· · ·UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIBORAZO

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

ELECTRONICA IPACTICA #3

TEMA: APLICACIONES EL DIODO COMO LIMITADOR

INTEGRANTES: Inca Peña Paul Israel. Kleber Allauca. Héctor Cajilema. Jhonatan Aucancela

Describir el funcionamiento del diodo semiconductor como un circuito que limita (recorta) y fija un nivel de voltaje.

OBJETIVOS PARTICULARES

• Obtener la respuesta de salida de los recortadores serie y paralelo.

• Observar el efecto de limitación directa e inversa para fijadores de nivel de tipo negativo y positivo; determinar la respuesta en el circuito aplicado.

• Observar el comportamiento como multiplicador de voltaje.

INTRODUCCION

Los circuitos recortadores se utilizan para la transmisión de la porción de onda (forma de onda) que esté 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 corto circuito.

El estado OFF (de bloqueo, de polarización inversa) puede ser tratado como un circuito abierto.

RECORTADOR SERIE:

Existe variedad de redes de diodos que se llaman recortadores y tienen la capacidad de recortar una posición de la señal de entrada sin distorsionar la parte restante de la forma de onda alterna.

Existen dos categorías generales de recortadores: serie y paralelo. La configuración en serie es donde el diodo está en serie con la carga, mientras que en paralelo tiene un diodo en una trayectoria paralela a la carga.

Cuando se tiene el diodo en forma directa sugiere que la señal de entrada debe ser positiva para encenderlo. La fuente DC requiere que el voltaje de entrada sea mayor que el voltaje en el circuito. La región negativa de la señal de entrada está presentando al diodo hacia el estado

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RECORTADOR PARALELO:

El análisis de la configuraciones en paralelo es muy similar a la que se aplica a las configuraciones en serie. La polaridad de la fuente DC y la dirección del diodo sugieren que el diodo está en estado encendido para la región negativa de la señal de entrada. Apagado, soportado más aun por la fuente DC. Para un voltaje mayor de entrada que el de la fuente interna del circuito el diodo está en estado de corto circuito, mientras que para los valores de entrada menor esta en circuito cerrado o apagado.

Debido a que la fuente DC se encuentra obviamente presionando al diodo para permanecer en estado de circuito cerrado, el voltaje de entrada debe ser mayor que el de la fuente interna para que el diodo este en estado apaga. Cualquier voltaje de entrada menor que el de la fuente interna hace que el diodo este en corto circuito.

CAMBIADORES DE NIVEL:

Una red cambiador de nivel es la que cambia una señal a un nivel diferente.

La red debe 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 adicional.

La magnitud de R y C debe elegirse de tal formar que la constante de tiempo t = RC es lo suficiente grande para asegurar que el voltaje a través del capacitor no se descargue de manera significativa, durante el intervalo en que el diodo no está conduciendo. A través de todo el análisis se asumirá que para propósitos prácticos, el capacitor se cargara o descargará Totalmente en cinco constantes de tiempo.

Durante el periodo en que el diodo está en estado encendido, se asumirá que el capacitor se cargará de manera instantánea al nivel de voltaje que determine la red.

Se supondrá que cuando el diodo esta en estado apagado el capacitor se mantendrá en el nivel de voltaje que se establece. A través de todo el análisis debe mantenerse un continuo cuidado de la posición y la polaridad de referencia para la salida, para asegurar que los niveles correctos de salida se están obteniendo.

Se debe tener en mente la regla general de que la excursión total de voltaje de salida debe ser igual a la excursión de voltaje de la señal de entrada.

MATERIAL YEQUIPO EMPLEADO

• 1 Transformador con derivación central a 500 mA.

• Osciloscopio con puntas de medición.

• Fuente regulada

• Resistencias

• Dos diodos semiconductores

• Baterías de 1.5V.

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• Porta baterías.

