CIRCUITOS_CON_DIODOS_practica_4_1_

CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
CIRCUITOS CON DIODOS (recortadores)
Alejandra García Gañan
Diana Carolina Ibarra
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería,
corporación universitaria del meta
Estudiante de Ingeniería Electrónica, V Semestre,
electrónica 1,
Villavicencio, Colombia
[email protected]
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería,
corporación universitaria del meta
Estudiante de Ingeniería Electrónica, IV Semestre,
electrónica 1,
Villavicencio, Colombia
[email protected]
Luis Alexander Piñeros Garzón
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería,
corporación universitaria del meta
Estudiante de Ingeniería Electrónica, V Semestre,
electrónica 1,
Villavicencio, Colombia
[email protected]

Conocer, implementar y analizar la función
del diodo como elemento rectificador.
 Verificar, comparar
y analizar
los
diferentes tipos de rectificadores de voltaje
implementados con diodos.
 Desarrollar en el estudiante la competencia
de aplicar el diodo como un elemento
rectificador de voltaje.
 Efectuar las simulaciones de los circuitos
de esta practica, mediante
el uso de
herramientas
como
ORCAD,
circuitmaker,etc.
 Comparar los resultados obtenidos en la
práctica con los cálculos teóricos, y los
modelos simulados.
2. Materiales requeridos:
 1 transformador con tab.central de toma
media 220/110 de entrada ,9+9 , 12-12,
de salida y una intensidad máxima de 1
A de salida (T1)
 Circuitos impresos con los montajes a
realizar en el laboratorio detallados en
el desarrollo d la guía (Diodos de
silicio 1N4007 o ECG)
 1 resistencia de 100Ω a 2 watts (RL).
 1 resistencia de 50Ω a 2 watts .(RL)
 1 osciloscopio, tres sondas.
 1 generador de ondas.
 1 multímetro.
Resumen—
En la siguiente practica de laboratorio se va a
implementar, el funcionamiento de los diodos sometidos
a una tensión alterna y a su vez conocer la función del
diodo como elemento rectificador de señales, el
rectificador de media onda y de onda completa mediante
la implementación del puente de graetz y transformador
de tab.central para ello necesitaremos de los equipos de
laboratorio
Palabras clave: rectificación, onda,señal,frecuencia.
Abstract
In the following laboratory practice is to implement the
operation of the diode subjected to an alternating
voltage and turn about the function of the diode as
rectifier element signals, the half-wave rectifier and a
full-wave bridge through implementation of Graetz and
tab.central transformer for this need of laboratory
equipment
Keywords:
correction,
wave
signal
frequency.
Keywords:rectification, wave, signal, frequency
INTRODUCCIÓN.
Existe una gran variedad de redes de diodos llamadas
Circuitos recortadores, que tienen la habilidad de
“recortar” una porción de la señal de entrada sin
distorsionar la parte restante de la forma de la señal
alterna. El rectificador de media onda, es un ejemplo
de la forma más simple de recortador de diodo.
Dependiendo de la orientación del diodo, la región
positiva o negativa de la onda es recortada. Existen
dos categorías generales del diodo, en serie y en
paralelo, los que son objeto de esta práctica.
1. Objetivos
 Desarrolle los conceptos del funcionamiento
del diodo sometido a una tensión alterna.
3. Marco teórico
1
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
Vp sen W−VD
𝐼(𝑡) =
para 0 < Wt <π
RL
i(t)=0 para π< Wt < 2π
3.1Recortadores de media onda
La aplicación mas inmediata de un diodo es la
rectificación de una señal alterna.esta
rectificación puede hacerse
con diversos
propósitos ,como es por ejemplo la demulacion
de una señal de radiofrecuencia modulada en
amplitud
.sin
embargo,la
aplicación
impresindible es la rectificación de tensiones
alternas para producir
la necesaria
alimentación de corriente continua
de los
aparatos electrónicos .
