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• Andre Corrales

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA

PROGRAMA PROFESIONAL, DE INGENIERIA MECANICA, MECANICA – ELECTRICA Y MECATRONICA GUIA DE PRACTICAS DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

ELABORADO POR:

 Ing. Marcelo Jaime Quispe Ccachuco.

Arequipa - Perú 2010

UCSM-PPIMEM

CIRCUITOS ELECTRONICOS I

TERCERA UNIDAD:

AMPLIFICADORES DE PEQUEÑA SEÑAL. 3.1 Modelos en BJT y JFET 3.2 Circuito equivalente en pequeña señal. 3.3 Ganancia de tensión, corriente y potencia. 3.4 Características de impedancia de entrada y salida 3.5 Diseño de preamplificadores

CUARTA UNIDAD:

QUINTA UNIDAD:

EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL. 4.1

Arquitectura Interna.

4.2 4.3 4.4 4.5

Parámetros eléctricos de lazo abierto Configuraciones básicas. Aplicaciones lineales y no lineales Diseño de amplificadores.

DISPOSITIVOS REGULADORES Y TEMPORIZADORES. 5.1 Principio de regulación de tensión. 5.2 Reguladores integrados fijos y variables. 5.3 Principio de temporización. 5.4 El timer 555. 5.5 Otros tipos de timers.

Parametos de los informes: Un informe debe contener los circuitos armados en clases, dichos deberán estar en diseñados en un software de simulación: Multisim Orcad Proteus (de preferencia) Objetivo de laboratorio Observaciones Cálculos y resultados Conclusiones

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CIRCUITOS ELECTRONICOS I

LAB 1: EL DIODO SEMICONDUCTOR I. OBJETIVOS El objetivo del laboratorio es que el alumno comprenda el significado de la resistencia dinámica del diodo y que su valor depende del punto de polarización en el que se encuentra el mismo. II. INFORME PREVIO A) Desarrollar los siguientes conceptos previos Estructura y simbología del diodo. Curva característica I-V de un diodo (idealizaciones) o Valores límites o Tensión umbral o Tensión Zéner o Intensidad inversa de saturación o Resistencia estática y dinámica o Circuitos equivalentes en cada tramo Polarización o Directa o Inversa Cálculo del punto de trabajo Comportamiento de un diodo en régimen dinámico (conmutación) o Tiempos de conmutación o Capacidades en la unión o Modelo equivalente Tipos y aplicaciones de los diodos III.- MATERIAL Y EQUIPO •

2 diodos 1N4007

•

2 resistencias De 1 Kohms de 1/2 watt

Imprimir el DATASHET del 1N4148 y 1N4004 disponibles en Internet. MARCO TEORICO El Diodo; Estructura y simbología Un diodo semiconductor de estado sólido es un componente electrónico fabricado a partir de un material base semiconductor sobre el que se difunde una unión P-N. El terminal correspondiente a la zona P se denomina ánodo (A) y el correspondiente a la zona N, cátodo (K).

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En la figura 1 queda reflejada la constitución de una unión P-N, el símbolo genérico utilizado para representar un diodo, así como la característica I-V del mismo. De manera teórica, con algunas idealizaciones y aproximaciones, puede obtenerse que:

I = I S (e qV / KT −1) Con: •

I y V: intensidad y tensión por el diodo en sentido ánodo –cátodo.

•

Is: intensidad inversa de saturación.

•

KT/q=0,026(T/300) Volts.: potencial térmico (T viene dado en K).

Figura 1. Estructura y simbología

IV.- PROCEDIMIENTO 1.- Identificación de Ánodo y Cátodo del diodo Para identificar el ánodo y cátodo de un diodo debe considera lo siguiente: Un buen diodo debe indicar relativamente poca resistencia en condición de polarización directa e infinita o muy alta en inversa. 2.- Verificar el estado de los diodos 1N4007 Obs.: coloque el multímetro como Ohmimetro en la escala Rx100 . - Conecte el ohmimetro al diodo en la condición de polarización directa, como se indica en la figura 1 y mida su resistencia. Rdirecta=………….. - Conecte el ohmimetro al diodo en polarización inversa como se muestra en la figura 2 y mida su resistencia Rinversa=………..

