Rectificadores, Reguladores y Filtros

7/22/2019 Rectificadores, Reguladores y Filtros

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RECTIFICADORES Y FILTROS – FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-UNI 2012

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“A todos los que dejan su vida

Enseñando a pensar libremente

A ser hombres y mujeres con la opinión propia

A ser personas

Para quienes la dignidad no tiene precio

A quienes abren caminos inexplorados

A los tejedores de alas

A los inventores de un mundo de fantasía

Que pisan el mundo real

A los soñadores

A quienes busquen el bien

Sin esperar nada a cambio

A los educadoresA vosotros: “MAESTROS”

"Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo."

Albert Einstein




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ÍNDICE1 OBJETIVOS .......................................................................................................................................... 5

2 EL DIODO ............................................................................................................................................ 6

3 REGULADORES .................................................................................................................................... 7

3.1 REGULADOR DE TRES TERMINALES ................................................................................................................ 7

3.1.1 Características del LM317........................................................................................................... 7

3.2 REGULADOR DE CINCO TERMINALES L200 ...................................................................................................... 8

4 RECTIFICADORES ................................................................................................................................. 9

4.1 RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA .................................................................................................................... 9 4.2 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ........................................................................................................... 12

4.2.1 Rectificador con transformador de toma intermedia, formado por dos diodos ....................... 12

4.2.2 Rectificador con puente, formado por cuatro diodos ............................................................... 14

5 FILTROS ............................................................................................................................................ 16

5.1 DEFINICIONES MUY SENCILLAS PERO NECESARIAS ........................................................................................... 16

5.2 FACTOR DE CALIDAD DE UN FILTRO ELÉCTRICO ............................................................................................... 18

5.2.1 Orden, fase, relación entrada-salida ........................................................................................ 18

5.2.2 Consideraciones de fase y la tensión de salida. ........................................................................ 19

5.3 FILTRO RC PASO BAJO .............................................................................................................................. 20

5.4 EL FILTRO PASA ALTO: .............................................................................................................................. 25 5.5 EL FILTRO PASA BANDA: ............................................................................................................................ 27

6 SOLUCIÓN DEL CUESTIONARIO ......................................................................................................... 30

7 EL REGULADOR: ................................................................................................................................ 34

8 FUNCIONAMIENTO DEL LM 317T ...................................................................................................... 35

9 OTROS TIPOS DE FILTROS.................................................................................................................. 37

9.1 FILTRO PASIVO RC: .................................................................................................................................. 37

9.2 FILTRO PASIVO LC: .................................................................................................................................. 37

10 FUENTE BIPOLAR .............................................................................................................................. 38 11 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES .................................................................................................. 40

12 APÉNDICE ......................................................................................................................................... 41

12.1 EL DIODO ......................................................................................................................................... 41

12.1.1 Un poco de historia del diodo. ............................................................................................. 41

12.1.2 Conceptos previos ................................................................................................................ 42

12.1.3 El diodo ideal ........................................................................................................................ 46




3

12.1.4 El diodo Real ........................................................................................................................ 46

12.1.5 Polarización .......................................................................................................................... 47

12.1.6 Tipos de diodos .................................................................................................................... 47 12.1.6.1 Diodos Rectificadores ..................................................................................................................... 47

12.1.6.1.1 Diodo Rectificador Como Elemento De Protección .................................................................. 48

12.1.6.1.2 Diodo rectificador como elemento de protección de un diodo LED en alterna. ....................... 48 12.1.6.2 Diodos Zener. ................................................................................................................................. 48 12.1.6.3 Diodos Led (Light Emitting Diode) .................................................................................................. 49 12.1.6.4 Fotodiodo ....................................................................................................................................... 51 12.1.6.5 Diodo de Capacidad Variable (Varicap) .......................................................................................... 51

12.2 EL RESISTOR ................................................................................................................................... 51

12.2.1 Código de Colores ................................................................................................................ 52

12.2.2 Cómo Leer El Valor De Una Resistencia ............................................................................... 53

12.2.3 Codificación De Los Resistores De Montaje Superficial ........................................................ 54

12.3 MULTÍMETRO .................................................................................................................................... 55

12.3.1 Amperímetro ........................................................................................................................ 56

12.3.2 Voltímetro ............................................................................................................................ 57

12.3.3 Óhmetro ............................................................................................................................... 58

13 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 60




4

RECTIFICADORES Y FILTROS




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1 OBJETIVOS

- Estudiar los diferentes tipos de rectificadores y sus filtros correspondientes

- Verificar mediante la práctica en laboratorio la teoría correspondiente

- Estudiar el comportamiento de los diodos en un circuito rectificador.

- Estudiar la importancia del diodo en los circuitos electrónicos, concretamente en

los circuitos rectificadores AC a DC.

- Estudiar la importancia de los condensadores en la supresión de picos indeseables

en el voltaje rectificado de AC a CD mediante diodos o puente diodos.

- Conocer el funcionamiento de los reguladores de corriente.

- Conocer los diferentes tipos de filtros que existen en el mercado.

- Analizar y diseñar fuentes de alimentación con salida CD, teniendo como entrada

AC.




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2 EL DIODO

Una de las aplicaciones más importantes de los diodos es el diseño de circuitos

rectificadores. Un diodo rectificador representa un bloque de construcción esencial

de las fuentes de alimentación de requeridas para el equipo electrónico. Un

diagrama en bloque de este tipo de fuente de alimentación se muestra en la siguientefigura, y como se indica, la fuente se alimenta de una línea de AC de

y , y entrega un voltaje de , (normalmente en el intervalo de ), a

un circuito electrónico representado por el bloque de carga. Es necesario que el

voltaje sea lo mas constante posible, a pesar de las variaciones en le voltaje de la

línea de y de la corriente tomada de la carga.

El primer bloque de una fuente de alimentación de CD es el transformador de

potencia, que consta de dos bobinas separadas y devanadas alrededor de un núcleo

de hierro que magnéticamente acopla los dos devanados. El devanado primario, con

vueltas, está conectado a la red de de AC, y el devanado secundario, con

vueltas, se conecta al circuito de la fuente de alimentación de CD. Entonces, se

forma un voltaje de de

entre los dos terminales del

secundario. Al seleccionar una relación (también llamada razón) apropiada de vueltas

para el transformador, el diseñador puede reducir el voltaje de CD de la fuente.

Por ejemplo, un voltaje secundario de puede ser apropiado para una salida

de de . Esto se puede obtener con una relación de vueltas de .




