SISTEMAS_ELECTRONICOS_PARA_INGENIERIA_BIOMEDICA

Laboratorio 5 de Sistemas Electrónicos

Segundo Semestre de 2024

Recursos del pañol

tipo descripcion cantidad   tipo descripcion valor cantidad
Instrumentos       Dispositivos      
  Osciloscopio 1     LM324   1
  Generador de señales 1     Resistencias (Ω)    
  Multímetro 1       10 k 3
  Fuente CC. 1       20 k 1
Implementos         Condensadores    
  Cable Banana-Caimán 2       $0.01 \mu F$ 2
  Sonda 2       $47 \mu F$ 1
Otros              
  Protoboard 1          
  cables, alicate, etc            

Procedimiento experimental e informe

Nota: Ante cualquier duda en el uso de los instrumentos, o las conexiones eléctricas, consulten al profesor.

Configure la fuente CC para un voltaje entre 11.5 V y 12.5 V y una corriente maxima entre 0.2 y 0.5 A.

  1. Arme el circuito de la figura 1. Utilice $R_X = 10\ k\Omega$ y $C_{bias}=47\ \mu F$.

    Figura 1: Divisor de voltaje

    1. Utilizando el osciloscopio, observe el valor de $V_{bias_weak}$. Encienda la fuente CC, anote cuanto tiempo demora en estabilizarse y su valor en estado estacionario. Ayuda: utilice al menos 0.5 segundo por division en la escala horizontal. (0.5 pt)

  2. Arme el circuito de la figura 2 para obtener la señal $V_{bias}$. Utilice uno de los amplificadores operacionales del circuito integrado LM324. No olvide alimentar el LM324 (conectar $V_{CC}$ y tierra a sus pines 4 y 11, respectivamente).

    Figura 2: Buffer

  3. Arme el circuito de la figura 3, utilizando un segundo amplificador del LM324 y la señal de salida del buffer como $V_{bias}$. Utilice $C_1 = C_2 = 0.01\ \mu F$, $R_1 = 10\ k\Omega$ y $R_2 = 20\ k\Omega$. Conecte el generador de funciones a $v_i$ (no olvide conectar la tierra del generador a la tierra del circuito), y mida la señal $v_o$ con el osciloscopio.

    Figura 3: Filtro con topología Sallen-Key

    1. Configure el generador de funciones para generar una señal sinusoidal, sin offset, con amplitud 1 V. Ajuste la frecuencia de $v_i$ a los valores indicados en la siguiente tabla, y mida la amplitud de $v_o$. (3.5 pt)

      frecuencia (Hz) frecuencia (rad/s) amplitud de $v_o$ (V)
      100 ~628  
      316 ~1 985  
      1 000 ~6 280  
      3 160 ~19 850  
      10 000 ~62 800  
      31 600 ~198 500  
      100 000 ~628 000  
    2. Observando los resultados en la tabla anterior, ¿qué tipo de filtro está implementado ? (0.5pt)
    3. Observando los resultados en la tabla anterior, ¿dentro de que rango de frecuencias se encuentra su frecuencia de corte? (0.5pt)

    4. Considerando que la función de transferencia entre $v_o$ y $v_i$ es \(H(s) = \frac{R_1 R_2 C_1 C_2 s^2}{1 + R_1 C_1 s + R_1 C_2 s + R_1 R_2 C_1 C_2 s^2}\)

      y, por lo tanto, la ganancia en frecuencia es:

      \[|H(j\omega)| = \frac{R_1 R_2 C_1 C_2 \omega^2}{\sqrt{(1 - R_1 R_2 C_1 C_2 \omega^2)^2 + ((R_1 C_1 + R_1 C_2) \omega)^2}}\]

      estime la frecuencia de corte teórica y conteste como se compara con la experimental (1pt).