Capitulo 4

 

CAPÍTULO

 ir uitos  on diodos l

O ~ E : I

I V O S

 

spués de est estudi udiar ar es este te

capituloc deberiaser  ca  capa pazz de

>-Oibiljaiei   squema

de mi circ circuitorectificad uitorectificador or de media ondá y ~ x p l i c a r s u funcionamiento. >- Co Comp mpre rend nder er:el :el papel apel del deltran transfo sforma rmador dor de entr entrad adaa en las fuen fuente tess de al alim imen enta taci ción ón.. >- Traz Trazar ar el es esqu quem emaa de un circ circui uito to re rect ctif ific icad ador or de onda comp comple leta ta y co come ment ntar ar su fu func ncio iona nami mien ento to. .  -Dibújar el esquema de Un puente .rectificador Y expl i car su su ffuuncionamiento, • . .   Encontrar las tres tres principales cara caract cter erís ísti tica cass de.u de.unn dio diodo do rec rectif tifica icador dor en un a hoj hojaa de ca cara ract cter erís ísti tica cass de un . .é a t á l o g o ~ . . - Expl Explicar icar cóm cómoo fu func nciion onaa unrecor unrecortádor tádor y dibu dibujar jar fo form rmas as.. de onda onda::   . . . .. . >- Exponerelfuncionamiento de.un camb cambiiador ador de nivel de cont contin inua ua y tr traaza zarr sus formas de onda. m odo en en eell qquue op o pe r a n los m muultiplicadores ddee tteensión. .. >- Desc ribir eell mo >- Comprend Comprender er el fu funci nciona onami mient entoo 'y la nece necesi sida dadd del con conden densad sador or de ent entrad radaa como fi filt ltro ro dentro dentro deja fuente . .: . .dec or ri en te . . . . ., .  . .. ,, . ..

 

VOC

 

....

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;.

UL RIO  

-.:detector de :pié¿ • filtro , . .••-f .••-fil iltr troo .concondensador , , a lá.e lá.ent ntra rada da ., ._ . _ ~ f l l t r o de choq choque ue . · filtro .paSivo; .

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60 Hz

+

1 00

-

5kQ

IDEAL

Figu Fi gurra 4 1 15 5  

Rectif tificador de onda co comp mple leta ta y filtro con condensador a la entrada.

 

_

2 V

5: 1

••

6 Hz

  5kQ

Figura 4· 6  

Puen Pu ente te rectifi rectificad cador or

y

filtro con condensado ador a la entrada

t.~.: \ ~ . ~ ~ ' ~ i . ~ { t ~ ' ~ f ~ : ~ : ~ ; ~ i . : ~ : . ~ . : i i f { ~ ~ : ¡ . ~ S ~ ; ~ · ~ ~ ~ ~ ~ . ' i ~ . : . ; ~ . f . ~ ~ ~ t ~ ~ . ~ . ~ l f r ~ ~ i f 1 : ~ ~ ~ ~ J ; ; ~ i · · ~ : ' ~ ~ ~ ~ ~ ~ r r ~ ~ t ~ . '  

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4-3. 4-3. Fall Fallos os tí típi pico coss pa para ra puen puente tess re reccti tiffic icaado dore ress con con fi filt ltro ro con con condensador a la entr entrad adaa VI

V 

VL

O

O

O Baja Baja O O Baja Baja

Fusible fundido Fusible fundido Condens Cond ensado adorr abierto Un di diod odoo ab abie iert rtoo Todos Tod os los diodos diodos abie abiert rtos os Carga Car ga en cortoc cortocirc ircuit uitoo

üK üK üK

üK üK üK

Cond Co Arro Ar roll nden llam ensa amie sado ient dor ntos roscon enpérdid pér corto cordidas to as

üK

Baja üK

O

0 25 A

••

O

dC 

VR

O Alta Alta O O

Alta üK

friz o

O 100 Hz 50 Hz O O 100 Hz 100 Hz

Tipo de sali salida da

Sin salida salida Seña Se ñall de onda onda comp comple leta ta Ri Riza zadode dode medi mediaa on onda da Sin salida salida Sin salida salida Salida Sali da peque pequeña ña Salida Sali da peque pequeña ña

•

 igur .:

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r

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4·

 

..

 

L U C I < ~ : . ~:: :.::;:; . , ; / : · · ) ¡ r F ' : · ~ < , : : · . . . . . .

