Leccion Evaluativa # 1

5/14/2018 Leccion Evaluativa # 1 - slidepdf.com

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Diodos: Análisis por medio de la recta de carga.

La recta de carga es una herramienta que se emplea para hallar el valor de lacorriente y la tensión del diodo. Las rectas de carga son especialmente útilespara los transistores, por lo que en la página siguiente se dará una explicación

más detallada acerca de ellas. Pero, es necesario que profundice este temaen le libro - Electrónica, teoría de circuitos, 6 edición de Boylestand, capítulo2.

Estas son las distintas formas de analizar los circuitos con diodos:

Exacta por tanteo: Ecuación del diodo exponencial y ecuación de lamalla.

Modelos equivalentes aproximados: 1ª aproximación, 2ª aproximación y3ª aproximación.

De forma gráfica: Recta de carga.

Si de la ecuación de la malla, despejamos la intensidad tenemos la ecuaciónde una recta, que en forma de gráfica sería:

A esa recta se le llama "recta de carga" y tiene una pendiente negativa. Elpunto de corte de la recta de carga con la exponencial es la solución, el puntoQ, también llamado "punto de trabajo" o "punto de funcionamiento". Estepunto Q se controla variando VS y RS. Al punto de corte con el eje X se le

llama "Corte" y al punto de corte con el eje Y se le llama "Saturación".



Para realizar un análisis con profundidad de un circuitos de diodos, podremosutilizar tres métodos diferentes:

Exacta por tanteo, Modelos equivalentes aproximados,

Recta de carga.

El método exacto por tanteo genera la posibilidad de obtener una ecuacióntrascendente, donde es imposible despejar una variable. Por ello serecomienda utilizar la recta de carga. Con ella obtenemos los valores de:

7216 continue 4802 2hBrWUCKSj

Los puntos de corte con el eje X, también llamado punto de corte y conel eje Y, o llamado el punto de saturación.

El punto Q, llamado punto de trabajo o de funcionamiento tiene valornegativo porque la recta de carga tiene pendiente negativa.

Los puntos de corte con el eje X, también llamado punto de saturacióny con el eje Y, o llamado el punto de corte.

La recta de carga tiene una pendiente negativa y por esto no se puedeobtener la variable del voltaje del diodo

En la figura siguiente podemos ver un rectificador de onda completa enpuente:

Mediante el uso de 4 diodos en vez de 2, este diseño elimina la necesidad dela conexión intermedia del secundario del transformador. La ventaja de nousar dicha conexión es que la tensión en la carga rectificada es el doble que

la que se obtendría con el rectificador de onda completa con 2 diodos.

Durante el semiciclo positivo de la tensión de la red, los diodos D1 y D3 conducen, esto da lugar a un semiciclo positivo en la resistencia de carga. Losdiodos D2 y D4 conducen durante el semiciclo negativo, lo que produce otrosemiciclo positivo en la resistencia de carga. El resultado es una señal de onda completa en la resistencia de carga. Hemosobtenido la misma onda de salida VL que en el caso de rectificación de ondacompleta con dos diodos.

La diferencia más importante es que la tensión inversa que tienen quesoportar los diodos es la mitad de la que tienen que soportar los diodos en un



rectificador de onda completa con 2 diodos, con lo que se reduce el costo delcircuito.

El voltaje del secundario del transformador es:

7216 continue 4804 2hBrWUCKSj Alterno

continuo

Ninguna de las anteriores

0V

En el circuito de rectificación de onda completa con cuatro (4) diodos es maseficiente que el circuito con dos diodo. Porque?


No es correcto, el aumentar el número de diodos al circuito lo encarece

La tensión inversa que soportan los diodos es la mitad de la que tienenque soportar los diodos en un rectificador de onda completa con dosdiodos

Como la polarización inversa se presenta en un semiciclo, los diodospolarizados directamente asumen la carga de los otros en el mismosemiciclo.

Se requiere un voltaje de entrada al circuito rectificador mayos y por lotanto, su consumo en corriente es menor

Los diodos semiconductores tienen otras aplicaciones diferente a a las derectificar. Entre ellas, se encuentran los multiplicadores de voltaje, los

recortadores y limitadores, los usados para la sintonía y los emisores de luz.

Un ejemplo de multiplicador es el circuito de la figura:

En el análisis del circuito es necesario tomar en el semiciclo donde se cargueun solo condensador.

otro circuito multiplicador es el de la siguiente figura:



Se conoce como un cuadriplicador de voltaje.

Otras aplicaciones:

Limitador: Se muestra en la figura

Sujetador: Se pueden tener dos tipos de aplicaciones, una de nivel positivo yotra, negativo. El el gráfico veremos un circuito sujetador de nivel negativo.

Diodo Zener: Muy utilizado para la regulación de voltajes. En la figurasiguiente se muestran las curvas reales de un circuito regulado con diodo

zener.



Fácilmente podemos identificar un rizado alrededor del voltaje del diodozener (VZ).

En los circuitos multiplicadores de voltaje, una de las complicaciones en suuso está en ubicar correctamente la conexión de:


la fuente de entrada y el circuito de rectificación previa.