• Capacitores electrolíticos de diferentes valores.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO 1. FUNCIONES LOGICAS BASICAS

Obtener la tabla de función de los dos circuitos mostrados. V y V2 = 5 VDC

Mediante las respectivas mediciones determinamos que este es una compuerta OR

V1 V2 OR0V 0V 2.530V 5V 4.355V 0V 4.355V 5V 4.38

A continuación procederemos a simular en proteus cada uno de los estados lógicos para comprobar lo indicado en las tablas.

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MEDIANTE ESTA MEDICIONES DETERMINAMOS QUE ESTE ES UNA COMPUERTA AND

V1 V2 AND0V 0V 0V0V 5V 0V5V 0V 0V5V 5V 4.38A continuación procederemos a simular en proteus cada uno de los estados lógicos para comprobar lo indicado en las tablas.

· · ·EXPERIMENTO 2.RECORTADORES

1. Obtener la forma de onda de Vo e Iz con dos diodos zener de diferente Vz.

A continuación tenemos las gráficas que obtuvimos en el simulador4 de proteus.

D11N4733A

A

B

C

D

R1

10k

D21N4739A

Obtenga un circuito equivalente reemplazando a Z2 por una fuente DC de 3V (batería externa) y repita el experimento.

R4

1k

D51N4739A

BAT13V

A

B

C

D

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2. Implementar un circuito recortador para obtener la forma de onda de la gráfica con una entrada sinusoidal de 10Vp o el voltaje que obtenga del transformador empleado.

Para poder tener esta forma de onda lo que procedemos a diseñar el siguiente circuito como se muestra en la siguiente grafica

R4

1k

D51N4739A

BAT15.5V

A

B

C

D

· · ·EXPERIMENTO 3. CAMBIADOR DE NIVEL POSITIVO.

Obtenga el voltaje Vo de salida, Vd e Id tanto para el cambiador positivo como negativo, considere V1 como una fuente DC basada en baterías de 1.5V para formar 3V.

Pruebe con configuraciones de τ diferentes a fin de concluir su efecto.

A

B

C

D

C1

1000u

R110k D1

1N4007

BAT15V

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EXPERIMENTO 4. Implemente un circuito triplicador de voltaje y obtenga sus formas de onda y su análisis de operación.

Tenga presente los límites de operación con la punta del osciloscopio y su factor de multiplicación

CUESTIONARIO

1.-Explique la relación que existe entre el voltaje de salida en un recortador polarizado con respecto a la polarización del diodo.

Cuando Ei>Ve el diodo conduce y por lo tanto Eo= VeCuando Ei<Ve el diodo no conduce y por lo tanto Eo= Ei2. Explique la diferencia entre las formas de onda de salida de los recortadores de tipo positivo y los recortadores de tipo negativo. Los recortadores de tipo positivo recortan los semiciclos positivos y pasan solo los semiciclos negativos y los recortadores de tipo negativo recortan los semiciclos negativos y pasan los semiciclos positivos.3. Explique la relación entre la señal de salida y los voltajes de polarización de los diodos en un circuito recortador polarizado tipo positivo con doble diodo.

Cuando el voltaje de entrada se mantiene dentro de sus límites normales, esto es, entre 10 V y -10 V, ninguno de los diodos hace nada.

El momento en que la tensión es superior a los 10.7 V (los 10 V de la batería más los 0.7 V de la barrera de potencial del diodo), el diodo D1 queda polarizado directamente y empieza a conducir, de esta forma no permite que la tensión en la carga aumente.

Si la tensión de entrada disminuye de los -10.7 V, en este caso es el diodo D2 el que se polariza Electrónica I

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directamente y comienza a conducir, no permitiendo que la tensión en la carga disminuya hasta niveles peligrososEn conclusión los 2 tienen q superar un voltaje para iniciar su funcionamiento.4. Explique porque es necesario elegir correctamente los valores del capacitor y la resistencia en los circuitos de cambio de nivel. El valor de la resistencia y del condensador debe elegirse de tal forma que la constante de tiempo = RC sea lo suficiente grande como para asegurar que la tensión a través del condensador no se descargue de manera significativa, durante el intervalos en el que el diodo no está conduciendo.Se da valores a la resistencia y capacitores de tal manera que la constante de tiempo RC sea lo suficiente grande como para asegurar que el voltaje a través del condensador no se descargue de manera significativa, durante el intervalo en el que el diodo no está conduciendo.

