• Author / Uploaded
• Fátima Chumbiauca

Citation preview

I.

INFORME PREVIO

1. Describir teóricamente en forma breve, las características de cada circuito a utilizar. Indicar las formas de onda. Notamos que las figuras a utilizar en la experiencia 1 poseen diferentes formas de circuito, pero tienen ciertas partes en común tales son los transformadores en la entrada y un condensador con una resistencia en paralelo en la salida, además notamos:



La figura 1 el diodo en polarización directa conduce y alimenta el condensador y en la salida la onda se recortaría la onda a media onda mostrando solo los picos positivos o negativos según se determine del circuito.



La figura 2 notamos que es un rectificador de onda completa con un diodo a la salida y una resistencia en paralelo, esto quiere decir que en la salida mostrará los picos negativos en la parte positiva o los picos positivos en la parte negativa.



La figura 3 notamos que tiene un puente de diodo conectado a la entrada y un condensador y resistencia en paralelo en la salida lo cual sirve para rectificar la onda, solo deja pasar los picos positivos y los negativos se vuelven positivos.



La figura 4 notamos que tiene un puente de diodos conectado a la entrada, 2 condensadores en circuito abierto una resistencia en la salida y una bobina conectada en serie, en este caso se dice que el circuito posee un filtro por inductancia el cuál solo deja pasar los picos positivos o negativos según se analice.

2.- Hacer un cuadro comparativo entre los diferentes tipos de filtro, donde figure Vodc, Vr, etc.

Tipo de filtro

Circuito

Filtro simple de capacitor

C

Voltaje de rizo Vr(rms) 𝐼𝑑𝑐 𝑉𝑟 (𝑟𝑚𝑠) = 4√3𝑓𝐶 𝑉𝑑𝑐 𝑉𝑟 (𝑟𝑚𝑠) = 4√3𝑅𝐿 𝑓𝐶

RL

𝑋𝐶 𝑉 𝑅 𝑟𝑚𝑠 1 𝑋𝐶 = 2𝜋𝑓𝐶 Para un rectificador de onda completa f=120Hz 13 𝑋𝐶 = 𝐶 𝑉𝑟𝑚𝑠 ′ 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 2𝜋𝑅𝑓𝐶 ′ 𝑉𝑟𝑚𝑠 =

Filtro R-C

R

C1

C2

RL

Voltaje de cd Vdc 𝐼𝑑𝑐 𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑚 − 4𝑓𝐶 𝑉𝑑𝑐 𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑚 − 4𝑅𝐿 𝑓𝐶

′ 𝑉𝑑𝑐 =

𝑅𝐿 𝑉 (𝑅 + 𝑅𝐿 ) 𝑑𝑐

Rizo Considerando que 𝑉𝑑𝑐 ≈ 𝑉𝑚 𝑟 𝑉𝑟 (𝑟𝑚𝑠) = 𝑥100% 𝑉𝑑𝑐 2.4𝐼𝑑𝑐 𝑟= 𝐶𝑉𝑑𝑐 2.4 𝑟= 𝑥100% 𝑅𝐿 𝐶 ′ 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝑟 = ′ 𝑥100% 𝑉𝑑𝑐

3. Definir las principales características a dimensionarse para implementar los diseños de rectificadores. Explicar.

Para diseñar un rectificador de onda tenemos 2 posibles configuraciones: Rectificador de media onda: El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además, su voltaje es positivo.

Rectificador de onda completa: Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.

4. Diseñar completamente un circuito rectificador con filtro: …………. para una RL: ..……. Y con rizado: …………

II.         

MATERIALES Y EQUIPOS Osciloscopio 2.-Cables conectores y coaxiales 3.-Multímetro 4.-R: 100, 1K, 10K ohms 5.-Transformador 6.-C: 100, 470, 1000 y 2200 uF 7.- Bobina de coche 8.-Diodos: 4 x 1N4004 9.-Miliamperímetro

MULTÍMETRO DIGITAL

MILIAMPERÍMETRO ANALÓGICO

CABLES CONECTORES Y COAXIALES

OSCILOSCOPIO ATTEN

TRANFORMADOR DE 220 -12

III. PROCEDIMIENTO a.

Verificar los componentes con el Multímetro Digital. Llenar las tablas 1 a y 1 b

TABLA 1. A

Resistores Teórico

R1 100 Ω

Medido

95.8 Ω

R2 1 KΩ 0.995K Ω

R3 10 KΩ

Tabla 1a Capacitores Teórico

C1 100 uF

C2 470 uF

C3 1000 uF

C4 2200 uF

9.94K Ω

Medido

98 uF

465 uF

1004 uF

2198 uF

Tabla 1b Diodos

D1

D2

Directa(Ω)

1.74

1.98

Inversa(Ω)

