puede ser una estimación del seguimiento; utilice milisegundos. Ejemplo de solo formato para la fila guardada: Señal guardada | sinusoidal | 160 Hz | 5 Vpp | 0 V | 6.25 ms. Las celdas numéricas aceptan el número mientras que el encabezado proporciona la unidad. Utilice sus valores observados en lugar de copiar el ejemplo. Deje las filas en blanco adicionales sin usar.
Configuración y evidencia del generador de funciones
Complete dos filas: ejecución de 160 Hz guardada y ejecución de 80 Hz modificada. Registre la configuración del generador y el período observado en el canal 1 del osciloscopio.
| Ensayo | Forma de onda | Frecuencia Hz | Ajuste de amplitud Vpp | Offset de CC V | Período observado ms |
|---|---|---|---|---|---|
Explique qué cambió y qué permaneció constante. Utilice ambas frecuencias y períodos, luego indique si su evidencia respalda T = 1/f.
4 · Teoría opcional: reproducir la señal más tarde
6 min
No se requiere ningún generador físico. Utilice esta teoría cuando se prepare para un futuro laboratorio supervisado:
- Confirme el rango de entrada permitido y la referencia del circuito.
- Deshabilite la salida mientras realiza conexiones inciertas.
- Elija forma de onda, frecuencia,
Vppo convención de amplitud, offset y la convención de cargaHigh-Z/50 Ωcorrecta. - Con la alimentación desconectada, identifique si el común del generador y la masa del osciloscopio están conectados a tierra; conéctelos solo a la referencia compartida aprobada.
- Habilite la salida y utilice un osciloscopio para verificar el Vpp real en la carga y compararlo con el valor configurado.
- Cambie una configuración a la vez y regístrela.
¿Qué detalles serían necesarios para reproducir la señal Hive guardada en otro generador de funciones? Seleccione todo lo que corresponda.
Escriba la señal guardada como una especificación de generador compacta y reproducible.
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