Supondremos que tenemos que generar una
alimentación continua a partir de una alterna
.como primera mediada se contara con un
tranasformador que adecua las tensiones de la
red
a nuestra necesidad.normalmente las
tensiones de continua que requerimos son del
orden de decenas de voltios y partimos de una
red alterna de 110/220 Vrms. El transformador
nos permite bajar esta tensión ala necesaria
con gran eficiencia .por otra parte ,un
transformador es imprescindible en cualquier
sistema de alimentación puesto que produce
un aislamiento galvánico.
doonde VD es la caída del diodo y vp es el
valor pico de la tensión de salida del
transformador
,
si
tenemos
que
VD<<Vp,entonces el valor de la tensión de la
salida será:
𝑉´𝑃 𝜋
∫ 𝑠𝑒𝑛 𝑊𝑡
2𝜋𝑣𝑝
= 0
𝜋
𝑣𝑟𝑚𝑠 = ((𝑣𝑝/2𝜋)/ ∫ ▒〖𝑠𝑒𝑛 𝑊𝑡𝑑𝑤𝑡) ⌃〗1/2
= 𝑣𝑝/2
las corrientes que continua por el diodo, que es
la misma que pasa a través de la carga (RL)
será:
IDC=I0=IL=V0/RL=VP/Πrl
D1
C
DIODE
TR1
A
R1
BTRAN-2P2S
D
Entre la red alterna y el sistema .este
aislamiento es una condición impresindible para
la seguridad del usuario.
Figura1.rectificador de media onda.
El sistema mas elemental de rectificación
aparece en la figuara 1. Se representa el
tranasformador, el diodo y la carga sobre la que
se desarrolla la potencia .en nuestro caso esta
carga será ifticia; concretándose en una
resistencia. Se supone
que la salida del
transformador es de la forma :
V(t)=Vp sen Wt
Entonces ,
2
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
Figuara 3. Rectificador de onda completa
con tranf. De tab central.
En el tranformador de toma media , la tensión
entre sus salidas VDE y Vdc son iguales en
valor pero están desfasadas 180°, es decir ,
cuando una de ellas esta en el semisiclo
positivo, la otra se encuentra en el semisiclo
negativo. Esto se expresa por la formula
siguiente:
Vdc=VDE
figuara 2.señales en el rectificador de media
onda.
Rectificador de onda completa con traf. De
tab central.
Es evidente que el rectificador de media onda
Teniendo esto en cuenta , es fácil comprender
que los diodos del circuito conducen en
semiperiodos alternativos ,ya que cuando uno
tiene el anodo conectado al positivo, es
decir,esta polarizado directamente , el otro lo
tiene negativo y por tanto esta polarizado
inversamente . El circuito en si no es mas que
Dos
rectificadores
de media onda que
entregan energía a la misma resistencia de
carga en semiperiodos alternativos
hace que el valor de la corriente por la carga
tenga un valor medio distinto de cero; sin
embargo la componete alterna de la corriente
e todavía muy grande . una solución
habitualmente
usada es la realizar
la
rectificación de onda conpleta ,tal como se
muestra en la figura 3. Se utiliza un
transformador de doble devanado, de tal forma
que durante un semi siclo la corriente la
genera un devanado y en el siguiente semiciclo
la genera el otro.
De la isma forma ,cada diodo conduce
solamente solamente durante un semisiclo . si
cada uno de los devanados genera una tensión
de pico Vp, el valor de continua en la carga
será ,suponiendo la caída en el diodo
despreciable :
𝑉´𝑃 𝜋
2𝑣𝑝
Vdc= ∫0 𝑠𝑒𝑛 𝑊𝑡 =
2𝜋
𝜋
𝑣𝑟𝑚𝑠 = ((𝑣𝑝/𝜋) ∫ ▒〖𝑠𝑒𝑛 𝑊𝑡𝑑𝑤𝑡) ⌃〗1/2
= 𝑣𝑝/√2
Que es , el doble que para el caso de un
rectificador de media onda . la corriente media
por la carga es también doble que en el caso
de media onda ,pero la corriente media
soportada por los diodos es igual:
D1
C
DIODE
TR1
A
R1
BTRAN-2P3S
D2
D
d
DIODE
3
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
negativa en D, conducen los diodos D2 y D3,
y cuando la tension es positiva en d y negativa
en C(siguiente semiciclo) conducen los diodos
D1 y D4. En ambos casos, la corriente en RL
tiene el mismo sentido(flechas negras y
blancas).la expresión de la tensión media es la
misma que para el caso de transformador de
doble devanado o tab. Centarl.este montaje
tiene la ventaja de usar un transformador mas
sencillo , pero a cambio este tiene que ser
flotante , es decir , no puede tomarse ninguna
de sus terminales como referencia del circuito.
FIGURA 5.RECTIFICADOR
DE ONDA
COMPLETA CON PUENTE DE GRAETZ
TR1
A
C
BR1
BTRAN-2P2S
D
BRIDGE
R1
Figura 5 .rectificador de onda completa con
puente de Graetz.
Rectificación de de doble onda en puente de
Graetz.
