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EL DIODO RECTIFICADOR Objetivo El alumno realizará mediciones de variables eléctricas en circuitos básicos y de Aplicación general utilizando diodos semiconductores. Materiales D EQUIPO DE MEDICION Y MATERIAL 1 Multímetro 1 Fuente de alimentación de CD 1 Generador de señales 1 Osciloscopio de 2 canales 2 Diodo rectificador 1N4001 o equivalente 1 Diodo Led color rojo 1 Diodo Led color verde 1 Puente de diodos a 1 Amp. 1 Transformador con derivación central y salida de 12V a 500 mA 1 Capacitor electrolítico de 1 μF a 25 V 1 Capacitor electrolítico de 4.7 μF a 25 V 1 Capacitor electrolítico de 220 μF a 25 V 1 Capacitor electrolítico de 1000 μF a 25 V 5 Resistores de 10 kΩ a ½ W 1 Resistor de 220Ω a ½ W 1 Resistor de 18Ω a ½ W 1 Potenciómetro de 5kΩ 1 Regulador de voltaje fijo LM7805 1 Regulador de voltaje variable LM317 NOTA: Se incluyen las hojas de datos de los dispositivos electrónicos a utilizarse en esta práctica. Lea cuidadosamente estas características para el adecuado manejo de estos dispositivos. I. Identificación de las terminales del diodo. Con la ayuda de un Multímetro en la opción de probador de diodos, conecte al diodo las puntas de prueba como se muestra a continuación e identifique las terminales de ánodo y cátodo.

Anote sus conclusiones. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ II. Medición de voltaje umbral de distintos diodos. 1 REALIZADO POR INGENIERO Y PROFESOR JOSE LUIS GARCIA

Realizando el mismo procedimiento del punto anterior, llene la siguiente tabla con los voltajes umbrales medidos para diferentes tipos de diodos. TIPO DE DIODO

VOLTAJE UMBRAL

Diodo de Silicio 1N4001 Diodo de Germanio NTE109 Diodo Led Rojo Diodo Led Verde III. Curva característica del diodo. Arme el siguiente circuito para visualizar la curva característica de un diodo semiconductor. Alimente el circuito con una señal senoidal con amplitud pico de 10 volts y frecuencia de 1 kHz. (a) Utilice el osciloscopio en modo X-Y para visualizar los resultados y dibuje las formas de onda resultante. Invierta el canal 2. Utilice un diodo de silicio. (b). Repita el mismo experimento para un diodo de germanio.

IV. Circuitos Recortadores o limitadores. 2 REALIZADO POR INGENIERO Y PROFESOR JOSE LUIS GARCIA

Arme cada uno de los siguientes circuitos y dibuje los oscilogramas correspondientes. Utilice como entrada una señal triangular de 10 Vpp a 1 kHz del generador de señales.

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V. Circuitos rectificadores. 5.1 Rectificador de media onda. Arme los siguientes circuitos rectificadores de media onda y grafique sus resultados. Utilice una señal senoidal con amplitud de 6 volts y frecuencia de 1 kHz.

Gráficas del circuito (a)

Gráficas del circuito (b)

5.2. Rectificadores de onda completa. Arme los siguientes circuitos rectificadores de onda completa y grafique las señales resultantes. Utilice el transformador de 12 Vrms a 500 mA conectado a la línea de alimentación.

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5.3. Rectificador con filtro capacitivo. Al circuito rectificador de onda completa conecte un capacitor en paralelo al resistor de carga. Dibuje las señales de salida. Utilice 3 valores de capacitores diferentes, 4.7 μF, 220 μF y 1000 μF. El resistor será de 10 kΩ.

(a). Oscilograma con C=4.7 μF

(b). Oscilograma con C=10 μF

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(c). Oscilograma con C=220 μF

(d). Oscilograma con C=1000 mf

VI. Reguladores integrados de voltaje. 6.1. Regulador de voltaje fijo de +5 volts. Arme el siguiente circuito y dibuje las señales de salida del regulador, voltaje de CD y voltaje de rizo.

6.2. Regulador de voltaje variable. Arme el siguiente circuito y dibuje las señales de salida del regulador, voltaje de CD y voltaje de rizo. NOTA: El resistor de 240Ω será el arreglo serie de 2 resistores, uno de 220Ω y otro de 18Ω.

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VII COMPUERTAS CON DIODOS Armar las compuertas mostradas en la figura y comprobar las tablas de verdad en cada caso. Compuertas lógicas OR y AND

COMPUERTA OR

COMPUERTA AND

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Comprueba si las tablas corresponden TABLA DE VERDAD DE LA COMPUERTA OR A B Nivel cero (tierra) Nivel cero (tierra) Nivel cero (tierra) Nivel alto (Vcc =10V) Nivel alto (Vcc = 0V) Nivel cero (tierra) Nivel alto (Vcc =10V) Nivel alto (Vcc =10V)