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3 REGULADORES

3.1 Regulador de tres terminales

3.1.1 Características del LM317.

El LM317HVK proporcionará una corriente de salida hasta de 1.5 A, siempre que

haya disipación de potencia de más de 15 W (encapsulado TO-3). Esto significa que

debe estar aislado eléctricamente de un gran disipador de calor, como el chasis de

metal de la fuente de alimentación, normalmente atornillado a este. Una pieza dealuminio de 12.5 por 12.5 cm también puede servir como adecuado disipador de

calor.

El LM317 requiere de una caída de voltaje mínima a través de sus terminales de

entrada y salida, ya que de lo contrario deja de regular. Por lo tanto, el límite

superior VO es 3 V por abajo del voltaje mínimo de entrada de la fuente no




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regulada. Es una práctica recomendable conectar los capacitores de desvío C1 y C2

(1 μF de tantalio) C1 reduce al mínimo los problemas causados por terminales

largas que existen entre el rectificador y el LM317. C2 mejora la respuesta

transitoria. Cualquier voltaje de rizo del rectificador se reducirá en un factor de

más de 1,000 si R2 tiene un capacitor de desvío de tantalio de 1 μF, o un capacitorelectrolítico de aluminio de 10 μF.

El LM317HVK se auto protege contra sobrecalentamiento, disipación interna de

potencia excesiva y sobre consumo de corriente. Cuando la temperatura del

regulador alcanza los 175º C, el 317 se apaga. Si el producto de la corriente de

salida y el voltaje de entrada a salida exceden el valor de 15 a 20 W, o si se

requiere de corrientes mayores a aproximadamente 1.5 A, el LM317 también se

apaga. Una vez eliminada la condición de sobrecarga, el LM317 reanuda su

funcionamiento. Todas estas características de protección son posibles gracias alos notables circuitos internos del LM317.

3.2 Regulador de cinco terminales L200




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4 RECTIFICADORES

“Los rectificadores son circuitos realizados con diodos, capaces de cambiar la forma

de onda de la señal que reciben en su entrada” .

Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentación de los equipos electrónicos. Hay

que tener en cuenta que cualquier equipo electrónico funciona internamente con

corriente continua, y aunque nosotros los conectamos a la red eléctrica (230 V de

corriente alterna a 50 Hz), la fuente de alimentación se encarga de convertir esa

corriente alterna en corriente continua. El elemento fundamental de esa fuente de

alimentación será precisamente el circuito rectificador.

Podemos establecer una clasificación de los rectificadores en función del número de

diodos que utilizan. Así, tendremos:

• Rectificador de media onda, formado por un único diodo.

• Rectificador de onda completa. Dentro de este tipo podemos distinguir:

– Rectificador con transformador de toma intermedia, formado por dos diodos.

– Rectificador con puente, formado por cuatro diodos.

A continuación analizaremos el funcionamiento de cada uno de ellos.

4.1 Rectificador de media onda

“El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la señal querecibe en la entrada, en función de cómo esté polarizado el diodo: si la polarización

es directa, eliminará la parte negativa de la señal, y si la polarización es inversa,

eliminará la parte positiva” .




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El rectificador de media onda utiliza semiciclos alternados de la senoide de entrada.

En la figura(a), siguiente se muestra el circuito de un rectificador de media onda. Si

se utiliza el modelo más realista de diodo con batería más resistencia, obtenemos el

circuito equivalente que se ilustra en la figura (b), del cual podemos escribir

La curva característica de transferencia representada por estas ecuaciones se ve en

la figura(c).

En muchas aplicaciones

y la segunda ecuación se puede simplificar a:

Donde en la fig.(d) se muestra el voltaje de salida obtenido cuando

la entrada es un senoide.

Al seleccionar diodos para el diseño de un rectificador, debe especificarse dos

parámetros importantes: la capacidad de manejo de corriente necesaria del diodo,

determinada por la máxima corriente que se espera que conduzca el diodo y el

voltaje inverso de pico (PIV) que el diodo debe ser papaz de resistir sin quemarse,

determinado por el máximo voltaje inverso que se espera en los terminales del

diodo. En el circuito rectificador de la figura(a) observamos que cuando es

negativo, el diodo estará en corte y será cero. Se deduce que el PVI es igual al

pico de

Es prudente, sin embargo, seleccionar un diodo que tenga un voltaje de ruptura

inverso por lo menos 50% mayor que el PIV esperado




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4.2 Rectificador De Onda Completa

4.2.1 Rectificador con transformador de toma intermedia, formado por dos diodos

El rectificador de onda completa utiliza ambas mitades de senoide de entrada;para obtener una salida unipolar, invierte los semiciclos negativos de la onda

sinusoidal. En la figura(a) se muestra una posible estructuración, en la que el

devanado secundario del transformador es con derivación central para obtener

dos voltajes iguales, en paralelo con las dos mitades del devanado secundario con

las polaridades indicadas. Nótese que cuando el voltaje de línea de entrada (que

alimenta al primario) es positivo, ambas señales marcadas como serán positivas.

En este caso conduce estará polarizado inversamente. La corriente que pasa

por circulara por y regresara a la derivación central del secundario. El circuito

se comporta entonces como rectificador de media onda y la salida durante lossemiciclos positivos será idéntica a la producida por el rectificador de media onda.

Ahora, durante el semiciclos negativo del voltaje de CA. de la línea, los dos voltajes

marcados como serán negativos. Entonces , está en corte y conduce. La

corriente conducida por D2 circulara por y regresa a la derivación central. Se dice

que durante los semiciclos negativos también el circuito se comporta como

rectificador de media onda, excepto que ahora el diodo es el que conduce. El

punto importante, sin embargo, es que la corriente que circula por siempre

circulara en la misma dirección y por lo tanto

será unipolar, como se indica en la

figura(c). la onda de salida que se muestra se obtiene suponiendo que un diodo

conductor tiene una caída constante de voltaje . En otras palabras, para mayor

claridad, hemos despreciado el efecto de la resistencia del diodo. Por lo tanto, la

curva característica de transferencia del rectificador de onda completa toma la

forma que se muestra en la figura (b).




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El rectificador de onda completa obviamente produce una onda más energética

que la del rectificador de media onda. En casi todas las aplicaciones de

rectificación, se opta por el tipo de onda completa.

Para hallar el PIV de los diodos en el circuito rectificado de onda completa,

considere la situación durante los semiciclos positivos. El diodo conduce y el

esta en corte. El voltaje en el cátodo de es y el de su ánodo es -. Entonces,

el voltaje inverso en los terminales de será ( ), que llega a su máximo

cuando se encuentra en su valor pico de (-) y en su valor pico de ; por

lo tanto,




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4.2.2 Rectificador con puente, formado por cuatro diodos

En la figura(a) se muestra una estructuración alternativa del rectificaros de onda

completa. El circuito, conocido como rectificado en puente por la similitud de su

configuración con el puente de wheatstone, no requiere de transformador con

derivación central, ventaja indudable sobre el circuito de rectificación de onda

completa de la figura anterior. En el rectificador en puente, sin embargo se

necesitan cuatro diodos en comparación de los dos del circuito anterior; esto no es

una desventaja considerable ya que los diodos son de poco costo y se puede

adquirir un puente de diodos en paquete.

