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Informe Laboratorio 1 Electronica analoga 1

Esteban Posada Vàsquez- 103647285

Eduardo Guzmán Hernández-1017215690

Ingeniería Electrónica Medellín, Colombia

Ingeniería Electrónica Medellín, Colombia

Abstracto- Este artículo es sobre los conceptos básicos del diodo como un dispositivo electrónico práctico, sobre el correcto uso especialmente del diodo 1N4004 usando un transformador usándolos para visualizar comportamientos.

I.

INTRODUCTION El diodo

1. Se hace una consulta de las hojas de especificaciones de la familia de diodos rectificadores 1N400X (1N4001 a 1N4007), donde se especifican los valores más relevantes de estos. Características eléctricas Características y condiciones Símbolo Tipo Máx. Unidad Máxima caída de tensión instantánea de polarización VF 0,93 1,1 V directa. Corriente inversa máx. (voltaje específ, en cd) 0,05 10 IR μA Tj=25ºC 1,0 50 Tj=100ºC Tabla 1. Caracteristicas electricas del diodo.

Especificaciones máximas Especificación Símbolo Tensión inversa pico repetido VRRM Tensión VRWM inversa pico VR de operación Tensión de bloqueo en cc

1N400 1N400 1N400 1N40 Unida 1 2 3 04 d

50

100

200

400

V

Tensión inversa pico no repetitivo VRSM 60 120 240 (media onda, una sola fase, 60Hz) Tensión VR(RSM) 35 70 140 inversa ms Corriente prom. Rectif, en polariz, dir.(una fase, IO 1 carga resist., 60Hz, T(A) = 75ºC) Oleada de cor. Pico no repetitiva (la oleada se IFSM 30(Para un ciclo) aplica en las cond, especificadas de carga Intervalo de temp, de operación y TJ,Tstg -65 a + 175 de almacenam, de la unión 1N4005 1N4006 1N4007 Unidad 600 800 1000 V 720 1000 1200 V 420 560 700 V 420 560 700 V 1 A 30(Para un ciclo) A -65 a + 175 ºC

480

V

280

V

A

A

ºC

Tabla 2. Especificaciones máximas del diodo.

 Según estos datos sacados de las hojas de datos, se puede observar que las características eléctricas son las mismas para todos los diodos.

 Se puede ver que tienen los mismos valores en cuestiones de polarización directa, oleada de corriente pico no repetitiva e intervalo de temporización de operación y almacenamiento.  Se observa las diferencias de tensiones en cada uno de ellos. 2.1 Los siguientes parametros corresponden al modelo del diodo en PSPICE. Mas especificamente del diodo 1N4004 de la librería eval.lib Parámetro De SPICE IS

Símbolo del libro IS

Descripción

Corriente de saturación

Unidad es

10mA

5mA

0A

-5mA -2.0V -1.8V I(D4)

-1.6V

-1.4V

-1.2V

-1.0V

-0.8V

-0.6V

-0.4V

-0.2V

-0.0V

0.2V

0.4V

0.6V

V(D4:1)- V(D4:2)

A

Figura 2. Curva característica del diodo (Circuito1)

N RS

n RS

Coeficiente de emisión Resistencia óhmica

VJ

VDu

V

CJ0

Cj0

M TT

T

Tensión de umbral del diodo Capacidad de (unión) almacenamiento sin polarización Coeficiente de graduación Tiempo de transito

BV

VZK

Tensión de ruptura

V

IBV

IZK

Corriente inversa a VZK

A

m



F

 De acuerdo a la simulación la región más relevante es aquella en la cual en un intervalo muy corto de voltaje (entre 0.5 y 0.7 aproximadamente) la corriente que pasa aumenta considerablemente, que era lo esperado porque éste es el comportamiento del diodo. Luego de simular se procede con la implementación del circuito 1. En este caso se usó una fuente Sinusoidal para destacar el efecto del Diodo en este circuito.

V En la Resistencia

s

Tabla 3. Parámetros del modelo 1N4004 Pspice.

2.2 La siguiente es una simulacion en PSPICE utilizando el diodo 1N4004. Se realizo un barido DC en el voltaje de entrada donde se consideradon voltajes negativos y positivos.

En el diodo Figura 3 y 4. Vin (fuente) y Vout (resistor) del Circuito1  Figura 1. Esquematico para el circuito 1.



El circuito consta de una fuente De voltaje Dc que toma valores desde -10v hasta 10v de forma lineal en serie con un diodo 1N4004 y luego una resistencia de 1k.

Cuando se usa una fuente Sen en este caso la señal 2 del osciloscopio se obtiene un resultado en el voltaje de salida como se esperaba, pues la señal Sen tiene voltajes negativos y la función del diodo es ignorar esta intensidad, por esto en la señal 1 del osciloscopio de puede ver que solo tiene en cuenta los voltajes positivos de la señal. También se conoce como rectificador de onda.

0.8V

1.0V

200V (20.730m,169.447)

100V

(20.730m,16.945)

0V

-100V

-200V 0s

Figura 5. Vd (Voltaje en el diodo) Circuito 1.

V(TX1:1)

5ms V(R3:2)

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

45ms

Time

Figura 7. Vin y Vout del transformador.