La rectificación de doble onda
puede
conseguirse también con un transformador de
devanado simple usando 4 diodos
en
configuración de puente , tal como se refleja
en la figura 4. Si se sigue el camino de la
corriente , se ve en cada ciclo conducen 2
diodos . cuando la tensión es positiva en C y
4
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
Figura 6. Señales en el rectificador de onda
completa Graetz
Nota :los conceptos anteriores se aplican a
los diodos adeales , si se aplica un análisis de
diodos reales , solo restamos a las tensiones
Vp el valor de ruptura del diodo VD.
Procedimiento
4.1 Rectificador de media onda. Implemente
el circuito impreso del esquemático de la figura
1, preparar el osciloscopio y tenga en cuenta
que va a manipular Vac y debe medir todos los
parámetros siguientes con suprema precaución
evitando cortos circuitos .
4.1.1. Con el osciloscopio medir los voltajes en
la salida del transformador (secundario), en el
diodo y en la resistencia de carga RL, escribir
estos valores en la tabla 1. Realizar los
oscilogramas para cada una de las mediciones
.tenga en cuenta que si conecta el osciloscopio
de una forma determinada, dará una
representación inversa ala que daría siSe
invierte la posición en que conectara la sonda
por lo que para evitar cambios , se conecta el
terminal de masa del osciloscopio (banana
negra) en el punto “D” y para medir la tensión
en los diodos el terminal de masa se conecta
a sus terminales de masa se conectara a sus
cátodos.
Salida (VRL), Rectificador de Media Onda.
Entrada (VCD), Rectificador Onda Completa.
Entrada (VCD), Rectificador de Media Onda.
Salida D1, Rectificador de Onda Completa.
5
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
Salida D2, Rectificador de Onda Completa.
Salida (D1 y D3). Rectificador de onda completa
en puente de Graetz.
Entrada (VCD). Rectificador de onda completa
en puente de Graetz.
Salida (D2 y D4). Rectificador de onda completa
en puente de Graetz.
4.1.2Con el multímetro ( debidamente
preparado para medir Vac , o sea Vrms) medir
el voltaje en la entrada (primario) y en la salida
del transformador (secundario), en el diodo y en
la resistencia de carga RLescribir estos valores
en la tabla 1.
 Con el multímetro
(debidamente
preparado para medir Vdc, O sea V
promedio) medir
el voltaje
en la
entrada (primario) y en la salida del
transformador (secundario) , en
el
diodo y en la resistencia de carga RL.
Escriba estos valores en la tabla 1.
Salida (VRL). Rectificador de onda completa en
puente de Graetz.
6
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
4.1.1.vuelva a calibrar la señal y varíe
progresivamente la frecuencia de la señal
de entrada, observe las señales de salida
anote sus observaciones.
4.1.3.Con el multímetro (debidamente
preparado para medir IAC, o sea IRMS)
medir la corriente en la entrada (primario) y
en la salida del transformador(secundario),
a través del diodo y a través de la
resistencia de carga RL escribir estos
valores en la tabla1.
 Con el
multímetro (debidamente
preparado para medir la corriente en la
entrada (primario) y en la salida del
transformador (secundario), en el diodo
y en la resistencia de carga RL.escriba
estos valores en la tabla1.
4.1.2.cambie la señal de entrada a una
cuadrada ,repita el procedimeinto.¿que
ocurre?
oscilo
scopio
o(med
idas
reales
)
multím
etro en
ac
(medid
as
rms)
multíme
tro en
dc(medi
das
promedi
o)
cálcul
os
prome
dio
cálcu
los
efica
z
35,0
V
1,90
V
1,46
V
1,07
55,0
V
3V
19
mA
2,5
mA
16,5
mA
52
mA
52
mA
52
mA
4.1.4. Calcule el valor promedio y el valor
eficaz para cada una de las tensiones
medidas en el numeral 4.1.2 adjunte las
cálculos en el informe y el resultados
escríbalos en la tabla1.
VAB
No
110V
110V
VCD
6V
6,70V
6V
VD
0,8V
4,06V
4,06V
4.1.5.Calcule el valor medio y el valor eficaz
para la corriente del diodo, que es la la
misma a través de la carga. Adjunte los
cálculos en el informe y los resultados
escríbalos en la tabla 1.
VRL
5,2V
3,37V
3,37V
IAB
ICD
No
1A
1A
ID
No
0,02A
0,02A
IRL
No
0,02
0,02A
4.1.6. dibuje las señales correspondientes
al rectificador de media onda.
4.1.7. simule el circuito e imprimir
respectivas señales.
sus
0,2
V
2,6
V
Tabla 1.medidas rectificador de media
onda.