El circuito rectificador en puente opera como sigue: durante los semiciclos

positivos del voltaje de entrada es positivo y, por consiguiente, la corriente es

conducida a través del diodo , el resistor y el diodo . Entre tanto, los diodos

estarán polarizados inversamente, observe que hay dos diodos en serie en

la trayectoria de conducción y por lo tanto será menor que por caída de

diodo (en comparación con una caída en el circuito analizado previamente). Esta es

una pequeña desventaja del rectificador de puente.




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16

5 FILTROS

Los filtros son circuitos que permiten el paso o detienen el paso de un determinado

grupo de frecuencias (banda de frecuencias).

Tipos de filtro:

- filtros paso bajo

- filtros paso alto

- Filtros pasa banda

- Filtros supresores de banda

Existe un símbolo para cada uno de estos filtros, símbolo que se usa en los diagramas

de bloques de los aparatos electrónicos. Estos símbolos son los siguientes:

5.1 Definiciones muy sencillas pero necesarias

- Octava: Dos frecuencias están separadas una octava si una de ellas es de valor

doble que la otra.

- Década: Dos frecuencias están separadas una década si una de ellas es de valor

diez veces mayor que la otra.

- Frecuencia de corte: Es la frecuencia para la que la ganancia en tensión del filtro

cae de 1 a 0.707 (esto expresado en decibelios, dB, se diría como que la ganancia

del filtro se reduce en 3dB de la máxima, que se considera como nivel de 0dB).

En los filtros pasa banda y elimina banda existirán dos frecuencias de corte

diferentes, la inferior y la superior.

- Banda de paso: Es el rango de frecuencias que el filtro deja pasar desde la

entrada hasta su salida con una atenuación máxima de 3dB. Toda frecuencia que

sufra una atenuación mayor quedaría fuera de la banda pasante o de paso.

- Banda atenuada: Es el rango de frecuencias que el filtro atenúa más de 3dB.




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- Orden del filtro: De forma sencilla se podría definir así,

o Filtro de primer orden: atenúa 6dB/octava fuera de la banda de paso.

o Filtro de segundo orden: atenúa 12dB/octava fuera de la banda de paso.

o Filtro de tercer orden: atenúa 18dB/octava fuera de la banda de paso.

o Filtro de orden n: atenúa (6n)dB/octava fuera de la banda de paso.

En los filtros paso bajo y paso alto, una de sus principales característica es su

frecuencia de corte, que delimita el grupo de las frecuencias que pasan o no pasan

por el filtro.

En el filtro paso bajo pasarán las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte y

en el filtro paso alto pasarán las frecuencias por encima de la frecuencia de corte.

En los filtros pasa banda, las principales características son:

- frecuencia central

- ancho de banda

- factor de calidad

La curva A (en negro):

- muestra una frecuencia

central fo (frecuencia de

resonancia)

- ancho de banda va de f1 a

f2.

La curva B (en rojo):

- muestra una frecuencia

central fo (frecuencia de

resonancia)

- ancho de banda va de f3 a f4.

Las dos curvas son de dos filtros con la misma frecuencia central. Las frecuencia

utilizadas para determinar el ancho de banda (f1, f2, f3, f4) se llaman frecuencias de

corte o frecuencias de mediana potencia y se obtienen cuando la amplitud de la

onda cae en 3 decibeles de su máxima amplitud. Ver el Gráfico




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5.2 Factor de calidad de un filtro eléctrico

La curva B muestra un filtro de mayor selectividad, pues las frecuencias de corte

están mas cerca de la frecuencia central fo (ver la amplitud de la salida del filtro). En

este caso el ancho de banda del filtro es menor.

La curva A muestra un filtro de menor selectividad, pues sus frecuencias están más

alejadas de la frecuencia central, pero su ancho de banda es mayor.

Para encontrar el factor de calidad de un filtro se utiliza la fórmula: Q = fo/AB

Donde:

fo = frecuencia de resonancia

AB = ancho de banda (f2 - f1) o (f4 - f3).

En este caso el factor de calidad del filtro B es mayor.

5.2.1 Orden, fase, relación entrada-salida

Un filtro es un circuito con al menos un elemento reactivo (inductor o capacitor)

Un circuito con solo un elemento reactivo es un "filtro de primer orden", si el

circuito tiene dos elementos reactivos es un "filtro de segundo orden", etc.

La diferencia que existe entre un filtro de primer orden y un filtro de orden mayores la curva de respuesta de frecuencia

Como se ve del diagrama,

las frecuencias de corte (f1

y f2 para la curva azul y f3 y

f4 para la curva roja) no

necesariamente indican

que las frecuencias tanto a

la izquierda de f1 y f3 y a la

derecha de f2 y f4 están

completamente

eliminadas.

La curva en ambos casos

desciende lentamente hasta su nivel más bajo.




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Lo ideal sería que el filtro tuviera una forma más cuadrada de manera que las

frecuencias indeseables fueran totalmente eliminadas.

Para lograr esto se incrementa el orden de los filtros (hay más elementos reactivos:

bobinas y condensadores).

Este tipo de filtro es muy útil en muchos casos, pero hay otros en donde la señal a

filtrar no es muy potente y la esta va perdiendo energía con forme avanza por las

diferentes etapas del filtro. Para estos casos es mejor utilizar "filtros activos".

5.2.2 Consideraciones de fase y la tensión de salida.

En un filtro RC o RL hay que tomar en cuenta que el desfase entre la tensión y la

corriente (alterna) está entre 0° y 90°. Este ángulo es determinado con exactitud

con los valores de los componentesy la frecuencia en cuestión.

La fórmula es: Θ = arctan (Xc /R)

para el caso de un filtro RC.

- Si Xc (reactancia capacitiva) fuera

mucho mayor que R (digamos unas

100 veces) entonces. Θ = arctan(Xc

/R) = arctan(100R /R) =

arctan(100) = 89.5°

- Si Xc (reactancia capacitiva) fuera

mucho menor que R (digamos unas

100 veces) entonces. Θ = arctan(Xc

/R) = arctan(Xc /100Xc) =

arctan(1/100) = 0.5°

Si Xc y R tienen el mismo valor entonces, Θ = arctan(Xc /R) = arctan(1) = 45°

La tensión de salida del filtro depende de la frecuencia y de la amplitud de la

tensión de entrada. Se puede implementar un gráfico que muestre la relación

entre la tensión de salida y la tensión de entrada (Vout/Vin) para un rango de

frecuencia. (Ejemplo con un filtro paso alto).




