Laboratorio Electronica Analogica (El Diodo)

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FORMATO DE UN LABORATORIO DESARROLLADO POR ALUMNOS DE LA UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

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  • LABORATORIO DE INGENIERIA ELECTROMECANICA E INGENIERIA MECANICA UTP

    ELECTRONICA ANALOGICA I

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    UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

    FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y MECANICA

    INGENIERIA ELECTROMECANICA INGENIERIA MECANICA

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    MDULO DE LABORATORIO DE ELECTRONICA ANALOGICA I

    LIMA PERU 2015 III

    CURSO : ELECTRONICA ANALOGICA I

    ALUMNO (A) : -MELENDZ VARGAS MARCELINO0630255

    -PALOMINO CASTRO GERSON0921292

    CODIGO :

    FACULTAD : FIIM

    ESCUELA

    PROFESIONAL : MECNICA

    SEMANA: 5 DIA: 02-10-2015 HORA: 18:00PM

    PROF. TEORIA : MONTEZA ZEVALLOS FIDEL TOMAS

    PROF. PRACTICA : MONTEZA ZEVALLOS FIDEL TOMAS

    NOTA FINAL

    __________

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    LABORATORIO I: EL DIODO Y SUS APLICACIONES OBJETIVOS

    Comprender el funcionamiento del diodo.

    Determinar y representar la caracterstica voltamperimetrica de un diodo de unin empleando medidas de punto por punto.

    Aprender una aplicacin con diodo como rectificacin de media onda.

    Conocer los efectos del colocar un filtro a la salida de tensin. FUNDAMENTO TERICO El diodo ideal Es un dispositivo semiconductor (unin p-n, con nodo y ctodo) no lineal con caractersticas de corriente contra tensin, como la mostrada en la figura 1.1. Esta caracterstica se conoce como lineal a segmentos, ya que la curva se construye con segmentos de rectas. Ntese que si se intenta colocar una tensin positiva (o directa) a travs del diodo, la tensin tiende a cero. La pendiente de la curva es infinita. Por lo tanto, bajo esta condicin la resistencia es cero y el diodo se comporta como un corto circuito. Si se le coloca una tensin negativa (o inversa) a travs del diodo, la corriente es cero y la pendiente de la curva tambin es cero. Por lo tanto, el diodo se comporta ahora como una resistencia infinita, o circuito abierto.

    Figura 1.1: Curva caracterstica del diodo ideal.

    Operacin del diodo La operacin del diodo se explica mejor con la curva de la figura 1.2. Conforme la tensin en directa aumenta ms alla de cero, la corriente no fluye de inmediato, es necesaria una tensin mnima, denotada por V, para obtener una corriente significativa. Conforme la tensin tiende a exceder V, la corriente aumenta con rapidez. La pendiente de la curva caracterstica es grande pero no infinita, como es el caso del diodo ideal. La tensin mnima necesaria para obtener una corriente significativa, V, es aproximadamente 0.7V para semiconductores de silicio (a temperatura ambiente) y 0.2V para semiconductores de germanio. Para diodos de galio, V es aproximadamente 1.2V. Rectificacin Es el proceso de convertir una seal alterna (ca) en otra que se restringe a una sola direccin (cd). La rectificacin se clasifica ya sea como de media onda o de onda completa. Filtrado Los impulsos de la onda rectificada pueden alisarse mediante filtros. Los filtros son elementos como los condensadores y los choques, los cuales se emplean como elementos pasivos del filtro.

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    MATERIALES

    Resistencia de 100 / 1/2w (1) Resistencia de 1000 / 1/2w (1) Diodo rectificador 1N4001 (1)

    Condensador de 100F / 16V (1)

    Condensador de 220F / 16V o 50V (1)

    Condensador de 470F / 16V o 50V (1)

    Protoboard (1)

    Multmetro (1)

    Osciloscopio (1)

    Fuente de voltaje regulable 0-15Vcd (1)

    Generador de funciones (1)

    Cables de Conexin

    Figura 1.2: Curva caracterstica del diodo real

    PROCEDIMIENTO 1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 1.3.

    Figura 1.3: Circuito con diodo en directa.

    2. Eleve el voltaje de la fuente V de 0 a 5 voltios (tomar 20 datos), y realice las mediciones de voltaje

    del diodo (VD) y corriente del diodo (ID), colocar los resultados en la tabla 1.1 y graficar VD vs. ID. Dibujar la curva en MatLab.

    ID

    100

    -

    + 1N4001 VD V

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    SIMULACIN EN PROTEUS

    V(V) ID(mA) VD(mV)

    0.00 0.00 0.00

    0.25 0.00 0.25

    0.50 0.00 0.5

    0.75 0.00 0.62

    1.00 0.00 0.66

    1.25 0.00 0.68

    1.5 0.00 0.69

    1.75 0.01 0.70

    2.00 0.01 0.71

    2.25 0.01 0.72

    2.50 0.01 0.72

    2.75 0.02 0.73

    3.00 0.02 0.73

    3.25 0.02 0.74

    3.5 0.02 0.74

    3.75 0.03 0.74

    4.00 0.03 0.75

    4.25 0.03 0.75

    4.50 0.03 0.75

    4.75 0.04 0.75

    5.00 0.04 0.76

    Tabla 1.1: Datos para curva del diodo.

