PRCTICA No 3

TITULO:

CAMBIADORES DE NIVEL(Sujetadores) Y RECORTADORES DE

TENSIN

OBJETIVOS

Objetivos General:

Mediante la ejecucin del laboratorio y su anlisis conocer el funcionamiento

de los circuitos recortadores y sujetadores de tensin con diodos y poder

disear circuitos de provean algn comportamiento deseado.

Objetivos Especficos:

Observar la interaccin del diodo semiconductor con capacitores y resistencias

en corriente alterna.

Estudiar la relacin del periodo de la funcin de entrada T con la constante

del circuito.

Verificar dichos valores de T y para diferentes valores de frecuencia.

Comprender el funcionamiento de diferentes configuraciones de circuitos

recortadores.

Configurar un circuito recortador para proveer un funcionamiento

especificado.

Comprender el funcionamiento de diferentes configuraciones de circuitos

sujetadores.

Configurar un circuito sujetador para proveer un comportamiento previamente

especificado.

EQUIPO UTILIZADO:

Restato 1K, 10K, 100K.

Diodos

Multmetro

Osciloscopio

Generador de seales senoidal

MARCO TERICO:

Sujetadores de voltaje o cambiadores de nivel

Una red cambiadora de nivel es la que cambia una seal a un nivel de DC diferente. La

red debe de tener un capacitor, un diodo y un elemento resistivo, pero tambin puede usar

una fuente de Dc independiente para introducir un cambio de nivel de DC adicional. La

longitud de R y de C debe elegirse de tal forma que la constante de tiempo T = RC es lo

suficientemente grande para asegurar que el voltaje a travs del capacitor no se descarga

de manera significativa, durante el intervalo en que el diodo no est conduciendo.

Primera etapa

En esta primera etapa el capacitor se carga con el voltaje de la fuente a travs del diodo

que al estar polarizado en directo es sustituido por un cortocircuito (mostrado el la figura

(c). Esta etapa se encuentra en un rango de 0 < t < T/2 con un voltaje de entrada igual al

voltaje de la batera ViN = V

En la figura (a) se muestra una onda cuadrada de entrada. En la figura (b) se ilustra un

circuito sujetador (de fijacin) donde la salida se fija a cero, es decir, no existe batera,

por lo que VB = 0. Si el diodo se encontrara en direccin opuesta al del circuito previo, se

fijara el mnimo en lugar del mximo de salida, en este caso se esta fijando el mximo de

salida.

Es importante que la tensin a travs del capacitor permanezca aproximadamene

constante durante el semiperiodo de la onda de entrada.

Segunda etapa

En la segunda etapa el capacitor es cargado con el doble del voltaje de la fuente ya que el

diodo se polariza inversamente siendo este sustituido por un circuito abierto, mostrado en

la figura (b). Esta etapa se encuentra entre un rango T/2 < t < T con un voltaje de entrada

igual a menos dos veces el voltaje de la fuente de acuerdo a la ley de voltaje de Kirchhoft: -

V - V - ViN = 0 quedando ViN = - 2V

Una regla prctica de diseo es hacer que la constante de tiempo RC tenga al menos cinco

veces la duracin del semiperiodo, es decir, t1 - t0 o t2 - t1

Si la constante de tiempo es muy pequea, la onda se distorsiona, para reducir ese error se

puede incrementar la constante de tiempo, por ejemplo, 10 veces la duracin del

semiperiodo.

Recortadores en paralelo

Los circuitos recortadores se utilizan para eliminar parte de una forma de onda que se

encuentre por encima o por debajo de algn nivel de referencia. Tambin se conocen como

limitadores, selectores de amplitud o rebanadores.

En este anlisis se encontrarn cuatro tipos de recortadores en paralelo, en los dos

primeros solo cambia la polaridad del diodo y, la fuente de dc queda con la misma

polaridad; en los dos recortadores siguientes el diodo conserva la misma polaridad,

mientras que la fuente de dc invierte su polaridad para cada recortador restante.

Recortadores en serie

Los recortadores en serie a diferencia de los recortadores en paralelo es como su nombre

lo dice el diodo en serie.

DESCRIPCIN DEL PROCEDIENDO:

I. CIRCUITO SUJETADOR DE TENSIN.

1.1 Arme el circuito de la Figura No.1 y No2.

R1

Si+

eo-

Vf

C

R2

Figura No.1

1.2 Fije el generador de seales con salida senoidal a 10 voltios pico a pico a 500Hz.

1.3 Dibuje la tensin de salida eo(wt), para los diferentes valores de frecuencia segn

se indica en la Tabla No.1.

Seales senoidales

Frecuencia

500 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz

Tensin eo(wt)

(Dibujar para cada caso)

Tabla No.1

Registro de la tensin de salida eo(wt)

1.4 Fije el generador de seales con salida cuadrada a 10 voltios pico a pico a 500Hz.

1.5 Repita el procedimiento de medicin de las tensiones de salida y dibuje las mismas

segn la Tabla No.2.

Datos:

Vf 10V/500 Hz

R1 10 K

R2 100 K

C 1 uF

Seales cuadradas

Frecuencia

500 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz

Tensin eo(wt)

(Dibujar para cada caso)

Tabla No.2

Registro de la tensin de salida eo(wt)

II. CIRCUITO RECORTADOR DE TENSIN.

2.1 Arme el circuito de la Figura No.3.

R1

Si+

eo-

Vf R2

V

Figura No.2

2.2 Fije la salida del generador a onda senoidal a 10 voltios pico a pico con una

frecuencia de 500 Hz.

