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. GUIA DE LABORATORIO 2 CARACTRISTICAS DE LOS DIODOS. APLICACIONES: RECTIFICADORES Loreinne Viviana Pedraza Moreno e-mail: [email protected] Fredy Leonardo Verdugo González e-mail: [email protected] RESUMEN: El informe presenta los datos obtenidos de forma práctica, teórica y simulada para circuitos rectificadores de media onda y onda completa analizando el funcionamiento de los diodos y el efecto que tienen las tensiones umbrales de estos en cada circuito frente a estímulos de fuentes alternas con diferentes tipos de ondas. Además se realizan comparaciones entre los datos obtenidos. PALABRAS CLAVE: diodos, media onda, onda completa, rectificadores. 1 INTRODUCCIÓN En este informe se analizan circuitos rectificadores de media onda y onda completa para ondas sinusoidales, cuadradas y triangulares proporcionadas por un generador de señales con un valor de entrada máximo de 6 V y diferentes frecuencias. Estos análisis se realizan de forma práctica con el osciloscopio, de forma teórica con cálculos matemáticos y de forma simulada a través del programa Proteus, comparando así los tres resultados para observar el comportamiento de los diodos y el efecto de las tensiones umbrales de estos en los diferentes rectificadores. También se realizaron medidas para los dos rectificadores con los diodos polarizados en inverso. Por último se analizaron las diferencias en las tensiones de salida para diodos ideales y de barrera de potencia. 2 OBJETIVOS Conocer las características principales de corriente y tensión de los diodos. Observar como el efecto de los voltajes umbrales y de ruptura es determinante en su operación. Analizar el funcionamiento de los diodos en los circuitos de aplicación. 3 MATERIALES Y EQUIPOS 3.1 EQUIPOS DEL LABORATORIO 1 Osciloscopio 1 Multímetro 1 Generador de señales 3.2 MATERIALES Protoboard 8 Diodos 1N4007 Conectores y caimanes 2 Resistencias de 1KΩ, 1/2W Cable para protoboard, 1 Pelacables, 1 Cortafríos. 1 convertidor 3 a 2 para aislar la terminal de masa del osciloscopio 4 APLICACIONES CIRCUITOS CON DIODOS 1

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GUIA DE LABORATORIO 2CARACTRISTICAS DE LOS DIODOS. APLICACIONES:

RECTIFICADORES

Loreinne Viviana Pedraza Morenoe-mail: [email protected] Leonardo Verdugo González

e-mail: [email protected]

RESUMEN: El informe presenta los datos obtenidos de forma práctica, teórica y simulada para circuitos rectificadores de media onda y onda completa analizando el funcionamiento de los diodos y el efecto que tienen las tensiones umbrales de estos en cada circuito frente a estímulos de fuentes alternas con diferentes tipos de ondas. Además se realizan comparaciones entre los datos obtenidos.

PALABRAS CLAVE: diodos, media onda, onda completa, rectificadores.

1 INTRODUCCIÓN

En este informe se analizan circuitos rectificadores de media onda y onda completa para ondas sinusoidales, cuadradas y triangulares proporcionadas por un generador de señales con un valor de entrada máximo de 6 V y diferentes frecuencias. Estos análisis se realizan de forma práctica con el osciloscopio, de forma teórica con cálculos matemáticos y de forma simulada a través del programa Proteus, comparando así los tres resultados para observar el comportamiento de los diodos y el efecto de las tensiones umbrales de estos en los diferentes rectificadores. También se realizaron medidas para los dos rectificadores con los diodos polarizados en inverso. Por último se analizaron las diferencias en las tensiones de salida para diodos ideales y de barrera de potencia.

2 OBJETIVOS

Conocer las características principales de corriente y tensión de los diodos.

Observar como el efecto de los voltajes umbrales y de ruptura es determinante en su operación.

Analizar el funcionamiento de los diodos en los circuitos de aplicación.

