Laboratorio1 Regulador Zener

Análisis y Diseño de Circuitos Analógicos I
Laboratorio 1
Regulador zener y diodos
Práctica N◦ 1 - Regulador Zener
Utilizar la fuente de DC del laboratorio para alimentar con 10 V un regulador zener compuesto
por una resistencia y un diodo zener de 3.6 V. La corriente de salida del regulador puede variar
entre 0 y 80 mA.
DISEÑO Y ANÁLISIS
1. Diseñar el regulador zener, especificando los regı́menes de potencia de todos los componentes. Considerar una variación de ±10% en la tensión de entrada y una tolerancia para
la resistencia de 5%. Suponer que la mı́nima corriente que debe circular por el zener para
mantener la regulación es de 1 mA.
RS
VDC
D
IL
2. Calcular al menos 5 resistencias de carga que permitan evaluar el desempeño del regulador.
3. Analizar como varı́a la tensión de salida cuando aumenta la carga (disminuye la resistencia).
SIMULACIONES
4. Armar el circuito sobre el simulador LTSpice utilizando el modelo del diodo que se le
provee por la cátedra.
5. Obtenga la curva de regulación de carga y regulación de lı́nea 1 .
1
Para este punto analice como utilizar el comando DCsweep en el entorno de simulación
1
Regulación de carga con Vin = 10V
Regulación de lı́nea con IL = 40mA
V0 [V ]
V0 [V ]
5
5
4
4
3
3
2
2
1
1
0
0
20
40
60
0
80 IL [mA]
2
4
6
8
10
6. ¿El resultado obtenido es el esperado? ¿Por qué? ¿ A que se lo atribuye?2
2
Puede levantar una curva del diodo con el simulador para ayudarse en este punto
2
12 VDC [V ]
Práctica N◦ 2 - Circuitos de enclavamiento
DISEÑO Y ANÁLISIS
1. Analizar el siguiente circuito enclavador, considerando que los diodos zener son iguales a
los de la práctica anterior.
2. Obtener en forma aproximada la curva de transferencia indicando en cada región el estado
de cada diodo. Utilizar VDC = 4.5V, RS = 1kΩ, RL = 10kΩ y vs = 6VP .
VDC
D2
RS
vs
D1
RL
Función transferencia
VRL [V ]
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3
4
5
6 vs [V ]
SIMULACIÓN
3. Obtenga la curva de transferencia mostrada en la figura variando la tensión vs desde -6V
a 6V. 3
4. ¿Qué pasa si se disminuye el valor de VDC ? ¿Por qué?
5. Obtenga la tensión de salida y entrada en forma temporal y marque los puntos importantes. 4
3
4
Se sugiere utilizar el comando DCSweep del entorno de simulación.
Se sugiere utilizar el comando .TRAN y mostrar entre 2 y 3 ciclos de la señal.
3
Práctica N◦ 3 - Doblador de tensión
DISEÑO Y ANÁLISIS
1. El circuito de la siguiente figura representa un doblador de tensión:
C1
D2
T1
D1
C2
RL
T1 es el transformador de 220/12 V. Calcular:
• Tensión de trabajo de cada capacitor.
• Tensión de trabajo de cada diodo.
• Resistencia de carga RL para obtener una corriente de salida de 10 mA.
2. Modificar el circuito para que la tensión sobre RL sea negativa.
SIMULACIÓN
3. Simular el circuito5 utilizando capacitores de 10 µF y diodos 1N4148 y medir:
• Tensión de salida en vacı́o.
• Graficar el valor medio de la tensión de salida y el rizado variando la carga de desde
RL a 10RL (utilice al menos 10 puntos)6 .
5
Utilice el circuito entregado por la cátedra como punto de partida.
Sugerencia: esto puede realizarse usando el comando .step. Y a través del comando .meas puede medir y
calcular los valores medios de tensión y rizado.
Ejemplo para medir el rizado o ripple .MEAS TRAN <nombre de la variable> PP v(<nombre del nodo>) FROM
<Tiempo que el circuito logra el estado estacionario> TO <Tiempo en que termina la simulación>; .meas
TRAN Ripple PP v(Vout) FROM 200m TO 400m. El resultado de este comando no aparece en la figura, sino en
el SPICE Error Log, por lo tanto va requerir un programa externo para hacer el gráfico tales como: Octave,
Excell, Matlab, etc.
6
4