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Se puede ver que para bajas frecuencias, la relación es prácticamente

"0" indicando que la tensión de salida es muy baja. En cambio para frecuencias altas

la relación , está muy cerca de "1", lo que indica que la tensión de salida

Vout es prácticamente igual a la tensión Vin. Este es el comportamiento esperado

para un filtro paso alto (el ejemplo)

5.3 Filtro RC paso bajo

“Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas, condensadores, o

ambos al mismo tiempo. Los fil tros paso bajo se suelen utilizar como complemento

para un equipo de audio, para acentuar más los sonidos de frecuencias bajas; y

también en aparatos como radios, televisores, etc.”

Los circuitos usados como filtros de primer orden de tipo pasivo son los s iguientes:

Quizás el más usado es el primero de ellos, ya que no suele ser fácil conseguir

bobinas con las características deseadas.

El funcionamiento de estos circuitos como filtro pasa bajos es fácil de entender. En

el caso del primero, el condensador presentará una gran oposición al paso de




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corrientes debidas a frecuencias bajas y como forma un divisor de tensión con la

resistencia, aparecerá sobre él casi toda la tensión de entrada. Para frecuencias altas

el condensador presentará poca oposición al paso de la corriente y la resistencia se

quedará casi el total de la tensión de entrada, apareciendo muy poca tensión en

extremos del condensador. El segundo circuito funcionará de forma muy parecida alprimero. Aquí también tenemos un divisor de tensión formado por al bobina y la

resistencia. Si la frecuencia de la tensión de entrada es baja la bobina ofrecerá poca

oposición y la tensión caerá casi toda ella en la resistencia (o sea, aparecerá en la

salida). Si la frecuencia de la señal de entrada es alta la bobina se quedará en sus

extremos con casi toda la tensión y no aparecerá casi ninguna en la salida.

Efectuemos el estudio de este tipo de filtros sobre el primero de ellos, el que tiene

un condensador y una resistencia. La ganancia en tensión del filtro será:

La frecuencia de corte se define como aquella para la que el valor óhmico de la

resistencia coincide con el valor óhmico de la reactancia, capacitiva en este caso

(¿no se corresponde esto con lo dicho más arriba? No se preocupe, verá como el

círculo acaba cerrándose). Entonces,

Para el caso de que la frecuencia de entrada coincida con f c tendremos pues que la

ganancia del filtro quedaría como

El círculo se ha cerrado y, por tanto, las dos definiciones de la frecuencia de corte

son equivalentes.

Expresando Gv en función de la frecuencia tendremos que:




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Si representamos gráficamente obtenemos lo siguiente:

La misma representación gráfica pero con Gv expresada en decibelios tiene el

siguiente aspecto:

Como puede apreciarse en esta última representación, cada vez que la frecuencia se

dobla la ganancia cae -6db (aproximadamente). Es esta una característica de los

filtros de primer orden: la ganancia cae -6db por octava fuera de la banda de paso.

Los filtros, además de afectar a la amplitud de la señal que se les introduce en

función de su frecuencia, también afectan o modifican la fase de las señales, y dicha




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modificación también será una u otra en función de la frecuencia de la señal de

entrada. Veamos cómo se produce este efecto. El desfase entre la tensión en

extremos del condensador (tensión de salida) y la tensión aplicada en la entrada

vendrá dado por:

Este ángulo saldrá negativo indicando que la tensión de salida estará atrasada

respecto a la de entrada.

Representando gráficamente la expresión anterior del desfase tendremos lo

siguiente

Si el eje de frecuencias lo representamos logarítmicamente la gráfica tendrá el

siguiente aspecto:




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Hasta aquí todo muy bien, todo muy bonito. Pero, el filtro deberá conectar su

entrada y su salida a "algo". El funcionamiento descrito más arriba sería el de un

filtro conectado a una fuente de señal con impedancia nula (algo que en la práctica

no pasa) y con la salida abierta (¿y entonces para qué quiero un filtro?). Lo que

tendremos en la realidad será algo como lo siguiente:

¿Como afectan al funcionamiento del filtro? Restrinjamos el estudio a los

casos en que tanto como sólo tengan componente real, o sea, sean de tipo

exclusivamente resistivo. Lo normal es que sea pequeña o muy pequeña, con lo

que no tendría apenas influencia sobre el funcionamiento del filtro. De todas

formas, si se desea considerar su efecto, sólo hay que ver que queda en serie con la

resistencia del filtro, con lo que el filtro que se obtendría sería el siguiente:

Por tanto, para el cálculo de un filtro teniendo en cuenta el efecto de de

carácter puramente resistivo, sólo hay que considerar como resistencia del filtro el

valor de (con lo que la fuente de señal pasaría a considerarse como

perfecta, esto es, con una impedancia cero -ya que su impedancia ha pasado aformar parte de la resistencia del filtro-).

En cuanto al efecto introducido por , decir que si ésta es grande o muy grande

comparada con el valor de a la frecuencia se podrá despreciar su efecto (nos

estaríamos acercando al caso de salida abierta, equivalente a resistencia infinita).




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5.4 El filtro pasa alto:

Podemos implementar un filtro de estas características mediante alguno

de los siguientes circuitos:

En esta ocasión realizaremos el estudio sobre el filtro a base de bobina yresistencia. Empecemos por la ganancia en tensión:




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Por otro lado, la frecuencia de corte (o sea, aquella para la que Xl = R) será:

Y el desfase entre la tensión de salida respecto la de entrada es:

Se puede ver que este filtro adelanta la tensión de salida respecto a la de

entrada.

Las representaciones gráficas correspondientes a este tipo de filtro serían

las siguientes:

Se puede apreciar la pendiente de -6dB/octava en la banda atenuada del

filtro.




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Consideraciones sobre la impedancia de la fuente de señal y sobre la

impedancia que se conecte a la salida del filtro se podrán aplicar a estefiltro igual que ya se hizo en el filtro pasa bajos.

5.5 El filtro pasa banda:

“Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias, bobinas y

condensadores, diseñados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de

señales cuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro,

eliminando o atenuando mucho el resto de frecuencias.”

- Un ecualizador de audio es un aparato que sirve para atenuar o resaltar ciertas

frecuencias de una señal de sonido, de tal forma que podamos acomodar a

nuestro gusto la música que queremos escuchar.




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Se puede conseguir un filtro paso banda conectando en cascada (uno tras

otro) un filtro pasa altos y un filtro pasa bajos:

La respuesta en frecuencia que cabe esperar de un filtro de este tipo será

algo similar a esto:

Pues bien, la fci vendrá determinada por el filtro pasa altos y la fcs por el

pasa bajos. Teniendo en cuenta esto y las fórmulas ya desarrolladas para

ambos tipos de filtros (¿cómo, todavía no realizó el estudio para el pasa

altos con condensado?) no es difícil su cálculo (aproximado) para una

determinada banda de paso.