Un cortocircUitoenlacar: cortocircUitoenlacar: gac:ha ráquelá corriente alcance un valor

· · · e x t r e i n a d a m é n t ~ . · a l t b ~ · l é i . 2 q ~ e p r ó

ó ~ r á ' q u e ' ; s e f u n d a · e i f u s i b l e .

A d e j T l á s , : e s : p o s i b t t i ~ q l J e ¡ ~ n ó ; : o , m ~ ~ d . i o d ó s ; s e · ; d e s t r l l y a n a n t e s , d e

que-el fusib fusiblefse lefse.qúe .qúeme.:S me.:Stestá testá;det ;detectan ectando:a do:averíá veríás·en s·en circuito c a r - g a / e n . ~ o r t o · c i . i c u f t ~ ; i b . p t é 6 ~ r a r  cero para con-u na: úna-lecturá deun

todas

l a s t é n s i c i n e s i c J é · l , ) i d o ; ; · a . l ~ f u ~ i b , ~ ' q U e m ~ d 6

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b a r , e l f u s i ~ l e . ~ o n . ~ r ; ¡ < ? ~ r n . ~ t r q l 1 ( ) : ~ e : l i m i t e a , s u s t i t u i r l oa e n c e ' l ' ~ . dar el e q u i p o ~ ; ~ : · · < ; ' < : ; · · · < ; · f i; :  . : . , . : ; , , : ..    

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d.éc8'rga , ; ' : ' / \.,:;.;·· ::.i:\:  >.'. : . : : ' ~ { ;  < . , ; : :   . E l f a l ' ~ pod9a,:serur;¡ p:uen e d e : : s o l d a c f u r ~  enla resistencia-de  carga, u ' 1 ~ I r i : a l a · ~ ( ) í : l ~ ~ i 9 r ; ¿ e . r : \ ; ~ i ~ í · . : a Y ' m u c h a s ~ p o s i b i l i d a d e s ~ . ~ o . s . fuslblésse iquer héln ifvéces .siii :q)j e. se· produzcau ri ccrtoperma-: nente ,eriJa . c a r g a : , , : ; ~ : i : ' , : · : ~ ; ' ( . ¿ j M . ; 2 ; ; ¡ . i : : : . : ; ~ ~ . , : : . ; ; L .: '; ',;::: . , . : : ./ ',': ..; :.

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4 10

 

LlMIT DORES DE NIVEL DE

 

  •.

ONTINU

Los diodos empleados en fuentes de alimentación de baja frecuencia son diodos rectifi rectificado cadores res Ti Tien enen en una limitación de po pottenc encia mayor que 0 5 W y están optimi imizados para funci uncion onaar a 50 Hz. El diodo rectif ific icaador típico tiene una limitación de coment comentee de amperios. Excepto para fuentes de alimenta ción los diodos rectificadores tienen poco uso porque la mayoría de los.

circuitos en los equipos electrónicos funcionan a frecuencias mucho más altas.  

 

iodos de pequeña señal

En esta se secc cció iónn esta estare remo moss usando diodos para para pequ pequeñ eña a señal. Estos di diod odos os tienen limitaciones de potencia menores que 0,5 W con corrientes de mi liamperios y no de amperios) y se emp lean en general a frecuencias mucho mayores que 50 Hz. Su construcción pe peqqueña y ligera es lo que permite que func uncione onen a frec frecue uenc nciias muy supe uperiore ioress.  

llimitador po posi siti tivo vo

Un limitador es un circuito que el elim imin inaa partes positivas o negativas de una forma de onda. Este tipo de procesado es útil en la co conf nfor orm mació aciónn de señales, prot pr otec ecci ción ón de circ circui uito toss y comu comuni nica caci cion ones es.. La Figur Figuraa 4-24a mu mues estr traa un lími t dor positivo  l circui uito to que elimina  lla lama mado do a veces recortador que es un circ lsem as piciclo arclos tesspnegati ositativos ivavos. s d.e la señal. semici neg

