RECORTADORES 1

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD INFORMATICA Y ELECTRONICA

ESCUELA INGENIERIA ELECTRONICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDES

INGENIERIA EN ELECTRONICA, TELECOMUNICACIONES Y REDES

GUA DE LABORATORIO DE LABORATORIO DE ELECTRNICA I

PRCTICA NO 7. RECORTADORES

1. DATOS GENERALES:

NOMBRE: (estudiante(s) CODIGO(S): (de estudiante(s)

Daniel Pea 427

Cristian Cardoso 703

Daniela Toainga 679

Adriana Paca 422

Magali Lpez 592

GRUPO No: 2

FECHA DE REALIZACIN: FECHA DE ENTREGA:

2015/06/04 2015/06/04

RECORTADORES 2

2. OBJETIVO(S):

2.1. GENERAL

Estudiar el comportamiento de un circuito Recortador de Voltaje, de crestas

positivas o negativas, mediante una simulacin e implementacin.

2.2. ESPECFCOS

Utilizar la caracterstica no lineal de los diodos rectificadores en un circuito

recortador.

Aplicar una forma de onda de voltaje especfica a un circuito recortador con

el objeto de conformar diferentes formas de onda.

Entender de forma terica y prctica el funcionamiento de circuitos

recortadores.

3. METODOLOGA

Experimental

4. EQUIPOS Y MATERIALES:

EQUIPOS

Computador

Osciloscopio

Fuente de alimentacin

Generador de funciones

Multmetro

MATERIALES:

Placa de pruebas

2 Diodos 1N4004

1 Resistencia de 1.7 K

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5. MARCO TEORICO:

RECORTADORES

Los recortadores son redes que emplean diodos para recortar una parte de una

seal de entrada sin distorsionar la parte restante de la forma de onda aplicada.

El rectificador de media onda de la figura 1 es un ejemplo de la forma ms sencilla

de un recortador de diodo: un resistor y un diodo. Dependiendo de la orientacin del

diodo, se recorta la regin positiva o negativa de la seal aplicada.

Existen dos categoras generales de recortadores: en serie y en paralelo. La

configuracin en serie es aquella donde el diodo est en serie con la carga, en tanto

que la configuracin en paralelo tiene el diodo en una rama paralela a la carga.

Fig.1. (R. BOYLESTAD. Rectificacin de media onda. Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos.

Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

CONFIGURACIN EN SERIE

La respuesta de la configuracin en serie de la figura 2 a varias formas de onda

alternas se da en la figura 3. Aunque primero se present como un rectificador de

media onda (con formas de onda senoidales), no hay lmites para el tipo de seales

que se pueden aplicar a un recortador.

RECORTADORES 4

Fig.2. (R. BOYLESTAD. Recortador en serie. Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Fig.3. (R. BOYLESTAD. Recortador en serie.. Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Editorial

PEARSON. Dcima edicin.)

La adicin de una fuente de cd a la red como se muestra en la figura 4 puede tener

un marcado efecto en el anlisis de la configuracin de recortador en serie. La

respuesta no es tan obvia porque la fuente de cd puede ayudar o ir en contra del

voltaje suministrado por la fuente y la fuente de cd puede estar en la rama entre la

fuente y la salida o en la rama paralela a la salida.

Fig.4. (R. BOYLESTAD. Recortador en serie con una fuente de cd. .Electrnica: teora de circuitos y dispositivos

electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

No hay un procedimiento general para analizar redes como la de la figura 4, pero s

algunas cosas que podemos hacer para encauzar el anlisis en alguna direccin.

En primer lugar y ms importante:

1. Observe cuidadosamente dnde acta el voltaje de salida.

En la figura 4 lo hace directamente a travs del resistor R. En algunos casos, puede

hacerlo a travs de una combinacin de elementos en serie.

RECORTADORES 5

A continuacin:

2. Trate de desarrollar un esquema mental de la respuesta observando la

presin establecida por cada fuente y el efecto que tendr en la direccin de

la corriente convencional a travs del diodo.

