rectificadores mcgraw hill

20
8/12/2019 Rectificadores McGraw Hill http://slidepdf.com/reader/full/rectificadores-mcgraw-hill 1/20 Unidad  Las características de los circuitos rectificadores y sus formas de onda.  Los tipos de filtros.  Las distintas aplicaciones de estos circuitos.  Y estudiaremos:  Identificar los parámetros  y características fundamentales de los circuitos rectificadores  y de los filtros analógicos.  Montar o simular circuitos analógic básicos: rectificadores y filtros.  Verificar el funcionamiento  y las medidas fundamentales de los circuitos de rectificación y filtrad  Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales. En esta unidad aprenderemos a: Rectificadores y fil 8

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Page 1: Rectificadores McGraw Hill

8122019 Rectificadores McGraw Hill

httpslidepdfcomreaderfullrectificadores-mcgraw-hill 120

Unidad

bull Las caracteriacutesticas de los circuitosrectificadores y sus formas de onda bull Los tipos de filtros

bull Las distintas aplicaciones de estoscircuitos

Y estudiaremos

bull Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

bull Montar o simular circuitos analoacutegicbaacutesicos rectificadores y filtros bull Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentales delos circuitos de rectificacioacuten y filtrad bull Aplicar este tipo de circuitosa situaciones reales

En esta unidad aprenderemos a

Rectifi cadores y fi l8

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

144

1 Circuitos rectificadores

Los rectificadores son circuitos realizados con diodos capaces de cambiar laforma de onda de la sentildeal que reciben en su entrada

Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentacioacuten de los equipos electroacutenicos Haque tener en cuenta que cualquier equipo electroacutenico funciona internamente con crriente continua y aunque nosotros los conectamos a la red eleacutectrica (230 V de corriete alterna a 50 Hz) la fuente de alimentacioacuten se encarga de convertir esa corrienalterna en corriente continua El elemento fundamental de esa fuente de alimentacioacuteseraacute precisamente el circuito rectificador

Podemos establecer una clasificacioacuten de los rectificadores en funcioacuten del nuacutemero ddiodos que utilizan Asiacute tendremos

bull Rectificador de media onda formado por un uacutenico diodo

bull Rectificador de onda completa Dentro de este tipo podemos distinguir

ndash Rectificador con transformador de toma intermedia formado por dos diodosndash Rectificador con puente formado por cuatro diodos

A continuacioacuten analizaremos el funcionamiento de cada uno de ellos

11 Rectificador de media onda

El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la sentildeal querecibe en la entrada en funcioacuten de coacutemo esteacute polarizado el diodo si la polariza-cioacuten es directa eliminaraacute la parte negativa de la sentildeal y si la polarizacioacuten es in-versa eliminaraacute la parte positiva

httpwwwscehuessbwebelectronicaelec_basica

Este curso de Electroacutenica baacutesicade la Universidad del Paiacutes Vascoincluye en la Unidad 4 un simu-lador de rectificador de mediaonda

Web

El esquema de la Figura 81 corresponde a un circuitorectificador de la fuente de alimentacioacuten de un amplifica-dor de sonido para aparatos lectores de MP3 portaacutetilesAnaliza el funcionamiento del circuito

Solucioacuten

A efectos praacutecticos todo circuito electroacutenico (como el am-plificador de este caso) se puede sustituir por una resisten-cia de carga (R L) cuyo valor seraacute el de la resistencia deentrada del circuito que queremos sustituir De esta forma

el esquema eleacutectrico que vamos a utilizar para compro-bar el funcionamiento del rectificador seraacute el siguiente

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Transformador de 220 V12 V

bull D 1 Diodo 1N4001

bull R 1 Resistor de 1 kV 14 W(Continuacutea)

Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda

D1

RL

Diodo Es un componente elec-troacutenico formado por una unioacutenPN y tiene la funcionalidad deque la corriente eleacutectrica circulapor eacutel en un solo sentido