C o mo se ve, la tensión de salida tiene sólo El circuito funciona así: durante el semiciclo positivo de la señal de entrada el diodo conduce y aparece c om o un corto en los terminales de salida. Idealmente, la tensión debe ser cero. Durante nte el semici iciclo negativo, el diodo tiene polarización inversa y está abierto. En este caso, el semiciclo negativo aparece a la salida. Por diseño, la resistencia en serie es mu cho menor que la resistencia de carga. És Ésta ta es la razón de que el pic pico negativo de como   p en la Fig ur a 4-24a. s l i ~ se mues tre como Vempl cplo, uao, n dsoi condEunceu.nPaorsetagnutnod, aelanpirvoexlim deacreióconr,telanoteenssicóenrod, eslindoio0d,7o Ve.s  0o,r7 ej ejem la señal de entrada tiene un valor de pico de 20 V, la salida del limitador aparecerá como en la Figu ra 4-24b.

 a

-if-+-+--+

¡

0.7 V

I-+- T

t

 2

b

Figura

4·24.

a

Limitadorpositivo; b forma de onda de salida.

 

 

efinición de cond condic icio ione nes s

Los diodos de pe queña señal tienen un área de unión más pequeña que los diod di odos os re rect ctif ific icad ador ores es po porq rque ue están op opti tim miz izad ado os pa para ra tr trab abaj ajar ar a fr frec ecu uen enci cias as más altas. Como re resu sult ltad ado o, tienen una re resi sist sten enci ciaa in inte tern rnaa mayor. La hoja de características de un diodo de pequeña señal como el IN IN9 9 1 4 muestra u na corriente directa de 10 mA a 1 V. Por tanto, la resistencia interna es: RB

_ 1V O 7  

 

lOmA

30

:lo

n :

¿Por qué es importante la resistencia interna? Porque el limitador no trabajará correctamente a menos que la resistencia en serie R s sea m u ch cho o may ma yor que la resistencia interna. Además, el lim limita itador no funcionará ade cuadam amen ente te a menos que la resistencia en serie R sea mucho menor que la resistencia de carga. Pa Para ra que un limitador funcione correctamente usaremos esta definición: Limitador duro: 1

R B < Rs < O OIR L

  44- 1 7 ) ,

Esto dice que la resistencia en serie debe ser 100 veces mayor que la

resis res istten enci ciaa interna y 100 veces menor que la re ressisten stenci ciaa de carga. Cuan and do un l i mit a dor satisface esas condiciones le llamamos un limitador duro. Po Porr ejemplo, si el diodo tiene una resistencia interna de 30 n la resistencia en serie debería ser al menos 3 kQ Yla re ressis iste ten nci ciaa de carga de debe berí ríaa ser al menos 300 kn

O El l im imit ita a d o r n eg at ivo Si se invierte la polaridad del diodo en la Figura 4 25a se obtiene un lim limita ita d o r ne nega gati tivo vo.. Co Como mo po podí díaa esperar, esto elimina las pa r t es negativas de la señal. Idealmente, la forma de onda de salida sólo tiene semiciclos posi tivos. .El recorte no eess perfecto. A causa de la te tens nsió ión n um umbr bral al del diodo otra forma de llamar a la barrera de potencial), el nivel de recorte está cercano a los   0 7 V. Si la señal de entrada tiene un pico de 20 V, la señal de salida será como la de la Figura 4 25b.

O

ircuito rijado ador

Ellimitador es

útil para conformación de señales, pero el mism ismo circuito se puede u s a r de una forma diferente. Eche un vistazo a la Fi gura 4 26a. La entrada normal a este circuito es una señal con un pico de sólo 15 mV. Po Porr tanto, la salida normal es la misma señal porque ning ngú ún diodo actúa dura ran nte el ciclo. no crodnedm ucaesina?dS se te¿nQguaé utniecniercdueitbouseennosiebllec,irucnuoitoqusei lnoos d piuoeddoes tene te ner a ieenmtrpardeaq, usee pued pu edee usar un li limi mita tado dorr posit itiv ivo o-n -neg egaati tiv vo para pr prot oteg eger er su entrada, como se mues esttra en la Figu igura 4 26b. Si la señal de ent ra da trata de superar los 0,7 V,

 

 a

h

v

z

 

Figura Fig ura 4 25

t

I

í  0

~ f 7V

I

J

 b

a Limita Limitado dorr nega negativ tivo; o;

b

forma de onda de salida.