En la figura 4, por ejemplo, cualquier voltaje positivo de la fuente tratar de encender

el diodo al establecer una corriente convencional a travs del mismo que coincida en

direccin con la flecha de su smbolo. Sin embargo, la fuente de cd agregada V se

opondr al voltaje aplicado y tratar de mantener el diodo apagado. El resultado es

que cualquier voltaje alimentado mayor que V volts encender el diodo y se

establecer la conduccin a travs del resistor de carga. Tenga en cuenta que por el

momento se trata de un diodo ideal, as que el voltaje de encendido es 0 V.

En general, por consiguiente, en cuanto a la red de la figura 4 podemos concluir que

el diodo encender con cualquier voltaje vi que sea mayor que V volts y se apagar

con cualquier voltaje menor. En la condicin apagado, la salida sera de 0 V por la

falta de corriente y en la condicin

encendido sera slo Vo = Vi - V, como lo determina la ley del voltaje de Kirchhoff.

En total, por consiguiente, se obtuvo una solucin sin tener que tomar un lpiz, slo

revisando los elementos presentes y cmo interactan. Ahora bien, algunas redes

sern ms complejas, por lo que es sensato considerar la aplicacin de los

siguientes pasos.

3. Determine el voltaje aplicado (voltaje de transicin) que cambie el estado del

diodo de

apagado a encendido.

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Este paso servir para definir la regin del voltaje aplicado cuando el diodo est

encendido y cuanto est apagado. En la curva de las caractersticas de un diodo

ideal esto ocurrir cuando

VD =0 V e ID = 0 mA. Para el equivalente aproximado esto se determina hallando el

voltaje aplicado cuando el diodo tiene una cada de 0.7 a travs de l (para silicio) e

ID =0 mA.

Este ejercicio se aplic a la red de la figura 4 como se muestra en la figura 5.

Observe la sustitucin del equivalente de cortocircuito en lugar del diodo y el hecho

de que el voltaje a travs del resistor es de 0 V porque la corriente a travs del diodo

es de 0 mA. El resultado es vi - V = 0, y por lo tanto es el voltaje de transicin

Ec. 1. ( R. BOYLESTAD. Voltaje de transicin. Electrnica teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Editorial

PEARSON. Dcima edicin.)

Fig.4. (R. BOYLESTAD. Recortador en serie con una fuente de cd. .Electrnica: teora de circuitos y dispositivos

electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Esto permite trazar una lnea a travs del voltaje de la fuente senoidal como se

muestra en la figura 5 para definir las regiones donde el diodo est encendido y

apagado.

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Fig.5. (R. BOYLESTAD. Uso del voltaje de transicin para definir las regiones encendido y apagado .Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Fig.6. (R. BOYLESTAD. Determinacin de Vo cuando el diodo est encendido. .Electrnica: teora de circuitos y

dispositivos electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Para la regin encendido, como se muestra en la figura 6, al diodo lo reemplaza

un equivalente de cortocircuito y el voltaje de salida est definido por

Ec. 2. ( R. BOYLESTAD. Voltaje de salida para la regin de encendido. Electrnica teora de circuitos y dispositivos

electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Para la regin apagado, el diodo es un circuito abierto, ID = 0 mA y el voltaje de

salida es

Ec. 3. ( R. BOYLESTAD. Voltaje de salida para la regin de apagado. Electrnica teora de circuitos y dispositivos

electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Es conveniente trazar la forma de onda de salida directamente debajo del

voltaje aplicado, utilizando las mismas escalas para el eje horizontal y el eje

vertical.

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Con esta ltima informacin podemos establecer el nivel de 0 V en la grfica de la

figura 7 para la regin indicada. Para la condicin encendido, podemos utilizar la

ecuacin 2 para determinar el voltaje de salida cuando el voltaje aplicado tiene su

valor pico:

Vopico = Vm - V

y ste se puede agregar a la grfica de la figura 7. De este modo es sencillo

completar la seccin que falta de la curva de salida.

Fig.7. (R. BOYLESTAD. Trazo de la forma de onda de vo utilizando los resultados obtenidos para vo sobre y debajo del

nivel de transicin. Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

Configuracin en paralelo

La red de la figura 8 es la ms sencilla de las configuraciones de diodos en paralelo

con la salida que se produce con las mismas entradas de la figura 3. El anlisis de

configuraciones en paralelo es muy parecido al que se aplica a configuraciones en

serie, como se demuestra en el ejemplo siguiente.