3 MATERIALES Y EQUIPOS

3.1 EQUIPOS DEL LABORATORIO

1 Osciloscopio1 Multímetro1 Generador de señales

3.2 MATERIALES

Protoboard8 Diodos 1N4007Conectores y caimanes2 Resistencias de 1KΩ, 1/2WCable para protoboard, 1 Pelacables, 1 Cortafríos.1 convertidor 3 a 2 para aislar la terminal de masa del osciloscopio

4 APLICACIONES CIRCUITOS CON DIODOS

4.1 RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA

a) En la Figura 1 se encuentra el esquema del rectificador de media onda estudiado. Realice el montaje de este circuito en el protoboard.

b) Conéctelo a una fuente alterna de tipo onda sinusoidal proporcionada por el generador de señales (figura 1) con Vimáx=6V, f=60Hz.

Figura 1. Rectificadores de Media Onda, alimentado con generador de señales.

c) Conecte el adaptador 3 a 2 al osciloscopio. Observe con el osciloscopio los voltajes de entrada, salida y el voltaje sobre el diodo. Grafique su forma y tome valores de su frecuencia, voltaje pico de entrada, voltaje pico de salida, voltaje promedio de salida y el voltaje rms sobre la carga resistiva. Registre las mediciones en la tabla 1 para el caso de la sinusoidal.

1

.

Tabla 1. Información de rectificadores implementados onda sinusoidal.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Sinusoidal

Teórico 6 4,24 100 5,42 1,72 100

Simulado 6 4,22 100 5,1 1.5 100

Real 6 3,7 100 5 1,59 100

i: entrada (input)o salida (output)

d) Analice el circuito matemáticamente y obtenga todos los valores que se piden en la tabla 1 de forma teórica.

v i−vd−vR=0 (1)

Para el semiciclo positivo se tiene que el diodo se comporta como un interruptor cerrado lo que implica que:

v i−vd=v0 (2)

Para el semiciclo negativo el diodo se comporta como un circuito abierto, es decir:

0=v0 (3)

Eso en el caso ideal del diodo, asumiendo una barrera de potencial del diodo se tiene que el volteje de salida es el voltaje de diodo.

De esta manera se obtiene la onda rectificada donde para el semiciclo positivo se tiene la señal de entrada menos la barrera de potencial del diodo (0.576 V), y en el semiciclo negativo se tiene en la salida 0 V.

Para hallar la tensión de salida vodc se tiene que:

vodc=0.318 (v¿¿m−vr)¿ (4)

vodc=0.318∗5.424

vodc=1.724V

Valor que corresponde al vo promedio en la tabla 1.

El vrms para la señal de salida está dado por:

vrms=vm2

(5)

vrms=2.712

Los valores mostrados en la tabla 1 fueron tomado en el laboratorio o mediante el programa proteus 7.7,

excepto el vrms para la señal de entrada el cual está

dado por:

vrms=vm√2

(6)

vrms=6V

√2

vrms=4.243V

e) Con el uso del programa Proteus (v7.6 o superior) simule el circuito y obtenga todos los valores que se piden en la tabla 1, así como las gráficas de V0.

Figura 2. Simulación Rectificador de Media Onda alimentado con generador de señales, onda sinusoidal.

Figura 3. Señal rectificada para V0, onda sinusoidal.

2

.

f) Compare los resultados teóricos, reales y simulados. ¿Qué puede concluir?

Los resultados teóricos y los simulados son similares aunque difieren debido a la barrera de potencial en el diodo, ya que el simulador asume la barrera de potencial como 0.68, mientras para el cálculo se presenta una barrera de 0.576 V (tomada en el laboratorio con un multímetro UNI-T UT33D); los datos obtenidos en el laboratorio presentan un comportamiento similar a los obtenidos mediante simulación su diferencia se asume por perdidas en el circuito y equipos des calibrados.

g) Varíe la forma de la señal de entrada del primer circuito a una señal cuadrada con la misma amplitud y frecuencia de la onda sinusoidal inicial. Repita los pasos c, d, e y f.

Para la señal cuadrada se tiene que el vrms=vm

es decir que vrms=6 V, los datos fueron tomados en el

laboratorio, los cuales se consignan en la tabla 2.

Tabla 2. Información de rectificadores implementados onda cuadrada.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Cuadrada

Teórico 6 6 100 5,42 3 100

Simulado 6 5,96 100 5 3 100

Reales 6 7,6 100 6 2,9 100

i: entrada (input)o salida (output)

La figura 4 hace referencia al rectificador de onda con una señal de entrada cuadrada:

Figura 4. Simulación Rectificador de Media Onda alimentado con generador de señales, onda cuadrada.