5. Investigue dos aplicaciones de circuitos de cambio de nivel en instrumentaciónBiomédica.

Muestra un esquema de un preamplificador de electrocardiograma (ECG) aislado por transformador.Existen tres tipos de amplificadores de aislamiento principalmente en función del elemento que utilizan para lograr el aislamiento: aislamiento por transformador, aislamiento óptico y aislamiento capacitivo.

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Acoplo capacitivo del sistema de alimentación sobre el paciente. Circuito equivalente. El monitor de aislamiento de línea también puede añadir una capacidad en paralelo con CA y CB.

CONCLUSIONES

Podemos decir que el surgimiento de los diodos ha proporcionado un gran avance no solo a la electrónica sino a la ciencia de forma general porque casi todos equipos que tenemos en la actualidad funcionan con componentes eléctricos y con presencia de diodo en sus circuitos.

Hemos realizado un experimento de mucha importancia en nuestro laboratorio, empezamos a manipular materiales útiles para un determinado experimento como son: Multímetros analógico y digital, Fuente de voltaje, Generador de señales, y 0sciloscopio.

En esta ocasión identificamos terminales ánodo y cátodo de los materiales requeridos y pruebas de diodos.

Nos dimos cuenta que en polarización inversa la tensión del diodo es igual a cero en polarización directa la tensión del diodo nos da un valor mayor a cero.

Hemos observado que los diodos son elementos importantes en la electrónica, que para su comprensión hay que estar al tanto de ciertos conocimientos relativos a su funcionamiento y comportamiento.

RECOMENDACIONES

Debemos actuar con prudencia y tener conocimiento de manipular ciertos elementos del laboratorio para evitar dañar los instrumentos de medición.

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Verificar todas las condiciones realizadas en la protoboard para evitar destruir los dispositivos o tener variaciones en las mediciones obtenidas.

Determinar previamente los terminales de cada dispositivo para conectarlo correctamente en la polarización requerida para que este funcione.

Se debe limitar la corriente en el diodo para evitar su destrucción.

BIBLIOGRAFIA

http://www.electronicafacil.net

Electrónica Básica, Diodos Semiconductores, Pag. 19-34

Van Valkenburgh, Nooger & Neville, Inc

http://www.slideshare.net/isatabel300/diodo-de-potencia

http://www.monografias.com/trabajos-pdf/diodos-aplicaciones/diodos-aplicaciones.pdf

http://www.buenastareas.com/ensayos/Practica-2-Diodos/2997632.html

http://www.monografias.com/trabajos65/tipos-diodos/tipos-diodos2.shtml#xconcl#ixzz2feOmfFfk

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ANEXOS

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Obtener la tabla de función de los dos circuitos mostrados. V y V2 = 5 VDC

Mediante las respectivas mediciones determinamos que este es una compuerta OR.

V1 V2 OR0V 0V 2.530V 5V 4.355V 0V 4.355V 5V 4.38

Al realizar las respectiva mediciones determinamos que este es una compuerta OR la característica es que al ingresar 5v en cualquiera de sus terminales tendremos a nuestra salida una respuesta a continuación respaldaremos nuestras mediciones a través de cálculos que realizaremos.

CUANDO V1 Y V2=0V

-0V - 0.7V + Vo =Vo= 0V – 0.7V Vo= - 0.7V

CUANDO V1=5V Y V2=0V

-5v –Vd1 +V0=0Vo= 5V -0.7VVo= 4.3V

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Mediante las respectivas mediciones determinamos que este es una compuerta AND.

