Circuitos con diodos - UCA

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PRÁCTICA 3 CIRCUITOS CON DIODOS.



CIRCUITOS CON DIODOS MATERIAL: 4 diodos 1N4007. 2 diodos zener BZY5V6 Resistencias de 4.7 K Ω y 22 K Ω. Condensadores de 10µF y 100 µF. OBJETIVOS

• Analizar experimentalmente la actuación del diodo como rectificador de tensión alterna.

• Analizar experimentalmente el efecto de los filtros R-C sobre la tensión rectificada. • Analizar experimentalmente la actuación del diodo tener en un circuito recortador.

1.- RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Monte el circuito de la figura 1 sin el condensador de filtrado C1.

Figura 1: Rectificador de media onda

1.1.- Con el canal 1 del osciloscopio, dibuje en relación de fase sobre la cuadrícula de la hoja de evaluación, las señales VA, VB y VC. Indique la frecuencia y la tensión pico a pico, VPP

de cada una. Coloque las sondas del osciloscopio con la polaridad indicada.

1.2.- Coloque en paralelo con R1 un condensador C1 de 10 µF ¡¡OJO CON LA POLARIDAD!! Mida VB con el multímetro y calcule las siguientes magnitudes:

I = VB/R1 VefRizadoV

= (ImA/CµF)*5.78 maxRizado = VefRizado

*1.73

Con el osciloscopio visualice y mida la tensión de rizado, comparándola con la calculada anteriormente.



Con todos los valores obtenidos, complete la tabla 1.2 de la hoja de evaluación. 1.3.- VARIACIÓN DE PARÁMETROS EN EL CIRCUITO: Cambie los valores de R1 y C1 según se indica a continuación y rellene las tablas correspondientes.

a) R1 de 4K7 por otra de 22K, manteniendo C1 de 10 µF. Calcule y mida las magnitudes correspondientes y complete la fila a de la tabla 1.3.

b) R1 de 22K por otra de 4K7 y C1 de 10 µF por otro de 100 µF. Calcule y mida las magnitudes correspondientes y complete la fila b de la tabla 1.3.

c) R1 de 4K7 por otra de 22K, manteniendo C1 de 100 µF. Calcule y mida las magnitudes correspondientes y complete la fila c de la tabla 1.3.

Comente las conclusiones de esta variación de parámetros. 2.- RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA Monte el circuito de la figura 2 sin el condensador de filtrado C1.

Figura 2: Rectificador de doble onda

2.1.- Con el canal 1 del osciloscopio, dibuje en relación de fase sobre la cuadrícula de la hoja de evaluación, las señales VA, VB VC y VD. Indique la frecuencia y la tensión pico a pico, VPP


2.2.- Coloque en paralelo con R1 un condensador C1 de 10 µF ¡¡OJO CON LA POLARIDAD!! Mida VD con el multímetro y calcule las siguientes magnitudes:

I = VD/R1 VefRizadoV

= (ImA/CµF)*2.89 maxRizado = VefRizado*1.73



Con el osciloscopio visualice y mida la tensión de rizado, comparándola con la calculada anteriormente. Con todos los valores obtenidos, complete la tabla 2.2 de la hoja de evaluación.

2.3.- VARIACIÓN DE PARÁMETROS EN EL CIRCUITO:

Cambie C1 de 10 µF por otro de 100 µF Calcule y mida las magnitudes correspondientes y complete la tabla 2.3. Comente las conclusiones de esta variación de parámetros. 3.- RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA CON PUENTE DE GRAETZ Monte el circuito de la figura 3 sin el condensador de filtrado C1.

Figura 3: Rectificador de doble onda con puente de Graetz

3.1.- Con el canal 1 del osciloscopio, dibuje en relación de fase sobre la cuadrícula de la hoja de evaluación, las señales VA, VB VC y VD. Indique la frecuencia y la tensión pico a pico, VPP


3.2.- Coloque en paralelo con R1 un condensador C1 de 10 µF ¡¡OJO CON LA POLARIDAD!! Mida VD con el multímetro y calcule las siguientes magnitudes:

I = VD/R1 VefRizadoV

= (ImA/CµF)*2.89 maxRizado = VefRizado

*1.73



Con el osciloscopio visualice y mida la tensión de rizado, comparándola con la calculada anteriormente. Con todos los valores obtenidos, complete la tabla 3.2 de la hoja de evaluación. 3.3.- VARIACIÓN DE PARÁMETROS EN EL CIRCUITO:

Cambie C1 de 10 µF por otro de 100 µF Calcule y mida las magnitudes correspondientes y complete la tabla 3.3. Comente las conclusiones de esta variación de parámetros. 4.- RECORTADOR DE TENSIÓN CON DIODO ZENER El recortador de tensión permite modificar una forma de onda, eliminando las tensiones que se encuentren o por encima o por debajo de una determinada tensión umbral. Basa su funcionamiento en las propiedades de conducción de los diodos cuando se ha superado su valor de tensión de codo o en el caso de diodos zener el valor de su tensión de trabajo.

Antes de continuar recordaremos que un diodo zener se comporta cuando está polarizado directamente como un diodo rectificador normal, permitiendo el paso de la corriente eléctrica si la tensión entre sus extremos supera 0,7 V. Cuando está polarizado inversamente bloquea el paso de corriente eléctrica hasta que se alcanza el valor de ruptura o tensión de trabajo del diodo, en cuyo caso permite el paso de la corriente eléctrica a su través.