la salida se limita a 0,7 V. Por otro lado, si la señal de entrada trata de bajar de   0 7 V, la salida queda limitada a O 7 V. En un circuito como éste, el funcionami amient ento normal significa que la señal de entrada siempre es menor que 0,7 V en ambas polaridades. Un ejem ejempplo de circuito sensible es el amplificador operacional, un cir cuito integr egrado ado que se expondrá en capítulos posteriores. La tensión de en trada típica a un amplificador operacional es menor que 15 mV. Tens espm que Te 0,7nsio vione olnes tiosssusopneraionroersmaal1e5s.mUVn nliomsiotandnoor ramlalesn,tryadlas dtenusnioanm lifaiycaodreosr oper op erac acio iona nall prev previe iene ne que sean aplicadas tensiones de entrada excesivas ac 5 mV pico

W

Vin  

~

~

 

Vout

 a

CIRCUITO S E N S I ~ L E

 b

Figura Fig ura 4 2 26 6

a Circ Circui uito to fij fijad ador or;;

b

prot pr oteg egie iend ndoo un ci circ rcuuit itoo sen sensi sibl ble. e.

 

cide cident ntal alme ment nte. e. Un ejem ejempl plo o más fa fami mili liar ar de un circ circui uito to sensible es un medi dor de bo bobi bina na móvil. Incl Inclu uye yen ndo un limitador, po pode demo moss pro rotteg egeer el movi mieento del me mi medi dido dorr co cont ntra ra te tens nsio ione ness o co corr rrie ient ntes es de en entr trad adaa excesivas. Ellimi Ell imitad tador or de la Fi Figu gura ra 4 26a se de deno nomi mina na tamb tambié ién n circu circuito ito fijad fijador or El término sugi sugier eree la fijación o li limi mita taci ción ón de la te tens nsió ión n en un rango espe especi cifi fica ca do. Con un circ circui uito to fijador, los diod diodos os pe perm rman anec ecen en ap apag agad ados os durante el fun cionami mieento normal. Los diodos co con nduc ucen en sólo cuando algo es anormal, cuaand cu ndo o la señal es dem emas asia iad do grande.

 

Limitadores Limit adores polariza polarizados dos

El nivel de referencia l o mismo que el nivel de recorte de un limitador positivo es idealmente cero, o 0,7 V en una segunda aproximación. ¿Qué podernos ha hace cerr para ca camb mbia iarr este nivel de re refe ferren enccia? En el elec ectr trón ónic ica, a, pol riz r significa aplicar una tensión externa para camb ca mbia iarr el niv ivel el de refer eferen enci cia a de un cir circu cuit ito o La Fig Figura4 ura4-27a -27a es un ejemplo de po pola lari riza zaci ción ón pa para ra cam cambi biar ar el nive nivell de re refe fere renc ncia ia de un li limi mita tado dorr po posi siti tivo vo.. Añadiendo una fuente de tensión co con ntin tinua en serie con el diodo podernos ca camb mbia iarr el nivel del límite. La nueva V debe ser me meno norr que v par paraa fun funcio cionar nar con co n no norm rmal alid idad ad.. Co Con n un diod diodo o idea ideall la co cond nduc ucci ción ón emp empiez iezaa tan pr pro ont nto o corn corno o la tens tensió ión n de en entr trad adaa sea ma mayo yorr que V.   n un unaa segund segundaa apro aproxim ximaci ación ón em empi pie e za c uando la tensión de entr ada sea m ay ayo o r que V   0,7 V. La Fi Fig gur uraa 4 27b mu mues estr traa cómo po pola lari riza zarr un limi mittad ado or negativo. Note que el diodo y la ba bate terí ríaa están inve invert rtid idos os.. Debido a eso el nivel de re refe fere renc nciia camb cambia ia a - V   0,7 V. La forma de on onda da de salida se limi limitta neg egaativame men nte al ni nive vell de po pola lari rizac zació ión. n.  

ombin ción

de limita limitador dores es

Podernos co comb mbin inar ar los dos limi limittad ador ores es polar olariz izad ados os como se muestra en la Fi Figu gura ra 4-2 -28 8. El diodo iodo DI re reco cort rtaa las pa part rtes es po posi siti tiva vass por en enci cima ma del nivel de 2 re po pola lari riza zaci ción ón posi elando diod diodo reco cort rtaadelaentr s ptrad aada rteas epsormdueybagjroanddeel nciovm elpdaepola po lari riza zaci ción ón po nesiti gativo tvo, iva,. yCu Cuan doolaDte tens nsió ión n en

Rs

V+O,7 RL

o t t¡  

Vp

 a

Rs

- Vp

RL

 

Figu Figura ra 4 27

a Limitador

- V-O,7

positivo polari positivo polarizad zado; o; negativo vo b limitador negati polarizado.

 b  

1 kQ

Figu Figura ra 4 28 28

Lirnit Lir nitador ador positivo-n positivo-negati egativo vo polarizado. polarizado.

