informe 4_ análoga
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8/18/2019 Informe 4_ Análoga
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INFORME 4 ELECTRÓNICA ANÁLOGA 1
El Diodo En Rectificadores De Media Onda,Onda
Completa y Fuentes No Reguladas Por Filtro De
CondensadorUniversidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingenierı́aDepartamento de Ingenierı́a Eléctrica y Electrónica
Araque Esteban, Medina Diego, Moreno Hernán
Resumen—Esta práctica consistió en dise ˜ nar circuitos recti-ficadores de media onda y onda completa con el propósito deidentificar las diferencias entre dichos rectificadores, además decomprender el comportamiento de la onda rectificada experime
ntalmente. Para este caso se usó un tranformador 120V- 9-6-6-9v con tap central, con esto se determinó la eficiencia en larectificación de las diferentes configuraciones de circuitos.
Index Terms—Diodo, rectificación de media onda, onda com-pleta, filtro, voltaje de rizo.
I. INTRODUCCIÓN
PAra algunas aplicaciones es necesario cambiar una señalAC por una DC a un valor espećıfico, para ası́ usar demanera optima varios dispositivos electrónicos, por ejemplo
celulares o computadores. También algunas veces se necesita
medir una señal con una carácterı́stica definida,entonces estos
circuitos permiten que a la salida del rectificador solo muestre
por ejemplo señales que estan en una rango de frecuencia
y de esta manera discrimina las señales que no cumplen
con la condición de dicho intervalo.Es ası́ como los circuitos
rectificadores son prácticos para realizar éstas tareas por su
facilidad de implementarlos.
II. MARCO T EÓRICO
Para el desarrollo de esta práctica es necesario tener claro
la definición de los siguientes conceptos:
II-1. Circuito Rectificador : Son circuitos que convierten
señales alternas en señales de una sola polaridad (positiva o
negativa). Según su configuración son de media onda o de
onda completa y según la fuente AC usada son monof ́asicoso polif ́asicos.El proceso de las etapas rectificación se ilustra
en la figura 1.
Figura 1. Proceso Circuito Rectificador
[1]
II-2. Circuito Rectificador de Media Onda : En la figura
2 se oberva un rectificador de media onda en el cual un diodo
se interpone entre la fuente y la carga. Cuando la tensión V S de la fuente es positiva, el sentido de la corriente
Figura 2. Circuito Rectificador de Media Onda
[2]
es consecuente a la polarización del dioso y se produce la
circulación, por lo cual suponiendo el diodo ideal entonces
V L = V S . En cambio cuando VS ¡0, el diodo no conduce
y entonces VL = 0. Esto se ilustra en la figura 3 para una
tı́pica señal senoidal. Donde se indicada tanto la tensión en lacarga como la corriente que circula por ella y por la fuente.
Invirtiendo el diodo se logra una tensión negativa.
Figura 3. Forma de Onda Rectificada
[2]
II-3. Circuito Rectificador de Onda Completa: Estos rec-
tificadores son empleados para convertir corriente alterna en
corriente directa. En esta configuración se utilizan las dos
mitades de la señal senoidal de entrada, de esta manera
se obtiene una salida unipolar, es decir invierte los ciclos
negativos de la onda tal que todos los ciclos van en la parte
positiva. El circuito rectificador de onda completa con puente
de diodos de observa en la figura 4. En el ciclo positivo de
la señal, los diodos D1 y D2 quedan como corto circuito, es
decir conducen mientras que los diodos D3 y D4 se comportan
como circuito abierto. Análogamente
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Figura 4. Circuito Rectificador de Onda Completa[2]
para el ciclo negativo se invierte el comportamiento de los
diodos. Gráficamente este comportamiento se ilustra en las
figuras 5 ,6, y 7.
Figura 5. Ciclo positivo
[4]
Figura 6. Ciclo Negativo
[4]
Figura 7. Forma de Onda
[3]
La relación de corriente y voltaje están dadas por:
V D = 2V P π
(1)
iE = V P
RL∗ 1√
2(2)
III. MÉTODO EXPERIMENTAL
Para todos los circuitos implementados se utilizó un trans-
formador de salida multiple con tap central (606). Se rea-
lizaron los cálculos de tal manera que la corriente máxima
que circulara por los circuitos no fuera mayor a 500 mA,
adicionalmente por seguridad se utilizaron fusibles con un
valor nominal de 1A.