El esquema del circuito se muestra en la figura 4.

Figura 4: Recortador con zener

En la figura 4 podemos ver la forma de onda de la tensión de entrada senoidal (VA) y la tensión de

salida (VB) de este tipo de circuitos, comprobando su funcionamiento:

• Durante el semiciclo positivo de la tensión de entrada el diodo zener se encuentra polarizado inversamente, impidiendo el paso de corriente a su través y por lo tanto el paso de corriente a través de la resistencia que está colocada en serie con el. Como consecuencia la tensión VB es igual a VA mientras el diodo no conduce, ya que por la ley de Ohm la tensión en los extremos de la resistencia será 0. (ZONA A de la figura)



• Cuando VA alcanza el valor de tensión de trabajo del zener, éste comienza conducir, y la tensión entre sus extremos permanece constante e igual a la tensión de trabajo del zener. (ZONA B de la figura)

• Para el semiciclo negativo, el diodo está polarizado directamente. Con una tensión por debajo de 0,7 V no conduce y por tanto la tensión en sus extremos es igual a la de entrada. (ZONA C de la figura)

• Cuando se supera el valor de tensión de codo, el diodo se comporta como una fuente de tensión constante de valor 0,7 V. (ZONA D de la figura) Como consecuencia de lo explicado antes la tensión de salida toma la forma que se ve en la

figura, donde vemos que se ha recortado toda tensión por encima de la de trabajo del zener en los semiciclos positivos y por debajo de 0,7 V en los semiciclos negativos.

Figura 5: Tensiones en un recortador con zener Desarrollo de la práctica

Monte el circuito de la figura 4

4.1.- Con ayuda del osciloscopio mida las tensiones VA, VB y VC marcadas en la figura 4. Dibuje las señales en la hoja adjunta.

Mediante el esquema de la figura 6 se pueden recortar las tensiones en ambos semiciclos. Monte el circuito eléctrico de la figura 6.

ZONA A ZONA B

ZONA C ZONA D

VB

VA



Figura 6: Recortador mediante dos zener

4.2.- Con ayuda del osciloscopio mida las tensiones VA, VB y VC marcadas en la figura 6. Dibuje las señales en la hoja adjunta.



CUESTIONARIO PREVIO PRÁCTICA 3

NOMBRE APELLIDOS

Responda brevemente las siguientes cuestiones: 1. En los siguientes componentes: resistencia, diodo, condensador, condensador electrolítico,

indique si se diferencian ánodo y cátodo, en caso afirmativo dibuje su símbolo e indique cuál es el ánodo y el cátodo.

2. ¿Para qué sirve un transformador? 3. ¿Qué es un rectificador? Indique alguna aplicación práctica concreta. 4. Busque la hoja de características de un diodo en Internet y adjúntela a este cuestionario.

Indique la dirección de Internet donde la ha encontrado. Según la hoja de características que ha encontrado, responda a las siguientes preguntas: 5. ¿De qué diodo o familia de diodos se trata? ¿Cuál es el valor de tensión directa máxima que

soporta el diodo? ¿Cuál es el rango de temperatura de almacenamiento y/o trabajo del diodo? 6. ¿Cuál es el valor de intensidad de corriente continua máxima que soporta el diodo? ¿Puede

soportar valores mayores de intensidad de corriente? Razone la respuesta ¿Cuál es el valor de intensidad de corriente inversa por el diodo?



7. Dibuje la forma de onda de la tensión de salida de un rectificador de media onda sin filtro ante

una entrada de tensión sinusoidal. Dibuje la forma de onda de la tensión de salida de un rectificador de media onda con filtro ante una entrada de tensión sinusoidal. ¿Qué diferencia hay, en cuanto a la tensión de salida, en un rectificador de media onda con filtro y sin filtro?

8. ¿Cuál es la ventaja de un rectificador de onda completa sobre el de media onda? 9. ¿Qué es la tensión de rizado? Escriba la ecuación para su cálculo aproximado, explicando qué

representa cada variable. 10. ¿Cuál es la forma correcta de eliminar la tensión de rizado? Represente el circuito que realiza

esta función.



CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN PRÁCTICA 3

NOMBRE APELLIDOS

Fecha

1.- RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA 1.1.- 1.2.-

MEDIDO CALCULADO MEDIDO VB I V VefRizado VmaxRizado maxRizado

1.3.-

MEDIDO CALCULADO MEDIDO VB I V VefRizado VmaxRizado maxRizado

a)

b)

c)



CONCLUSIONES: ¿Consideraría como continua alguna de las señales anteriores? 2.- RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA 2.1.-



2.2.-

MEDIDO CALCULADO MEDIDO VD I V VefRizado VmaxRizado maxRizado

2.3.-


CONCLUSIONES: ¿Consideraría como continua alguna de las señales anteriores?



3.- RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA CON PUENTE DE GRAETZ 3.1.- 3.2.-




3.3.-


CONCLUSIONES: ¿Consideraría como continua alguna de las señales anteriores? 4.- RECORTADOR DE TENSIÓN CON DIODO ZENER 4.1.- Dibuje las señales VA, VB y VC.



4.2.- Dibuje las señales VA, VB y VC.

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