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Práctica 2. Análisis Transitorio
Realizar apartados 1 y 2. Al final de cada uno se indica qué debe presentar
el alumno en la memoria.
1 Estudio de circuitos sin realimentación
1.1 Calculo Teórico de los parámetros Z de un cuadripolo.
De un cuadripolo sabemos que su parámetro Z12=0. Además si medimos la impedancia
de entrada con la salida en circuito abierto, obtenemos un valor de 3 Ω. Sabiendo que
sus parámetros de transmisión A y D tienen un valor de 1. Obtenga los parámetros Z11,
Z21 y Z22 del mencionado cuadripolo.
Incluya los cálculos en la memoria a presentar.
1.2 Estudio del régimen transitorio de un circuito.
En este apartado vamos a estudiar el régimen transitorio de un circuito que incluye el
cuadripolo anterior. Para poder hacer posteriormente la simulación, utilizaremos el
circuito equivalente de los parámetros Z, como aparece recuadrado en la figura. Así el
circuito a estudiar es el siguiente.
Z11
eg(t)
Datos: eg(t) = u (t)
i2(t)
i1(t)
Z12i2 (t)
Z21i1(t)
L=1H
C = 1F
Z22
L
C
vc(t)
Cálculos Teóricos.
Recuerde que para este primer apartado de la práctica el valor del parámetro Z12 es cero.
(Suponga condiciones iniciales nulas)
a) Calcule el coeficiente de amortiguamiento del circuito. Dado que durante este
apartado vamos a variar el parámetro Z22, deje el resultado en función de este
parámetro.
b) Calcule la expresión temporal de vc(t) para el valor de Z22 obtenido en el apartado
1.1.
Ahora usaremos Pspice para poder comprobar cómo varía el transitorio del circuito.
Para ello debe seguir los siguientes pasos:
•
•
Cree un nuevo proyecto (Analog or Mixed A/D).
Cree un esquemático como el mostrado más arriba. Para ello tenga en cuenta las
siguientes consideraciones.
ƒ
Como generador de corriente usaremos el generador VPULSE de la
librería Source. A este generador habrá que pasarle los siguientes
valores:
V1=0
V2=1
TD=0
TR=1fs
TF= 0
PW=400
PER=
ƒ
Los generadores de tensión dependientes de una corriente, los
encontramos en la librería Analog con nombre H. El parámetro que
debemos cambiar es el parámetro GAIN. Tenga cuidado de modificar
este valor y no el parámetro VALUE.
ƒ
No olvide poner la masa adecuada, como se hizo en la práctica 1.
ƒ
En el condensador y la bobina ponga 1. Sobre todo en el condensador no
ponga 1F, ya que Pspice interpretaría que se trata de 10-15 faradios.
Para los siguientes pasos, deberá hacer un análisis transitorio. Por tanto, cree un nuevo
perfil de simulación (nómbrelo como quiera) y seleccione en tipo de análisis transitorio
(Analysis Type: Time Domain (Transient)). Realizaremos un análisis general de 30
segundos con un paso entre punto y punto (maximum step size) de 1 mseg.
Analizaremos desde el instante cero.
a) Realice la simulación con Z22 igual al valor calculado en el apartado 1.1.
Atendiendo a los cálculos teóricos ¿Qué tipo de amortiguamiento debería tener
el sistema? ¿Coincide la gráfica obtenida con ese tipo de amortiguamiento?
b) Realice la simulación con Z22 igual a 2Ω. Atendiendo a los cálculos teóricos,
¿Qué tipo de amortiguamiento debería tener el sistema?
c) Realice la simulación con Z22 igual a 1Ω. Atendiendo a los cálculos teóricos,
¿Qué tipo de amortiguamiento debería tener el sistema? ¿Coincide la gráfica
obtenida con ese tipo de amortiguamiento?
d) Realice la simulación con Z22 igual a 0.5 Ω. Atendiendo a los cálculos teóricos,
¿Qué tipo de amortiguamiento debería tener el sistema? ¿Coincide la gráfica
obtenida con ese tipo de amortiguamiento?
En la memoria deberá incluir los siguientes puntos:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Cálculo teórico de los parámetros Z del cuadripolo dado.
Cálculo teórico del coeficiente de amortiguamiento dejando el resultado en
función de Z22.
Cálculo teórico de la tensión del condensador cuando Z22 tiene el valor
calculado en el apartado 1.1.
Esquemático del circuito a simular.
Gráfica en el tiempo cuando Z22 tiene el valor calculado en el apartado 1.1.
Gráfica en el tiempo cuando Z22 = 2Ω.
Gráfica en el tiempo cuando Z22 =1Ω
Gráfica en el tiempo cuando Z22 = 0.5 Ω.
Comentarios sobre los resultados obtenidos. Dentro de los comentarios,
calcule dónde quedarían los polos (raíces de la ecuación característica) del
sistema para cada uno de los valores de Z22.
2 Estudio de circuitos con realimentación
Para este apartado, suponga los parámetros Z calculados en el apartado 1.1 de la
práctica, a excepción del parámetro Z12 que iremos variando.
Para este segundo apartado, usaremos el mismo circuito del primer apartado con la
excepción del parámetro Z12 que ahora no será cero (la ganancia del generador
dependiente de corriente no será cero). El perfil de simulación también puede ser el
mismo.
Calcule teóricamente el coeficiente de amortiguamiento en función del parámetro Z12.
a) Realice la simulación con un valor del parámetro Z12 = -1Ω. Según los cálculos
teóricos, ¿Qué tipo de amortiguamiento tendríamos? ¿Coincide con la gráfica
hallada?
b) Realice la simulación con un valor del parámetro Z12 = 1 Ω. Según los cálculos
teóricos, ¿Qué tipo de amortiguamiento tendríamos? ¿Coincide con la gráfica
hallada?
c) Realice la simulación con un valor del parámetro Z12 = 3 Ω. Según los cálculos
teóricos, ¿Qué tipo de amortiguamiento tendríamos? ¿Coincide con la gráfica
hallada?
d) Realice la simulación con un valor del parámetro Z12 = 3.2 Ω. ¿Qué sucede con
la gráfica? ¿Es coherente con los cálculos?
e)
En la memoria deberá incluir los siguientes puntos:
•
•
Cálculo del coeficiente de amortiguamiento en función del parámetro Z12.
Gráficas obtenidas con cada valor de Z12 junto con los comentarios pedidos
en cada apartado.