III-A. Circuito Rectificador de Media Onda
Se implemento el diseño mostrado en la figura 8,utilizando
una resistencia de 1kΩ. La simulación correspondiente semuestra en la figura 9, donde se obtuvo una corriente de 6.23
mA junto con una caida de tensión en AC de 6.226 V en eldiodo.
Figura 8. Circuito Rectificador de Media Onda,
Figura 9. Simulación Circuito Rectificador de Media Onda, en azul la se ñalde entrada y en rojo la señal rectificada.
III-B. Circuito Rectificador de Onda Completa con Tap Cen-
tral
En las figuras 11 y 12 se muestran por un lado el circuito
elaborado y la señal obtenida respectivamente.
Figura 10. Circuito Rectificador Onda Completa con Tap Central
III-C. Circuito Rectificador de Onda Completa con Puente
de Diodos
La configuración mostrada en la figura 12 fue la realizada,
su respectiva simulación se puede ver en la figura 13. La
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Figura 11. Simulación Circuito Rectificador de Onda Completa con TapCentral, en azul la señal de entrada y en rojo la señal rectificada.
corriente obtenida sobre la carga de 50Ω fue de 98.26 mA, junto con un voltaje RMS de 4.913V y un nivel medio de
8.927V.
Figura 12. Circuito Rectificador Onda Completa con Puente de Diodos
Figura 13. Simulación Circuito Rectificador de Onda Completa con Puentede Diodos, en azul la señal de entrada y en rojo la señal rectificada.
III-D. Circuito Rectificador de Onda Completa-Salida Fil-
trada por Condensador
Se encuentra en la figura 14 el circuito con el respectivo
filtro por condensador y la señal obtenida en la figura 15.
IV. RESULTADOS Y A NÁLISIS
IV-A. Circuito Rectificador de Media Onda
En la figura 16 se tiene la medición obtenida de este circuito.
La señal de salida rectificada media onda se empleó el
circuito anteriormente descrito y se midió por medio del
osciloscopio la señal de salida, y se ve que se obtiene un
señal de media onda que era lo que se esperaba.
Figura 14. Circuito Rectificador de Onda con Filtro
Figura 15. Simulación Circuito Rectificador de Onda con Filtro, en azul laseñal de entrada y en rojo la señal rectificada.
IV-B. Circuito Rectificador de Onda Completa con Tap Cen-
tral
Se encuentra en la figura 17 la señal obtenida de esta
configuración.
IV-C. Circuito Rectificador de Onda Completa con Puente
de Diodos
Se puede observar en la figura 18 la señal obtenida utili-zando el puente de diodos.
Se realizó un circuito que rectificara una señal de manera
completa, o que su salida fuera una onda completa , primero se
implementó un circuito con un transformador con tap central
, ya descrito anteriormente y luego por medio de un puente
de diodos , las señales que se obtuvieron concuerdan con las
simuladas antes de la práctica.
IV-D. Circuito Rectificador de Onda Completa-Salida Filtra-
da por Condensador
La señal filtrada por condensador utilizando el puente de
diodos se tiene en la figura 19 El rectificador de onda completa, usando un filtro para obtener un señal con un voltaje de rizo
, se empleó el circuito planteado y medimos la señal de salida
, el cual se puede observar en la figura (19).Finalmente se resolvieron las preguntas sugeridas en la
guı́a de la práctica, a continuación se enumeran las preguntas
con sus correspondientes respuestas:
1 ¿Cómo se modifica la salida de voltaje al poner en serie
el diodo en el rectificador de media onda?
Se modifica en la medida que cuando por el diodo pasa
el ciclo negativo de la la señal AC entonces éste se
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Figura 16. Señal Rectificada de Media Onda
Figura 17. Señal Rectificada con Tap Central
comporta como circuito abierto, entonces no conduce y
este fenómeno hace que se pierda esa energı́a, en otras
palabras solo se púede aprovechar el ciclo positivo de la
señal a la salida del circuito, ya que la carga sólo verá
esa parte de la onda.2 ¿Cuál es la diferencia entre los dos tipos de rectificador
de onda completa?
