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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

Laboratorio 3

Aplicaciones de los Diodos Jara López, Michael Sánchez Huertas, William Amado Holguín, Juan [email protected] [email protected] [email protected] Universidad Distrital Francisco José de Caldas Electrónica de potencia Informe de laboratorio 3 Resumen—

En este laboratorio se busca implementar un circuito que utilice diodos para el procesamiento de señales análogas, en el cual se pueda colocar un nivel DC a la señal de entrada, que es una fuente de alimentación sinusoidal, este circuito recibe el nombre de fijador, ya que permite mantener una tensión sobre la carga a la que se le puede realizar ajuste por medio de una resistencia variable, también poder realizar un circuito doblador de tensión que pueda alimentar una carga son una salida de 12 VDC Abstract I. OBJETIVOS GENERALES.........................................1 II. MARCO TEÓRICO......................................................1 A. Doblador de voltaje...................................................1 B. Circuito recortador o limitador...............................1 C. Circuito fijador de nivel............................................1 III. MATERIALES Y EQUIPOS....................................2 IV. PROCEDIMIENTOS................................................2 A. Circuito doblador de voltaje sincronizado con la red. B. Circuito sujetador de voltaje sincronizado con la red. V. RESULTADOS...............................................................3 A. Circuito doblador de voltaje sincronizado con la red. B. Circuito sujetador de voltaje sincronizado con la red. VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS................................3 VII. CONCLUSIONES.....................................................4 VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS....................4

I. 1.

OBJETIVOS GENERALES

Diseñar e implementar circuitos con diodos útiles para el procesamiento de señales análogas.

II. MARCO TEÓRICO A. Doblador de voltaje Un circuito multiplicador de tensión está formado por diversos rectificadores de media onda y condensadores dispuestos especialmente para entregar una tensión múltiplo de la recibida en su entrada. En el caso de un doblador, la tensión en la salida será, en principio, el doble de la tensión máxima de la

In this lab seeks to implement a circuit that uses diodes for processing analog signals, in which you can place a DC level to the input signal, which is a source of sinusoidal supply, this circuit is called fixer, and which allows to maintain a tension on the load to which he can perform adjustment by a variable resistor, also to carry out a voltage doubler circuit which can supply a load are output 12VDC

TABLA DE CONTENIDO

2 2 3 3

señal de entrada Cuando llega el semiciclo negativo, el primer diodo conduce pues queda polarizado directamente y se carga el primer condensador a la tensión máxima de entrada; durante este tiempo no conduce el segundo diodo. En el semiciclo positivo no conducirá el primer diodo, pues queda polarizado inversamente y se comportará como un circuito abierto, siendo el segundo diodo el que permitirá la conducción ya que está polarizado directamente y consecuentemente se cargará el segundo condensador (que es donde se toma la tensión de salida). [1] Esta tensión de carga será la suma de la tensión en la entrada más la del primer condensador, siendo así la tensión total en la salida el doble de la señal máxima de entrada. Si seguimos disponiendo diodos y condensadores iremos haciendo que la tensión de salida sea el triple, cuádruplo, etc. de la señal alterna de entrada. B. Circuito recortador o limitador

1 Aplicaciones de los Diodos

Universidad Distrital Francisco José de Caldas Limitadores de tensión o recortadores son circuitos que emplean como elemento fundamental el diodo. Su misión es recortar la señal de entrada en un cierto sentido según se disponga el diodo y una tensión continua auxiliar. Podemos distinguir dos tipos de recortadores: Recortadores a un nivel y recortadores a dos niveles. C. Circuito fijador de nivel Lo que hace el circuito fijador de nivel es agregar una componente de corriente continua a la forma de la señal original que ha sido respetada y lo que ha sucedido es un desplazamiento vertical de dicha señal. El primer semiciclo negativo del voltaje de entrada el diodo se enciende. El capacitor de carga a Vp con la polaridad que se muestra en la figura. Ligeramente después del pico negativo el diodo se apaga. La constante de tiempo RLC se hace deliberadamente mucho mayor que el periodo T de la señal de entrada. Por esta razón el capacitor permanece casi completamente cargado durante el tiempo de apagado del diodo. En primera aproximación el capacitor actúa Como una batería. Figura 1

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1 Diodos 1 Juego de conectores banana – caimán 1

Juego de conectores banana – banana

1 Banco de LORENZO Tabla 1 Materiales y equipos

IV. PROCEDIMIENTOS A. Circuito doblador de voltaje sincronizado con la red. En la figura 2 se puede apreciar la configuración del montaje implementado en la práctica, el cual se diseñó para obtener una señal de salida de positiva con una tensión de 12 Vdc para una carga de 1 KΩ.