0

0

D3

D4

2.25mΩ 1.829Ω 0

0

B. Armar el circuito de la figura 1 y medir lo indicado.

Tabla 2 RL

1 KΩ

10 KΩ

C

Sin C

100 uF

2200 uF

Sin C

100 uF

2200 uF

Vop-p

19.6V

2.44 V

320mV

17.80V

17.40V

17.40V

Vorms

7.20V

750mV

160mV

8.60V

16.80V

17V

Vodc

5.36V

15.4

16.26v

5.43v

16.65v

16.7v

Vsrms

13.52

13.53

13.53

13.57

13.56

13.56

5.9mA 17.5mA

6mA

0.6mA

1.9mA

1.95mA

Iodc

c. Colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el cuadro anterior. Anotar las observaciones

Usar la fila Vorms como V rp-p cuando se usen condensadores. (Con un voltímetro CA) Utilizar el O.R.C en D.C para medir la componente continua y sobre el eje de 0 voltios y en AC para las componentes alternas de la salida V o. d.

Para el rectificador de onda completa de la figura 2 medir:

Figura 2 Tabla 3 RL

1 KΩ

10 KΩ

C

Sin C

100 uF

2200 uF

Sin C

100 uF

2200 uF

Vop-p

12.69v

-

-

13.22v

-

-

Vorms

-

1.32v

0.73v

-

9.2v

9v

Vodc

7.85v

12v

12.2v

8.1v

12.5v

12.5v

Vsrms

9.2v

9.2v

9.2v

9.2v

9.2v

9.2v

Iodc

8mA

12.5mA

12.6mA

0.8v

1.2mA

1.22mA

E. Colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el cuadro anterior. Anotar las observaciones. Dibujar la forma de onda obtenidas.

F. Armar el circuito de la figura 3. Procediendo como en los casos anteriores:

Tabla 4 RL

1 KΩ

10 KΩ

C

Sin C

100 uF

2200 uF

Sin C

100 uF

2200 uF

Vop-p

16.60v

16.80V

16.60

16.80v

16.80

16.80

Vorms

12

16.20

16.40v

12.20

16.60v

16.60v

Vodc

19.93v

16.60v

16.80v

11.16

17.17v

17.23v

Vsrms

13.60v 13.60v

13.60v

13.60v

13.60v

13.60v

12mA

12.3mA

1.6mA

1.6mA

Iodc

12.3mA

16.3mA

G. Colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el cuadro anterior. Anotar las observaciones. Dibujar las formas de onda obtenidas.

H. Armar el circuito de la figura 4.

Notar que el mismo circuito de la figura 3, al cual se ha agregado un filtro L entre el rectificador y la carga.

I.

Llenar la tabla 5 con los cambios indicados: Tabla 5

C1, C2 RL Vop-p Vorms

Sin C1, C2 100 Ω

1 KΩ

Sin C1, C2=100 uF 100 Ω

1 KΩ

C1=470 uF, C2=100 uF C1=1000 uF, C2=2200 uF 100 Ω

1 KΩ

100 Ω

1 KΩ -

III.

NFORME FINAL

1. Presentar los resultados obtenidos en forma ordenada indicando el tipo de circuito y las observaciones correspondientes.

Resistor Teorico Medido

R1 100Ω 958 Ω

R2 1K Ω 0.945K Ω

R3 10 KΩ 9.94K Ω

Capacitores Teorico Medido

C1 100 uF 99.8uF

C2 470uF 465uF

C3 1000uF 1004uF

TABLA 1.b Diodos Directa(Ω) Inversa(Ω)

