Guia de Aprendizaje Circuitos Con Diodos.

Modelo de Mejora Continua

Servicio Nacional de Aprendizaje SENA

CENTRO DE DISEÑO TECNOLOGICO INDUSTRIAL

GUIA DE APRENDIZAJE

Fecha: Abril de 2009

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CIRCUITOS CON DIODOS

FUNDAMENTO TEÓRICO.

Los diodos tienen otras aplicaciones aparte de la rectificación y la detección. Entre ellas están las de recortar una señal de entrada o limitar sólo partes de la señal. Los diodos también se utilizan para restablecer un nivel de cd a una señal de entrada.

Recortadores ó Limitadores.

Los circuitos recortadores se utilizan para eliminar parte de una forma de onda que se encuentre por encima o por debajo de algún nivel de referencia. Los circuitos recortadores se conocen a veces como limitadores, selectores de amplitud o rebanadores. Los circuitos de rectificación utilizan una acción recortadora de nivel cero. Si se añade una batería en serie con el diodo, un circuito rectificador recortará todo lo que se encuentre por encima o por debajo del valor de la batería, dependiendo de la orientación del diodo. Esto se ilustra en la figura I.

Para las formas de onda de salida indicadas en la figura I, se supone que los diodos son ideales. Se extiende esta suposición para el circuito de la figura I(a) mediante la inclusión de dos parámetros adicionales en el modelo del diodo. Primero, se supone que debe sobrepasar una tensión Vr antes de el diodo conduzca. Segundo, cuando el diodo conduce, se incluye una resistencia en directo, Rf. El efecto de Vr es hacer que el nivel de recorte sea Vr + VB en vez de VB. El efecto de la resistencia es cambiar la acción recortadora plana a una que sigue a la tensión de entrada en forma proporcional (es decir, un efecto de división de tensión). La salida resultante se calcula como sigue, y se ilustra en la figura

MECATRÓNICABLADIMIR AGUDELO GUERRERO




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Para

Vi < VB + Vr Vo = Vi

Para





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Vi > VB + Vr Vo = Vi. Rf / (R + Rf) + (VB + Vr). R / (R + Rf )

Los recortes positivo y negativo se pueden realizar simultáneamente. El resultado es un recortador polarizado en paralelo, que se diseña utilizando dos diodos y dos fuentes de tensión orientadas de forma opuesta. El circuito produce una onda de salida como la mostrada en la figura III cuando se suponen diodos ideales. La extensión a diodos prácticos es paralela al análisis que conduce a los resultados de la figura II.

Otro tipo de recortador es el polarizado en serie, que se muestra en la figura IV. La batería de 1V en serie con la entrada provoca que la señal de entrada se superponga en una tensión de cd de -1V en vez de estar simétrica alrededor del eje cero. Suponiendo que este sistema utiliza un diodo ideal, se encuentra que el diodo de la figura IV (a) conduce solo durante la porción negativa de la señal de entrada condicionada (es decir, desplazada). Cuando el diodo se encuentra en conducción, la salida es cero. Se tiene una salida distinta de cero cuando el diodo no conduce.





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Figura III

En la figura IV (b), lo contrario es cierto. Cuando la señal condicionada es positiva, el diodo conduce y existe señal en la salida, pero cuando el diodo está apagado, no hay señal de salida. Aunque la operación de los dos circuitos es diferente, las dos salidas son idénticas. En la figura IV(c) y (d) se invierte la polaridad de la batería, y en la salida se obtienen las formas de onda mostradas.





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Recortador con polarización en serie





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Fijadores o Enclavadores.

Una forma de onda de tensión se puede desplazar añadiendo en serie con ella una fuente de tensión independiente, ya sea constante o dependiente del tiempo. La fijación es una operación de desplazamiento, pero la cantidad de éste depende de la forma de onda real. En la figura V se muestra un ejemplo de fijación. La forma de onda de entrada se encuentra desplazada al valor VB. Por tanto, la cantidad desplazamiento es la cantidad exacta necesaria para cambiar el máximo original, Vm, al nuevo máximo, VB. Así el circuito de fijación proporciona un componente de cd necesario para lograr el nivel de fijación deseado.

Figura V





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(b)

(c)

Un circuito de fijación está compuesto de una batería (o fuente de cd), un diodo, un capacitor y un resistor. El resistor y capacitor se eligen de tal forma que la constante de tiempo sea grande. Es deseable que el capacitor se cargue a un valor constante y permanezca en ese valor durante el periodo de la onda de entrada. Si se cumple esta condición y se supone que la resistencia en directo del diodo es cero, la salida es reproducción de la entrada con el desplazamiento adecuado. Cuando la salida trata de exceder VB. Durante esos instantes, el capacitor se carga. Cuando se alcanza el estado estacionario, el capacitor se carga al valor de:

Vc = Vm - VB

En la figura VI. Se ilustra un circuito de fijación donde la salida se fija a cero (es decir, no existe batería, por lo que VB = 0). Como el diodo se encuentra en dirección opuesta al del circuito previo, se fija el mínimo en el lugar máximo de la salida. Se muestra el circuito con una onda cuadrada como entrada. Es importante que la tensión a través del capacitor permanezca aproximadamente constante durante el semiperiodo de la onda de entrada. Una regla práctica de diseño es hacer que la constante de tiempo RC tenga menos cinco veces la duración del periodo.





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CARACTERÍSTICAS DE LOS DIODOS.

Diodes and Rectifiers (General Purpose).

CALCULOS DE LAS RESPUESTA DE LOS CIRCUITOS.

Los calculos de las gráficas de los circuitos del laboratorio son los siguientes:

Para el circuito No.1

.0

Para el circuito No2





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Para el circuito No3.





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BIBLIOGRAFÍA.-

1. Manual de Laboratorio de Circuitos electrónicos I . Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. UNI.

2. Diseño Electrónico. Savant / Roden / Carpenter. Segunda Edición. Addison-Weslwy IberoAmericana. @1992.

3. Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados. M.S. Ghausi. Primera Edición. Interamericana @ 1987.


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