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• Beymar Ale Marquez

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1

Laboratorio

CARACTERÍSTICAS Y CIRCUITOS CON DIODOS 1. LISTA DE MATERIALES  Diodo de Germanio (1N34) o similar.  Diodo de Silicio rectificador (1N4007) o similar.  Diodo Zener de 5.1 [V]/500 [mW] (1N751) o similar.  Diodo Zener de 9.1 [V] (1N757) o similar, potencia del diodo de acuerdo al diseño.  Lote de resistencias de todo valor: 330[]; 470[]; 1[K]; 2.2 [K]; 4.7 [K]; 10 [K] todos de ½ [W]; 220 [] de 2 [W] y 470 [] de 1 [W].  Potenciómetro de 1 [K].  Capacitores electrolíticos de 10 [F]; 100 [F]; 470 [F]; 1000 [F] todos para 35 [V] o más.

2. LISTA DE INSTRUMENTOS A UTILIZAR  Fuente de alimentación variable DC.  Multímetro.  Osciloscopio.  Generador de Funciones.

Consideraciones previas al laboratorio. Armado en Protoboard Para las prácticas del laboratorio de electrónica analógica, el uso correcto del protoboard es importante para obtener un armado que permita un

seguimiento fácil de las señales a lo largo del procesamiento de la misma y un análisis respectivo para una rápida y/o ordenada verificación del trabajo que se está realizando. El esquema mostrado a continuación es un ejemplo el que deberá seguirse a lo largo de éste y los siguientes laboratorios.

Un armado práctico de un circuito simple es como sigue:

3. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA A REALIZAR 3.1 OBJETIVO GENERAL Analizar, diseñar e implementar circuitos con dispositivos de una juntura (diodo) y conocer su comportamiento de diferentes circuitos. 3.2 OBJETIVOS ESPECIFÍCOS Los objetivos específicos que a continuación se señalan son para cada experimento.

a) Mostrar cómo se prueban diodos de Germanio y Silicio con el multímetro y verificar en forma práctica que los diodos de propósito general tienen baja resistencia en polarización directa. b) Verificar en forma práctica que los diodos de propósito general tienen alta resistencia en polarización inversa. c) Realizar las medidas pertinentes para construir las curvas características de los diodos de Germanio y Silicio, realizar observaciones en cuanto a las diferencias encontradas si es que existen. d) Mostrar que los Diodos trabajan como recortadores de tensión positiva y negativa y demostrar cómo el diodo recortador altera la forma de onda de una señal aplicada al diodo. e) Mostrar cómo construir circuitos recortadores de Tensión que introducen los componentes de valor medio a las ondas sinusoidales y otras. f) Verificar el funcionamiento de circuitos multiplicadores de Tensión requerido en algunos casos en aplicaciones especiales. Para el cumplimiento pleno de los objetivos trazados en esta práctica se puede realizar las medidas de tensión. Corriente, riple y cualquier otro parámetro que considere sea de importancia.

4. REALIZACIÓN DEL PRE - INFORME. a) CARACTERÍSTICAS DE POLARIZACIÓN DIRECTA. Explique detalladamente el funcionamiento de un circuito en Polarización Directa, para un diodo de uso general y el funcionamiento de un circuito en Polarización Inversa, para un diodo Zener, mostrado en las figuras 1 y 2 respectivamente. Indique que tipo de precauciones prácticas se debe tener para no sobrepasar la máxima condición de operación de un diodo semiconductor. Investigue las características eléctricas del diodo de uso general y del diodo Zener a utilizar.

DC V NO DATA

D1 DIODE

DC A NO DATA

P1 1k 10%

V1 15V

+ P1 1k 10%

Voltímetro D1 ZENER

DC A NO DATA

+

V1 15V

R1 1k

Voltímetro

Amperímetro

DC V NO DATA

R1 1k

Amperímetro

FIGURA

1

FIGURA 2

b) CARACTERÍSTICAS DE POLARIZACIÓN INVERSA. Explique detalladamente el funcionamiento de un circuito en polarización Inversa para el Diodo de uso general en base a la figura 3 y el funcionamiento de un circuito en Polarización Directa para un Diodo Zener en base a la figura 4. Indique que tipo de precauciones prácticas se debe tener para no sobrepasar las características de operación eléctricas en estas condiciones. R1 1k

DC V NO DATA

D1 DIODE

+ P1 1k 10%

DC A NO DATA

V1 15V

Voltímetro

R1 1k

P1 1k 10%

DC V NO DATA

+

Voltímetro D1 ZENER

DC A NO DATA

V1 15V

Amperímetro

FIGURA FIGURA

4

Amperímetro

3

c) CARACTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE (V-I) Utilizando los circuitos indicados la figura 1 al 4 obtenga las características V-I para los siguientes diodos: Germanio (1N34) o similar, Silicio (1N4007) o similar, Zener de 5.1 [V]/500[mW] (1N751) o similar, Zener de 9.1[V] (1N757) o similar.