D1 1.74 m Ω 0Ω

D2 1.98m Ω 0Ω

D3 2.25m Ω 0Ω

D4 1.829m Ω Ω

TABLA 2(Figura 1) RL C Vo p-p Vo rms Vo dc Vs rms Io dc

Sin C 19.6 v 7.20 v 5,36 13.52 v 5.9 mA

1K Ω 100uF 2.44 v 750m v 15,4 12.53 v 17.5 A

2200uF 320mv 160m v 16,26 13.53 v 6m A

Sin C 17.80 v 8.60 v 5,43 13.57 v 0.6m A

10K Ω 100uF 17.40 v 16.80 v 16,65 13.56 v 1.9m A

2200uF 17.40 v 17 v 16,7 13.56 v 1.95m A

Sin C 8.60 v 6.20 v 5.60 v 13.59 v 0.50 v

10K Ω 100u F 8.80 v 8.40 v 8.57 v 13.61 v 0.90 v

2200u F 8.60 v 8.40 v 8.53 v 13.59 v 0.90 v

Sin C 16.8 v 12.2 v 11.16 v 13.6 v 1.6m A

10K Ω 100 uF 16.8 v 16.6 v 17.17 v 13.6 v 1.6m A

2200 uF 16.8 v 16.6 v 17.23v 13.6 v 1.6m A

TABLA 3(Figura 2) RL C Vo p-p Vo rms Vo dc Vs rms Io dc

Sin C 8.40 v 6.00 v 5.49 v 13.59 v 5.80 v

1K Ω 100u F 8.60 v 8.00 v 8.28 v 13.60 v 8.20 v

2200u F 8.40 v 8.20 v 8.46 v 13.59 v 8.20 v

TABLA 4(Figura 3) RL C Vo p-p Vo rms Vo dc Vs rms Io dc

Sin C 16.6 v 12 v 19.93 v 13.6 v 12m A

1K Ω 100uF 16.8 v 16.2 v 16.6 v 13.6 v 12.3m A

2200 uF 16.6 v 16.4 v 16.8 v 13.6 v 12.3m A

C4 2200uF 2198uF

2. Mencionar las coincidencias y diferencias entre los rectificadores de las figuras 2 y 3. Coincidencias. . Cuanto más grande sea el valor de la carga (RL) el voltaje en Vop es relativamente alta, esto ocurre solamente cuando se trabaja con la carga (sin filtro). .Para valores grandes de C1 el voltaje rizado es más pequeño. Diferencias Los voltajes en la carga al variar la resistencia (RL) son de pequeña magnitud en el rectificador de onda completa que en el rectificador de tipo puente. La corriente que circula por el diodo al variar la resistencia (RL) son mas pequeñas en el rectificador de onda completa que en el rectificador de tipo puente.

3. Explicar el efecto en la curva de regulación (Vodc vs. Iodc) cuando se varió R en la experiencia. Observamos en el siguiente grafico las curvas de regulación de la corriente y voltaje en la carga. Para el rectificador de onda completa:

Como en el caso anterior la intensidad media por el condensador es cero: ICCA = ICCL

Como se nota el voltaje VODC al variar RL son de pequeña magnitud

4. Presentar algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas. Los filtros son redes que permiten el paso o detienen el paso de un determinado grupo de frecuencias (banda de frecuencias). TIPOS DE FILTROS VENTAJAS DESVENTAJAS

Filtro pasa bajo



Tienen frecuencia de corte



Pasaran las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte

 Tienen frecuencia de corte  Poseen 3 principales características:  Frecuencia de corte  ancho de banda  factor de calidad

Filtro pasa banda

La curva A (en negro) muestra una frecuencia central (frecuencia de resonancia ) Ancho de banda va de f1 a f2. La curva B ( en rojo) muestra una frecuencia central ( frecuencia de resonancia ) ancho de banda va de f3 a f4.

Delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan por el filtro

Delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan por el filtro

Filtro pasa alto

Pasaran las frecuencias por encima de la frecuencia de corte

Delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan por el filtro

5. Explicar las fórmulas del rizado para los tipos de filtro de la figura 4 comparando con las mediciones obtenidas. El rizado en un circuito se puede producir esencialmente por 2 tipos de componentes, bobinas o capacitancias por lo que diremos que habrá 2 tipos de filtros. Filtro RL Paso Bajo Un filtro RL paso bajo es un circuito formado por una resistencia y una bobina conectados en serie de manera que este permite solamente el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. Estos filtros RL no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real. Filtro RL paso bajo Real La reactancia inductiva (XL) cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XL es alta logrando con esto que las señales de estas frecuencias sean atenuadas.

En cambio, a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de corte) la reactancia inductiva es pequeña. Ver la figura. Esto causa que estas frecuencias no se vean afectadas o son afectadas muy poco por el filtro. La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de paso, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda de atenuación.

Filtro RC Paso Bajo Un filtro RC paso bajo es un circuito formado por un resistor y un capacitor conectados en serie, como se muestra en el gráfico más abajo. El filtro paso bajo permite sólo el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hacen dos análisis. Un análisis en el caso ideal y otro en el caso real. Filtro paso bajo Real

La

reactancia capacitiva cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XC es baja logrando con esto que las señales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de corte) la reactancia capacitiva es grande, lo que causa que estas frecuencias no se vean afectadas o son afectadas muy poco por el filtro. La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de paso, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda de atenuación

El rizado se obtendrá dividiendo el valor eficaz de los componentes alternos de la onda (es decir es valor eficaz de la bobina o capacitor) entre el valor medio de la onda. 6. Explicar las características de los transformadores usados en la experiencia formulando a su vez algunas apreciaciones y recomendaciones de uso.

En la experiencia realizada usamos un transformador de 220v (corriente alterna) a 12v, cabe resaltar que un transformador con toma central tiene un desfasaje de 180°. Las recomendaciones serían las siguientes: -Siempre trabajar con la tierra -Realizar correctamente la conexión -En caso de fallar con alguna conexión poner un fusible en el secundario para proteger el circuito.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS “Año de la consolidación del Mar de Grau”

FACULTAD: Ingeniería Electrónica y Eléctrica CURSO: Laboratorio de Circuitos electrónicos I TEMA: Rectificadores y filtros PROFESOR: Castillo Gonzales, Otto INTEGRANTES: Chumbiauca Huallanca María Fátima

15190275

Villafuerte Salhuana Raúl Alexis

15190158

Guerovich Ramirez Bryan Stephen