 

ra radda con con los los nive nivele less de polarización, la se seña ñall de sali salidda es un unaa onda onda cu cuad adra radda, comoo se muestra en la Figura 4-28. Est com Este es otro ejemplo de co conf nfor orma maci ción ón de seña señale less que se puede hacer con limitadores res. o

JvV \

4

o

VOUl

o

Usar baterías para fijar el nivel de recorte es poco práctico. Una opción Usa posible consiste en añadir más diodos de silicio, ya que cada uno de ellos produce una caída de tensión de 0,7 V. Porr ejem Po ejempl ploo, la Figu Figura ra 4-29a mu mues estr traa tres tres di dioodo doss en un limi limita tado dorr po possiti iti

 b

 

n

2 kQ

~

  ri ciones

o

t

u

t 1N914

  5V

 e

vdioo.dC osom proodcuacdea udniondiovetliednee reucnoartteenaspiróonxiamparodxaimmeandtae ddee 20,,17 VV. , Leal appalricdae ción no tiene por qué ser de co conf nfor orma maci ción ón de onda. Podemos usar el mismo circ rcuuito como un fijador para proteger un circuito sensible que no puede tolera rarr más de 2,1 V de entrada. La Figu Figura ra 4-29d muest uestra ra otra otra man aner eraa de pola polari riza zarr un limi limita tado dorr sin sin ba bate te rí rías as.. Esta Esta vez ez,, usam usamoos un divi diviso sorr de tens tensió iónn  R I y R2  para ajustar el nivel de polar olariz izac ació ión. n. El nivel ivel de po pola lari riza zaci ción ón vien vienee da daddo por: por:

1.00 1.0000 pF Vin

 5 V

U

  \

Vpolarización =  

1 . . . . . . 

0 Vout

, ( \ ~ .

 d

Limitador co conn tres tres te tens nsiion ones es um umbr bral al;; b un diviso sorr de ten enssión po pola lari riza za ellirn ellirnit itado ador; r; e) un

Figu Figura ra 4 29

a

d oteg encirc ci circui muito a to de fi fija 5jado ,7dor Vr; pr prot elege di diod e odo por poor D 2 po pollar ariiza a DI para el elim imin inar ar la te tens nsió iónn um umbr bral al..  

  I

2

Vdc

  4-18)

En este caso, la tensión de salida se recorta o limita cuando la entrada es mayo ma yorr que Vpolarización   0,7 V. La Fi Figgura ura 4-29c muestra un circu rcuito fij fijador polariza zaddo. Se puede usar para para prot proteg eger er circ circuuitos itos sen ensi sibl bles es de ten tension siones es de en entr trad adaa ex exce cesi siva vas. s. El ni nive vell de polarización se muestra como +5 V. Puede ser cualquier nivel que se dese desee. e. Con un circ circuuito ito com como éste éste,, una tens tensió iónn gran grande de de dest stru ruct ctiv ivaa de   100 V nunc nu ncaa alc alcanza la ca carrga porque el diodo limita la tensión de salida a un valor máximo de +5,7 V. En otros casos se emplea una variación como la que se ve en la Figu ra 4-29d para eliminar la ten enssión del diodo limitador DI La idea es la si guiente: el diodo D2 tien tienee un unaa lige ligera ra pola polari riza zaci ción ón dire direct ctaa pa para ra co cond nduc ucci ción ón,, por lo que su tensión es aproximadamente de 0,7 V. Estos 0,7 V se aplican a 1 k en serie con DI y 100 k lo que supone que e l diodo D I está a punto de conducir ir.. En co connsecu secuen enci cia, a, cu cuaando lleg egaa una señal, DI conduce ce cerc rcaa de los .