Fig.8. (R. BOYLESTAD. Respuesta a un recortador en paralelo.. Electrnica: teora de circuitos y dispositivos electrnicos. Editorial PEARSON. Dcima edicin.)

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6. PROCEDIMIENTO:

6.1 Implementacin del circuito Recortador de Voltaje en Paralelo:

Figura #1. Circuito Recortador en Paralelo con dos fuentes de CD

Figura #2. Forma de onda de voltaje aplicada

6.2 Medicin y recoleccin de datos:

VOLTAJE DE ENTRADA

- Aplicar la forma de onda de entrada al circuito recortador que se ilustra en la Figura

1

- Utilizando el osciloscopio medir la forma de onda de voltaje de la seal de entrada.

- Dibujar la imagen de esta seal en el espacio que aparece a continuacin:

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Fig. #3. Visualizacin del problema propuesto. Fuente (propia)

- Anotar en el siguiente recuadro los voltajes mximos y mnimos aplicados al

circuito:

Voltaje mximo de entrada Voltaje mnimo de entrada

Vi(max) = 8 V Vi(min) = -8 V

Tabla 1. Mediciones de los voltajes de entrada. Fuente (propia)

VOLTAJE MXIMO DE SALIDA

- Medir el voltaje mximo en la salida del circuito cuando el voltaje de entrada es

positivo.

- Registrar el valor en la siguiente tabla:

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Voltaje mximo de

salida

V0 (Max) = 6 V

(cabe recalcar que es un diodo de silicio )

V0 (max) = 8.57 V (diodo ideal)

Tabla 2. Mediciones de los voltajes mximos de salida. Fuente (propia)

- Dibujar la imagen de la figura observada en el osciloscopio.

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Fig. #3. Visualizacin del problema propuesto. Fuente (propia)

POLARIZACIN DEL DIODO 1

- Medir la forma de onda de voltaje en las terminales del diodo D1 y dibujar esta

forma de onda en el siguiente espacio.

Fig. #4. Visualizacin del problema propuesto. Fuente (propia) - Realizar mediciones adecuadas en el circuito, para determinar lo siguiente:

Cul es el rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 1 se encuentra

polarizado directamente?

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Rango de voltajes de la

seal de entrada

Rango Voltajes:

0V a -4V

Rango Voltajes: 0V a-4.44V

Tabla 3. Mediciones del rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 1. Fuente (propia)

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Cul es el rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 1 se

encuentra polarizado inversamente?

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Rango de voltajes de la

seal de entrada

Rango Voltajes:

0V a -4V

Rango Voltajes: 0V - 5.36V

Tabla 4. Mediciones del rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 1. Fuente (propia)

VOLTAJE MNIMO DE SALIDA

- Medir el voltaje mnimo en la salida del circuito cuando el voltaje de entrada es

negativo.

- Registrar el valor en la siguiente tabla:

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Voltaje mnimo de salida

V0 (min) = -4V

V0 (min) = -3.29V

Tabla 5.Voltaje mnimo de salida. Fuente (propia)

POLARIZACIN DEL DIODO 2

- Medir la forma de onda de voltaje en las terminales del diodo D2 y dibujar esta

forma de onda en el siguiente espacio.

Fig. #5. Visualizacin del problema propuesto. Fuente (propia

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- Realizar mediciones adecuadas en el circuito, para determinar lo siguiente:

Cul es el rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 2 se encuentra

polarizado directamente?

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Rango de voltajes de la

seal de entrada

Rango Voltajes:

-3.33V a 6V

Rango Voltajes: -3.94V a 6. 02V

Tabla 6. Mediciones del rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 2. Fuente (propia)

Cul es el rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 2 se

encuentra polarizado inversamente?

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Rango de voltajes de la

seal de entrada

Rango Voltajes:

-3.33V a 6V

Rango Voltajes: -2.18V a 6.02V

Tabla 7. Mediciones del rango de voltajes de la seal de entrada para el cul el diodo 2. Fuente (propia)

VOLTAJES EN LAS TERMINALES DEL RESISTOR

- Medir la forma de onda en las terminales del resistor y dibujar esta forma de onda en el

siguiente espacio.

Fig. #6. Visualizacin del problema propuesto. Fuente (propia -

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- Observar la imagen anterior y compararla con la seal en la entrada del circuito.

