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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD

Laboratorio de ELECTRONICA ANALOGICA i

ESTUDIANTE:

CARRERA:

GRUPO: DOCENTE: Ing. Jose F. Tancara S. FECHA:

21/03/2012

Cochabamba – Bolivia

LABORATORIO 2: APLICACIONES DEL DIODO: CIRCUITO RECORTADOR Y FIJADOR 1.-OBJETIVOS -Evaluar el comportamiento del circuito recortador propuesto - Evaluar el comportamiento del circuito fijador propuesto 2.- FUNDAMENTO TEORICO

Circuito Recortador Los circuitos recortadores se utilizan para la transmisión de la porción de onda (forma de onda) que está situada por encima o por debajo de un nivel de referencia predeterminado. Los recortadores también se llaman limitadores de tensión. . En el caso de un diodo ideal: El estado ON (de paso, de polarización directa) puede ser considerado como un cortocircuito. El estado OFF (de bloqueo, de polarización inversa) puede ser tratado como un circuito abierto. Un limitador o recortador es un circuito que permite, mediante el uso de resistencias y diodos, eliminar tensiones que no nos interesa que lleguen a un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir que a un determinado circuito le lleguen únicamente tensiones positivas o solamente negativas, no obstante esto también puede hacerse con un sólo diodo formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían ser perjudiciales para el mismo.

-Circuito Fijador Una de las aplicaciones prácticas de los diodos semiconductores son los llamados fijadores de nivel o restauradores de componente continua. Estos circuitos basan su funcionamiento en la acción del diodo, pero al contrario que los limitadores no modificarán la forma de onda de la entrada, sino que le añaden a ésta un determinado nivel de corriente continua. Esto puede ser necesario cuando las variaciones de corriente alterna deben producirse en torno a un nivel concreto de corriente continua. Existen cuatro tipos básicos: -Fijador positivo: hace que el menor nivel alcanzado por la señal sea 0, fijando el nivel de referencia en un valor positivo. -Fijador negativo: el mayor nivel alcanzado es 0 ,en otras palabras desplaza el nivel de referencia hacia un valor menor que 0. Fijador positivo polarizado: Añade el efecto de la polarización de una batería pudiendo ser de dos tipos, según la disposición de la fuente de polarización: 1)Polarizado positivo.-Desplaza la señal hacia niveles positivos, permaneciendo la salida incluso en sus valores más bajos por encima de 0. 2)Polarizado negativo.- Desplaza la señal hacia un nivel más positivo, pero parte del semiciclo negativo de la señal de entrada Vi sigue teniendo valores negativos.

Fijador negativo polarizado: Se diferencia del polarizado positivo en la inversión del diodo; existen dos tipos igualmente, polarizado positivo y polarizado negativo. Ahora en ambos casos el desplazamiento es hacia valores negativos. 3.- MATERIALES       

1 multimetro. 1 protoboard. 2 cables para el generador (plug banana). 1 cable para el osciloscopio (terminal BNC). 2 diodos rectificadores 1N4007. 2 resistencias de 10kΩ en 1/2 w. 2 capacitores, uno de 0.22µF en 35 V, y el otro de 0.22µF en 35 V.

4.-PROCEDIMIENTO EN EL LABORATORIO Circuito recortador: a)

En vacio:

b) Conectado al circuito:

c)

Salida del recortador (en el diodo) :

d) Voltaje en la resistencia:

Si le llega el voltaje de las 2 polarizaciones:

Pero si se le quita al voltaje de entrada el voltaje de la salida lo que queda en la resistencia es:

CIRCUITO FIJADOR 1: a)

En vacio:

R = 10kΩ y C= 10µF

b) Conectado al circuito:

c)

Salida del fijador:

d) Voltaje en la resistencia:

Circuito fijador 2:

a) En vacio:

b) Conectado al circuito:

R = 10kΩ y C= 0.22µF

c) Salida del fijador: amplitud de 2

d) Voltaje en la resistencia: amplitud 2

5.- RESULTADOS DEL TRABAJO Y DESARROLLO PORTERIOR A LA ADQUISISION DE DATOS EXPERIMENTALES DE LABOTARIO 5.1.-Circuito recortador: a)