°

4 11

L

CAMBIADOR DE NI NIVEL VEL  

CONTINU

cam mbiador de nivel de co con ntin inu ua añade una tensión continua a la señal. El ca

o El cambiador de nive nivell pos osit itiv ivo o La Figur gura 4 3 a muestra la idea básica de un cambiador de nivel de deco cont nti i nua. Cuando un cambi biaador dor positivo tiene una onda sinusoidal a la entrada, añade una tensión cont ntiinua positiva a la onda sinusoidal. Dicho de otra for ma, el cambi biaador dor de nivel de cont ontinua positivo desplaza el nivel de referen cia de alterna normalmente cero hasta un nivel de continua. El efecto es una tensión alterna cent centra rada da en un nivel de continua. Esto significa que cada punto de la onda sinusoidal se v e de desp spla laza zado do hacia arriba, como se muestra en la la onda de ssaalida. , 4 3 b

Laiado Fdor igruproa sitivo. Umnuaefsuterantue naaltfeornrm qurola ivlae aleelnltaedodedevelar enl terfaedcatoaldceam un cambia camb a acont coentro biaador bi dor de nivel de continua. La tensión de Thevenin de la salida del cambia dor de nivel es la superposición de una fuente continua y una alterna. La señal alterna tiene una tens tensió iónn co cont ntin inua ua de  p añadida a ella. Ésta es la razón de que la onda sinusoidal entera de la Figura 4 3 a se desplazará hacia arriba hasta alcanzar un pico positivo de   p y un pico negativo de cero. En la Figura 4 31a se representa un cambiador de nivel de continua positivo. Idealmente, funciona de la siguiente manera: en el primer semici elo negativo de la tensión de entrada el diodo conduce como se muestra en la Figura gura 4-3I 4-3Ib. b. En el pico negativo, el condensador debe cargarse a Vp con la po pola lari rida dadd indi ndicada cada..

Cambiador de nivel de continua positivo desplaza la forma de onda hacia arriba; b el cambiador de nivel de continua positivo añade una

Figura 4 30

a

componente continua a la señal.

 

+2  

 b

e

.0 =2

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 0 7  

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Figura Figu ra 4 31 31

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Cam Ca mbiad biadoodr de ni cont id p. or encima del pico positivo; el nive cavel mbl ide adoco r ntin deinua nua iveidea l eal del;cobnteinnueal npoiceos ptoansitpiveorf;ecetopo

Un poco después del pico negativo el diodo se abre, c omo se ve en la Figura gura 4-3 -31c 1c.. La cons consta tant ntee de tiem tiemppo R es, es, de deli libe bera rada dame ment nte, e, much muchoo ma yor que el perí períod odoo T de la señal de entrada. Defi Defini nire rem mos mucho má s grande como al menos 100 veces más grande: Camb Ca mbia iado dorr de nivel de cont contin inua ua duro: RLC>

1

T

 4-19

Por esta razón, el cond conden ensa sado dorr pe perm rman anec ecee casi asi comp comple leta tame ment ntee carg cargad adoo durante el tiempo en el que el diodo no conduce. En una prim primer eraa apro aproxxima ima ción, el cond conden ensa sado dorr actú actúaa como una pila de Vp voltios. Por ello, la tens ensión

de salida en la Fi Figu gura ra 4 31a es un unaa seña señall despla desplazad zadaa positi positivam vament entee Vp • Cual quie qu ierr cambiad cambiador or qu quee sati satisf sfac acee la Ecua Ecuaci ción ón 4-1 4-199 se denomin denominaa cambiado cambiadorr de nivel de co cont ntin inua ua duro.

La idea es simi simila larr a como funciona un re rect ctif ific icad ador or de medi mediaa onda con un filtro con cond conden ensa sado dorr a la entrada. En el primer cuar cuartto de cicl cicloo se carg cargaa el cond co nden ensa sado dorr tota totalm lmen ente te.. Despu espués és el cond conden ensa sado dorr reti retien enee casi casi tod toda su carga carga durante los ciclos siguientes. La pequ equeña carga que se pi pier erde de entre ciclos se reemplaza por la cond conduc ucci ción ón del diodo. Eión nn ladeFiVgura gu  ra 1c encsoandtoinr ucaarqguaedosepa pare rece ba tensió tens És4ta-3e1c, s l,aeltecnosniódnens es está táceaña añuandaiebate ndterí oría aa lcaosneñuanla. p Después del pr prim imer er cu cuar arto to de ciclo, la tens ensión de sa sali lida da es una onda sinu sinuso soi i dal desp esplazad azadaa posi ositivam vamen entte con un nivel de re refe fere renc ncia ia de   es decir, se sitúa sobre un nivel de O V. En la Fi Figu gura ra 4 31d se ve el circ circuuito ito com como habi habitu tual alme ment ntee se dibu ibuja. ja. Como Como condensador no puede el diodo abso absorb rbee 0,7 V al conducir, la tensión del con alca alcanz nzar ar el val valor Vp• Por esta razón, el cambio de nivel no es perfecto, y los picos negativos tienen un nivel de refer eferen enci ciaa de   0 7 V.  