Explicar tericamente y mediante anlisis de mallas de qu forma se puede obtener

la seal de salida del circuito a partir de estas dos seales.

-

Fig. #7. Clculos por anlisis de mallas. Fuente (propia)

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Paso 1: En la regin de 0 a T/2, el voltaje de salida coincide con la sumatorio de la

fuente de 5.3V con el voltaje del diodo de silicio de 0,7V

Paso 2: Tanto la regin positiva de vi como la fuente aplican presin sobre el diodo

1 y se enciende, mientras que el diodo 2 permanece apagado.

El resultado es que podemos suponer con seguridad que el diodo 1 est encendido

a lo largo de todo el intervalo de voltajes positivos de vi y el diodo 2 esta apagado.

Una vez que el voltaje se torna negativo, tendra que excederse el voltaje de cd de 8

V antes de que pudiera apagar el diodo. Esto conforma una idea general del

comportamiento de la red.

Paso 3: determinamos el voltaje de transicin

Paso4.- se traza una lnea horizontal a travs del voltaje aplicado al nivel de

transicin. Con voltajes menores que -8 V el diodo1 se encuentra en el estado de

circuito abierto y la corriente es de 0 mA y el diodo 2 se reemplaza por una fuente de

0,7V. Cuando el diodo est encendido y se estable corriente a travs de l, el voltaje

de salida ser de -4V

CORRIENTE MXIMA EN LOS DIODOS

- Calcular y medir la corriente mxima que circula por cada diodo.

Clculo y resultado

Analtico Resultado de la Medicin

Corriente mxima en el

diodo 1

ID1 (max) = 1mA

ID1 (max) = -3 Ma

Corriente mxima en el

diodo 2

ID2 (max) = 2mA

ID2 (max) = 1.98mA

Tabla 8. Corrientes del diodo. Fuente (propia)

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6.3 Simulacin del circuito

Fig. #8. Simulacin del problema propuesto. Fuente (propia)

Fig. #9. Simulacin del problema propuesto. Fuente (propia)

7.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIN

CONCLUSIONES

Diseamos e implementamos un circuito Recortador, y verificamos las

tensiones mximas con cada uno de los diodos aplicados en la prctica de la

onda de salida y se comprob que el recortador elimina parte de una forma de

onda que se encuentre por encima o por debajo de algn nivel de referencia.

Diseamos un recortador utilizando un software de simulacin de circuitos

electrnicos.

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Implementamos los Recortadores haciendo uso de los dispositivos detallados

en EQUIPOS Y MATERIALES, mediante la utilizacin del osciloscopio se

puede observar las ondas que se generaron mediante los diodos segn el

semi-ciclo en el cual se encuentran.

Realizamos las mediciones necesarias para lograr las lecturas de tensin de la

onda de salida.

Examinamos el diagrama del circuito y comprender que ocurre en cada etapa

del mismo.

Analizamos el diagrama del circuito para el anlisis terico de los datos.

RECOMENDACIONES

Realizar una correcta simulacin dentro del software para la realizacin de los

clculos respectivos.

Realizar una correcta utilizacin de los materiales para la obtencin de

resultados ms exactos.

Para que exista un recorte en la onda sinusoidal el valor de la fuente de la

componente continua siempre debe ser menor que el valor de la fuente de la

componente alterna.

Realizar la implementacin con todos los materiales necesarios para concluir

correctamente con el mismo.

Realizar correctamente la conexin del circuito, para el correcto

funcionamiento y emisin de resultados correctos.

Insertar correctamente los valores de voltaje y frecuencia para una mejor

observacin de los resultados finales.

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Revisar que la conexin de la salida este correctamente ubicado para evitar

inconvenientes al momento de la visualizacin de la seal resultante.

Tener cuidado al momento de realizar la prueba del circuito ya que una mala

conexin puede causar la avera de los elementos.