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    3. Implemente el circuito que se presenta en la figura 1.4. En los nodos Vi y Vo colocar las puntas del osciloscopio en el canal I y II respectivamente con referencia a tierra.

    Figura 1.4: Circuito rectificador de media onda.

    4. Coloque Vi a 10Vpp/60Hz, y observe la salida Vo en el osciloscopio, dibuje la onda de salida y

    compare la salida Vo con la entrada Vi, use las cuadrculas de la figura 1.5. Realice la medicin de amplitud de la onda de salida.

    VVi

    VVo

    10

    39.4

    1N4001

    1k

    Vi

    Vi

    Vo

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    Figura 1.5: Seales de entrada y de salida.

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    5. Implemente el circuito que se presenta en la figura 1.6.

    Figura 1.6: Circuito rectificador con filtro C.

    6. Coloque Vi a 10Vpp/60Hz, y observe la salida Vo en el osciloscopio, dibuje la onda de salida y

    compare la salida Vo con la entrada Vi. Realice la medicin de la onda de salida, es decir el voltaje

    de rizo. Cambie el valor del condensador de 100F por uno de 220F y luego por otro de 470F y apunte los datos obtenidos en la tabla 1.2. Dibuje lo que ocurre en Vi y Vo, use las cuadrculas de la figura 1.7.

    Vo 1N4001

    + 100uF

    Vi 1k

    Vi

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    Figura 1.5: Seales de entrada y de salida

    Circuito con condensador de 100 uf.

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    Circuito con condensador de 220 uf:

    Circuito con condensador de 470 uf:

    Condensador Voltaje de Rizo

    100F 0.75

    220F 0.3409

    470F 0.1595

    Tabla 1.2: Relacin entre condensador y voltaje de rizo.

    7. Comente los resultados de la tabla 1.1. Notamos que a medida que se aumenta el voltaje en la fuente, el voltaje en el diodo aumenta a

    partir de su voltaje de disparo que es 0.7 y la corriente en el diodo aumenta hacindose ms

    significativa

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    8. Comente los resultados de la tabla 1.2.

    Cuando aumentamos el condensador disminuye la amplitud del voltaje de rizo, pero aumenta

    el nivel de DC, es decir se va obteniendo un voltaje ms continuo.

    CUESTIONARIO 1. Dejara un diodo semiconductor que pase la corriente cuando tenga polarizacin directa?

    Cuando la corriente circula en sentido directo, es decir del nodo A al ctodo K, siguiendo la ruta de la flecha (la del diodo). En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportndose prcticamente como un corto circuito

    2. Cmo identificara usted el anodo de un diodo que no este marcado? Se puede verificar haciendo uso de nuestro multmetro digital: Ubicamos el tester en

    diodo, luego ponemos los terminales de nuestro multmetro a las terminales del diodo, si

    nuestro tester marca un valor (casi siempre rodea los 600), entonces la marca debera estar

    donde se encuentra nuestro terminal negra (COM); si en el tester sale 1, entonces la

    polarizacin es al contrario. Con un multmetro analgico la aguja se mover si est

    conectado el terminal positivo con el nodo y el terminal negativo con el ctodo indicando

    cual es nodo y ctodo

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    3. Qu sucede con la rectificacin si se invierte el sentido del diodo del circuito de la figura 1.4? Dibuje que sucede con la rectificacin, y explique el resultado.

    Se puede apreciar que la seal de salida se invierte de tal forma que en un tiempo de 0 a t/2 el

    voltaje es cero, mientras tanto en un tiempo de t/2 a t el voltaje tiene una amplitud parecida a

    la de la seal de entrada.

    Como el diodo se encuentra inverso, el voltaje que se indica en la figura es negativo entonces

    se quita es decir se abre, por lo que la corriente es cero pero el voltaje es significativo. Con

    propsitos de revisin, recurdese para el anlisis lo siguiente:

    Un circuito abierto puede tener cualquier voltaje entre sus terminales, pero la corriente siempre es igual a 0 A.

    4. Analice el circuito de la figura 1.5 tomando en cuenta un condensador de 470F.

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    5. Qu sucede con la salida Vo, si se cambia el condensador de 470F por uno de 1000F?. Analice tericamente el circuito.

    CONCLUSIONES

    Los diodos son electos importantes en la electrnica porque tienen mltiples aplicaciones: Rectificadores, recortadores, protectores de dispositivos, si no queremos

    que les llegue corriente, y se pueden utilizar incluso en el diseo de compuertas

    lgicas.

    En intervalos negativos de voltaje el diodo no conduce, la corriente del diodo es cero. Cuando el diodo se polariza directamente (voltaje positivo) empieza a conducir, con lo

    cual hay un flujo de corriente.

    Un diodo se puede utilizar para realizar una rectificacin de una seal alterna, y dependiendo de su configuracin puede media onda u onda completa.