29




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6 SOLUCIÓN DEL CUESTIONARIO

1. Armar el circuito de la figura adjunta.

Forma de onda de entrada obtenida en el Osciloscopio.

Forma de onda rectificada por el Diodo, obtenida por el Osciloscopio en el resistor

de 1k.




31

Onda de entrada al transformador y onda rectificada, superpuestas:

Tabla de datos obtenidos del circuito 1, sin condensador y con un condensador en

paralelo con la carga (con 2 condensadores de diferente capacitancia).

Parámetro Sin C C=100uf C=2200uf 35.2V 5.6V 2.4V

12.49V 32.5V 33.3V

10.12V 30.05V 30.99V

23.5V 23.5V 23.5V

10.1mA 30mA 30mA

2. Circuito 2: armar el circuito de la figura.




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paralelo con la carga (con 2 condensadores de diferente capacitancia, de y

de ).

Parámetro Sin C C=100uf C=2200uf 34.4V 3.2V 2.4V

26.8V 33.3V 34.3V

24.2V 33.8V 34.2V

23.5V 23.5V 23.5V

24.8mA 34mA 34.6mA

3. Circuito 3: Armar el circuito adjunto.


paralelo con la carga (con 2 condensadores de diferente capacitancia, de y

de ).

Parámetro Sin C C=100uf C=2200uf

33.6V 3.2V 2.4V

25.8V 33.7V 33.1V

24.5V 33.7V 33.1V

23.5V 23.5V 23.5V

24.4mA 34.2mA 33.8mA




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4. Circuito 4: Armar el circuito de la figura adjunta.

Para este último caso, se pudo apreciar en el osciloscopio que la señal de salida

(la cual era casi una línea horizontal) se desplazaba hacia arriba conformevariábamos el potenciómetro. Esto es, si movíamos el potenciómetro de tal forma

que el voltaje de salida sea 6volts, el osciloscopio nos mostraba la señal a una

distancia vertical cuya escala indicaba 6volts aproximadamente.

Otra observación importante fue el funcionamiento del motor, el cual giraba a

velocidad aproximadamente constante (esto debido a que la tensión de salida es

casi continua pero no lo es del todo) en un mismo sentido.




34

7 EL REGULADOR:

Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de

proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos. En esta sección nos

centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y

baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción.

Las ideas básicas de funcionamiento de un regulador de este tipo son:

. La tensión entre los terminales Vout y GND es de un valor fijo, no variable, que dependerá

del modelo de regulador que se utilice.

. La corriente que entra o sale por el terminal GND es prácticamente nula y no se tiene en

cuenta para analizar el circuito de forma aproximada. Funciona simplemente como referencia

para el regulador.

. La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la de Vout para

asegurarnos el correcto funcionamiento.




35

8 Funcionamiento del LM 317TEl LM317 es un regulador de tensión ajustable de tres terminales capaz de suministrar más de

1,5 A en un rango de entre 1,2 hasta 37 Voltios.

En el esquema que se muestra a continuación se aprecia que los dos diodos se colocan con el

propósito de proteger el regulador contra posibles cortos circuitos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_tensi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Amperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltios

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltios

http://es.wikipedia.org/wiki/Amperio

http://es.wikipedia.org/wiki/Regulador_de_tensi%C3%B3n




36

Lo más importante es que las resistencias R1 y R2 fijan la tensión de salida a cualquier voltaje

deseado dentro del intervalo de ajuste (1.2V a 37V). Este voltaje de salida deseado se calcula

como:

( )

Con valores típicos del circuito integrado:




37

9 OTROS TIPOS DE FILTROS

9.1 Filtro pasivo RC:

La figura muestra dos filtros RC entre el condensador de entrada y la resistencia de carga. El

rizado aparece en las resistencias en serie en lugar de hacerlo en la carga. Unos buenos

valores para las resistencias y los condensadores serían:

Con estos valores cada sección atenúa el rizado en un factor de 10. Se puede poner una,

dos o hasta tres secciones para un buen filtrado.

La desventaja principal del filtro RC es la pérdida de tensión en cada resistencia. Esto

quiere decir que el filtro RC es adecuado solamente para cargas pequeñas.

9.2 Filtro pasivo LC:

Cuando la corriente por la carga es grande, los filtros LC de la figura presentan una mejora

con respecto a los filtros RC. De nuevo, la idea es hacer que el rizado aparezca en los

componentes en serie, las bobinas en este caso. Además, la caída de tensión continua en las

bobinas es mucho menos porque solo intervienen la resistencia de los arrollamientos.

Los condensadores pueden ser de 1000 µF y las bobinas cuanto más grandes mejor.

Normalmente estas últimas suelen ocupar casi tanto como el transformador y, de hecho,

parecen transformadores, menos mal que con una sola sección ya podemos reducir el

rizado hasta niveles bajísimos.




38

Para mas información acerca de filtros y sus tipos, ver el marco teórico de la página 16 a 28

10 FUENTE BIPOLAR

El principal objetivo de estas fuentes es tener en un solo aparato, una fuente bipolar

que sea de muy bajo ruido. Estas fuentes son principalmente de propósito general

pero pueden ser empleadas en los circuitos que necesiten una alimentación muy

estable y de muy bajo ruido como circuitos que contengan amplificadores

operacionales.

En el diagrama esquemático se puede observar la sección de filtrado, que es un filtro

pasa bajas tipo PI, con el numero 1 y la sección de control de voltaje, con el numero 2.

La fuente variable está compuesta por:- 3 Swtiches (encendido del sistema y dos selectores de voltaje).

- 2 Potenciómetros (variación de voltaje de salida).

- 3 Jacks tipo banana (salida positiva, negativa y tierra).

Esta es una fuente bipolar variable, el voltaje de salida se controla mediante los

potenciómetros, el de la derecha controla el voltaje positivo mientras que el de la izquierda




39

controla el voltaje negativo. Adicionalmente es posible ajustar el voltaje de salida a un valor

fijo, esto es mediante los dos switches. Cuando el switch está hacia abajo, el voltaje de

salida es variable, cuando está hacia arriba es un valor fijo.

El voltaje fijo a su vez es variable, la manera de fijarlo es mediante un potenciómetro de

precisión que se encuentra dentro del gabinete. Los voltajes positivo y negativo son

independientes, al igual que el fijar un voltaje de salida.




40

11 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Existen diversos métodos para rectificar a la corriente alterna en continua con

ayuda de los diodos, condensadores y reguladores.

