Laboratorio 3, Diodos: Configuraciones con diodos#
En esta guía se realiza un acercamiento a las posibles aplicaciones del uso de diodos en circuitos que permiten modificar las señales para propósitos específicos.
Objetivos#
Objetivo general#
Estudiar el funcionamiento de circuitos limitadores, multiplicadores, sujetadores y rectificadores.
Objetivos específicos#
Identificar algunos tipos de aplicaciones de los diodos.
Analizar el comportamiento de circuitos, multiplicadores, sujetadores y limitadores.
Estudiar el comportamiento y la aplicación del circuito rectificador de onda completa.
Instrumentos requeridos#
Entorno de simulación Qucs/ngspice.
Tranformador monofásico
Diodos referencia 1N4004 (referencia que debe ser usada también en las simulaciones)
Capacitores de diferentes valores.
Preparación de la práctica#
Consulte las diferentes configuraciones de circuitos con diodos (rectificadores, limitadores, sujetadores y multiplicadores), así como sus aplicaciones y limitaciones, además de investigar la definición y aplicación de las denominadas funciones de transferencia.
Funcionamiento de los circuitos#
Simule los circuitos mostrados en las Figura 7, Figura 8, Figura 9 y Figura 10 y registre las señales de salida y las funciones de transferencia. A partir de la gráfica de la función de transferencia, ¿cómo se puede identificar si el tipo de circuito es un limitador, multiplicador, sujetador o un rectificador?
Figura 7 Circuito 1#
Figura 8 Circuito 2#
Figura 9 Circuito 3#
Figura 10 Circuito 4#
Diseño de los circuitos a partir de la función de transferencia#
Analice las Figura 11, Figura 12, Figura 13 y Figura 14. Identifique el tipo de circuito que produce dichas funciones de transferencia y diseñe los circuitos que se necesitan para implementarlas. Registre además la señal de salida de dicho circuito. Tenga cuidado en el montaje y ejecución de la simulación en rectificadores de onda completa, teniendo en cuenta el análisis hecho al inicio del taller sobre este tipo de circuitos y su distribución de tierras en medición.
Según lo visto anteriormente, ¿en el circuito limitador puede presentarse el caso en el cual los dos diodos conducen en un mismo instante de tiempo?.
Figura 11 Función de transferencia 4#
Figura 12 Función de transferencia 4#
Figura 13 Función de transferencia 4#
Figura 14 Función de transferencia 4#
Diseño de un rectificador de onda completa#
Se requiere conectar a un circuito rectificador una carga de \(100 \Omega\), el circuito rectificador debe comportarse de la siguiente manera:
El rizado del circuito no debe superar el \(10\%\) del voltaje pico del transformador.
En la salida del circuito diseñado se debe tener un sistema de indicación lumínica que indique lumínico si el sistema está rectificando correctamente.
Si usa elementos que almacenen energía deberá agregar un sistema que descargue los dispositivos sin que exista una carga conectada a la salida.
Montajes#
Realice los montajes de cada uno de los circuitos propuestos en las secciones Funcionamiento de los circuitos, Diseño de los circuitos a partir de la función de transferencia y Diseño de un rectificador de onda completa
Práctica#
De la sección Funcionamiento de los circuitos observe la forma de onda de la entrada y la salida en función del tiempo y la función de transferencia.
De la sección Diseño de los circuitos a partir de la función de transferencia observe la forma de onda de la entrada y la salida, función de transferencia y verifique que corresponde al comportamiento deseado.
De la sección Diseño de un rectificador de onda completa observe el comportamien y cumpla con las restricciones del diseño
Evaluación#
Se evaluará el trabajo realizado durante la práctica y previo a esta de acuerdo con los criterios que defina el docente.
Referencias#
Para el desarrollo de esta práctica se sugiere consultar:
Manuales y Hojas de Datos de los equipos de laboratorio, url: https://sites.google.com/view/laboratorio-diee/recursos/manuales-de-equipos
Sedra y K. C. Smith, Microelectronic Circuits Revised Edition, 5ta ed, Oxford University Press, Inc., 2007.
Neamen, Microelectronics: Circuit Analysis and Design, 4ta ed, McGraw-Hill Higher Education, 2009.
Qucs_S, simulador de circuitos, url: https://ra3xdh.github.io/
CircuitJS, url: https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html