Vocabulario A

A K

Aacutenodo Caacutetodo

P N A K

Amplificador

D1

Fig 81Fig 82

8122019 Rectificadores McGraw Hill

httpslidepdfcomreaderfullrectificadores-mcgraw-hill 320

8Rectificadores y filtros

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el diodo y el resistor sobre la placa BOARD

2 Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremosde la resistencia de tal forma que el positivo quede enla patilla que comparte con el diodo y el negativoen la patilla de abajo

Comprobamos la medida de la sentildeal

(Continuacioacuten)

3 Conectamos el secundario del transformador (lade 12 V) al circuito un cable al diodo y el otro

sistor4 Encendemos el osciloscopio para visualizar la se

conectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

El montaje es el siguiente

Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda

Fig 83

Entrada 220 V

Salida 12 V

Solo aparecen los ciclos positivos de la sentildealNegativo del diodoSe encuentra polarizado

en directo

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 84

Para poder visualizar esta sentildeal el osciloscopio estaacute con1047297gurado de

guiente manera

bull Canal 1 seleccionado

bull Escala de amplitud 5 V por divisioacuten

bull Base de tiempos 10 ms por divisioacuten

Amplitud hay que tener en cuenta que el valor del transformador se exen valores eficaces mientras que el osciloscopio mide valores maacutexHay que realizar la conversioacuten entre estos valores de modo que la am

que debe tener la sentildeal en la pantalla es de 12 2 5 17 V En la sentildeal podobservar que tiene 32 divisiones Al multiplicar por la escala (5 Vdiv) ncomo resultado 17 V

Periodo 2 divisiones multiplicadas por 10 msdiv 20 ms

luego la frecuencia seraacute 120 ms 5 50 Hz

Es importante destacar que el rectificador no modifica la amplitud de la sentildeal que recibe a su entrada solameelimina los ciclos negativos Esto se cumple para todas las sentildeales que pongamos a su entrada independientemte de la frecuencia que tengan La uacutenica limitacioacuten al respecto la impondraacute el funcionamiento del diodo que estelegido acorde con el circuito

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Rectificadores y filtros8

146

Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)

Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2

Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones

a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto

b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes

c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute

Act ividad

Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda

Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal

Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que

la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2

Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo

Vocabulario A

Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-

da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)

Solucioacuten

Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de

309 div 100 Vdiv 5 309 V

Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal

V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Sustituyendo los valores obtenemos

309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p

Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 85

Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F

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8Rectificadores y filtros

PG

1 2

PG

1 2 3 4 T

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XFG1

XSC1

XSC2

Resistor 110 kV

12 Rectificador de onda completa

El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas

A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia

Solucioacuten

Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes

bull Transformador de 220 V12 1 12 V

bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001

bull R Resistor de 1 kV 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes

1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos

2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo

3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador

4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta

Generador

de funciones

(para simular

la red eleacutectrica)

(Co

Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez

Placaprincipal

D1

D2

Fig 86

D1

D2

R

Fig 87

Fig 88

Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86

Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute

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Rectificadores y filtros8

148

En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82

(Continuacioacuten)

Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 89

Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente

Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia

Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala

de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal

El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute

bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V

bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)

Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos

que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta

Vp 5 12 2 17 V

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 2: Rectificadores McGraw Hill

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

144

1 Circuitos rectificadores

Los rectificadores son circuitos realizados con diodos capaces de cambiar laforma de onda de la sentildeal que reciben en su entrada

Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentacioacuten de los equipos electroacutenicos Haque tener en cuenta que cualquier equipo electroacutenico funciona internamente con crriente continua y aunque nosotros los conectamos a la red eleacutectrica (230 V de corriete alterna a 50 Hz) la fuente de alimentacioacuten se encarga de convertir esa corrienalterna en corriente continua El elemento fundamental de esa fuente de alimentacioacuteseraacute precisamente el circuito rectificador