4.1.8.realizar un cuadro comparativo entre
los valores medidos(numerales 4.1.1,4.1.2 y
4.1.3), los valores calculados(numerales
4.1.4 y 4.1.5) y los valores obtenidos por
simulaciones(numeral 4.1.7).indique los
porcentajes de variación. justifique las
variables entre las tres clases de
porcentaje8medidos,calculados
y
simulados).
4.2
rectificador
de
onda
completa(transformador de tab .central)
implemente el circuito de la figura 3 en el
circuito impreso, repita el procedimiento 4.1
con sus subprocedimientos excepto los
numerales 4.1.9 a 4.1.1.2.
Nota: los voltajes y corrientes que aparecen
en esta segunda parte deben incluirse en el
desarrollo
del
procedimiento
y
subprocedimiento.
4.1.9. para los circuitos de la figura1.
Reemplace el transformador por el
generador de ondas, calibre una señal
sinodal de 5 Vp a 1kHz y tómela como Vi
para el circuito.
4.1.10. varíe progresivamente la amplitud
de la señal de entrada, observe la señal de
salida anote sus observaciones.
7
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
Vab
oscilos
copio
o(medi
das
reales)
multíme
tro en
ac
(medid
as rms)
multím
etro
en
dc(me
didas
prome
dio)
cálcul
os
prome
dio
cálculos
eficaz
VAB
NO
110V
110V
77,78V
4,24V
VCD
12V
12V
12V
4,24V
VD1
6V
3,78V
3,53V
VD2
6V
3,78V
3,53V
VD3
6V
3,78V
0,70 V
VD4
6V
3,78V
14,7m
A
14,7m
A
2,5mA
VRL
10V
2,83V
3,78
V
3,78
V
3,78
V
3,78
V
2,83
V
70,0
V
7,63
V
3,18
V
3,18
V
3,18
V
3,18
V
6,36
V
oscilo
scopio
o(med
idas
reales
)
multím
etro en
ac
(medid
as
rms)
multíme
tro en
dc(medi
das
promedi
o)
cálcul
os
prome
dio
cálculos
eficaz
VAB
No
110V
110V
77,7V
VCD
6V
6,70V
6V
VDE
6V
6,70V
6V
VD1
5V
7,54V
5,4V
VD2
5V
7,54V
5,3V
VRL
IAB
ID1
1V
NO
No
2,91V
4,3V
70,0
V
3,81
V
3,81
V
3,18
V
3,18
V
0,6V
0,02A
0,02A
ID2
NO
0,02A
0,02A
IRL
No
0,05A
0,05A
15,9
mA
15,9
mA
3,18
mA
IAB
ID1
No
0,01A 0,02A 19,09
mA
No 0,01A 0,02A 19,09
mA
No 0,01A 0,02A 19,09
mA
No 0,01A 0,02A 19,09
mA
No 0,01A 0,04A 31,83
mA
ID2
de onda
ID4
IRL
4.3. Rectificador de onda completa (puente
de graetz) implemente el circuito de la
figura 5 en el circuito impreso, repita el
procedimiento 4.1 y complete la tabla 3.
Aquí el terminal de la masa de la sonda del
osciloscopio se coloca en el punto D para
medir la tensión de salida del transformador
y la de los diodos D3 y D4, que serán
iguales que la tensión de los diodos D2 y
D1 respectivamente . para para medir el
vlataje
sobre la resistencia de carga
conectar el terminal negro de la sonda en el
punto donde se une los cátodos de los
diodos D2 y D4.
4,24V
4,24V
4,24V
4,24V
7,07V
No
ID3
Tabla 2. Medidas rectificador
completa con traf.de tab central.
8,48V
17,6mA
17,6mA
17,6mA
17,6mA
57,6
mA
Tabla 3. Medidas del rectificador de onda
completa en puente de Graetz.
4.4 ¿en el numeral 4.1 al 4.3 como es la
frecuencia de la señal de entrada con respecto
a la señal de salida ¿
Conclusiones
CALCULOS.
Tabla 1.
Calculos promedio.
VAB = 110V / π = 35,01V
VCD= 6V / π = 1,90V
8
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
VD= 0,8V/ π = 1,46V
VDE= 6V/ √2 = 4,24V
VRL= 5,2 / π = 1,07V
VD1= 5V /√2 = 3,53V
ICD= 6V / π 100𝜴= 19 mA
VD2= 5V / √2 = 3,53V
ID= 0,8V / π 100𝜴 =2,54 mA
VRL= 1V / √2 = 0,70V
IRL= 5,2V / π 100𝜴= 16,55 mA
ID1= 5V – 3,53V / 100𝜴= 14,7mA
Cálculos Eficaz.