Un diodo forma elemento esencial de las fuentes de alimentación de CD paralos sistemas electrónicos, puesto que en una de sus muchas aplicaciones lo

podemos usar para la rectificación de corriente alterna en continua.

Los condensadores nos ayudan a reducir el rizo de salida de la señal

rectificada.

A medida que aumenta la capacidad del condensador la señal se rectifica más

y obtenemos así un mayor voltaje utilizable DC.

El voltaje a la salida del regulador depende del valor de la resistencia que se

va cambiando en el potenciómetro.

En términos generales aprendimos a generar corriente continua casi

perfecta.

También logramos hacer circuitos más complejos, como lo fue el último:rectificación casi perfecta gracias al regulador ML317T.

comprendimos que todos estos conocimientos tienen un fin u objetivo

bastante importante, que es el dominio de los conceptos básicos electrónicos

y su manejo para encontrar soluciones a problemas futuros.




41

12 APÉNDICE

12.1 El Diodo

El diodo es el elemento de circuito no lineal más simple y fundamental, puede

encontrar prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican enversiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

12.1.1 Un poco de historia del diodo.

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la

circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término

generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la

actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos

terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto

para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una

lámina como ánodo, y un cátodo.

De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos

regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un

circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con

una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele

denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte

negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente

alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los

experimentos de Lee De Forest.

Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío, también llamados válvulas

termoiónicas constituidas por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de

cristal, con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. El invento fue

desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming, empleado de la empresa

Marconi, basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison.

Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de vacío tienen

un filamento (el cátodo) a través del cual circula la corriente, calentándolo

por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido de bario, de modo que alcalentarse emite electrones al vacío circundante los cuales son

conducidos electrostáticamente hacia una placa, curvada por un muelle doble,

cargada positivamente (el ánodo), produciéndose así la conducción.

Evidentemente, si el cátodo no se calienta, no podrá ceder electrones. Por esa

razón, los circuitos que utilizaban válvulas de vacío requerían un tiempo para que




42

las válvulas se calentaran antes de poder funcionar y las válvulas se quemaban con

mucha facilidad.

12.1.2 Conceptos previos

Unión P-N En Circuito Abierto

Unión P-N Polarizada

A) En sentido inverso

Aumenta la zona de carga espacial. V pasa a ser + . Se produce una

corriente inversa debido a los portadores minoritarios y a los pares electrón-

hueco creado en la zona de carga espacial. Esta corriente se denominacorriente inversa de saturación .




43

B) En sentido directo

Disminuye la zona de carga espacial. V pasa a ser . Si entonces

se produce una corriente debida a los huecos que son “empujados” por el

terminal positivo de hacia la zona , y a los electrones que son “empujados”

por el terminal negativo de hacia la zona .

En cortocircuito el potencial de contacto se compensa con los potenciales enlos contactos óhmicos de los Terminales

Grandes tensiones directas necesidad de limitar la corriente




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Símbolo Del Diodo

o Diodo rectificador

o Otros símbolos de Diodos

Diodo rectificador Diodo Schottky Diodo Zener

Diodo varicap Diodo Pin Diodo túnel

Fotodiodo Puente rectificadorDiodo Led

Ecuación característica del diodo

Se deduce de la ley de la unión

: Corriente inversa de saturación (constante a constante)

: constante. Su valor es aproximadamente 1 para el Germanio. En el caso del

Silicio su valor es 2 para corrientes pequeñas y 1 para corrientes moderadas o

grandes.

: Tensión equivalente de la temperatura

A temperatura ambiente




45

Tensión umbral (): tensión directa mínima para que se inicie la conducción.La corriente inversa I0 aumenta con la temperatura aproximadamente un 7%

por para el Si. La corriente inversa de saturación se duplica

aproximadamente por cada 10 ºC de aumento de temperatura. Si I0 = I01

cuando , cuando la temperatura es viene dado por:

La Tensión equivalente de la temperatura VT también aumenta con la

temperatura.

Para mantener constante con T => dV/dT ≈ -2’5 mv/°C.

Resistencia Estática Y Dinámica De Un Diodo

Resistencia estática (R) : R = V/I -> parámetro muy variable y poco útil

Resistencia dinámica (r): r = dV/Di

Para modelos de pequeña señal se puede suponer r constante




46

12.1.3 El diodo ideal

Podría considerarse que el dio ideal es el elemento mas fundamental de los

circuitos no lineales. Se trata de un dispositivo con dos terminales representado

con el símbolo que se muestra en la figura y con la característica que se

muestra en la misma figura.

12.1.4 El diodo Real




47

12.1.5 Polarización

POLARIZACIÓN CIRCUITO CARACTERÍSTICAS

DIRECTAEl ánodo se conecta al

positivo de la batería y elcátodo al negativo.

El diodo conduce con una

caída de tensión de 0,6 a0,7V. El valor de la

resistencia interna seriamuy bajo. Se comporta

como un interruptorcerrado

INVERSAel ánodo se conecta al

negativo y el cátodo alpositivo de la batería

El diodo no conduce y todala tensión de la pila cae

sobre el. Puede existir unacorriente de fuga del orden

de µA. El valor de la

resistencia interna seríamuy alto Se comportacomo un interruptor

abierto.

12.1.6 Tipos de diodos

12.1.6.1 Diodos Rectificadores

Su construcción está basada en la unión PN siendo su principal aplicación como

rectificadores. Este tipo de diodos (normalmente de silicio) soportan elevadastemperaturas (hasta 200ºC en la unión), siendo su resistencia muy baja y la

corriente en tensión inversa muy pequeña. Gracias a esto se pueden construir

diodos de pequeñas dimensiones para potencias relativamente grandes,

desbancando así a los diodos termoiónicos desde hace tiempo. Sus aplicaciones

van desde elemento indispensable en fuentes de alimentación como en

televisión, aparatos de rayos X y microscopios electrónicos, donde deben

rectificar tensiones altísimas. En fuentes de alimentación se utilizan los diodos

formando configuración en puente (con cuatro diodos en sistemas monofásicos),

o utilizando los puentes integrados que a tal efecto se fabrican y que simplificanen gran medida el proceso de diseño de una placa de circuito impreso. Los

distintos encapsulados de estos diodos dependen del nivel de potencia que

tengan que disipar. Hasta 1w se emplean encapsulados de plástico. Por encima

de este valor el encapsulado es metálico y en potencias más elevadas es

necesario que el encapsulado tenga previsto una rosca para fijar este a un




48

radiador y así ayudar al diodo a disipar el calor producido por esas altas

corrientes. Igual le pasa a los puentes de diodos integrados.

