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• Nicole Sophia Forero Prieto

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Informe de Laboratorio No. 2

Circuitos con Diodos ARTURO JOSE BENAVIDES BARRIOS Universidad Tecnológica de Bolívar Estudiante de Ingeniería Eléctrica Código: T00032282 Email: [email protected]

LUIS ALEJANDRO SEGRERA CABARCAS Universidad Tecnológica de Bolívar Estudiante de Ingeniería Eléctrica Código: T00032314 Email: [email protected] HENRY ESCOBAR BLANCO Universidad Tecnológica de Bolívar Estudiante de Ingeniería Mecatronica Código: T00032225 Email: [email protected]

INTRODUCCIÓN La experiencia se relaciona con el comportamiento de diodos en un circuito eléctrico. Los que nos dará lugar el análisis y comprobación de saber cuándo y cómo actúa un diodo como un rectificador de onda, comprender y reconocer la importancia del uso del diodo dentro de un circuito eléctrico mediante la comparación que se puede hacer entre los valores obtenidos directamente por los cálculos teóricos .Para tal efecto el laboratorio cuenta con un sistema en el cual se puede regular la entrada con una fuente de voltaje que puede variar a nuestro antojo. La disposición física del equipo permite que la persona que desarrolla la experiencia cuente con un ambiente apropiado para que se cuestione sobre la deducción y aplicación de la ley fundamental de la medición. OBJETIVOS A continuación se enuncia el objetivo general y los objetivos específicos del laboratorio, con propósito de definir el marco teórico-conceptual y el principal propósito de la experiencia.

- Objetivo General 

Construir y analizar diferentes circuitos utilizando diodos

- Objetivos Específicos   

Determinar el papel de los filtros dentro de circuitos con diodos. Calcular corriente y voltajes del diodo Comparar las mediciones realizadas analizar y expresar sus diferencias.

DATOS EXPERIMENTALES.

Sin Filtro

Con Filtro

Medido Calculado Medido Medido Vsec(rms) Vout(pico) Vout(pico) Vout(DC) Vrizado(pp) Frizado(Hz) 20,36 23,3 27,6 27,6 0,06624

60

Tabla 1. Datos obtenidos del circuito de la figura 1

Sin Filtro

Con Filtro

Medido Calculado Medido Medido Vsec(rms) Vout(pico) Vout(pico) Vout(DC) Vrizado(pp) Frizado(Hz) 14,28 10,6 11,3 18,8 0,04512 60 Tabla 2. Datos obtenidos del circuito de la figura 2

Sin Filtro Medido Calculado Medido Vsec(rms) Vout(pico) Vout(pico) 20,36 22,6

Con Filtro Medido Vout(DC) Vrizado(pp) 26,7 0.06408

Frizado(Hz) 200

Tabla 3. Datos obtenidos del circuito de la figura 3 Tabla 4. Datos obtenidos del circuito de la figura 8

Vfuente(V) Vout(medido)(V) IL(calculado)(mA) VR1(calculado)(V) IR1(calculado)(mA) Iz(calculado)(mA) 2 1,77 0,826 0,1818 0,826 0 4 3,56 1,65 0,3636 1,65 0 6 4,71 2,27 1 4,45 2,18 8 4,97 2,27 3 13,63 11,36 10 5,072 2,27 5 22,72 20,45

RL(Ω) Vout(medido)(V) IL(calculado)(mA) VR1(calculado)(V) IR1(calculado)(mA) Iz(calculado)(mA) 1000 5,11 5 6,99 31,81 26,81