Podemos establecer una clasificacioacuten de los rectificadores en funcioacuten del nuacutemero ddiodos que utilizan Asiacute tendremos

bull Rectificador de media onda formado por un uacutenico diodo

bull Rectificador de onda completa Dentro de este tipo podemos distinguir

ndash Rectificador con transformador de toma intermedia formado por dos diodosndash Rectificador con puente formado por cuatro diodos

A continuacioacuten analizaremos el funcionamiento de cada uno de ellos

11 Rectificador de media onda

El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la sentildeal querecibe en la entrada en funcioacuten de coacutemo esteacute polarizado el diodo si la polariza-cioacuten es directa eliminaraacute la parte negativa de la sentildeal y si la polarizacioacuten es in-versa eliminaraacute la parte positiva

httpwwwscehuessbwebelectronicaelec_basica

Este curso de Electroacutenica baacutesicade la Universidad del Paiacutes Vascoincluye en la Unidad 4 un simu-lador de rectificador de mediaonda

Web

El esquema de la Figura 81 corresponde a un circuitorectificador de la fuente de alimentacioacuten de un amplifica-dor de sonido para aparatos lectores de MP3 portaacutetilesAnaliza el funcionamiento del circuito

Solucioacuten

A efectos praacutecticos todo circuito electroacutenico (como el am-plificador de este caso) se puede sustituir por una resisten-cia de carga (R L) cuyo valor seraacute el de la resistencia deentrada del circuito que queremos sustituir De esta forma

el esquema eleacutectrico que vamos a utilizar para compro-bar el funcionamiento del rectificador seraacute el siguiente

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Transformador de 220 V12 V

bull D 1 Diodo 1N4001

bull R 1 Resistor de 1 kV 14 W(Continuacutea)

Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda

D1

RL

Diodo Es un componente elec-troacutenico formado por una unioacutenPN y tiene la funcionalidad deque la corriente eleacutectrica circulapor eacutel en un solo sentido

Vocabulario A

A K

Aacutenodo Caacutetodo

P N A K

Amplificador

D1

Fig 81Fig 82

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8Rectificadores y filtros

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el diodo y el resistor sobre la placa BOARD

2 Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremosde la resistencia de tal forma que el positivo quede enla patilla que comparte con el diodo y el negativoen la patilla de abajo

Comprobamos la medida de la sentildeal

(Continuacioacuten)

3 Conectamos el secundario del transformador (lade 12 V) al circuito un cable al diodo y el otro

sistor4 Encendemos el osciloscopio para visualizar la se

conectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

El montaje es el siguiente

Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda

Fig 83

Entrada 220 V

Salida 12 V

Solo aparecen los ciclos positivos de la sentildealNegativo del diodoSe encuentra polarizado

en directo

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 84

Para poder visualizar esta sentildeal el osciloscopio estaacute con1047297gurado de

guiente manera

bull Canal 1 seleccionado

bull Escala de amplitud 5 V por divisioacuten

bull Base de tiempos 10 ms por divisioacuten

Amplitud hay que tener en cuenta que el valor del transformador se exen valores eficaces mientras que el osciloscopio mide valores maacutexHay que realizar la conversioacuten entre estos valores de modo que la am

que debe tener la sentildeal en la pantalla es de 12 2 5 17 V En la sentildeal podobservar que tiene 32 divisiones Al multiplicar por la escala (5 Vdiv) ncomo resultado 17 V

Periodo 2 divisiones multiplicadas por 10 msdiv 20 ms

luego la frecuencia seraacute 120 ms 5 50 Hz

Es importante destacar que el rectificador no modifica la amplitud de la sentildeal que recibe a su entrada solameelimina los ciclos negativos Esto se cumple para todas las sentildeales que pongamos a su entrada independientemte de la frecuencia que tengan La uacutenica limitacioacuten al respecto la impondraacute el funcionamiento del diodo que estelegido acorde con el circuito