12.1.6.1.1 Diodo Rectificador Como Elemento De Protección

La desactivación de un relé provoca una corriente de descarga de la bobina en

sentido inverso que pone en peligro el elemento electrónico utilizado para su

activación. Un diodo polarizado inversamente cortocircuita dicha corriente y

elimina el problema. El inconveniente que presenta es que la descarga de la

bobina es más lenta, así que la frecuencia a la que puede ser activado el relé es

más baja. Se le llama comúnmente diodo volante.

12.1.6.1.2 Diodo rectificador como elemento de protección de un diodo LED en alterna.

El diodo Led cuando se polariza en c.a. directamente conduce y la tensión cae

sobre la resistencia limitadora, sin embargo, cuando se polariza inversamente,

toda la tensión se encuentra en los extremos del diodo, lo que puededestruirlo.

12.1.6.2 Diodos Zener.

Se emplean para producir entre sus extremos una tensión constante e

independiente de la corriente que las atraviesa según sus especificaciones. Para

conseguir esto se aprovecha la propiedad que tiene la unión PN cuando se

polariza inversamente al llegar a la tensión de ruptura (tensión de Zener), pues, la

intensidad inversa del diodo sufre un aumento brusco. Para evitar la destrucción

del diodo por la avalancha producida por el aumento de la intensidad se le pone

en serie una resistencia que limita dicha corriente. Se producen desde 3,3v y con

una potencia mínima de 250mW. Los encapsulados pueden ser de plástico o

metálico según la potencia que tenga que disipar




49

Curva característica de un diodo Zener

12.1.6.3 Diodos Led (Light Emitting Diode)

Es un diodo que presenta un comportamiento parecido al de un diodo

rectificador sin embargo, su tensión de umbral, se encuentra entre 1,3 y 4v

dependiendo del color del diodo.

Color Tensión en directo

Infrarrojo 1,3v

Rojo 1,7vNaranja 2,0v

Amarillo 2,5vVerde 2,5vAzul 4,0v

El conocimiento de esta tensión es fundamental para el diseño del circuito en el

que sea necesaria su presencia, pues, normalmente se le coloca en serie una




50

resistencia que limita la intensidad que circulará por el. Cuando se polariza

directamente se comporta como una lamparita que emite una luz cuyo color

depende de los materiales con los que se fabrica. Cuando se polariza

inversamente no se enciende y además no deja circular la corriente. La

intensidad mínima para que un diodo Led emita luz visible es de 4mA y, porprecaución como máximo debe aplicarse 50mA. Para identificar los terminales

del diodo Led observaremos como el cátodo será el terminal más corto, siendo el

más largo el ánodo. Además en el encapsulado, normalmente de plástico, se

observa un chaflán en el lado en el que se encuentra el cátodo. Se utilizan como

señal visual y en el caso de los infrarrojos en los mandos a distancia. Se fabrican

algunos LEDs especiales:

Led bicolor.- Están formados por dos diodos conectados en paralelo e

inverso. Se suele utilizar en la detección de polaridad.

Led tricolor.- Formado por dos diodos Led (verde y rojo) montado con el

cátodo común. El terminal más corto es el ánodo rojo, el del centro, es el

cátodo común y el tercero es el ánodo verde.

Display.- Es una combinación de diodos Led que permiten visualizar letras y

números. Se denominan comúnmente displays de 7 segmentos. Se fabrican

en dos configuraciones: ánodo común y cátodo común.

Estructura de un Led bicolor Estructura de un Led tricolor Display

Display de cátodo común Display de ánodo común

Disposición delos pines en un

display




51

12.1.6.4 Fotodiodo

Son dispositivos semiconductores construidos con una unión PN, sensible a la

incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto

se polarizarán inversamente, con lo que producirán una cierta circulación de

corriente cuando sean excitados por la luz. Debido a su construcción secomportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de tensión exterior,

generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el

cátodo. Tienen una velocidad de respuesta a los cambios bruscos de luminosidad

mayores a las células fotoeléctricas. Actualmente, y en muchos circuitos estás

últimas se están sustituyendo por ellos, debido a la ventaja anteriormente citada.

12.1.6.5 Diodo de Capacidad Variable (Varicap)

Son diodos que basan su funcionamiento en el principio que hace que la anchura

de la barrera de potencial en una unión PN varia en función de la tensión inversa

aplicada entre sus extremos. Al aumentar dicha tensión, aumenta la anchura de

esa barrera, disminuyendo así la capacidad del diodo. De este modo se obtiene

un condensador variable controlado por tensión. Los valores de capacidad

obtenidos van desde 1 a 500pF. La tensión inversa mínima tiene que ser de

1v. La aplicación de estos diodos se encuentra en la sintonía de TV, modulación

de frecuencia en transmisiones de FM y radio, sobre todo.

12.2 EL RESISTOR

Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir

una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio

argot eléctrico y electrónico, son conocidos simplemente como resistencias. En

otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para

producir calor aprovechando el efecto Joule.

Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la

corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en unresistor viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo.

Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea

necesaria otra indicación. Los valores más comunes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W.




52

Existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciómetros.

12.2.1 Código de Colores

Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica,

disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente

en el encapsulado dependiendo del tipo de éste; para el tipo de encapsulado axial

(…), dichos valores van rotulados con un código de franjas de colores.

Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del

elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia

(normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La

última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el

multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.

El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de

una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado

en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias

de alta precisión o tolerancia menor del 1%




53

12.2.2 Cómo Leer El Valor De Una Resistencia

En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque podemos

encontrar algunas que contengan 5 líneas (4 de colores y 1 que indica tolerancia).

Vamos a tomar como ejemplo la más general, las de 4 líneas. Leemos las primeras

3 y dejamos aparte la tolerancia que es plateada (±10%) o dorada (±5%).

o La primera línea representa el dígito de las decenas.

o La segunda línea representa el dígito de las unidades.

o La tercera línea representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el

número.

Por ejemplo:




54

o Registramos el valor de la primera línea (verde): 5

o Registramos el valor de la segunda línea (amarillo): 4

o Registramos el valor de la tercera línea (rojo): 102 o 100

o Unimos los valores de las primeras dos líneas y multiplicamos por el valor

de la tercera 54 X 102

= 5400Ω o 5,4 kΩ y este es el valor de la resistenciaexpresada en Ohmios

12.2.3 Codificación De Los Resistores De Montaje Superficial

A los resistores cuando se encuentran en circuitos con tecnología de montaje de

superficie se les imprimen valores numéricos en un código similar al usado en los

resistores axiales.

Los resistores de tolerancia estándar en estos tipos de montajes (Standard-tolerance Surface Mount Technology ) son marcados con un código de tres dígitos,

en el cual los primeros dos dígitos representan los primeros dos dígitos

significativos y el tercer dígito representa una potencia de diez (el número de

ceros).