Se elaboró un modelo en Pspice para un transformador con voltaje en el primario de 120VRMS a 60Hz, y voltaje en el secundario de 12VRMS. Calculo de Vin:

El cálculo se hace con la fórmula: V Entonces se debe usar una fuente Sen con amplitud 170v y frecuencia 60Hz:

 Se observa el correcto funcionamiento del transformador puesto que está reduciendo la señal de entrada a un valor aproximado al que debía, no se llega al valor exacto ya que el transformador tiene ciertas limitaciones que no lo hacen preciso al 100%. 2.5 Las siguientes muestran diseños de circuitos en modo texto usando la herramienta netlist de Pspice. Se usan diodos 1N4004 y resistor de carga de 100KΩ.

calculo para Vout: El cálculo se hace con la formula: Transformador 1 Voltaje fuente1 VSIN 1 0 SIN(0V 170V 60Hz 0 0) R2 1 2 1y L1 2 0 1H L2 4 0 0.01 KTRANS L1 L2 1 D1 4 6 1N4004 R1 6 0 100K .lib .model 1N4004 D .tran 0.00005S 0.05s .probe Voltaje en el inductor secundario Vi .end

Entonces la salida debe tener una amplitud de 17v Calculo para L1 L2 acopladas usando la siguiente formula:

Podemos encontrar el valor de los inductores en el transformador con la formula:

Tomando k=1 y dando un valor aleatorio a L1=1H:

El esquemático representa el transformador requerido

Vfuente. 200V

100V

0V

-100V

-200V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

V(1) Time

Figura 8. Simulación Vin 120vp. Figura 6. Transformador de voltaje Vsin (circuito2)

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

50ms

20V

Rectificador Onda completa

(20.730m,16.945)

10V

0V

La siguiente es la simulación modo texto en Pspice -10V

Transformador OndaCompleta VSIN 1 0 SIN(0V 170V 60Hz 0 0) R2 1 2 1y L1 2 0 1H L2 3 0 0.005 L3 0 4 0.005 KMAG L1 L2 L3 1 D1 3 5 1N4004 D2 4 5 1N4004 R1 5 0 100K .lib .model 1N4004 D .tran 0.0005S 0.05s .probe .end Vout resistor

-20V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

V(4) Time

Figura 9.Simulación Vinductor secundario

Vout Resistor 12V

Figura 10. Vinductor secundario por el osciloscopio.

Voltaje Vo resistor 20V (20.730m,16.337) 8V

15V

4V 10V

5V 0V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

V(5) Time

Figura 13. Simulación Vresistor Vout.

0V 0s

5ms

10ms

15ms

20ms

25ms

30ms

35ms

40ms

45ms

50ms

V(6) Time

Figura 11. Simulación Vresistor.

Figura 14. Vresistor Osciloscopio Vout.

 Figura 12. Vresistor Osciloscopio



Se comprobó que el circuito funciona de forma experimental y practica pues los resultados son similares a los requeridos y calculados en la simulación.

Se comprobó el funcionamiento del circuito como era esperado pues se trata de un circuito Rectificador de onda completa y los resultados coinciden con la simulación.

Puente de diodos

La siguiente tabla Muestra de manera precisa los resultados obtenidos durante todo el desarrollo de la práctica los cuales se pueden comparar y obtener una aproximación muy cercana entre el análisis teórico y el práctico. Simulación

Transformador Puente diodos VSIN 1 0 SIN(0V 170V 60Hz 0 0) R2 1 2 1y L1 2 0 1H L2 3 4 0.01 KTRANS L1 L2 1 D1 3 5 1N4004 D2 4 5 1N4004 D3 0 4 1N4004 D4 0 3 1N4004 R1 5 0 100K .lib .model 1N4004 D .tran 0.0000005S 0.05s .probe .end Vout puente de diodos

Rectificador de media onda (Fig 2)

170V

17V

0V

9V

120V

12V

Rectificador de onda completa (Fig 3)

170V

11.2V

0V

7V

120V

8V

Rectificador de onda completa (Fig4)

170V

15.828V

0V

11V

120V

11.3V

Tabla 4. Resultados obtenidos en simulación Pspice.

Implementación Rectificador de media onda (Fig 2)

170V

17V

0V

6.229V

120V

9.644V

Rectificador de onda completa (Fig 3)

170V

11.2V

0V

5.863V

120V

6.518V

Rectificador de onda completa (Fig4)

170V

15.828V

0V

11.59V

120V

12.98V

Tabla 5. Resultados obtenidos con el osciloscopio.

Conclusiones   Figura 15. Simulación Puente de diodos.

 



Figura 16. Osciloscopio Puente de Diodos Vout  Se comprobó nuevamente que

el circuito esta bien diseñado tanto en su diseño teórico como en su estructura practica pues los resultados coinciden con lo esperado

Se conoció el diodo como dispositivo electrónico practico muy común en circuitos simples. Se conocieron los parámetros e identificaron de sus principales características en varias de sus referencias. Se recordó uso del software Pspice en la simulación de circuitos con diodos. Se Conocieron distintos tipos de circuitos prácticos e importantes en el desarrollo de otros circuitos estos son: Circuito con diodo, Rectificador de media onda, Rectificador onda completa, Puente de diodos. Como se pudo observar en cada una de las gráficas, los circuitos cumplen a cabalidad con sus funciones, en las figuras se muestra cada uno de los ítems con sus valores pico, frecuencia y forma.