V1 V2 OR0V 0V 2.530V 5V 4.355V 0V 4.355V 5V 4.38

Al realizar el análisis del siguiente circuito debemos considerar que este circuito funciona de la misma manera que una compuerta and para ello debemos considerar que existen 2 metodos de análisis.

CUANDO V1 Y V2 = OV VOLTIOS. Este resultado que obtenemos a través de la malla realizada podemos determinar que no existe conducción por parte de ninguno de los diodos rectificadores.

-0V - 0.7V + Vo =Vo= 0V – 0.7V Vo= - 0.7V

CUANDO V1= 5V Y V2=5VV1=5VV2= 5V-5v –Vd1 +V0=0Vo= 5V -0.7VVo= 4.3V

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1. Obtener la forma de onda de Vo e Iz con dos diodos zener de diferente Vz.

D11N4733A

A

B

C

D

R1

10k

D21N4739A

Analizaremos en el ciclo positivo (+)

-10V + RI – 9.1V + 5.1= 0VI= (10 + 9.1V – 5.1V)/ 10KI= 1.45mA

-10V + RI + Vo = 0VVo= 10 – (10K) (1.45mA)Vo= -0.6V

Analizaremos ahora el ciclo negativo (-).-10V + RI – 9.1V + 5.1= 0VI= (10 - 9.1V + 5.1V)/ 10KI= 0.6mA

-10V + RI + Vo = 0VVo= 10 – (10K) (0.6mA)Vo= -1.2V

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2. Implementar un circuito recortador para obtener la forma de onda de la gráfica con una entrada sinusoidal de 10Vp o el voltaje que obtenga del transformador empleado.

R4

1k

D51N4739A

BAT15.5V

A

B

C

D

EXPERIMENTO 3. CAMBIADOR DE NIVEL POSITIVO.

Obtenga el voltaje Vo de salida, Vd e Id tanto para el cambiador positivo como negativo, considere V1 como una fuente DC basada en baterías de 1.5V para formar 3V.

Pruebe con configuraciones de τ diferentes a fin de concluir su efecto.

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EXPERIMENTO 4. Implemente un circuito triplicador de voltaje y obtenga sus formas de onda y su análisis de operación.

1. En el circuito triplicador de voltaje lo que debemos hacer es analizar de aso por caso en primera estancia analizaremos el primer ciclo (+).

En el primer ciclo (+) lo que la parte del circuito que funcionara será esta ya que al polarizarce el diodo comenzara a conducir pero debemos tomar en cuenta que el condensador C1 en esta primera instancia de este ciclo no se encontrara cargado el condensador. Y obtendremos la siguiente malla.

-Vs +Vc+Vd1=0

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2. En la segunda etapa lo analizaremos en el segundo semi ciclo (-)

En esta etapa del circuito queda de esta manera porque al no polarizase el D1 se abre y se polariza el siguiente diodo D2.

Permitiéndome tener la siguiente malla

-Vs +Vc2 + Vd2 - Vc1=0

Como podemos observar que en esta ecuación colocamos Vc1 por el motivo que al pasar al segundo ciclo (-) el condensador ya quedo cargado en el primer ciclo (+) y actúa como una fuente de voltaje.

3. Procederemos analizar en cambio el circuito en el tercer ciclo.

En cambio lo que sucede en este ciclo es que vuelve a activarce el D1 y también se activara el D3 por estar polarizado en forma directa pero existe algo muy importante que este ciclo se cargara el condensador C3 la malla queda de la siguiente forma.-Vs + 2Vc1 + Vd1 + Vc3 + Vd3 = 0 Lo curioso que sucede ente ciclo es que al realizar la malla se puede observar que existe un dato 2Vc1 por la razón que ya quedo cargado en el primer ciclo y al volver a este ciclo se cargara doblemente y funcionara como una fuente de voltaje pero cargada doblemente por el mismo valor.

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