Figura 5. Señal rectificada para V0, onda cuadrada.

Para hallar la tensión de salida se tiene:

vodc=∫0

T2

vm2dt (7)

vodc=vm√2

(8)

vodc=vm2

(9)

vodc=3V

Datos que se encuentran en la tabla 2

Los datos difieren y su diferencia se asume debido a calibración de aparatos de medida

h) Varíe la forma de la señal de entrada del primer circuito a una señal triangular con la misma amplitud y frecuencia de la onda sinusoidal inicial. Repita los pasos c, d, e y f.

Tabla 3. Información de rectificadores implementados onda triangular.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Tria

Teórico 6 3,46 100 5,42 1,356 100

Simulado 6 3,51 100 5,25 1,35 100

3

.

ngu

Reales 6 3,5 100 5,4 1,46 100

La figura 6 hace referencia a la señal de salida de salida de una onda triangular, los datos tomados en el laboratorio, simulados y obtenidos teóricamente se consignan en la tabla 3.

Figura 5. Señal rectificada para V0, onda triangular.

Sabiendo que vrmspara una señal triangular es vm√3

, es decir 3.46 V, en la salida se tiene que vm−vr

√3=

3.13 V, para hallar el voltaje de salida se dice que:

vodc=1T [∫0

T4 4 vmTtdt−∫

T4

T2 4 vmTtdt+∫

T4

T2

2 vmdt ](10)

vodc=vm−vr

4 (11)

vodc=6−0.576

4

vodc=1.356V

i) Vuelva a conectar la señal de entrada sinusoidal con Vimáx=6V, f=60Hz. Aumente paulatinamente la frecuencia del generador. Registre que ocurre con el voltaje de salida cuando f=1Hz, f=300Hz y f=1000Hz, complete la tabla 1 para cada caso.

Qué pasa con vo? Qué puede concluir acerca del comportamiento del diodo al aumentar la frecuencia?

Para una frecuencia de 150 Hz los datos obtenidos se encuentran en la tabla 4.

Tabla 4. Información de rectificadores implementando frecuencia de150 Hz

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 150 5.42 1.72 152

Simulado 6 4,23 150 5,25 1,66 152

Reales 5 3,7 150 5 1,72 152

Para hallar la tensión de salida vodc se tiene que:

vodc=0.318 (v¿¿m−vr)¿ (12)

vodc=0.318∗5.424

vodc=1.724V

Valor que corresponde al vo promedio en la tabla 1.

El vrms para la señal de salida está dado por:

vrms=vm2

(13)

vrms=2.712V

Los valores mostrados en la tabla 1 fueron tomado en el laboratorio o mediante el programa proteus 7.7,

excepto el vrms para la señal de entrada el cual está

dado por:

vrms=vm√2

(14)

vrms=6V

√2

vrms=4.243V

4

.

La simulación con la frecuencia cambiada se puede apreciar en la figura 6.

Figura 6. Señal rectificada para V0, frecuencia de 150 Hz.

Para una frecuencia de 210 Hz los datos obtenidos se encuentran en la tabla 5.

Tabla 5. Información de rectificadores implementando frecuencia de 210 Hz

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 210 5.42 1.72 210

Simulado 6 4,23 210 5,75 1,82 210

Reales 6 3,7 210 5 1,66 210

Para hallar la tensión de salida vodc se tiene que:

vodc=0.318 (v¿¿m−vr)¿ (15)

vodc=0.318∗5.424

vodc=1.724V

Valor que corresponde al V0 promedio en la tabla 1.

El vrms para la señal de salida está dado por:

vrms=vm2

(16)

vrms=2.712

Los valores mostrados en la tabla 1 fueron tomado en el laboratorio o mediante el programa proteus 7.7,

excepto el vrms para la señal de entrada el cual está

dado por:

vrms=vm√2

(17)

vrms=6V

√2

vrms=4.243V

La simulación con la frecuencia cambiada se puede apreciar en la figura 7.

Figura 7. Señal rectificada para V0, frecuencia de 210 Hz.