DIODO LED Apagado Encendido Encendido Encendido

TABLA DE VERDAD DE LA COMPUERTA AND A B Nivel cero (tierra) Nivel cero (tierra) Nivel cero (tierra) Nivel alto (Vcc =10V) Nivel alto (Vcc =10V) Nivel cero (tierra) Nivel alto (Vcc =10V) Nivel alto (Vcc =10V)

DIODO LED Apagado Apagado Apagado Encendido

VIII SUJETADORES DE VOLTAJE O CAMBIADORES DE NIVEL Si el condensador se encuentra descargado, al aplicar tensión, el se comportará como un corto (oponiéndose al cambio de voltaje). Para que exista conducción, se requiere que la señal inicie su recorrido con un voltaje negativo, esto hará que el condensador se cargue a un voltaje Vmax. Una red cambiadora de nivel es la que cambia una señal a un nivel de DC diferente. La red debe de tener un capacitor, un diodo y un elemento resistivo, pero también puede usar una fuente de Dc independiente para introducir un cambio de nivel de DC adicional. La longitud de R y de C debe elegirse de tal forma que la constante de tiempo T = RC es lo suficientemente grande para asegurar que el voltaje a través del capacitor no se descarga de manera significativa, durante el intervalo en que el diodo no está conduciendo. 8.1 PRIMERA ETAPA En esta primera etapa el capacitor se carga con el voltaje de la fuente a través del diodo que al estar polarizado en directo es sustituido por un cortocircuito (mostrado el la figura (c). Esta etapa se encuentra en un rango de 0 < t < T/2 con un voltaje de entrada igual al voltaje de la batería ViN = V En la figura (a) se muestra una onda cuadrada de entrada. En la figura (b) se ilustra un circuito sujetador (de fijación) donde la salida se fija a cero, es decir, no existe batería, por lo que VB = 0. Si el diodo se encontrara en dirección opuesta al del circuito previo, se fijaría el mínimo en lugar del máximo de salida, en este caso se esta fijando el máximo de salida. Es importante que la tensión a través del capacitor permanezca aproximadamente constante durante el semiperiodo de la onda de entrada.

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8.2 SEGUNDA ETAPA En la segunda etapa el capacitor es cargado con el doble del voltaje de la fuente ya que el diodo se polariza inversamente siendo este sustituido por un circuito abierto, mostrado en la figura (b). Esta etapa se encuentra entre un rango T/2 < t < T con un voltaje de entrada igual a menos dos veces el voltaje de la fuente de acuerdo a la ley de voltaje de Kirchhoft: -V - V - ViN = 0 quedando ViN = - 2V Una regla práctica de diseño es hacer que la constante de tiempo RC tenga al menos cinco veces la duración del semiperiodo, es decir, t1 - t0 o t2 - t1

Si la constante de tiempo es muy pequeña, la onda se distorsiona, para reducir ese error se puede incrementar la constante de tiempo, por ejemplo, 10 veces la duración del semiperiodo. Ejemplo de un cambiador de nivel "Clipper's"

Monte el circuito utilizando el osciloscopio y anote lo observado de sus conclusiones 9 REALIZADO POR INGENIERO Y PROFESOR JOSE LUIS GARCIA

IX DIODO ZENER Objetivo El usuario realizará circuitos utilizando diodos Zener y transistores, así como poder apreciar su estudio y comportamiento de los mismos. Introducción El análisis de las redes que emplean diodos Zener es básicamente similar al aplicado para el análisis de los diodos semiconductores en secciones previas. Primero debe determinarse el estado del diodo seguido de una situación del modelo apropiado y por una determinación de las otras cantidades desconocidas de la red. CIRCUITO 1 En este ejercicio se utiliza un diodo Zener una resistencia y una resistencia variable. Determine el rango de los valores de RL que mantienen un voltaje VRL=10v y la potencia máxima nominal del diodo. Fórmulas: VL=VZ= (RL*VI)/RL+R

VR=VI-VZ

RLmin=RVZ/VI-VZ

IR=VR/R

Imax=VZ/RLmin

IZ=IR-IL.

RLmin= (10)(1k)/50v-10=250hom IZmax

ILmin=IRs-IZmax=VRs/Rs-

ILmin= (50v)-(10v)/1k - 32mA= 0.008A RLmax (10v)/ (0.008) = 1250 hom Pmax nom =VZmax= (10)(32mA)=320Mv

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Dibuje la forma de onda observada

CIRCUITO 2 Determine el rango de valores de Vi que polarizan al Zener en inversa. Vz=20v Izmax=60 mA VI=((1200+220)/1200)(20) = 23.66v IRmax= Izmax+IL=60mA+1.666E-2mA= 76.66mA Donde: V=IR VImax=IRSmax=RS+Vz =76mA (220hom)+ 20V=36.72v. I=20v/1.2K=1.666E-

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CIRCUITO 5 En este circuito con diodo Zener, con el osciloscopio encuentra la gráfica que corta.

Cuestionario. 1. - ¿En qué punto es posible que conduzca el diodo Zener? 2. - ¿Cuál es la gráfica de conducción del diodo Zener? 3. - ¿A qué se le llama efecto de avalancha? Conclusiones Redacte las conclusiones a laque llego con las practicas, que pudo observar ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________

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