A partir de las mediciones visuales obtenidas enel punto 6.1, aplicando la ley de Kirchoff, graficar lacaida de voltaje en la resistencia interna de la fuente. Luego grafique la corriente del circuito y determine el valor de laresisitencia de la fuente rs. Vm = 6 V Vr = 3.8 V Vm-Vr-Vrs = 0

Vrs = Vm-Vr = 4-3.8 = 0.2 [V]

Para la corriente Vm = 4 V R = 10000 Ω I = Vm/R = 4/10000 = 400 [µA]

Para la resistencia interna Vrs = 0.2 V I = 0.4*10-3 A Rs = Vrs/I=0.4/0.4*10-3 = 500 Ω b) A partir de la medicion visual del voltaje en la salida del recortador, comparar el voltaje con el que trabaja el diodo (en PD y PI), con los obtenidos en el analisis del punto 2.1.3 En PD:

En PI:

Vm = VR + Vrs + VD

VD = -Vm ; VD < 0

Vm = 4 V

Vm = 4 V

Vrs = 0.2 V

VD = - 4V

VR = 3.8 V

VD = - 4.2V (de la grafica de laboratorio)

VD = 4- 3.8 – 0.2 = 0V VD = 0.6V (de la grafica de laboratorio) Se puede apreciar claramente la variacion de valores con respecto a los teoricos lo que demuestra un problma con los equipos de laboratorio.

A partir de la medición visual del voltaje en el resistor R determine la potencia promedio del mismo y compare con su

c)

potencia nominal ¿cuánto es el margen de potencia?

𝑷𝑹 =

𝑽𝑹 𝟐 𝑹

(𝟑.𝟖)

𝟐

= 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟒𝟒𝑾

La potencia nominal es de 0.5 W Osea el margen de potencia (0.5-0.00144)*100 /0.5 = 99.7 % … la potencia del la resistencia apenas es usada en un un 0.3% d) Si el recotador, estuviese con carga (resistor RL conectado a la salida del recortador), reformular la mediciones visuales obtenidas en el punto 6.1 considere RL = 10K

se nota claramente una enorme perdida voltaje en la polarizacion inversa producto de la nueva carga conectada

e)

Determine graficamente, los puntos de operación del diodo, intersectando las lineas de carga, con la curva caracteristica del diodo

En PD:

600

Vm = 4 V

500 400

Im = Vm/R = 4/10000 = 400 µA

300

VD = 0.6 V

200 100

ID = Vm-VD/R = 4-0.6/10000 = 340µA En PI: VI = -4.2 V II ≈ 0 µA

0 -6

-4

-2

-100 0

curva del diodo

2 linea de carga

4

6

5.2.- circuito fijador: C= 10µF a)

A partir de la medición visual del voltaje en el resistor R determine la potencia promedio del mismo y compare con su potencia nominal ¿Cuánto es el margen de potencial?

Primero verificamos si la carga es la apropiada para el circuito:

(𝑹𝒔 + 𝑹) ∗ 𝒄 ≈ 𝑹 ∗ 𝒄 ≥ 𝟓𝑻 ; 𝑹 > 𝑹𝒔 (𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎) ∗ 𝟏𝟎 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 ≥ 𝟓 ∗ 𝟏 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝟎. 𝟏 ≥ 𝟎. 𝟎𝟎𝟓 Se cumple la desigualdad por tanto la resistencia y el capacitor son apropiados

𝑽𝑶 = 𝑽𝑹 =

𝑹 𝑹+𝑹𝒔

(𝑽𝒔 − 𝑽𝑪 )

𝑪𝒐𝒎𝒐 𝑹 >> 𝑹𝒔 𝒚 𝑽𝒔 = +𝑽𝒎 𝒆𝒏 𝑷𝑰 𝑽𝒄 = −𝑽𝒎 𝒆𝒏 𝑷𝑫

𝑽𝑹 = (𝑽𝒔 − 𝑽𝑪 ) = 𝟐𝑽𝒎 = 𝟔𝑽 pero de la grafica sacamos que: 𝑽𝑹 = 𝟓. 𝟔 La potencia consumida en R seria: 𝑷𝑹 =

𝑽𝑹 𝟐 𝑹

(𝟓.𝟔)

𝟐

= 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟏𝟒𝑾

La potencia nominal es de 0.5 W Osea el margen de potencia (0.5-0.00314)*100 /0.5 = 99.37 % … la potencia del la resistencia apenas es usada en un un 0.73% b) Si el fijador, estuviese con carga (resistor R L conectado a la salida del fijador), reformular la mediciones visuales obtenidas en el punto 6.3 considere RL=10K

Se nota claramente una perdida de voltaje en la polarización directa y en la polarización inversa un incremento de voltaje negativo.