Al aumentar la frecuencia de 100 Hz a 150 y 200 Hz, se pude concluir que el valor de la tensión de salida empieza a oscilar entre valores muy cercanos a los obtenidos con la primera frecuencia.

j) Invierta la conexión de todos los diodos del circuito. Vuelva a conectar la señal de entrada sinusoidal con Vimáx=6V, f=60Hz Que pasa con Vo? Tome los datos de la tabla 1.

Al polarizar el diodo en inversa se obtiene una señal como la ilustrada en la figuras 8 y 9.

5

.

Figura 8. Señal rectificada para V0, diodos polarizados en inversa.

Figura 9. Simulación Rectificador de Media Onda, diodos polarizados en inversa.

Cuyo modelamiento matemático es:

v i+vd−v R=0 (18)

Para el semiciclo positivo se tiene que el diodo está conectado en inversa y se comporta como un interruptor abierto, es decir:

0=v0 (19)

Con barrera de potencial la salida es la barrera de potencial del diodo.

Y para el semiciclo negativo el diodo esta polarizado en directa lo que implica que el voltaje de salida es:

v i−vd=v0 (20)

De esta manera se tiene la señal mostrada en la figura 8.

Para el vodc se tiene que:

vodc=−0.318(v¿¿m−vr)¿ (21)

vodc=−1.72V

Tabla 6. Información de rectificadores implementados diodos polarizados en inversa.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 100 -5,42 -1,72 100

Simulado 6 4,23 100 -5,25 -1,72 100

Reales 6 3,76 100 -4,8 -1,6 100

4.2 RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA

a) Analice el rectificador de onda completa de la figura 10, realice el montaje en el protoboard para el circuito.

Figura 10. Retificador de onda completa alimentado con generador de señales

b). Conecte el adaptador 3 a 2 al osciloscopio.

Repita los pasos c) a j) de 4.1 con el circuito de la figura 10 y registre los datos una tabla similar a la tabla 1.

Para el rectificador de onda completa con onda senoidal se obtuvieron los datos de la tabla 7.

Tabla 7. Información de rectificadores de onda completa.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Sen

Teórico 6 3,17 60 4,84 3,08 120

Simulado 6 4,22 60 4,5 2,86 120

6

.

oid

Reales 6 2,92 60 4,48 2,42 120

Y su análisis matemático es:

Para el semiciclo positivo los diodos 1 y 4 y la ecuación en la malla es:

v i−vD1−vD 4−v0=0 (22)

Para el modelo ideal se tiene que le tensión de salida es igual a la tensión de entrada, sin embargo para el método de barrea de potencial se tiene que:

v i−vD1−vD 4=v0 (23)

vm sen(wt )−2vr=v0 (24)

Para el semiciclo negativo se tiene que los diodos que conducen son 2 y 3, la ecuación de malla es:

v i−vD1−vD 4=v0 (25)

vm sen(wt )−2vr=v0 (26)

Donde se puede observar en la figura 12 que la onda rectificada (azul) no es exactamente la misma que la de entrada debido a la barrera de potencial de los diodos.

El voltaje RMS es:

vrms=vm−2vr

√2 (27)

vrms=6−(2∗0.576)

√2

vrms=3.17V

Y el voltaje vodc es:

vodc=0.636 (v¿¿m−2vr)¿ (28)

vodc=0.636∗(6−(2∗0.576 ))

vodc=3.08V

Las figuras 11 y 12 hacen referencia a un rectificador de onda completa con la señal rectificada.

Figura 11. Simulación Rectificador de Onda completa alimentado con generador de señales.

Figura 12. Ondas Rectificador de Onda completa alimentado con generador de señales.

Para el rectificador de onda completa con onda triangular se obtuvieron los datos de la tabla 8.

Tabla 8. Información de rectificadores de onda completa con onda triangular.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Triangular

Teórico 6 3,46 60 4,85 1,21 120

Simulado 6 3,5 60 4,5 1,125 120

Reales 6 3,40 60 4,6 1,80 120

7

.

Sabiendo que vrmspara una señal triangular es vm√3

, es decir 3.46 V, en la salida se tiene que

vm−2vr√3

=2,799V , para hallar el voltaje de salida se

dice que:

vodc=1T [∫0

T4 4 vmTtdt−∫

T4

T2 4 vmTtdt+∫

T4

T2

2 vmdt ](29)

vodc=vm−vr

4 (30)

vodc=6−(2∗0.576 )

4

vodc=1.212V

Las figuras 13 y 14 hacen referencia a un rectificador de onda completa con la señal rectificada.