2.3 Dibuje las formas de onda de salida eo(wt), para los diferentes valores de

frecuencia segn se indica en la Tabla No.3.

Seales senoidales

Frecuencia

500 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz

Tensin eo(wt)

(Dibujar para cada caso)

Tabla No.3

Registro de la tensin de salida eo(wt)

Datos:

Vf 10V/500Hz

V 5 V

R1 1 K

R2 10 K

ANLISIS DE DATOS Y RESULTADOS:

Circuito de la Figura No.1 y No 2

R1

Si+

eo-

Vf

C

R2

Fije el generador de seales con salida Senoidal

7 voltios, 500hz

7 voltios con 1kh

Datos:

Vf 7V/variableHz

R1 10 K

R2 100 K

C 1 uF

7 voltios con 5khz

7voltios con 10khz

Fije el generador de seales con salida cuadrada

7 voltios, 500hz

7 voltios, 1khz

7 voltios, 5khz

7 voltios, 10khz

Circuito de la Figura No.3.

R1

Si+

eo-

Vf R2

V

Fije el generador de seales con salida Senoidal

7 voltios, 500hz

7 voltios, 1kkhz

Datos:

Vf 10V/variableHz

V 5 V

R1 1 K

R2 10 K

7 voltios, 5kkhz

7 voltios, 10khz

CLCULOS:

Circuito # 1 y 2

Vf=7 v

R1

Si+

eo-

Vf

C

R2

Diodo polarizacin directa Diodo Activo -- t/2-t

-Vi-Vd-Vc+Vr=0

Vr=0

Vc=-Vi-Vd

Vc=-(-7)-0.7

Vc=6.3 V

Diodo polarizacin inversa circuito abierto --t-3t/2

Vo=-0.7

Vi+Vc-Vo=0

Vo=7+6.3=13.3V

VPP=13.3-(-0.7)

Vpp=14v

Circuito # 3

Vf=7v

V=5v

R1

Si+

eo-

Vf R2

V

Diodo polarizacin directa Diodo Activo -- t/2-t

Vo=5+0.7

Vo=5.7

Diodo polarizacin inversa circuito abierto --t-3t/2

7+Vo=0

Vo= -7

Vpp=12.7

Comparar los grficos de las tensiones de salida en cada caso de las tablas 1,2 y 3, con los valores tericos.

Circuito # 1 Y # 2

R1

Si+

eo-

Vf

C

R2

Vo = 14 Vpp

El valor del tensin de salida en la parte practica en la escala 5V/Div nos da de

resultado aproximado de 15Vpp, el valor terico nos da 15Vpp

Datos:

Vf 7V/variableHz

R1 10 K

R2 100 K

C 1 uF

Circuito #3

R1

Si+

eo-

Vf R2

V

Vo=12.7Vpp

El valor del tensin de salida en la parte practica en la escala 5V/Div nos da de

resultado aproximado de 14Vpp, el valor terico nos da 12.7Vpp

Datos:

Vf 10V/variableHz

V 5 V

R1 1 K

R2 10 K

Explique las posibles causas de las diferencias entre los valores tericos y prcticos.

La diferencia que nos da en las medidas prcticas y tericas es ya que los

existen fuentes de errores en los instrumentos como son:

Partes defectuosas

Efectos Ambientales

Mala calibracin

Los errores probables ya que existe un porcentaje del +-5% de error

Los elementos electrnicos no son ideales

Qu debera corregirse en el circuito (valores de R, C o frecuencia) para que los valores prcticos se aproximen a los valores tericos?

Se debe corregir en el circuito el valar de la resistencia ya que al variar la

resistencia varia el valor del voltaje Vo

CONCLUSIONES:

Se estudio los fundamentos de los rectificadores y sujetadores de corriente.

Se encontr la diferencia entre un recortador y un sujetador.

Se comprob que el recortador elimina parte de una forma de onda que se

encuentra por encima o por debajo de algn nivel de referencia.

Un sujetador es una red cambiadora de nivel es la que cambia una seal a un nivel

de DC diferente. Adems debe de tener un capacitor, un diodo y un elemento

resistivo, su longitud de R y de C debe elegirse en base a la constante de tiempo T

= RC donde sera lo suficientemente grande para asegurar que el voltaje a travs

del capacitor no se descarga de manera significativa.

Si el condensador se encuentra descargado al aplicar tensin, este se comporta

como un corto (oponindose al cambio de voltaje)

Para que el capacitor conduzca corriente se requiere que la seal inicie su

recorrido con un voltaje negativo, esto har que le capacitor se cargue a un volteje

Vmas

Cuando es capacitor se carga este se carga con el doble del voltaje de la fuente ya

que el diodo se polariza inversamente siendo este sustituido por un circuito abierto

RECOMENDACIONES:

Se debe verificar que los instrumentos de laboratorio estn funcionado

correctamente.

Se debe verificar la polarizacin del diodo.

Se debe verificar que el capacitor est conectado correctamente para que se

cargue.

REFERENCIAS:

Enciclopedia Salvat. Tomo 9.

Enciclopedia de la electrnica ingeniera y tcnica. Tomo 5.

INTERNET:

www.electricosorg.com

http://enciclopedia.us.es

www.wikipedi.com