1er Laboratorio Circuitos Analógicos 2017-2

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´ IA ´ ´ FACULTAD DE INGENIER´ IA ELECTRICA Y ELECTRONICA

CIRCUITOS CON DIODOS LIMITADORES Y ENCLAVADORES 20141245D  - PAJUELO VILLANUEVA, MIGUEL ANGEL 20144554H  - QUISPE SAVERO, DAVID 20144553A  - SERRANO RAMOS, FERNANDO DIONISIO 20141370C  - CHAVEZ SANCHEZ, ROMARIO EVARISTO 20142649A  - ROJAS ROJAS, IVAN LUIS EDUARDO

´ LABORATORIO DE CIRCUITOS ANALOGICOS

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

1.

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

Obje bjetivo

Analizar los circuitos de conmutaci´oon, n, utilizando diodos semiconductores y verificando su comportamiento.

2.

Diodo odos Un diodo es un componente electr´oonico nico de dos terminales que permite la circulaci´oon n de la

corrie cor riente nte el´eectric ct ricaa a trav´es es de ´el el en un solo sol o sent sentido ido.. Este t´eermino rmino generalmen generalmente te se usa para referirs referirsee al diodo semico semiconductor, nductor, el m´aass com´ u un n en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconduc semiconductor tor conect conectada ada a dos d os terminales el´eectricos. ctricos. El diodo d iodo de vac vac´´ıo ((que que actualmente ya no se usa, excepto para tecnolog tecnolog´´ıas de alta potencia) es un tubo t ubo de vac vac´´ııoo co con n dos electrodos: una l´aamina mina como ´aanodo, nodo, y un c´aatodo. todo.

Figura 1: N´ootese tese la forma cuadrada del cristal semiconductor (objeto negro de la izquierda). De forma simplificada, la ccurva urva caracter caracter´´ııstica stica de un dio diodo do (I-V) cconsta onsta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como u un n circuito cerrado ccon on una resistencia el´eectrica ctrica muy p peque˜ eque˜n na. a. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier se˜n nal, al, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento est´a basado en los experimentos de Lee De Forest.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

Figura 2: S´ımbolo elect electr´ r´oonico nico del diodo Diodo 1N4004

El 1N4004 son diodos, que son componentes electr´oonicos nicos parecidos a los interruptores. Cuando un diodo recibe voltaje en una direcci´oon, n, la electricidad fluye a trav´ eess de ´eel, l, y cuando recibe voltaje en la direcci´oon n opuesta el flujo de la electricidad es bloqueado. Debido a esta direccionalidad, se usan a menudo en fuentes de alimentaci´on on para dispositivos electr´oonicos. nicos.

Figura 3: Caracter Caracter´´ısticas del diodo 1N4004 Diodo 1N4148

El diodo 1N4148 es un peque˜n noo y r´aapido pido componente electr´onico onico fabricado de silicio, de alta conductividad, usado en el procesamiento y detecci´on on de se˜ n nales ales de radiofrecuencias de manera muy eficaz, con un tiempo de recuperaci´oon n inversa de no m´aass de 4 ns, su nombre sigue la nomenclatura JEDEC, se encuentra generalmente en un encapsulado de vidrio de tipo DO-35.

Figura 4: Caracter Caracter´´ısticas del diodo 1N4148

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

3.

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

Proce Procedi dimi mien ento to

1. Armar el circuito de la figura 1, aplicar la se˜ n nal al del generador con una frecuencia de 1KHz y 10 Volt. pico. Observar las se˜n nales ales de entrada y salida, as as´´ı como en las partes qu quee considere conveniente.

Figura 5: Circuio del problema 1 Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 6: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio Vemos que se obtiene en la salida la misma curva senoidal de entrada pero limitada superiormente ya que en el nodo deloon diodo el voltaje se va=0.669 incrementando obtener el voltaje adecuado para la ´aanodo conducci´ n del diodo (aprox. V) con lohasta cual se logra mantener este voltaje constante hasta que la onda senoidal vuelve a decaer en valor y se genera la curva de descenso que completa el ciclo original de la onda senoidal de entrada. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

2. Colocar el diodo en paralelo a RL = 10K y dibujar la salida.

Figura 7: Circuio del problema 2

Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 8: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio En el circuito anterior ya con el diodo en paralelo a la resistencia RL, se obtiene en la salida otra onda limitada pero en esta ocasi´oon n tanto superior como inferiormente, en el primer semiciclo se obtiene la misma grafica que en el circuito anterior pero en el segundo semiciclo la polaridad la fuente pone enhasta polarizaci´ oon n directa al diodo colocado recien recientement temente, e, eldevalor de la cambia tensi´oon n lo se que incremente obtener el voltaje necesario para la conducci´oon n del diodo quedando luego de esto en un valor estable (aprox. = 0.714 V). UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

3. Armar el circuito de la fig. 5 , con la misma se˜nal nal del paso anterior, tomando nota de la forma y valor de las ondas. Variar la fuente DC.