7. BIBLIOGRAFA:

A.CONDE " Fuente de alimentacin simtrica regulada

y variable 0 a 30V 2A ".www.comunidadelectronicos.com (2006)

D. PAEZ." Fuente de Alimentacin Simtrica Regulada y Variable (0 a

30V 2A) "http://es.slideshare.net/DulcitaUnique/fuente-de-alimentacin-

simtrica-regulada-y-variable(2011)

S. PINEDA. ''Fuente de Alimentacin''

http://fuentedealimentacionsimetrica12.blogspot.com/2011/05/fuente-

de-alimentacion-simetrica-12v.html.(2011)

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ANEXOS

CUESTIONARIO

1. Mencionar tres aplicaciones de los circuitos recortadores. Adems para cada

aplicacin, explicar el papel que desempea el circuito recortador.

1. Se puede utilizar como corta pico, para mantener estable el mximo voltaje de

algunos dispositivos electrnicos, es decir que ayudan a mantener el correcto

funcionamiento de los elementos evitando que se daen fcilmente.

2. Una aplicacin muy comn es la de los cargadores debido a que estos circuitos

transforman ondas senoidales en corriente alterna CA, en corriente continua

DC.

3. A los recortadores tambin se les conoce como limitadores y forman parte de

los osciloscopios se los utiliza para retener el voltaje de entrada del circuito a

medir, adems permite eliminar tensiones que no nos interesa que lleguen a

un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir

que a un determinado circuito le lleguen nicamente tensiones positivas o

solamente negativas,

2. Explicar de forma clara y concisa el papel que desempean cada uno de

los componentes del circuito estudiado en la presente prctica:

DIODOS D1 Y D2:

Permite proteger un circuito o la resistencia de carga RL, evitan que le lleguen

tensiones superiores a 0.7 V, tanto positivos como negativos, consigue que cualquier

tensin que exceda de 0.7 V o disminuya de -0.7 V sea recortada.

FUENTES DE VOLTAJE DE CD:

Permite controlar el funcionamiento del recortador, si la tensin de entrada supera por

cualquier motivo los 0.7 V el diodo D1 quedar polarizado directamente y recortar el

RECORTADORES 20

exceso de tensin. De igual forma, cuando la tensin de entrada disminuya de -0.7 V,

el diodo D2 quedar polarizado directamente.

RESISTENCIA DE ENTRADA R:

La resistencia limitadora pueda parecer innecesaria, pero es importante ya que si no

estuviera conectada, al polarizarse uno de los diodos directamente este comenzara

a conducir corriente elctrica sin parar.

En el caso del recortador en serie tendramos un corto circuito, lo que hara que el

diodo se caliente, por el efecto joule, la resistencia disipa la energa generada. En el

recortador en paralelo sera de igual manera, incluso los 2 casos tienen una fuente

DC, la cual necesita de una carga para generar la corriente, lo que produce el uso del

osciloscopio y del generador de ondas como carga.

3. Explicar lo que sucede en la seal de salida si se realizan las siguientes

modificaciones en el circuito estudiado (considere que se aplica una sola

modificacin a la vez):

a) Se reduce el valor de la resistencia de entrada R

Si la resistencia se reduce en un valor considerable el circuito comenzara a

conducir la corriente elctrica sin control. Ya que la resistencia limita la corriente que

pasa por el diodo.

Lo que provocara que los diodos se calienten.

b) Se incrementa el nivel de CD de una de las dos fuentes de voltaje

Si se incrementa el nivel de CD aumenta la barrera potencial del diodo.

c) Se invierte la polaridad de una de las dos fuentes de voltaje de CD

Si se invierte la polaridad de una de las fuentes DC el circuito rectificador empezar

a desempear su funcin desde t=0, es decir la onda mantendr su sentido en todo

su trayecto.

RECORTADORES 21

d) Se invierte la direccin de conduccin del diodo D1

En el primer intervalo de voltaje de entrada dar como resultado que el voltaje de

salida sea cero, es decir, el circuito rectifica la onda nicamente cuando la onda de

entrada sea negativa.

1. Realizar un anlisis de los siguientes circuitos y explicar el comportamiento

del diodo a medida que se aplica el voltaje de entrada correspondiente. Dibujar

la forma de onda en la salida de cada circuito. Considerar que los diodos son

diodos de silicio.

SOLUCION:

RECORTADORES 22

Fig. #10. Clculos del problema propuesto. Fuente (propia)

EJERCICIO 2

RECORTADORES 23

RECORTADORES 24

Fig. #11. Clculos del problema propuesto. Fuente (propia)