Figura 13. Simulación Rectificador de Onda completa para onda triangular.

Figura 14. Ondas Rectificador de Onda completa para onda triangular.

Para el rectificador de onda aumentando la frecuencia a 10 Hz con la onda senoidal, se obtuvieron los datos de la tabla 9.

Tabla 9. Información de rectificadores de onda completa con frecuencia de10 Hz.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 10 4,84 3,08 20

Simulado 6 4,23 10 4.5 2.862 20

Reales 6 4,20 10 4,40 2,51 20

Y su análisis matemático es:

Para el semiciclo positivo los diodos 1 y 4 y la ecuación en la malla es:

v i−vD1−vD 4−v0=0 (31)

Para el modelo ideal se tiene que le tensión de salida es igual a la tensión de entrada, sin embargo para el método de barrea de potencial se tiene que:

v i−vD1−vD 4=v0 (32)

vm sen(wt )−2vr=v0 (33)

Para el semiciclo negativo se tiene que los diodos que conducen son 2 y 3, la ecuación de malla es:

v i−vD1−vD 4=v0 (34)

vm sen(wt )−2vr=v0 (35)

Donde se puede observar en la figura 16 que la onda rectificada (azul) no es exactamente la misma que la de entrada debido a la barrera de potencial de los diodos.

El voltaje RMS es:

vrms=vm−2vr

√2 (36)

vrms=6−(2∗0.576)

√2

8

.

vrms=3.17V

Y el voltaje vodc es:

vodc=0.636 (v¿¿m−2vr)¿ (37)

vodc=0.636∗(6−(2∗0.576 ))

vodc=3.08V

Las figuras 15 y 16 hacen referencia a un rectificador de onda completa con la señal rectificada.

Figura 15. Simulación Rectificador de Onda completa con frecuencia de 10 Hz.

Figura 16. Ondas Rectificador de Onda completa con frecuencia de 10 Hz.

Para el rectificador de onda aumentando la frecuencia a 300 Hz con la onda senoidal, se obtuvieron los datos de la tabla 10.

Tabla 10. Información de rectificadores de onda completa con frecuencia de 300 Hz.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 300 4,518 2,55 600

Simulado 6 4.23 300 4.5 2.861 600

Reales 6 4,13 300 4,40 2,51 600

Y su análisis matemático es:

Para el semiciclo positivo los diodos 1 y 4 y la ecuación en la malla es:

v i−vD1−vD 4−v0=0 (38)

Para el modelo ideal se tiene que le tensión de salida es igual a la tensión de entrada, sin embargo para el método de barrea de potencial se tiene que:

v i−vD1−vD 4=v0 (39)

vm sen(wt )−2vr=v0 (40)

Para el semiciclo negativo se tiene que los diodos que conducen son 2 y 3, la ecuación de malla es:

v i−vD1−vD 4=v0 (41)

vm sen(wt )−2vr=v0 (42)

Donde se puede observar en la figura 18 que la onda rectificada (azul) no es exactamente la misma que la de entrada debido a la barrera de potencial de los diodos.

El voltaje RMS es:

vrms=vm−2vr

√2 (43)

vrms=6−(2∗0.576)

√2

vrms=3.17V

Y el voltaje vodc es:

vodc=0.636 (v¿¿m−2vr)¿ (44)

9

.

vodc=0.636∗(6−(2∗0.576 ))

vodc=3.08V

Las figuras 17 y 18 hacen referencia a un rectificador de onda completa con la señal rectificada.

Figura 17. Simulación rectificador de onda completa con frecuencia de 300 Hz.

Figura 18. Ondas rectificador de onda completa con frecuencia de 300 Hz.

Para el rectificador de onda aumentando la frecuencia a 1000 Hz con la onda senoidal, se obtuvieron los datos de la tabla 9.