 

l camb cambia iado dorr de nivel ne nega gati tivo vo

¿ Q u é sucede si se da la vuelta al diodo de la F igura 4-3 Id Obt Obtene enemos mos el c am biado iadorr de nivel de continua negativo de la F igur a 4-32. C om o puede obse ob serv rvar arse se,, la pola polari rida dadd de la tensión del cond conden ensa sado dorr se in invi vier erte te y el ci circ rcui ui to se conv convie iert rtee en un ca camb mbia iado dorr de nivel de cont contin inua ua negativo. De nuevo, el ca camb mbia iado dorr no es perf perfec ecto to porque los picos posi positi tivo voss tienen un nive nivell de refe refe re renc ncia ia de 0,7 V en lugar de O V. P a r a recordar hacia dónde se mueve el nivel de continua de una señal, note que el diodo a punta en la dirección del desplazamiento. En la Figu ra 4-32, el diodo a punta hacia abajo, la misma dirección que el desplaza mient ientoo de la onda onda sinusoidal. Esto nos dice que es un cam cambi biaador dor de nivel de cont co ntin inua ua ne nega gati tivo vo.. En la Figu Figura ra 4 3la el di diod odoo apun apunta ta hacia arriba, la form formaa de onda onda se despl splaz azaa hac acia ia arriba y te tennemos un camb cambia iado dorr de nivel de continua positivo. . Ambo Am boss ca camb mbia iado dore ress de nivel, el posi positi tivo vo y ·el negati tivo vo,, son fre frecue uennte te me nte utilizados. En los receptores de televisión, por ejemplo, se usa un cambia cam biador dor de nivel-de co cont ntin inua ua para añad añadir ir una tens tensió iónn co cont ntin inua ua a la señal de víd vídeo. eo. Tamb Tambié iénn se uti tili lizzan en circu rcuit itoos de comu comuni nica caci cion ones es y radar. Una aclaración final. La imperfección de los circuitos limitadores y camb cambia iado dore ress de nivel de cont contin inua ua come coment ntad adaa an ante teri rior orme ment ntee no es un prob proble le ma. Des espu puéés de que se expo expong ngan an los ampli mplifi fica cado dore ress opera peraccio iona nale less volv volvee r e m o s sobre los limitadores y cambiadores de nivel de continua. En ese mome mo mento nto,, se verá lo fácil que es el elim imin inar ar el pr prob oble lema ma de la barr barrer eraa de po pote ten n cial.   otras pala palabr bras as,, es estu tudi diar arem emos os circ circui uito toss que son casi perf perfeect ctos os..  

l dete detect ctor or pico a pico

Un rectif ifiicador de medi diaa onda onda con filtro con co cond ndeens nsad ador or a la ent ntrrada pro pro duce uce una tensión c onti ontinu nuaa de salida a pr oximadamente igual al pico de la ircu cuit ito o usa un diodo de pe pequ queñ eña a señal se seña ñall de entra ntrada da.. Cuand Cuandoo el mismo cir se deno denomi mina na un de te Típi pica came ment nte, e, los dete detect ctor ores es de pico ope te c tor tor de pico. Tí ran a frecuencias que son muy superiores a 50 Hz. La salida de un detec tor de pi pico co es útil para para medidas, das, procesado de señal y comunicaciones.

cone nect ctan an en ca casc scad ada a un ca camb mbia iado dorr de ni nive vell de co cont ntin inua ua y un dete deteccSi se co tor de picos se obt ien e un detector p i c o a pico  F  Fiig. 4-33 . Como pue uede de obsserva ob ervarr, la salid idaa de un cambia biador dor de nivel de conti ontinu nuaa se usa como entra da a un detector de pico. La ond onda sinusoidal de e ntr ada sufre un ca mbio de nive nivell de cont contin inua ua posit ositiv ivo; o; por tanto, la entr entrad adaa al de dete tect ctor or de picos tiene un v al o r de pico de 2 Vp   É s t a es la razón por la que la salida del detector de pi pico coss presenta una tens nsiión continua igual a 2 Vp  

RLC Como Co siem co desc delscar arga ga e ndic seició r much mu mayo ma yor r mo quesi eempr l ppre, ere, íodlao cons densta latant snte eñeadl edteieemntproaddae. A cumpli cum plir r estdaebcond co ión, n,cho soe

e  0 7 V

  t to ==

Vp

 igura

4 32.