Figura 2 Montaje realizado en el circuito doblador de voltaje Figura 1 Circuito fijador típico

III. MATERIALES Y EQUIPOS Para el desarrollo del laboratorio en referencia se necesitó de los siguientes materiales y equipos para cumplir los objetivos del laboratorio:

1 Osciloscopio RIGOL DS1102E

El circuito funciona de la siguiente manera. Durante el semiciclo positivo el diodo D1 está polarizado en directa y el diodo D2 está polarizado en inversa y el condensador C1 se carga aproximadamente al valor pico del voltaje en la entrada menos la caída de voltaje del diodo (VP – 0.7V). Durante el semiciclo negativo el diodo D2 está polarizado en directa y el diodo D1 está polarizado en inversa. En este punto el voltaje almacenado en C1 se suma al voltaje de entrada cargando el condensador C2 a (2VP). D2 rectifica a media onda y C2 filtra la onda pulsante, el resultado es una salida de corriente continua de voltaje aproximadamente el doble de la entrada (2VP).

2 Sondas para osciloscopio 1 Multímetro Fluke 179 1 Protoboard 3 Capacitores de 10 uF y 100 uF 2 Resistencias de 1 KΩ y 10 KΩ

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Laboratorio 3 A continuación se presenta los resultados obtenidos en el laboratorio con los montajes propuestos. A. Circuito doblador de voltaje sincronizado con la red.

Figura 3 Simulación circuito doblador

Realizando el montaje propuesto en la figura 2, se observa el comportamiento del circuito frente a lo estimado en la simulación.

B. Circuito sujetador de voltaje sincronizado con la red. En la figura 4 se puede apreciar la configuración del montaje implementado en la práctica, el cual se diseñó para obtener un circuito fijador de parte inferior en cero para una carga resistiva de 10 KΩ y alimentación de 18 Vac a 60 Hz.

Figura 6 Resultado circuito fijador Figura 4 Montaje realizado para el circuito sujetador Inicialmente se cuenta con una alimentación del circuito, para este caso es una señal AC sinusoidal de 18 Vac. El circuito tiene un comportamiento durante los semiciclos negativos el diodo esta polarizado en directa permitiendo que el capacitor C se cargué aproximadamente a VP (in) – 0.7V donde VP (in) es el voltaje pico de la señal de entrada. Después del pico negativo el diodo queda polarizado en inversa y esto es porque la carga positiva adquirida por el condensador bloquea al cátodo del diodo y busca descargarse a través de R. La idea es que el capacitor no se descargue totalmente cuando el diodo esta en inversa para así mantener una corriente continua aproximada a VP (in) – 0.7V que por superposición cambie el nivel DC de la señal de entrada.

Podemos observar realizando una comparación con las simulaciones que la forma de onda fue la esperada.

B. Circuito sujetador de voltaje sincronizado con la red. Realizando el montaje propuesto en la figura 4, se observa el comportamiento del circuito frente a lo estimado en la simulación.

Figura 5 Simulación circuito sujetador Figura 7 Resultado circuito sujetador V. RESULTADOS

Podemos observar realizando una comparación con las simulaciones que la forma de onda fue la esperada. 3

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Laboratorio 3 los obtenidos en la simulación, de la misma forma se puede afirmar que los circuitos sujetadores cumplen con la función de mantener el valor de tensión, se observó que agrupando de manera correcta distintos factores y elementos en conjuntos, podemos utilizar esa restricción para aumentar la tensión respecto a un valor pico suministrado por una fuente.

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS Para el circuito fijador se observa que la señal de salida es la esperada con valor aproximado de 10V en el cual de puede apreciar que durante el semiciclo positivo el diodo D1 está polarizado en directa permitiendo que el condensador C1 se cargue, se puede ver que en el semiciclo negativo hay una pequeña caída de tensión debido a que en este ciclo el diodo D2 está polarizado en inversa y el condensador C1, llegando a un aproximado de su tensión nominal. Así mismo en el semiciclo negativo se puede observar una pequeña caída de tensión debido a que el condensador C2 se esta cargando. En este punto el voltaje almacenado en C1 se suma al voltaje de la fuente cargando el condensador C2, este a su vez permite mostrar una tensión que llega a ser un aproximado de dos veces la tensión de alimentación, se puede observar una señal rectificada a la salida a media onda debido a la operación de D2 y el condensador C2 filtra la onda, el resultado es una salida de corriente continua de voltaje aproximadamente el doble de la entrada.

2.

VIII. [1] [2]

[3] [4]

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

C. A. Rojas Vargas, “Diseño y Simulación de Tecnicas de Modulación PWM Natural para el Control de Motores Trifasicos,” pp. 41–44, 2006. C. Andrés and M. Miranda, “Laboratorio de electrónica de potencia - circuitos generadores de señales de control. Modulación de Ancho de Pulso ( PWM ) y Amplificadores Operacionales .,” pp. 1–4. A. Andueza San Martín, “Escuela Técnica Superior De Ingenieros,” pp. 31–33, 2010. Data Sheet LM 555.

VII.CONCLUSIONES 1.

El desarrollo de la práctica fue el adecuado ya que se presenta coherencia entre los resultados calculados y

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