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Rectificadores y filtros8

146

Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)

Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2

Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones

a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto

b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes

c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute

Act ividad

Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda

Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal

Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que

la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2

Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo

Vocabulario A

Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-

da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)

Solucioacuten

Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de

309 div 100 Vdiv 5 309 V

Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal

V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Sustituyendo los valores obtenemos

309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p

Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 85

Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F

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8Rectificadores y filtros

PG

1 2

PG

1 2 3 4 T

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XFG1

XSC1

XSC2

Resistor 110 kV

12 Rectificador de onda completa

El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas

A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia

Solucioacuten

Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes

bull Transformador de 220 V12 1 12 V

bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001

bull R Resistor de 1 kV 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes

1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos

2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo

3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador

4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta

Generador

de funciones

(para simular

la red eleacutectrica)

(Co

Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez

Placaprincipal

D1

D2

Fig 86

D1

D2

R

Fig 87

Fig 88

Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86

Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute

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Rectificadores y filtros8

148

En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82

(Continuacioacuten)

Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 89

Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente

Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia

Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala

de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal

El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute

bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V

bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)

Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos

que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta

Vp 5 12 2 17 V

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

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ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 3: Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el diodo y el resistor sobre la placa BOARD

2 Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremosde la resistencia de tal forma que el positivo quede enla patilla que comparte con el diodo y el negativoen la patilla de abajo

Comprobamos la medida de la sentildeal

(Continuacioacuten)

3 Conectamos el secundario del transformador (lade 12 V) al circuito un cable al diodo y el otro

sistor4 Encendemos el osciloscopio para visualizar la se

conectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

El montaje es el siguiente

Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda

Fig 83

Entrada 220 V

Salida 12 V

Solo aparecen los ciclos positivos de la sentildealNegativo del diodoSe encuentra polarizado

en directo

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 84

Para poder visualizar esta sentildeal el osciloscopio estaacute con1047297gurado de

guiente manera

bull Canal 1 seleccionado

bull Escala de amplitud 5 V por divisioacuten

bull Base de tiempos 10 ms por divisioacuten

Amplitud hay que tener en cuenta que el valor del transformador se exen valores eficaces mientras que el osciloscopio mide valores maacutexHay que realizar la conversioacuten entre estos valores de modo que la am

que debe tener la sentildeal en la pantalla es de 12 2 5 17 V En la sentildeal podobservar que tiene 32 divisiones Al multiplicar por la escala (5 Vdiv) ncomo resultado 17 V

Periodo 2 divisiones multiplicadas por 10 msdiv 20 ms

luego la frecuencia seraacute 120 ms 5 50 Hz

Es importante destacar que el rectificador no modifica la amplitud de la sentildeal que recibe a su entrada solameelimina los ciclos negativos Esto se cumple para todas las sentildeales que pongamos a su entrada independientemte de la frecuencia que tengan La uacutenica limitacioacuten al respecto la impondraacute el funcionamiento del diodo que estelegido acorde con el circuito

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Rectificadores y filtros8

146

Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)

Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2

Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones

a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto

b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes

c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute

Act ividad

Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda

Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal

Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que

la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2

Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo

Vocabulario A

Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-

da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)

Solucioacuten

Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de

309 div 100 Vdiv 5 309 V

Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal

V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Sustituyendo los valores obtenemos

309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p

Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 85

Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F

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8Rectificadores y filtros

PG

1 2

PG

1 2 3 4 T

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XFG1

XSC1

XSC2

Resistor 110 kV

12 Rectificador de onda completa

El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas

A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia

Solucioacuten

Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes

bull Transformador de 220 V12 1 12 V

bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001

bull R Resistor de 1 kV 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes

1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos

2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo

3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador

4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta

Generador

de funciones

(para simular

la red eleacutectrica)