Cumbiador

de nivel de c or or ui ui nu nu u n l

g ~ l l i

1.

 

 

Figura

4-33.. Detector pico a pico.

obtiene un buen cambio de nivel y una buena detección de picos. El rizado de salida será cons consec ecue uent ntem emen ente te pequeño. Una aplicación es la medida de señales no sinusoidales. Un voltímetro de alterna normal se cali libbra para leer los valores rms de una señal alterna. Si .ustted trata de medir una señal no sinusoidal obtendrá una lectura inco .us incorr rrec ecta ta con un volt ltím ímeetr troo de alte altern rnaa normal. Sin embargo si la salida de un detector pico a pico se usa como entrada a un voltímetro de continua in indicará la tensión pico a pico. Si la señal no sinusoidal varía entre   2 y 50 V la lectura es 70 V. 4 12

MUL ULTI TIPL PLII

D DOR ORES ES DE TE TENSi NSiÓN ÓN

Un detector pico a pico usa diodos de pequeña señal y opera a frecuencias altas. Usando diodos rectificadores y operando a 60 Hz podemos producir un nuevo tipo de fuente de alimentación denominado dupl duplic icad ador or de ten ten sión.  

Dupl Du plic icad ador or de tensi tensión ón

La Figu Figura ra 4 4a es un duplicad icadoor de tensión. La configuración es la misma que un detector pico a pico excepto que usamos diodos rectificadores y operan a 60 Hz. La secc secció iónn del cambiador añade una componente continua a la tens tensió iónn del secundario. El detector de pico produce entonces una tensión de continua a la salida que es dos veces la tensión del secundario. ¿Por ¿P or qué molestarse en usar un duplicador de tensión cuando podemos cambiar la relación de espiras para obtener más tensión de salida? La res pues pu esta ta es que no necesita usar usar un duplicador de tensión a tensiones bajas. La única vez que tendrá problemas es cuando trate de producir tensiones de salida muy altas. Por ejemplo la tensión de red es 120 V rms o 170 V de pico. Si trata de prod pr oduc ucir ir 3.400 V de cont contin inua ua necesitará usar un transformador de relación de espiras 1 : 20. Aquí es donde aparece el problema. Las tensiones en el sec se un o ommueynatoltasunsódliseñ o eñad seador puoreddeenbeobdteecniedrircqounetrsaenrísafomrm E ncunda algdari únriom is ásadsiomrepslegurasnadr eusn. dupli liccador de tensión y un transformador más pequeño.  

o

Triplicado Tripl icadorr de tensión tensión

Conect Cone ctan ando do otra sección, se obti obtien enee el tri tripli plicad cador or de te tens nsió ión n de la Figu ra 4 34b. La Lass dos se secc ccio ione ness ac actú túan an co como mo un dupl duplic icad ador or.. En el pico pico.d .del el semi emi ciclo negativo, D3 tiene polariz arizaació ción directa. Esto carga C3 a 2 Vp con la polaridad que se ve en la Figura 4 34b. La salida del trip tripli lica cado dorr aparece entre C I y C3• La resistencia de carg cargaa se conecta a la salida del triplicador. . Mientras la constante de tiempo sea elevada, la tensión de salida será apro ximadamente igual a 3 V.

o

  uad uadri ripl plica icado dorr de tensión tensión

El ci cirrcui cuito de la Figura 4 34c es un cuadr cuadripli iplicador cador de tensión co con n cuat cuatro ro sec ecci cion ones es en cas cascada cada una tras tras otra tra . Las tres tres prim primer eras as son un trip tripli lica cado dorr y la cuar cu arta ta hac acee del del ci circ rcu uito ito un cu cuad adri ripl plic icad ador or.. El prim primer er cond conden ensa sado dorr se ca carg rgaa a Vp ; los demás se cargan a 2 Vp   La salida del cuadripli ipliccad ado or aparece en la conexión en serie de C2 y C4 • Como omo de co cosstum tumbre, bre, se req requier uieree una res resiste isten n