En las resistencias SMD o de montaje en superficie su codificación más usual es:

a. 1ª Cifra = 1º número, 2ª Cifra = 2º número, 3ª Cifra = Multiplicador

o Por ejemplo:

"334" 33 × 10,000 Ω = 330 kΩ

"222" 22 × 100 Ω = 2.2 kΩ

"473" 47 × 1,000 Ω = 47 kΩ

"105" 100,000 Ω = 1 MΩ

Los resistores de menos de 100 Ω se escriben: 100, 220, 470, etc. El número cero

final representa diez a la potencia de cero, lo cual es 1.

o Por ejemplo:

"100" = 10 × 1 Ω = 10 Ω




55

"220" = 22 × 1 Ω = 22 Ω

Algunas veces estos valores se marcan como "10" o "22" para prevenir errores.

a. 1ª Cifra = 1º número La " R " indica coma decimal 3ª Cifra = 2º número. Los

resistores menores de 10 Ω tienen una 'R' para indicar la posición del puntodecimal.

Por ejemplo:

"4R7" = 4.7 Ω

"0R22" = 0.22 Ω

"0R01" = 0.01 Ω

b. Los resistores de precisión son marcados con códigos de cuatro dígitos, en los

cuales los primeros tres dígitos son los números significativos y el cuarto es lapotencia de diez.

Por ejemplo:

"1001" = 100 × 10 Ω = 1 kΩ

"4992" = 499 × 100 Ω = 49.9 kΩ

"1000" = 100 × 1 Ω = 100 Ω

Los valores "000" y "0000" aparecen en algunas ocasiones en los enlaces de

montajes de superficie, debido a que tienen una resistencia aproximada a cero.

12.3 Multímetro

Un multímetro, también denominado polímetro, tester o multitester , es un

instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas

activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias,

capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o

alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y

posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con

alguna variante añadida).




56

12.3.1 Amperímetro

Para que el polímetro trabaje como amperímetro es preciso conectar una

resistencia en serie con el instrumento de medida. El valor de depende del

valor en amperios que se quiera alcanzar cuando la aguja alcance el fondo de

escala.

En el polímetro aparecerán tantas resistencias conmutables como valores

diferentes de fondos de escala se quieran tener. Por ejemplo, si se desean escalas

de 10 miliamperios, 100 miliamperios y 1 amperio y de acuerdo con las




57

características internas el instrumento de medida, aparecerán tres

resistencias conmutables.

Si se desean medir corrientes elevadas con el polímetro como amperímetro, se

suelen incorporar unas bornes de acceso independientes. Los circuitos internos

estarán construidos con cable y componentes adecuados para soportar la corriente

correspondiente.

Para hallar sabemos que se cumple:

Donde I es la intensidad máxima que deseamos medir (fondo de escala), es la

intensidad que circula por el galvanómetro e la corriente que pasa por la

resistencia shunt .

A partir de la relación:

Que se deduce de la Ley de Ohm llegamos al valor que debe tener la resistencia

shunt ):

De esta ecuación se obtiene el valor de que hace que por

el galvanómetro pasen mA cuando en el circuito exterior circulan I mA.

12.3.2 Voltímetro

Para que el polímetro trabaje como voltímetro es preciso conectar una

resistencia en paralelo con el instrumento de medida. El valor de depende

del valor en voltios que se quiera alcanzar cuando la aguja alcance el fondo de

escala.

En el polímetro aparecerán tantas resistencias conmutables como valores

diferentes de fondos de escala se quieran tener. Por ejemplo, en el caso de

requerir 10 voltios, 20 voltios, 50 voltios y 200 voltios, existirán cuatro resistenciasdiferentes .




58

Para conocer el valor de la resistencia que debemos conectar utilizamos la

siguiente expresión:

Que se desprende directamente de esta:

Lo que llamamos es la intensidad que hay que aplicar al polímetro para que la

aguja llegue a fondo de escala.

12.3.3 Óhmetro

El óhmetro permite medir resistencias. Una pila interna hace circular una corriente

a través de la resistencia a medir, el instrumento y una resistencia adicional de

ajuste.

Cuando los terminales de medida se ponen en cortocircuito circula la máxima

corriente por el galvanómetro. Es el valor de corriente que se asocia a . Con

la resistencia de ajuste se retoca esa corriente hasta que coincida con el fondo de

escala y en la división que indica la corriente máxima se pone el valor de 0 ohmios.

Cuando en los terminales se conecta la resistencia que se desea medir, se provoca

una caída de tensión y la aguja se desplaza hacia valores inferiores de corriente,

esto es, hacia la izquierda. La escala de resistencias crecerá, pues, de derecha a

izquierda.

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:CirucitoVoltimetro.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:CirucitoVoltimetro.png




59

Debido a la relación inversa entre resistencia y corriente ( ), la escala del

óhmetro no es lineal, lo cual provocará mayor error de medida conforme nos

acerquemos a corrientes pequeñas (grandes valores de la resistencia R a medir).

A continuación presentamos el circuito eléctrico que hará las veces de óhmetro

Añadiremos una resistencia de protección a la resistencia variable .

Como elemento activo se incluye una pila que hace circular la corriente, cuyas

magnitudes serán la fuerza electromotriz y la resistencia interna .

Lo primero que hay que hacer es cortocircuitar la resistencia a medir , y ajustar laresistencia variable para que la aguja llegue al fondo de la escala.

La intensidad que circulará por el circuito en este caso será y se puede expresar:

Si ahora conectamos (eliminamos el cortocircuito), la nueva intensidad quedará:

Y se verificará que:

Si combinamos las dos ecuaciones anteriores, obtenemos:

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ohm.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Ohm.png




13 BIBLIOGRAFÍA

Adel Sedra y Kennth Smith: Circuitos Microelectrónicos; Pág.140-184.

Editorial McGraw Hill, México 2005.

O. Morales G: Circuitos Eléctricos I; Pág. 121. Editorial Ciencias, febrero del 2010.

Pablo Sanchís Kilders: Curso práctico de Análisis de Circuitos; Pág. 35.

Ed. Univ. Politécnica Valencia, 2006.

Ma. Antonia Simón Rodríguez: Análisis de circuitos; Pág. 15

Editorial Visión Libros, 2005.

Ronald Scott: Linear circuits;Addison-Wesley Publishing Company, Massachusetts 1964.

Robert L. Boylestad y Louis Nashelsky:. Electrónica, Teoría de Circuitos

Sexta Edición. Prentice Hall.

Manual de Laboratorio

Separatas y apuntes obtenidos en clase.

Paginas, Internet:

http://www.terra.es/personal2/equipos2/filtros.htm

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Funcionamiento-del-diodo.php






Rectificadores, Reguladores y Filtros

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