Tabla 11. Información de rectificadores de onda completa con frecuencia de 1000 Hz.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 1000 4,84 3,08 2000

Simulado 6 4,23 1000 4,5 2,862 2000

Reales 6 4,14 1000 4,48 2,53 2000

Y su análisis matemático es:

Para el semiciclo positivo los diodos 1 y 4 y la ecuación en la malla es:

v i−vD1−vD 4−v0=0 (45)

Para el modelo ideal se tiene que le tensión de salida es igual a la tensión de entrada, sin embargo para el método de barrea de potencial se tiene que:

v i−vD1−vD 4=v0 (46)

vm sen(wt )−2vr=v0 (47)

Para el semiciclo negativo se tiene que los diodos que conducen son 2 y 3, la ecuación de malla es:

v i−vD1−vD 4=v0 (48)

vm sen(wt )−2vr=v0 (49)

Donde se puede observar en la figura 20 que la onda rectificada (azul) no es exactamente la misma que la de entrada debido a la barrera de potencial de los diodos.

El voltaje RMS es:

vrms=vm−2vr

√2 (50)

vrms=6−(2∗0.576)

√2

vrms=3.17V

Y el voltaje vodc es:

vodc=0.636 (v¿¿m−2vr)¿ (51)

vodc=0.636∗(6−(2∗0.576 ))

vodc=3.08V

Las figuras 19 y 20 hacen referencia a un rectificador de onda completa con la señal rectificada.

10

.

Figura 19. Simulación Rectificador de Onda completa con frecuencia de 1000 Hz.

Figura 20. Ondas Rectificador de Onda completa con frecuencia de 1000 Hz.

Los datos del Rectificador de onda con los diodos polarizados en inversa se encuentran en la tabla 12.

Tabla 12. Información de rectificadores de onda completa con diodos polarizados en inversa.

Señalde

Entrada

Vi máx (V)

Vi rms (V)

fi(HZ)

Vo máx (V)

Vo promedio (V)

fo (HZ)

Senoidal

Teórico 6 4,24 60 4,84 -1,54 120

Simulado 6 4,22 60 -5,25 3.34 120

Reales 6 4,17 60 4,60 -2,36 120

El análisis matemático es el siguiente:

Para el semiciclo positivo se tiene que los diodos 2 y 3 están conectados en directo, la ecuación de malla es:

v i−vD2−vD3−v0=0 (52)

−v i−vD2−vD3=v0 (53)

−vm sen (wt )+2vr=v0 (54)

Para el semiciclo negativo los diodos 1 y 4 están polarizados en directo, la ecuación es:

v i−vD1−vD 4−v0=0 (55)

−v i−vD1−vD 4=vo (56)

−vm sen (wt )+2vr=v0 (57)

Donde se puede observar en la figura 6 que la onda rectificada no es exactamente la misma de la señal de entrada, esto debido a la barrera de potencial de los diodos.

El VRMS es:

vrms=−vm−2vr

√2 (58)

vrms=−6−(2∗0.576)

√2

vrms=−3.17V

Y para el vodcse tiene que:

vodc=−0.636(v¿¿m−2vr)¿ (59)

vodc=−0.636∗(6−(2∗0.576 ))

vodc=−3.08V

Al polarizar el diodo en inversa se obtiene una señal como la ilustrada en la figuras 21 y 22.

Figura 21. Señal rectificada para V0, diodos polarizados en inversa.

11

.

Figura 22. Simulación Rectificador de Media Onda, diodos polarizados en inversa.

4.3 ANÁLISIS GENERAL

Explique las diferencias entre las señales de voltaje obtenidas con análisis de los diodos ideales y los de barrera de potencial. Indique con un ejemplo de las gráficas que obtuvo, como afecta la barrera de potencial, a la señal de Vo.

Consulte 4 referencias de puentes rectificadores integrados, compárelos en términos de sus voltajes y corrientes de operación.

Tabla 13. Diferencias de voltaje obtenidas con análisis de los diodos ideales y los de barrera de potencial

Diodos idealesDiodos de Barrera de

PotencialCuando se le aplica una tensión positiva circula por él una corriente de ánodo a cátodo sin caída de tensión entre sus terminales comportándose como un cortocircuito siendo así V0=Vi. Si se le aplica una tensión negativa no fluye corriente de ánodo a cátodo y el diodo se comporta como un circuito abierto, de esta forma V0=0.

En polarización directa si la tensión aplicada supera la barrera de potencial la corriente que circula aumenta rápidamente, por lo tanto la tensión de salida V0 se ve afectada por la barrera de potencial.