(Co

Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez

Placaprincipal

D1

D2

Fig 86

D1

D2

R

Fig 87

Fig 88

Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86

Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute

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Rectificadores y filtros8

148

En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82

(Continuacioacuten)

Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 89

Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente

Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia

Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala

de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal

El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute

bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V

bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)

Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos

que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta

Vp 5 12 2 17 V

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

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ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 4: Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

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Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)

Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2

Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones

a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto

b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes

c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute

Act ividad

Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda

Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal

Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que

la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2

Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo

Vocabulario A

Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-

da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)

Solucioacuten

Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de

309 div 100 Vdiv 5 309 V

Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal

V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Sustituyendo los valores obtenemos

309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p

Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 85

Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F

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8Rectificadores y filtros

PG

1 2

PG

1 2 3 4 T

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XFG1

XSC1

XSC2

Resistor 110 kV

12 Rectificador de onda completa

El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas

A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia

Solucioacuten

Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes

bull Transformador de 220 V12 1 12 V

bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001

bull R Resistor de 1 kV 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes

1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos

2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo

3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador

4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta

Generador

de funciones

(para simular

la red eleacutectrica)

(Co

Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez

Placaprincipal

D1

D2

Fig 86

D1

D2

R

Fig 87

Fig 88

Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86

Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute

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Rectificadores y filtros8

148

En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82

(Continuacioacuten)

Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 89

Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente

Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia

Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala

de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal

El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute

bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V

bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)

Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos

que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta

Vp 5 12 2 17 V

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 5: Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

PG

1 2

PG

1 2 3 4 T

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XFG1

XSC1

XSC2

Resistor 110 kV

12 Rectificador de onda completa

El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas

A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia

Solucioacuten

Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes

bull Transformador de 220 V12 1 12 V

bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001

bull R Resistor de 1 kV 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes

1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos

2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo

3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador

4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente

Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta

Generador

de funciones

(para simular

la red eleacutectrica)

(Co

Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez

Placaprincipal

D1

D2

Fig 86

D1

D2

R

Fig 87

Fig 88

Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86

Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute

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Rectificadores y filtros8

148

En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82

(Continuacioacuten)

Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 89

Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente

Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia

Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala

de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal

El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute

bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V

bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)

Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos

que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta

Vp 5 12 2 17 V

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 6: Rectificadores McGraw Hill

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

148

En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82

(Continuacioacuten)

Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales

Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 89

Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente

Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia

Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala

de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal

El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute

bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V

bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)

Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos

que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta

Vp 5 12 2 17 V

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 7: Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

Paraacutemetro Foacutermula Observaciones

Valor mediode la tensioacuten

2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash

p

Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)

V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p

Valor eficazde la tensioacuten

V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash

2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro

Tensioacuten maacuteximainversa del diodo

V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador

Valor mediode la intensidad

V medI med 5 ndashndashndashndashndash

R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador

Valor eficazde la intensidad

V efI ef 5 ndashndashndashndash

R

Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa

Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos

Solucioacuten

Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor

Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa

2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador

El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula

2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p

3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50

Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia

V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103

Act iv idades

COMmA10A VΩ Hz

ONOFF

Ω

FHz

A

A V

V

CXFG1

Resistor 110 kV

T 2

D2

D1

1N4001GP

1N4001GP

U1

TS PQ4 12

XMM1

Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz

Fig 810

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

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ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 8: Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

150

B Rectificador de onda completa con puente de diodos

Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga

La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SEL ECT

P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten

Importante

Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)

Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la

salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos

Solucioacuten

Los elementos que necesitaremos son

bull Transformador de 220 V9 V

bull Puente rectificador

bull R Resistor de 65 V 14 W

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes

1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor

2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia

3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que

obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte

de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador

5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos

Fig 811 Montaje de un puente de diodos

D1 D2

D3D4 RL

I p Is A

D

E sE p

Primario Secundario

B C

Fig 812

D1 D2

D3D4 RL

A

D

B C

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 9: Rectificadores McGraw Hill