750 500 250 100

5,098 5,082 4,98 3,71

6,66 10 20 37,5

6,99 6,99 6,99 6,99

31,81 31,81 31,81 37,5

Tabla 4. Datos obtenidos del circuito de la figura 9

ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES

1. Como la mayoría de dispositivos electrónicos emplea corriente continua se hace necesario el uso de los rectificadores para convertir corriente alterna en corriente directa, hay rectificadores de media onda y de onda completa los cuales varían tanto el transformador empleado como el número de diodos del circuito, el rectificador de onda completa tiene ventajas sobre el de medio onda ya que el rectificador de medio onda solamente entrega la mitad de energía debido a que durante el ciclo negativo el circuito produce 0 V, en cambio el de onda completo entrega toda la energía de la onda AC tanto en el semiciclo positivo como negativo. 2. Tanto el rectificador de onda completa y puente, rectifican la señal por completo pero se diferencian en el que el transformador que se debe emplear en de onda completa debe poseer un tap central para poder realizar la configuración del circuito, en cambio el de puente puede usar un transformador sin tap, se diferencian también en la cantidad de diodos empleados siendo el rectificador de onda completa el que usa menos diodos ya que emplea 2 de ellos, en cambio el rectificador puente emplea 4 diodos, de las pruebas experimentales como las de simulación podemos afirmar que el rectificador puente tiene mayor voltaje de salida y mayor corriente que el de onda completa 3. Si un diodo en el puente rectificador está abierto, el circuito se convierte en un rectificador de media onda, independientemente del diodo que este abierto.

4.

25,15 21,81 11,81 0

Circuito Recortador de onda

Análisis sin filtro: E% =

|VoCalculado − VoMedido| ∗ 100% VoCalculado

E% =

|23.3 − 27.6| ∗ 100% 23.3

E% =18.45% Este error porcentual para este caso que fue de un 18.45% fue debido a que los cálculos teóricos se hicieron teniendo en cuenta que al transformador ideal se le suministraban 110V del lado de alta tensión y del lado de baja tensión salían 24V, pero cuando se hizo la parte experimental el voltaje que se suministró al transformador del toma corriente era de 120V aproximadamente lo que generaba que en el lado de baja saliera un voltaje mayor a 24V que fue de 28.79V.

Gráfico De Vsec y Vout

Grafico del voltaje en el lado de baja tensión: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul En la gráfica podemos ver claramente la función de nuestro circuito recortador de onda el cual podemos apreciar que recorta la parte negativa del voltaje de entrada, volviéndolo cero en la resistencia de carga.

Análisis Con Filtro: Gráfico De Vsec y Vout

Grafico del voltaje en el lado de baja tensión: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul Al ponerle un filtro al circuito recortador de onda mostrado anteriormente podemos ver que el voltaje en la resistencia de carga tiene un rizado el cual depende de la velocidad de descarga del capacitor. También se puede ver que este filtro nos rectifica aún más la onda, dejándola muy parecida a la onda de voltaje en DC.

Circuito Rectificador De Onda Completa

Análisis sin filtro: E% =

|VoCalculado − VoMedido| ∗ 100% VoCalculado

E% =

|11.3 − 13.7| ∗ 100% 11.3

E% = 21.23% Este error porcentual para este caso que fue de un 21.23% fue debido a que los cálculos teóricos se hicieron teniendo en cuenta que al transformador ideal se le suministraban 110V del lado de alta tensión y del lado de baja tensión salían 24V, pero cuando se hizo la parte experimental el voltaje que se suministró al transformador del toma corriente era de 120V aproximadamente lo que generaba que en el lado de baja saliera un voltaje mayor a 24V que fue de 28.79V.

Gráfico De Vsec y Vout

Grafico del voltaje en el lado de baja tensión: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul En la gráfica se puede apreciar la función del circuito rectificador de onda completa, el cual lo que hace es eliminar la parte negativa de la onda en el voltaje de la resistencia de carga y no la vuelve cero como el recortador de onda sino que la vuelve positiva.

Análisis Con Filtro: Gráfico De Vsec y Vout

Grafico del voltaje en el lado de baja tensión: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul Al añadirle un filtro a nuestro circuito rectificador de onda completa podemos apreciar que el voltaje en la resistencia de carga es casi constante, es decir, casi como si fuera un voltaje en DC y esto es debido a la capacidad de carga y descarga del capacitor. También se puede apreciar que está aún más rectificada que la gráfica del recortador de onda con filtro.

Circuito Rectificador De Onda Completa: Puente De Diodos

Análisis sin filtro: E% =

|VoCalculado − VoMedido| ∗ 100% VoCalculado

E% =

|22.6 − 26.3| ∗ 100% 22.6

E% = 16,37%

Grafico De Vsec y Vout

Grafico del voltaje en el lado de baja tensión: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul En la gráfica se puede apreciar la función del circuito rectificador de onda completa, el cual lo que hace es eliminar la parte negativa de la onda en el voltaje de la resistencia de carga y no la vuelve cero como el recortador de onda sino que la vuelve positiva.