5.2.- circuito fijador: C= 0.22µF a)

A partir dela medición visual del voltaje en el resistor R determine la potencia promedio del mismo y compare con su potencia nominal ¿Cuánto es el margen de potencial?

Primero verificamos si la carga es la apropiada para el circuito:

(𝑹𝒔 + 𝑹) ∗ 𝒄 ≈ 𝑹 ∗ 𝒄 ≥ 𝟓𝑻 ; 𝑹 > 𝑹𝒔 (𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎) ∗ 𝟎. 𝟐𝟐 ∗ 𝟏𝟎−𝟔 ≥ 𝟓 ∗ 𝟏 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝟎. 𝟎𝟎𝟐𝟐 ≥ 𝟎. 𝟎𝟎𝟓 No se cumple la desigualdad por tanto la resistencia y el capacitor son apropiados asi q el circuito no trabajara correctamente y hay que o aumentar la capacidad del capacitor o reducir el tamaño de la resistencia.

𝑽𝑶 = 𝑽𝑹 =

𝑹 𝑹+𝑹𝒔

(𝑽𝒔 − 𝑽𝑪 )

𝑪𝒐𝒎𝒐 𝑹 >> 𝑹𝒔 𝒚 𝑽𝒔 = +𝑽𝒎 𝒆𝒏 𝑷𝑰 𝑽𝒄 = −𝑽𝒎 𝒆𝒏 𝑷𝑫

𝑽𝑹 = (𝑽𝒔 − 𝑽𝑪 ) = 𝟐𝑽𝒎 = 𝟔𝑽 pero de la grafica sacamos que: 𝑽𝑹 = 𝟏. 𝟖𝟖𝑽 esto debido a que el capacitor no esta trabajando correctamente ya que aunque el capacitor se carga lentamente y se descarga rápidamente, lo opuesto lo que debería por lo que existe una gran pérdida de voltaje. La potencia consumida en R seria: 𝑷𝑹 =

𝑽𝑹 𝟐 𝑹

=

𝟐

(𝟏.𝟖𝟖) 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎

= 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟑𝟓𝟑𝑾

La potencia nominal es de 0.5 W Osea el margen de potencia (0.5-0.000353)*100 /0.5 = 99.93 % … la potencia del la resistencia apenas es usada en un 0.07% b) Si el fijador, estuviese con carga (resistor R L conectado a la salida del fijador), reformular la mediciones visuales obtenidas en el punto 6.3 considere RL=10K

Se nota apenas una pérdida de voltaje en la polarización directa y en la polarización inversa, esto debido que desde el principio el circuito no estaba trabajando correctamente.

6.- CONCLUCIONES  Para el caso del recortador, no hubo muchos inconvenientes ya que se pudo medir fácilmente, en este proceso se noto lo siguiente: - una ligera variación de la onda cuadrada de entrada (producto de la fuente de alimentación). - una ligera falla en la precisión del osciloscopio (producto de los defectos propios del osciloscopio) Pero se pudo apreciar un resultado apreciable próximo a los resultados teóricos. Onda cuadrada en la salida del recortador: Recortado en la PD y la totalidad del voltaje en PI  Para el caso de los fijadores, tampoco hubo inconvenientes mas que los defectos propios de los equipos del laboratorio pero los denotaremos: - una ligera variación de la onda cuadrada de entrada (producto de la fuente de alimentación). - una ligera falla en la precisión del osciloscopio (producto de los defectos propios del osciloscopio) - ligero error en la apreciación visual en el osciloscopio. Pero se pudo apreciar un resultado apreciable próximo a los resultados teóricos. Onda cuadrada en la salida del fijador con C=10µF Desplazado apropiadamente hacia el eje positivo del voltaje con apenas una pequeña perdida de voltaje en el eje negativo (buena carga y descarga en PD y PI). Onda cuadrada en la salida del fijador con C=0.22µF Capacitor no propio para el circuito, mal funcionamiento del fijador (carga lenta y descarga apresurada lo que lleva a una pérdida de voltaje enorme en PD e PI.