La diferencia es que en el circuito con puente de diodos
se puede rectificar la señal sin la necesidad de tener
un tranformador en él. Por el contrario para el otro
circuito el trandormador cumple la función tranformar
en el secundario a un valor deseado, para ası́ rectificar
la señal que se desea.Es decir en el puente de diodos
no se necesita un tranformador, a menos que se quiera
modificar el voltaje de entrada.
3 ¿Cómo afecta la carga al comportamiento del rectifica-
dor?
De la teorı́a y también en la práctica se evidenció quela carga puede hacer variar los valores de tensión y
corriente, ya que como se sabe esta se obtiene mediente
la pendiente de la gráfica I vs V, de esta manera si por
ejemplo para un determinado circuito variamos el valor
de RL en demanda de potencia entonces los valores de
los diodos ası́ como su configuración, es decir con un
condensador, tendrán que ser alterados para suplir esas
nuevas condiciones.
4 ¿ Cómo funciona el filtro por condensador para el circuito
propuesto?
Para una señal ya rectificada lo que hace el condensador
Figura 18. Señal Rectificada con Puente de Diodos
Figura 19. Señal Filtrada por Condensador
es almacenar esa energı́a para porteriormente descargarla
en la carga, es decir que cuando empieza el ciclo ne-
gativo de la señal en condensador ya ha sido cargado,
entonces al entrar el diodo en estado de no conducción
el condensador le entrega a la carga la energı́a que ha
almacenado, cuyo valor pico no supera el valor queconduce el diodo. En sı́ntesis la carga siempre va a estar
alimentada independientemente de si el ciclo es positivo
o negativo.
5 ¿Cómo podrı́a usted mejorar el diseño de la fuente no
regulada?
Como cualquier circuito, si se quiere mejorar el diseño
para hacer más eficiente su funcionamiento hay que tener
en cuenta todos los elementos que lo componen. sin em-
bargo para el caso de la fuente no regulada consideramos
que el condensador es el elemento más importante, ya
que él permite el que factor del rizado sea menor si se
usa de manera conveniente, y es justamente esto lo que
se busca en un circuito de estas carácterı́sticas, que el
rizado sea lo menor posible para ası́ obtener a la salida
una señal prácticamente DC.
V. CONCLUSIONES
* El Circuito rectificador de media onda es ineficiente en
cuanto al aprovechamiento de la energı́a disponible,ya
que en cada ciclo negativo se va a perder energ ı́a por que
el diodo se comporta como circuito abierto, entonces no
permite conducir la enerdı́a en dicho ciclo.Por ejemplo
este tipo de configuración de circuito no es el adecuado
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para alimentar dispositivos electrónicos ya que ellos
necesitan una alimentación constante, y este circuito solo
proporciona alimentación en un ciclo.
* En circuito rectificador de onda completa en puente tiene
la ventaja de permitir que la carga aproveche los dos
ciclos de una señal tipo seno, de manera que esto lo hace
más útil que el anterior, sin embargo tiene la desventaja
que no tiene una referencia común entre la alimentación
y la carga entonces no es posible establecer de manera
práctica la relación proporcional entre ellas cuando la
fuente de alimentación se modifica.
* Para la corrección del factor de rizado, que es un grande
problema que tiene el arreglo de puente de diodos de
acuerdo a lo visto en la práctica, el condensador es una
buena solución, ya que por medio de él podemos alcanzar
una valor de rizado que nosotros necesitemos, para ası́
hacer más funcional el circuito.
* Hay que tener especial precaución en el uso del transfor-
mador ya que si los valores de voltaje y corriente del
devanado secundario no se cumplen de acuerdo a las
especificaciones del diseño de un circuito, esto puedehacer que se queme el diodo, y para el condensador se
puede dañar si por ejemplo el secundario le proporciona
una tensión mayor a la tensión nominal del capacitor.
Ası́ como ya se habı́a advertido no solo hay que tener
cuidado con los elementos del circuito, también con la
alimentación del mismo.
VI. BIBLIOGRAFIA
(1) Recuperado y Adaptado de:
,http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria
(2) Recuperado y Adaptado de:
,http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/rectif.pdf
(3) Recuperado y Adaptado de:,http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//300
(4) SEDRA, A.S.,Circuitos Microelectr ́ onicos, quinta edi-
ción, Oxford University Press, New York, 2004.