Análisis Con Filtro: Gráfico De Vsec y Vout

Grafico del voltaje en el lado de baja tensión: Amarillo

Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul Al añadirle un filtro a nuestro circuito rectificador de onda completa podemos apreciar que el voltaje en la resistencia de carga es casi constante, es decir, casi como si fuera un voltaje en DC y esto es debido a la capacidad de carga y descarga del capacitor. También se puede apreciar que está aún más rectificada que la gráfica del recortador de onda con filtro. Circuitos Con Diodo 1N4148 Sin Diodo:

Gráfico De Vpp y Vout

Grafico del voltaje de entrada: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul Se puede apreciar que el voltaje en la resistencia descarga solo es un poco menor al voltaje de entrada, y esto es debido a la resistencia de 10KΩ que está en serie a la resistencia de carga 𝐕𝐨𝐮𝐭 = 𝐕𝐩𝐩 − 𝐕𝐑𝟏

Con Diodo 1N4148:

Gráfico De Vpp y Vout

Grafico del voltaje de entrada: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul Teniendo en cuenta la gráfica del voltaje en la resistencia de carga y comparándola con la gráfica del voltaje de carga del circuito sin el diodo 1N4148 se puede ver que cuando la fuente alcanza el voltaje de polarización de este diodo, este se polariza y da un voltaje constante, y se mantiene así hasta que el voltaje de entrada disminuye hasta no ser suficiente para polarizar este diodo. En los rangos en que voltaje de entrada no es suficiente para polarizar el diodo, la gráfica sigue con la forma como si el circuito no tuviera el diodo 1N4148, es decir, sería igual a la gráfica del circuito anterior entre esos rangos.

Con Diodo 1N4148 Y Una Fuente DC En Serie Al Diodo:

Gráfico De Vpp y Vout

Grafico del voltaje de entrada: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul Aquí se puede apreciar la misma forma de onda del circuito anterior, del voltaje en la resistencia de carga, pero con la diferencia que debido a la fuente DC en serie al dioso 1N4148 el voltaje en el que el diodo se polariza será mayor y por tal la resistencia de carga toma el voltaje del diodo 1N4148 a un valor de voltaje de entrada mayor al del circuito anterior y la diferencia será igual al voltaje de la fuente DC que esta en serie al diodo.

Circuito Con Diodo 1N4148 y Un Capacitor:

Gráfico De Vpp y Vout

Grafico del voltaje de entrada: Amarillo Grafico del voltaje en la resistencia de carga: Azul En el grafico del voltaje en la resistencia de carga se puede ver que este voltaje es mayor al voltaje de entrada, y esto es debido a que el capacitor al ser un elemento que almacena energía va a adquirir el mismo voltaje de la fuente, aunque este varíe, entonces el voltaje en la resistencia de carga será 2 veces el voltaje de entrada menos el voltaje al que se polariza el diodo 1N4148. 𝐕𝐨𝐮𝐭 = 𝟐𝐕 − 𝐕𝐝𝐢𝐨𝐝𝐨

Circuitos Con Diodo Zener 1)

Teniendo en cuenta los análisis obtenidos se puede decir que cuando el diodo zener esta polarizado inversamente pero el voltaje suministrado a este no alcanza a el voltaje zener, entonces el zener trabaja como un circuito abierto, mientras que si el voltaje suministrado alcanza a ser el voltaje zener, entonces el diodo zener se polarizara con su voltaje zener ya sea el voltaje de la fuente igual o mayor a este. 2)

1. Se puede decir según los resultados obtenidos que aunque se varíe el valor en la resistencia de carga, el valor del voltaje en la resistencia R1 no cambiara, es decir, que la resistencia de carga no afecta al voltaje en la resistencia R1; Esto es así siempre y cuando el diodo zener este polarizado ya sea en región zener o como diodo de silicio

CONCLUSIONES 1) Se puede concluir que un para tener una buena rectificación de una onda de AC es necesario uno de los 2 circuitos rectificadores de onda completa y además un filtro paralelo a la resistencia de carga, debido a su capacidad de carga y descarga rápida.

2) Se puede concluir que con un solo osciloscopio no se puede mostrar la gráfica del voltaje de entrada y la del voltaje en la resistencia de carga de un circuito rectificador de onda tipo puente, y esto es debido a que la tierra de la resistencia es diferente a la tierra de la fuente.