ID2= 5V – 3,53V / 100𝜴= 14,7mA
VAB = 110V / 2 = 55V
IRL= 1V-3,53V / 100𝜴= -2,53 mA
VCD= 6V / 2= 3V
VD= 0,8V/ 2 = 0,2V
Tabla 3.
VRL= 5,2 / 2= 2,6V
ICD= 6V – 0,8V / 100𝜴= 52 mA
VAB = 2 * 110V / π = 70,02V
ID= 6V - 0,8V / 100𝜴 =52 mA
VCD= 2 * 12V / π = 7,63V
IRL= 6V-0,8V / 100𝜴= 52 mA
VD1= 2 * 6V / π = 3,18V
VD2= 2 * 6V / π = 3,18V
Tabla 2.
Cálculos promedio.
VD3= 2 * 6V / π = 3,18V
VAB = 2 * 110V / π = 70,02V
VD4= 2 * 6V / π = 3,18V
VCD= 2 * 6V / π = 3,81V
VRL= 2 * 10V / π = 6,36V
VDE= 2 * 6V/ π = 3,81V
ID1= 6V / π 100𝜴= 19,09 mA
VD1= 2 * 5V / π = 3,18V
ID2= 6V / π 100𝜴 =19,09 mA
VD2= 2 * 5V / π = 3,18V
ID3= 6V / π 100𝜴= 19,09 mA
VRL= 2 * 1V / π = 0,6V
ID4= 6V / π 100𝜴 =19,09 mA
ID1= 5V / π 100𝜴= 15,9 mA
IRL= 10V / π 100𝜴= 31,83 mA
ID2= 5V / π 100𝜴 =15,9 mA
Cálculos Eficaz.
IRL= 1V / π 100𝜴= 3,18 mA
VAB = 110V / √2 = 77,78V
Cálculos Eficaz.
VCD= 12V / √2 = 8,48V
VAB = 110V / √2 = 77,78V
VD1= 6V /√2 = 4,24V
VCD= 6V / √2 = 4,24V
VD2= 6V /√2 = 4,24V
9
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
VD3= 6V /√2 = 4,24V
VD4= 6V /√2 = 4,24V
SIMULACIONES
VRL= 10V / √2 = 7,07V
Circuito de la figura 1
+
ID1= 6V – 4,24V / 100𝜴= 17,6mA
-
+0.74
ID2= 6V – 4,24V / 100𝜴= 17,6mA
AC Volts
AM
D1
TR2
DIODE
A
ID3= 6V – 4,24V / 100𝜴= 17,6mA
+8.03
+7.31
R2
AC Volts
AC Volts
100
ID4= 6V – 4,24V / 100𝜴= 17,6mA
IRL= 10V-4,24V / 100𝜴= 57,6 mA
CONCLUSIONES
Los circuitos recortadores se utilizar
para eliminar una parte de una forma de
onda que se encuentra por encima o
por debajo de algún nivel de frecuencia.

Los tipos de recortadores que hay son
en serie, paralelo y mixtos.

El recortador en serie es similar al
rectificador de media onda con la
diferencia de la fuente de DC.

En el recortador en paralelo la corriente
esta inversamente polarizada el diodo
no trabaja, entonces la señal es la
misma que alimenta la fuente AC.

En el rectificador de onda completa se
cumple que VDE y VDC son iguales en
valor, con un desfase de 180º.
C
D
TRAN-2P2S

B
Grafica de la rectificacion de media onda.
V BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA
- Albert Paul Malvino.Principios
de
electrónica QUINTA EDICION. Editorial Mc
Graw-Hill.
Teoria de circuitos y dispositivos
electrónicos. 8 Edicion, R.L Boylestad, L
Nashelsky.
- Proteus 7.7 ISIS 7 PROFESIONAL
10
FM
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
Figura 1 circuito rectificador de media onda con
Figura 3 . Rectificador de onda completa, en
puente de Graetz.
TR1
BR1
A
DF10M
TRAN-2P3S
B
R1
10k
C
D
generador a 5 vp y frecuencia de 1khz
+25.3
AC mA
TR1
D1
BR1
DIODE
A
+
R2
100
B
A
C
AM
FM
DF10M
D
TRAN-2P3S
R1
10k
B
C
D
Figura 2. Rectificador de onda completa.
0.00
AC mA
TR2
D1
DIODE
A
R2
100
D2
TRAN-2P2S
B
C
D
DIODE
11
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
12
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DEL META – ELECTRÓNICA 1
13