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Figura 2

Figura 1

3.- Para el diodo 1N4007, anotar el valor de los siguientes parámetros proporcionados en el datasheet del fabricante. IFmax , Potmax, VRmax Comentar el significado de cada uno. 4.- Arme el circuito de la siguiente figura:

Figura 3

¿Cómo se encuentra polarizado el diodo? _____________ 5.- De la siguiente tabla, aplique el voltaje indicado al circuito anterior, y lleve a cabo las mediciones indicadas (utilice el multímetro analógico). Volts V(diodo) I(diodo) 0.30 V 0.60 V 0.80 V 2.00 V 4.00 V 6.00 V 8.00 V 6.- Arme el circuito de la siguiente figura:

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Figura 4 ¿Cómo se encuentra polarizado el diodo? __________ 7.- Varíe el voltaje de entrada, hasta 20 V, elabore una tabla como el caso anterior con Voltaje y corriente en el diodo. 8.- con los datos obtenidos en los item 4 y 5 graficar con ayuda del programa Matlab Corriente I (eje y) versus voltaje (eje x) 9.- Vuelva a armar el circuito de la figura 3, empezando con la fuente en 0 volts empiece a subir hasta q el amperímetro marque 1mA, repita para los valores indicados en la siguiente tabla y repita el proceso para cada uno de los 3 diferentes tipos de diodos I (mA)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

V(volts)

10.- Arme el circuito de la figura 3 y mida Id, Vd y VL. Dibuje la forma de onda esperada y obtenida de colores diferentes. Figura 5 11.- Arme el circuito de la figura 4 y mida Id, Vd y VL. Dibuje la forma de onda esperada y obtenida de colores diferentes.

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Figura 6

V. CUESTIONARIO FINAL PREGUNTAS: 1.- ¿De qué material están construidos los diodos semiconductores? 2.- ¿Cuál es el voltaje de operación de los diodos rectificadores? 3.- ¿Qué sucede si conectamos 4 diodos en serie? 4.- ¿Qué se debe considerar al seleccionar un diodo? 5.- ¿Cómo afecta la frecuencia a los diodos? 6.- Investigar los diferentes tipos de diodos que existen. 7.- ¿Cómo afecta le frecuencia a los instrumentos de medición? 8.- En base a la experiencia del item 8 cual de los 3 diodos es el mas lineal? 9.- Indicar en que aplicaciones practicas se usan estos diodos utilizados en la experiencia VI. CONCLUSIONES Emita al menos cinco conclusiones en torno al trabajo realizado __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ______________

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LAB 2: CIRCUITOS RECTIFICADORES, RECORTADORES, MULTIPLICADORES DE VOLTAJE I. OBJETIVOS - El objetivo del laboratorio es que el alumno comprenda el significado de la resistencia dinámica del diodo y que su valor depende del punto de polarización en el que se encuentra el mismo. - Estudiar Los diferentes modelos de circuitos rectificadores monofásicos y los tipos de recortadores. II. INFORME PREVIO 1.- Describir el proceso de rectificación de media onda. 2.- Describir el proceso de rectificación de onda completa. 3.- ¿Cómo se calcula matemáticamente el voltaje medio en un circuito rectificador? III.- MATERIAL Y EQUIPO •

Protoboard

•

2 Resistencias de 1kohm de ½ w

•

Capacitares electrolíticos de 16uF/15V ,100uF/15V

•

04 Diodos 1N4007 o puente diodos (integrado)

•

1 Diodo Zener de 5 a 12 Volt/2W

MARCO TEORICO Rectificador de Media Onda Los rectificadores de media onda y de onda completa se usan para transformar una tensión de alterna − AC − en otra de continua − DC. Se usan por lo tanto en todos los circuitos electrónicos, salvo los que van alimentados por baterías.

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Rectificador de Onda Completa Hay distintas maneras de realizar un rectificador de onda completa usando diodos ideales. Una posibilidad es usar el circuito que se muestra en la Fig.15(a), que contiene 4 diodos. Para mejor comprender la operación de este circuito es de interés contemplarlo como la superposición de dos rectificadores de media onda, tal como se muestra en la Fig.15(b).

A.- CIRCUITOS RECORTADORES Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más negativa que VR + Vγ

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•

Cuando la tensión de la fuente es menor de +0.6 V, el diodo no conduce por lo tanto la diferencia de potencial en la resistencia es cero.

•

Cuando la fuente suministra una tensión mayor de +0.6 V, el diodo conduce, con lo cual la tensión en la resistencia será igual a la tensión de la fuente menos la caída de tensión en el diodo (0.6 V).

Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más positiva que VR Vγ

•

Cuando la tensión de la fuente es mayor de +5.6 V (5V de la fuente de continua + 0.6V del diodo), el diodo conduce por lo tanto la diferencia de potencial queda fija en 5.6 V

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Cuando la fuente suministra una tensión menor de +5.6 V, el diodo no conduce, con lo cual mido la tensión de la fuente.

Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador)

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B.- FILTRADO. Explicación cualitativa A partir de un circuito rectificador de media onda, como el de la figura, es posible obtener a la salida una señal continua. Esto se logra con la simple adición a dicho circuito de un condensador que actúe como filtro. La misión del condensador es almacenar energía y entregarla a la carga cuando sea preciso.

En la siguiente figura se puede ver la salida obtenida en el circuito anterior, si se supone que la carga tenga un valor infinito (RL = ∞). Como se aprecia, la tensión a la salida queda fijada al valor continuo Vm, debido a que el condensador se carga a dicho valor y, al no tener camino para su descarga, queda con esa tensión indefinidamente. En el caso en que la resistencia de carga tenga un valor finito (RL