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• David Coveñas

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Laboratorio Nº 1: CIRCUITOS ENCLAVADORES Y DOBLADORES DE VOLTAJE Facultad de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones, Universidad Nacional de Ingeniería Lima, Perú

Abstract— Per applicazioni particolari come ad esempio l'estrazione devono tensioni continue molto elevate per separare le impurità da metalli preziosi. Per progettare queste fonti di tensione deve collegare una rete di condensatori e diodi a seconda della quantità di tensione all'uscita vogliamo. Questi circuiti sono chiamati moltiplicatore di tensione e funzionano a solo bassa potenza.

I.

II.

CUESTIONARIO

1.- Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales. Los valores teóricos se pueden obtener mediante una simulación, obteniendo así un margen de error muy pequeño.

OBJETIVO

Estudiar las características de funcionamiento de los circuitos enclavadores (o fijadores) y dobladores de voltaje.

Los valores marcados por los multímetros nos darán los valores teóricos. Luego, la tabla comparativa es: Valor Teórico VAB VBC

-17.528 17.528

Valor Experime ntal -17.6 17.6

Luego el voltaje en DC medido por el multímetro en la salida sería el voltaje promedio de la onda superior, siendo este mayor que el voltaje pico de la señal de entrada (onda inferior). 3.- ¿Por qué la tensión DC, en el paso 7 es positiva? Al pasar la comba positiva de la señal de entrada, el diodo D1 se convierte en un cortocircuito ya que el capacitor por estar descargado es también un cortocircuito. Al ocurrir esto, el capacitor se carga a valores cercanos al pico (positivo) de la señal de entrada. La tabla comparativa es: Valor Teórico VAB VBE VCD VDE

21.529 -21.529 21.528 -43.057

Valor Experime ntal 21.48 -21.4 21.3 -42.5

2.- ¿Por qué en el paso 3, la tensión DC es mayor que la tensión pico de entrada? Si el voltaje de entrada es alterno, el capacitor y el diodo ubicados de esa forma harán que el voltaje de salida sea continuo.

El nuevo voltaje vendría a ser:

Vo= A + Asen (wt ) Donde:

V (t)=A sen (wt )

Al disminuir la señal de entrada del valor pico, el capacitor no lo puede hacer tan rápidamente, entonces, este quedara cargado a un valor cercano al pico. Cuando la señal de entrada empieza a bajar hasta el valor valle (mínimo valor de la señal), el diodo D2 se convertirá en un cortocircuito, y el diodo D1 será un circuito abierto. El capacitor que se encuentra descargado en serie con el D2, se empezara a cargar; pero este se cargara al doble del valor del valle; esto ya que el primer capacitor contribuirá a la carga del segundo, por estar ya cargado. Ya comentado esto, nos ubicamos en el valor medido en el paso 7; entre los extremos del diodo. Al estar cargados los capacitores, estos provocaran un corrimiento de voltaje entre los extremos del diodo; pero debido a que el segundo capacitor se encuentra cargado con mayor valor que el primero, la tensión que medirá en el diodo será la señal de entrada corrida hacia arriba con un valor igual (en teoría) al valor pico de entrada; esto se observara con mayor detalle en la simulación de la señal medida en el diodo 2 (D2). Debido a que el voltaje medido del diodo esta aumentado en el valor del voltaje pico,

esto provoca que la señal este prácticamente por encima de la recta horizontal que representa en voltaje 0; al no tener cavidades negativas, no se puede esperar un voltaje negativo; ni el eficaz ni la media.

4.- ¿Qué error hay entre los valores teóricos con los experimentales? El cálculo del error porcentual se realiza de la siguiente manera:

Error( )=

VAB VBE VCD VDE

“En esta imagen se puede apreciar la simulación del circuito enclavador de voltaje.”

V teórico −V exp x 100 V exp

Valor Valor Teóric Experimen Error(%) o tal 21.52 0.227599 21.48 9 981 0.599191 21.52 -21.4 788 9 21.52 1.059085 21.3 8 842 1.293634 43.05 -42.5 02 7

“En la siguiente imagen se puede ver la forma de onda de la entrada (Celeste) y la forma de onda en la salida (Verde).”

Se observa que se obtuvieron buenos cálculos con bajos porcentajes de error. Ello pudo ser debido al buen funcionamiento de los materiales como por ejemplo el multimetro, el osciloscopio, los diodos, etc. 5.- Haga los gráficos de las formas de onda en los circuitos.

“En la siguiente imagen se puede ver la forma de onda de la entrada (Celeste) y la forma de onda en el capacitor (Violeta).”

“En esta imagen se puede apreciar la simulación del circuito doblador de voltaje.”

“En la siguiente imagen se puede ver la forma de onda de la entrada (Celeste) y la forma de onda en el capacitor 1 (Amarillo).”

6.- Indique conclusiones. -

“En la siguiente imagen se puede ver la forma de onda de la entrada (Celeste), la forma de onda en el capacitor 2 (Amarillo) y la forma de onda en el diodo 1 (Verde).”

-

-

“En la siguiente imagen se puede ver la forma de onda de la entrada (Celeste) y la forma de onda en el diodo 2(Verde).”

-

sus

observaciones

y

Se trabajó con el osciloscopio digital Tektronix, aprendiéndose su calibración y sus características relacionadas a las señales, así como su respectiva visualización Se estudió el funcionamiento de los circuitos enclavadores, aprendiendo como desplaza la señal alterna hacia un nivel positivo de tensión continua. Para los circuitos dobladores, no se llega instantáneamente al doble del valor máximo de la señal. Esta recién se alcanza después de un número determinado de ciclos. Los circuitos multiplicadores, en nuestro caso, trabajamos con los dobladores, se utilizan para la generación del alto voltaje requerido en los tubos de rayos catódicos, tubos de rayos X, para alimentar fotomultiplicadores para detectores de rayos gamma. También se utiliza para la generación de altos voltajes para experimentos relacionados a alta energía. A estos circuitos básicos se le denominan Multiplicadores de Tensión y tienen un sinnúmero de aplicaciones sin la necesidad de

utilizar transformadores con devanados centrales. Se basan en la modificación de los circuitos de filtros con condensador, y que se utilizan en las fuentes de poder. Asimismo, en estos circuitos multiplicadores, la resistencia a trabajar deberá poseer un valor muy grande, no generando consumo de potencia.

III.

EQUIPOS Y MATERIALES

Los materiales a utilizar en el laboratorio son:         

Maqueta de trabajo

02 Diodos 1N4004. 01 Resistor de 100KΩ, 0.5W. 02 Condensadores de 0.33μF, 50V, sin polaridad. 01 Juego de alambres. 03 Puntas de prueba – coaxial. Cables con bananas. 01 Osciloscopio TEKTRONIX – COLOR. 01 Maqueta de trabajo. Cables de conexión. Diodo 1N4004

IV.

Osciloscopio TEKTRONIX

BIBLIOGRAFÍA

ELECTRÓNICA: TEORÍA DE CIRCUITOS Capitulo 2: Análisis de Circuitos con Diodos.Robert L. Boylestad Louis Nashelsky .Sexta edición