RECORTADOR DE ONDA En el circuito de la figura (7), analizar la forma de onda de la tensión de salida Vo, cuando la tensión de entrada es una señal triangular simétrica de valor 10Vpp: Datos: Diodo Zener: Vz = 2[V], el diodo Zener y el diodo D1 son ideales. V1= 2[V]; V2=3[V] R1 = R2 = 1K[Ὡ] ZENER

D1

R1

+

R2

Vi -

+

V1

+

Vo

V2

Figura 5

d) MULTIPLICADORES DE TENSIÓN. Diseñe e implemente un circuito que permita obtener a la salida: a. Una señal igual al doble de la tensión de entrada. b. Una señal igual al cuádruple de la tensión de entrada. Nota.- Considerar la señal de entrada una onda alterna cuadrada de 5 Vpp.

Explicar su funcionamiento al detalle y efectuar los cálculos respectivos.

SIMULACIÓN Para todos los puntos anteriores, utilice un programa de simulación (workbench, circuit maker, multisim, Proteus, etc.) e implemente con dicha herramienta el Laboratorio.

5. REALIZACIÓN DE LABORATORIO. Para la presentación de laboratorio el estudiante necesariamente debe disponer de todos los puntos armados en protoboard antes del inicio de sesión de la práctica. a)CARACTERÍSTICAS DE POLARIZACIÓN DIRECTA. Arme el circuito de la figura 1, 2 y mueva el potenciómetro de un extremo al otro, del mismo se deben adquirir los datos suficientes como para dibujar en una hoja milimetrada la curva característica del Diodo en polarización directa, haciendo énfasis en la obtención del voltaje de arranque. b)CARÁCTERÍSTICAS DE POLARIZACIÓN INVERSA. Arme el circuito de la figura 3, 4 y mueva el potenciómetro de un extremo a otro, del mismo se deben adquirir los datos suficientes como para dibujar la curva característica del Diodo en Polarización Inversa, repita el proceso para el diodo Zener. c) CARA CTERÍSTICA TENSIÓN-CORRIENTE (V-I) Arme los circuitos de la figura 1- 4, mueva el potenciómetro P1 desde un mínimo hasta un máximo valor según los valores de la tabla 1, segmentando los valores del potenciómetro en 10 medidas mínimamente y obtenga datos V Vs I según la tabla 1 y grafique en una hoja de cálculo la curva correspondiente al componente.

VA-K [V]

Polarizaci ón Directa ID, [mA]

0 0.1 0.2 0.4 . . 0.8

VA-K [V]

Polarizaci ón Inversa ID, [mA]

0 -5 -10 -20 . . -40 Tabla 1

d)RECORTADOR DE ONDA Arme el circuito propuesto en la guía en la figura 5 con los valores calculados en su pre informe y demuestre su funcionamiento.  Utilice un generador de ondas e introduzca una señal senoidal como se muestra en la tabla.  Verifique la onda de salida conforme a lo presentado en el pre informe.

VPP

Forma de Onda (+) 10 Vent 0 (-) 10 (+) 10

a)

0 (-) 10 (+) 10

b)

0 (-) 10 (+) 10

c)

0 (-) 10

e)MULTIPLICADOR DE TENSIÓN. Arme el circuito propuesto en el pre-informe y demuestre su funcionamiento. Tome nota de las medidas que el caso requiera y dibuje las formas de onda obtenidas si la señal sinusoidal de 5 Vpp y 1 KHz. Varíe la frecuencia y verifique si existe alguna variación, de ser así obtenga el rango de frecuencias de buen funcionamiento y explique por qué posee ese rango.

6. INFORME FINAL. Presentar los resultados obtenidos en laboratorio, con los respectivos análisis de los datos experimentales obtenidos, interpretando cada uno de los comportamientos físicos obtenidos, para cada una de las prácticas elaboradas realizar las respectivas observaciones con respecto a lo aprendido y emitir conclusiones de las mismas. Tome en cuenta los objetivos de la práctica pues son muy importantes para la elaboración final del informe:  Emita Las conclusiones para cada punto de Laboratorio en forma independiente.  Realice una comparación entre la hoja simulada y el punto desarrollado en laboratorio.  En base a la comparación emita una conclusión completa y enúncielo en su informe.  Todo cuanto se haya realizado en laboratorio, debe ser detallado, explicado y presentado en el informe, adjunto con sus gráficas respectivas.

Este informe será el vivo reflejo de lo que el alumno haya ejecutado como trabajo en laboratorio.