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

(Continuacioacuten)

El circuito montado nos queda de la siguiente manera

En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de

V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V

y un periodo de

T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms

que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz

La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm

V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65

Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente

2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p

La intensidad media la calculamos aplicando nuev

te la ley de Ohm

V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R

Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo

4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)

Resuelve las siguientes cuestiones

a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata

b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida

c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador

d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje

Act iv idad

A

EDCB

F

JIHG

5 20 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Conexioacutena la red

Fig 813

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 814

Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv

Las patillas centrales son las quese conectan al transformador

En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4

En el segundo semicconducen los diodos D

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 10: Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

152

2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal

Podemos distinguir varios tipos de filtros

bull Filtros paso bajo

bull Filtros paso alto

bull Filtros paso banda

21 Filtros paso bajo

Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo

Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc

Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten

Web

A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)

Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores

Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF

Solucioacuten

La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas

Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

V CRLV red V i V 0

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL

X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 815

Fig 816

La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos

(Continuacutea)

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 11: Rectificadores McGraw Hill

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8Rectificadores y filtros

Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que

ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos

Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula

I V 0 5 ndashndashndashndash f C

Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios

I 5 intensidad de la corriente continua en amperios

f 5 frecuencia del rizado en hercios

C 5 capacidad del condensador en faradios

Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto

(Continuacioacuten)

Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente

Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC D C HOLD OFF

Fig 817

La onda de salideste caso siacute es tota

te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)

Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod

negativo a la patilla de abla resistencia

Ten cuidado

5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz

Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA

6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA

Act iv idades

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 12: Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

154

22 Filtros paso alto

Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro

Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito

El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia

Solucioacuten

Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida

El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)

A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)

Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son

bull Generador de sentildeales

bull C 1 Condensador de 100 nF

bull R 1 Resistor de 1 kV

bull Osciloscopio

bull Placa BOARD

El montaje del circuito es el siguiente

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

Hz

A

EDCB

F

JIHG

105 2015 3025

ADJUST SELECT

P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 819

Fig 818

(Continuacutea)

C1[nF]in

Pasivo RC

out

R1[kV]

Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones

A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

156

23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte

El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula

1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C

Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la

capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea

1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz

2p R C 2p 1 000 100 109

Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica

Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

INPUT

100kV

TTL

COMP

50kV

FUNCTION02-2

AMPLITUDEDC OFFSETLINE

SYM

INV

20dB

ATT

TTL SYM

FREQUENCY

UNITS

20 - 2k

2k - 2M

Hz

kHz

OFF

2 2M20 200 2k 20k 200k

kHz

A

EDC

B

F

J

IHG

105 2015 3025

AD JUS T S ELE CT

P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER

LEVEL X-POSITION

V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER

V mV V mV

TIMEDIV

INPUTSX-INP

CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

AC GND AC GND INV ON 2 INP

CH1

CH2

LINE

EXT

AC

DC

LF

TV

DC DC HOLD OFF

Fig 820

Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es

Importante

Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda

Vocabulario

7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores

a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F

8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado

Act iv idades

(Continuacioacuten)

Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz

Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito

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Rectificadores y filtros8

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23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

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9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

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Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

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23 Filtros paso banda

Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando

o atenuando mucho el resto de frecuencias

El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte

En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar

Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2

Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc

0-1

-9-8-7-6-5-4-3-2

-10

1dB

Hzf 1 f 2f c

Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar

El aspecto de un ecualizador escomo este

iquestSabiacuteas que

En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro

Solucioacuten

Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

+ -

A

+ -

+

-B

Ext Trig

C1

1 mH

XSC1

R1

1 kV

L1

XFG1

1 mF

Generadorde sentildeales

(Continuacutea)

Osciloscopio

Fig 822

En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

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8Rectificadores y filtros

El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es

B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)

Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte

(Continuacioacuten)

Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos

Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda

La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)

Caso 3

Fig 825

Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales

Caso 2

Fig 824

Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)

Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)

Caso 1

Fig 823

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Rectificadores y filtros8

158

9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

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9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo

10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten

a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad

b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado

11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente

El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp

Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)

El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente

1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo

2 Estudia las causas que lo producen

3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea

4 Repara y sustituye los componentes necesarios

Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas

a) iquestQueacute sucede con el circuito

b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente

c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)

Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides

d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando

e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio

f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas

12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz

a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea

b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito

c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda

d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz

Act ividades

C1

C2Entrada SalidaR1

R2

CV 0

Generador

de sentildeales RL

V

Fig 826

Fig 827

Fig 828

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5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

Generadorde sentildeales RL

V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Rectificadores y filtros8

160

Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a

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8Rectificadores y filtros

Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

Fig 835

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

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8Rectificadores y filtros

5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV

6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c

anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e

densador por el de 47 nF y el resistor de

8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV

9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador

10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida

b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)

c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera

d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp

Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida

4 Cuestiones

a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta

b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia

c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar

d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador

Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo

1 Objetivo

Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con

diferentes tipos de onda y distintas frecuencias

2 Materiales

bull Generador de sentildeal

bull

Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8

bull Un condensador de 10 pF

bull Un condensador de 47 nF

bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF

bull Osciloscopio

bull Cables

bull Diodo 1N4001

3 Teacutecnica

a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y

1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)

2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito

3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)

4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno

CV 0

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V

Fig 829

Fig 830 Fig 831 Fig 832

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Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

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Comprueba tu aprendizaje

4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

Fig 836

Fig 837

Fig 838

Fig 834

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D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

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C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

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Test de repaso

c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior

d) Ninguna es correcta

7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en

a) Una lavadora

b) Un microondas

c) En fuentes de alimentacioacuten

d) Ninguna es correcta

8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es

a) Un ecualizador de sonido

b) Una calculadorac) Un microondas

d) Una lavadora

9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute

a) Maacutes rectificada

b) Menos rectificada

c) Igual de rectificada

d) Ninguna es correcta

10 Un transformador tiene

a) Dos bobinados primario y secundario

b) Tres bobinados primario secundario y terciario

c) Un bobinado primario

d) Un bobinado secundario

11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda

a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro

c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro

d) Ninguna es correcta

1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos

a) Uno

b) Dos

c) Tres

d) Cuatro

3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda

b) De media onda

c) De onda completa

d) No existe este tipo de rectificador

4 Un filtro paso bajo no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-

cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias

5 Un filtro paso alto no deja pasar

a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte

b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte

c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte

d) Deja pasar todas las frecuencias

6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a

a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior

b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior

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4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

Fig 833

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1 3

0 2

R1

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470 mF

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8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

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4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados

a)

b)

5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S

Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V

Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas

a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta

b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito

Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos

Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado

1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos

2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados

a)

b)

c)

3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz

Entradade CA Carga

V out R

C

V in

V sV e

47 mF

R 1 kV

D1

R

V

D2

D3

D4

Tensioacuten

de red

C

D2

D1

Tensioacuten desalida

T r

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Fig 837

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1 3

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Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

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10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844

Page 20: Rectificadores McGraw Hill

8122019 Rectificadores McGraw Hill

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Rectificadores y filtros8

Comprueba tu aprendizaje

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

C1

470 mF

Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros

8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-

gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )

9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio

Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales

10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega

11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las

bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega

12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz

6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V

Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta

7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de

salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura

Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta

D1

T 1

1 3

0 2

R1

1 kV

1N4001GP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

CH1

CH2

DUAL

ADD

XY

COMP

Fig 839

Fig 841

Fig 840

Fig 842

Fig 843

Fig 845

Fig 844