Download Guía de las Prácticas de Comunicaciones II Modulación Digital

Universidad Nacional Experimental Politécnica De La
Fuerza Armada Nacional Bolivariana (UNEFA)
Guía de las Prácticas de
Comunicaciones II
Modulación Digital
Guía de las Prácticas de Comunicaciones II
UNEFA
PRÁCTICA #1
OSCILADOR GENERADOR DE ONDA CUADRADA
La siguiente práctica constituye el primer bloque de un Modulador por
Desplazamiento o Conmutación de Frecuencia (FSK). Se presenta a continuación la
información necesaria para generar una onda cuadrada con el amplificador operacional
LM324 que representará la señal modulante.
1. Bases Teóricas
Se define como onda cuadrada a la
señal de corriente alterna (CA), que
idealmente cambia su valor entre dos
valores extremos sin pasar por los valores
intermedios.
Un oscilador se conoce como la etapa
electrónica que siendo alimentada con una
tensión continua, proporciona una salida
periódica que comúnmente puede ser
sinusoidal, cuadrada o triangular. La
esencia del oscilador es crear una señal
periódica sin que haya que aplicarle alguna
señal a la entrada. Para que la oscilación
ocurra, el circuito debe tener una
realimentación positiva con ganancia de
lazo cerrado igual a uno.
El circuito de la figura #1 es un
oscilador generador de onda cuadrada
modelado con un amplificador operacional
(A.O) que usa una topología de
realimentación positiva. La tensión en la
entrada no inversora (puerto V+) del
amplificador operacional es el resultado de
acoplar la tensión de salida a través de un
divisor de voltaje compuesto por R1 y R2.
La tensión en la entrada inversora (puerto
V-) se desarrolla como parte de una
combinación RC.
Si la entrada diferencial es positiva,
la salida del amplificador operacional se
satura cerca del valor positivo de la fuente
de alimentación (V-< V+, Vo=Vcc). Por el
contrario, si la entrada diferencial es
negativa, la salida se satura cerca del valor
negativo de la fuente de alimentación
(V->V+, Vo= -Vcc).
Cuando la salida se halla en un valor
positivo, el capacitor se carga hacia este
valor en forma exponencial con una
constante de tiempo RC. Este crecimiento
en la tensión de la entrada inversora hace
que el amplificador operacional cambie al
otro estado, donde la tensión de salida es
negativa, permitiendo que el capacitor
empiece a descargarse hacia el valor
negativo hasta que la entrada diferencial se
vuelve negativa, como se observa en la
figura #2.
Figura #1. Oscilador generador de onda
cuadrada
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Figura #2. Carga y descarga del
condensador
1.1 Procedimiento para la calcular la
frecuencia
Para calcular la frecuencia de
oscilación de la señal presentada en la
pantalla del osciloscopio, se debe
identificar el periodo (T) de la señal. T se
determina contando las divisiones hasta
que la señal se repita, el valor visualizado
se multiplica por el valor indicado en la
perilla time/div del osciloscopio. El
periodo es el tiempo necesario para que se
produzca un ciclo completo, su unidad es el
segundo.
La frecuencia (f) se obtiene al
calcular el inverso del periodo. Por
ejemplo: en la figura #3, se identifica el
periodo de la señal, luego se cuentan las
divisiones que conforman la señal
identificada,
aproximadamente
1,9
divisiones. La perilla time/div del
osciloscopio esta seleccionado en 50µs, lo
que indica que la señal tiene una frecuencia
de:
𝑠
𝑇 = 1,9𝑑𝑖𝑣𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑥 50𝜇
𝑑𝑖𝑣𝑖𝑠𝑖ó𝑛
𝑇 = 95𝜇𝑠
𝑓=
1
1
1
=
= 10,53𝑥103
𝑇 95𝜇𝑠
𝑠
𝑓 = 10,53𝐾𝐻𝑧
Figura #3 Cálculo de frecuencia
1.2 Aplicaciones
El generador de onda cuadrada se
utiliza
como
referencia
para
la
sincronización de un circuito o como señal
de reloj. También puede utilizarse como
circuito suplementario en caso de no poseer
un generador de señales.
1.3 Anexos
Anexo a la guía se envía la hoja de
datos del amplificador operacional LM324,
componente a utilizarse para la ejecución
de la práctica. Antes de realizar el montaje
analice detenidamente las especificaciones
indicadas en la misma.
2. Objetivos
 Construir un oscilador generador de
onda cuadrada a partir del amplificador
operacional LM324.
 Determinar el rango de Frecuencia
del oscilador generador de onda cuadrada.
3. Pre-laboratorio
Definición
de
Frecuencia
y
Modulación Digital.
¿Quién es la señal modulante en una
modulación digital?
¿Qué tipo de circuito integrado es el
LM324? Verifique sus características de
funcionamiento en la hoja de datos.
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4. Materiales y Equipos
Cantidad
1
3
1
1
1
1
1
1
2
1
2
1
Descripción
Circuito integrado LM324
Resistencias de 100KΩ
Condensador de 1nf
Potenciómetro de 100KΩ
Protoboard y cables para
conexiones
Osciloscopio
Punta de osciloscopio
Fuente de alimentación
Caimanes para la fuente de
alimentación
Multímetro
Puntas para el multímetro
Calculadora
5. Laboratorio
1- Realice el montaje de la figura #4,
verifique la hoja de datos del LM324 al
momento de realizar las conexiones y que
los componentes a utilizar cumplan con la
especificación de valores dados.
2- Calibre la fuente de alimentación a
10V y energice el circuito montado en el
Protoboard. Verifique con el multímetro
que la tensión este alimentando al circuito.
3- Encienda el osciloscopio, conecte la
punta al CH1 y calíbrelo en DC.
Figura #4 Circuito a construir
4- Conecte la punta del osciloscopio a la
salida del LM324 y ajuste el potenciómetro
hasta obtener una onda cuadrada
aproximada a la observada en la figura #4.
5- Calcule la frecuencia de la señal.
Apague la fuente de alimentación e indique
el valor del potenciómetro (El valor se
obtiene midiendo con el multímetro en la
escala de ohm).
6- Aumente el valor del potenciómetro al
máximo, indique el valor (Recuerde que el
valor se obtiene midiendo con el
multímetro en la escala de ohm).
7- Encienda la fuente y calcule la
frecuencia de la señal obtenida a la salida
del circuito. Dibuje la señal.
8- Disminuya el valor del potenciómetro
al mínimo, donde se observe la señal
cuadrada con la menor distorsión.
Apague la fuente e indique el valor del
potenciómetro.
9- Encienda la fuente y calcule la
frecuencia de la señal obtenida a la salida
del circuito. Dibuje la señal.
10- Fije la frecuencia de salida del
oscilador a 5KHz e indique el valor del
potenciómetro.
11- Varíe el voltaje de la fuente de
alimentación a 18V. Observe la señal
obtenida.
6. Post-laboratorio (Conclusiones)
1- ¿Cuál es el rango de frecuencia del
generador de onda cuadrada construido?
2- ¿Qué se puede observar a la salida del
circuito al aumentar y disminuir el valor
del potenciómetro? Analicé su respuesta.
3- Al variar el valor del voltaje de entrada
del circuito de 10V a 18V ¿La frecuencia
del generador varió? Si o No ¿Qué
parámetro cambió?
4- ¿Cuál es el voltaje máximo al que
puede ser alimentado el LM324?