La carga con la fase de la fuenta de entrada.

Los condensadores con la polarización del diodo.

la masa a la carga

Un circuito sujetador sirve para modificar el.


Nivel del voltaje de salida


No modifica nada

Nivel del voltaje de entrada

TRANSISTORES BIPOLARES - BJT

El transistor está compuesto por tres zonas de dopado. La zona superior es el"Colector", la zona central es la "Base" y la zona inferior es el "Emisor". ElEmisor está muy impurificado, la Base tiene una impurificación muy baja,

mientras que el Colector posee una impurificación intermedia. En esteejemplo concreto el transistor es un dispositivo NPN, aunque también podríaser un PNP. En principio es similar a dos diodos. Un transistor es similar a dos

diodos, el transistor tiene dos uniones: una entre el emisor y la base y la otraentre la base y el colector.El emisor y la base forman uno de los diodos,



mientras que el colector y la base forman el otro. Estos diodos sondenominados: "Diodo de emisor" (el de la izquierda en este caso) y "Diodo de

colector" (el de la derecha en este caso).

Si se conectan fuentes de tensión externas para polarizar al transistor, seobtienen resultados nuevos e interesantes. Hay 3 configuraciones:

Base común (BC).Emisor común (EC).Colector común (CC).

Cada una de estas configuraciones a su vez puede trabajar en 4 zonas

diferentes:

El la gráfica se observa las áreas de operación de un transistor bipolar:

Zona de trabajo Utilización

Activa AmplificadorSaturación Conmutación



Corte Conmutación

Activa invertida Sin utilidad El transistor bipolar funciona como un amplificador cuando:


La unión E-B, inversa y C-B, inversa.

Se tiene polarizado directa la unión Emisor-Base e inversa la uniónColector-Base

La unión E-B inversa y C-B directa

la unión E-B, polarización directa y C-B directa.

Configuración Emisor común: Es la más utilizada.

Configuración de Colector Común: Su uso fundamentalmente para acople deimpedancias. en su entrada posee una impedancia muy alta y en su salida una

impedancia muy baja.

Configuración Base Común:



Se conoce, cuando opera en la región activa, como amplificador. estadirectamente relacionada con una característica del transistor: hFE, y definela relación entre la corriente de la base y la del colector.

En la figura se muestra la representación gráfica del punto de trabajo Q deltransistor, especificado a través de tres parámetros: ICQ , IBQ y la VCEQ . Estepunto se encuentra localizado dentro de una recta denominada recta de cargaestática: si Q se encuentra en el límite superior de la recta el transistor estarásaturado, en el límite inferior en corte y en los puntos intermedios en laregión lineal. Esta recta se obtiene a través de la ecuación del circuito querelaciona la IC con la VCE. Para dibujar esta recta de una manera sencilla enel plano (VCE, IC) del transistor se seleccionan dos puntos: a) VCE=0, entoncesIC=VCC/RC; b) IC=0, entonces VCE=VCC. Estos puntos se pueden identificar en lafigura y representan los cortes de la recta de carga estática con los ejes de

coordenadas.

Una de las primeras decisiones relacionadas con la polarizacion de untransistor es seleccionar la ubicación del punto Q. La selección mas practicaes situarle en la mitad de la recta de carga estática para que la corriente decolector sea la mitad de su valor máximo, condición conocida como excursión

máxima simétrica. Evidentemente esta es una condición de diseño queasegurara el máximo margen del punto Q a incrementos de cualquier signo de



la intensidad de colector. Sin embargo, hay muchas otras condiciones deoperación del transistor que exige un desplazamiento de Q en uno u otrosentido. En estos casos la situación del punto Q estará definida por lasdiferentes restricciones.

La excursión máxima simetrica es cuando:


En le valor máximo de VCE

Ubicamos el punto de operación Q en la mitad de la recta de cargaestática.

En el valor máximo de Ic

Cuando Vcc sea igual a Vce

Tomado del libro: Electrónica: Teoria de circuitos, Boylestand, 6 edición,Pearson Educativa.

Ejemplo:

De acuerdo a las lectura de la figura, determinar si el transistor estáencendido y la red opera normalmente:

Se aprecia, al realizar los cálculos del voltaje en la base (4 voltios) escorrecto y se puede deducir que el transitor está encendido al verificar los 3.3voltios en el emisor. Pero, el valor de 20 voltios en el colector nos llevan a laconclusión que IC es cero. Lo que significa que la unión Colector Base estaabierta o la conexión de RC a VCC es deficiente.

Para un transistor encendido el voltaje VEB, debe ser:




La suma de los voltajes en colector y emisor

0 Voltios

Voltaje de alimentación del circuito (Vcc)

0,7 voltios

Los 20 voltios en el colector del ejemplo, revelan que Ic es cero porque:


El transistor hace de un negador digital


El voltaje de alimentación es igual al voltaje de colector, esto es queen la resistencia no hay caida de voltaje

El BJT amplifica el voltaje de entrada en la Base.

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