Figura 23. Gráficas para Diodos ideales y de Barrera de Potencial.

Diodo Ideal Diodo de Barrera de Potencial

Tabla 14. Diferencias de voltaje y corriente Puentes rectificadores.

Puentes rectificadores Tensión (V) Corriente (A)B80C1500D 80 1,5

DB103 200 1KBPC606 600 6KBPC810 1000 8

Para el puente rectificador B80C1500D la ficha técnica se encuentra en el Anexo 1, DB103 Anexo 2, KBPC606 Anexo 3 y KBPC810 Anexo 4.

5 CONCLUSIONES

5.1 NUMERAL 4.1

La tensión de salida generada que se pudo observar gracias al osciloscopio es una onda que concuerda con la de entrada en los semiciclos positivos pero se observo que es igual a 0 en los semiciclos negativos, esta es la principal característica de los rectificadores de media onda. Mediante el análisis matemático se pudo determinar que se puede hacer uso del 31.8% de la onda de entrada.

Al variar la frecuencia como el cambio es tan rápido, los diodos se comportan de una manera extraña variando los valores de tensión en la salida, este comportamiento se debe a que su capacidad de carga en la unión pn no soporta los cambios tan bruscos en la frecuencia y por ende su comportamiento extraño.

5.2 NUMERAL 4.2

Se observo que el rectificador de onda completa tiene la propiedad de doblar la frecuencia de entrada gracias a la conexión en serie de dos diodos, además el

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período de la señal de onda completa es la mitad que el período de entrada.

En este tipo de circuitos se aprovechan los dos semiciclos, volviéndolos ambos positivos o negativos de acuerdo a al interés que se tenga y generando una corriente siempre positiva o negativa de acuerdo al circuito, lo que le proporciona un mayor rendimiento. Matemáticamente se concluye que el aprovechamiento de la onda de salida es 63.6% de la onda de entrada.

Al cambiar el tipo de onda se pudo observar que los valores de salida para las tres ondas son muy parecidos y los datos obtenidos de las tres formas utilizadas también. Estos pueden variar un poco debido a las consideraciones de la barrera de potencial de los diodos la cual se toma en las simulaciones como 0,7 v y en la práctica y teóricos como 0,575 V o debido a la calibración de los aparatos de medida, de igual forma al cambio de frecuencia hay inestabilidad en la tensión de salida por ende que los diodos tengan indicada la frecuencia de uso.

5.3 NUMERAL 4.3

Un diodo ideal actúa igual a un conductor perfecto, cero voltaje, cuando se encuentra polarizado directamente; y como un aislador perfecto, cero corriente, cuando se encuentra polarizado inversamente. Mientras que el diodo de barrera de potencial tiene una pequeña caída de voltaje en polarización directa. Por

otra parte, dependiendo de las características del diodo tiene ciertas restrictivos como la corriente máxima y el voltaje inverso máximo que si son mayores a las que el diodo soporta pueden dañarlo.

6 OBSERVACIONES

Para el caso del cambio de las frecuencias en el rectificador de media onda no se pudieron tomar datos para frecuencias de f=1Hz, f=300Hz y f=1000Hz debido a que el generador de señales utilizado en la practica no funcionó en el caso de frecuencias menores a 100 Hz y mayores a 200 Hz, en lugar de esto se utilizaron frecuencias de 150 Hz y 210 Hz.

En el rectificador de onda completa no se registraron datos para onda cuadrada en ninguno de los casos ya que el generador de señales no proporcionaba la onda de forma adecuada.

7 REFERENCIAS

[1] Albert Paul Malvino, “Principios de electrónica”.[2] Boylestad – Nashelsky, “Electrónica teoría de circuitos”.[3] Lluís Prat Viñas, “Circuitos y dispositivos electrónicos:

Fundamentos de electrónica”.[4] María Isabel Schiavon, “Fundamentos de diodos”.

ANEXO 1

FICHA TÉCNICA PUENTE RECTIFICADOR B80C1500D

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ANEXO 2

FICHA TÉCNICA PUENTE RECTIFICADOR DB103

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ANEXO 3

FICHA TÉCNICA PUENTE RECTIFICADOR KBPC606

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ANEXO 4

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FICHA TÉCNICA PUENTE RECTIFICADOR KBPC810

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