Figura 9: Circuito del problema 3

Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 10: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio En el circuito vemos un diodo que actuara como un rectificador de media onda, cortando la parte negativa de la se˜nal nal alterna, aparte la fuente DC de 5V, elevara el nivel de la se˜n nal al en esta magnitu magnitud, d, quedando su valor m m´´ınimo en 5V, y siguiendo la forma de la onda original hasta los 10.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

4. Cambiar la frecuencia a 100Hz, los diodos y la polaridad, tomando nota del circuito y las se˜n nales ales obtenida obtenidas. s.

Figura 11: Circuito del problema 4 Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 12: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio Con la polaridad inv invertida, ertida, ahora el osciloscopio detectar detectaraa la se˜n nal al al a l rrev´ ev´ees, s , pro p rodu duci´ ci´eendo n dose se una se˜ nal nal similar a la anterior, como la polaridad de la fuente positiva no vari´oo,, esta seguir´a aumentando el nivel de la comba que n noo pasa a trav´eess del diodo y el resto seguir seguir´a´ la forma de la onda del generador.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

5. Armar el circuito de la figura 13 y aplicar con el generador, una se˜n nal al cuadrada de 10Volt. pico a f = 1KHz. Dibujar las formas de onda, variar la fuente DC y cambiar de polaridad a los diodos, tomando nota de los efectos en la salida. Probar con f = 100Hz.

Figura 13: Circuito del problema 5 Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 14: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio a 1KHz Ahora, variando la fuente DC a 10V, cambiando la polaridad del diodo y a 100 Hz, tenemos el siguiente circuito:

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

Figura 15: Variando par´aametros metros del circuito de la figura 13 Las se˜ n nales ales en osciloscopio son:

Figura 16: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio a 100 Hz Vemos que el tiempo de carga del circuito esta dado por RC=4.7ms y el periodo de la se˜n nal al de entrada es 1ms, por lo tanto, el capacitor no termina de cargarse totalmente entonces en el tiempo de descarga muestra un comportamiento casi lineal como se muestra en la figura 14 y m´aass pronunciado en la figura 16.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

6. Aplicar una se˜n nal al senoidal y repetir las operaciones anteriores , dibujando y anotando los resultados.

Figura 17: Circuito del problema 6 Las se˜ n nales ales en el osciloscopio son:

Figura 18: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio Vemos que el tiempo de carga del circuito esta dado por RC=4.7ms y el periodo de la se˜n nal al de entrada es 1ms, por lo tanto, el capacitor no termina de cargarse totalmente entonces en el tiempo de descarga muestra un comportamiento casi lineal como se muestra en la figura 18.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

7. Armar el circuito de la figura 19, aplicando con el generador, una se˜n nal al cuadrada de +10Volt. y –10Volt. con una frecuencia de 50KHz. Dibujar la se˜n nal al de salida, colocar otro diodo y repetir la operaci´on, on, anotando las observaciones a que diera lugar.

Figura 19: Circuito del problema 7 Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 20: Se˜ nal nal de entrada y salida en el osciloscopio a 50 KHz UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

A esta frecuencia y con el diodo D1 trabajando, observamos que el circuito solo conduce la parte positiva de la onda, mientras que al no haber polarizaci´oon n inversa, la parte negativa no se muestra, solo una parte m´ınima casi imperceptible. 8. Variar la frecuencia de 50KHz a 2MHz y anotar observaciones.

Figura 21: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio a 2 MHz En este caso, el diodo D1, trabaja un poco mas lento que el diodo anterior, al tomar mas tiempo para cortar la parte negativa de la se˜ n nal al de entrada, pero logrando su objetivo finalmente. En este gr´aafico, fico, observamos que, al igual que en el primer circuito, el circuito solo acepta la parte positiva de la se˜n nal al de entrada, discriminando la parte negativa, solo mostrando una peque˜ na n a parte, sin embrago es un poco mayor que en el circuito de la figura 19, adem´aass del cambio de frecuencia.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2

 

Ci Circ rcui uito toss con con diodo diodoss li limi mita tado dore ress y encl enclaavad ador ores es

La Labor borat ator orio io de Ci Circ rcui uito toss An Anal al´´oogicos gicos

9. Armar el circuito de la figura 22 y tratando de sincronizar la frecuencia del generador como un m´ u ultiplo ltiplo de 60 Hz, lograr la salida como muestras de la sinusoide aplicada con el transform transformador. ador.

Figura 22: Circuito del problema 9 La frecuencia utilizada es 600 Hz. Entonces, las se˜nales nales en el osciloscopio ser´a: a:

Figura 23: Se˜ n nal al de entrada y salida en el osciloscopio Donde SALIDA1 y SALIDA2 se se˜n nalan alan en la figura 22.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIER´IA

2017-2