Informe 4 Final Ponce.docx

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

INFORME PREVIO EXPERIENCIA N°4 “RECTIFICADORES FILTROS Y MULTIPLICADORES DE TENSION”.

ESTUDIANTES:      

Arenas Giron, Israel Bautista Escobar, Benny Samir Carhuarica Aguilar, Carla Brenda Cerna Cordero, Franco Emmanuel Puma Helguero, Jordy Jair Zumaeta Mori, Paoulo César

CURSO: CIRCUITOS ELECTRONICOS I. PROFESOR: ING. PONCE.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA EXPERIENCIA N° 4 RECTIFICADORES, FILTROS Y MULTIPLICADORES DE TENSIÓN I.

OBJETIVOS: 

II.

Estudiar el funcionamiento de los diferentes modelos de circuitos rectificadores, filtros y multiplicadores de tensión.

MARCO TEÓRICO:

CIRCUITOS RECTIFICADORES: Los rectificadores son circuitos realizados con diodos, capaces de cambiarla forma de onda de la señal que reciben en su entrada. Podemos establecer una clasificación de los rectificadores en función de los números 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 un transformador con derivador central (2 diodos)  Rectificador tipo puente (4 diodos)

1. Rectificador de Media Onda: Es un circuito que elimina la mitad de la señal que recibe en la entrada, en función de cómo este polarizado el diodo, si la polarización es directa eliminara la parte positiva de la señal, y si es polarizado inversamente eliminara la parte negativa de la señal.

“Polarización directa”

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“Polarización Inversa” 2. Rectificador de Onda Completa: Es el tipo de rectificar más empleado en las fuentes de alimentación de los equipos, debido a que con él se obtiene una corriente continua muy parecida a la que proporcionan las pilas o baterías. a) Rectificador con un transformador con derivador central (2 diodos)

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I b) Rectificador Tipo Puente (4 diodos)

CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO: Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con la frecuencia de la señal y que está relacionado directamente con el condensador que estemos dispuestos a colocar en el momento del diseño del circuito correcto. 1. Rectificador con filtro de media onda:

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2. Rectificador Con Filtro De Onda Completa (Tipo Puente):

MULTIPLICADORES DE TENSION: Es un circuito electrónico que carga los condensadores de la tensión de entrada y los interruptores de los cargos de tal manera que, en el caso ideal, exactamente el doble que se produce la tensión en la salida como en su entrada. El más simple de estos circuitos es una forma de rectificador que tienen un voltaje de corriente alterna como entrada y salida una tensión continua doble. Los elementos de conmutación son simples diodos y se ven obligados a cambiar el estado sólo por la tensión alterna de la entrada. DC a los dobladores de voltaje de DC no se puede cambiar de esta manera y requieren de un circuito de conducción para controlar la conmutación. Con frecuencia se requieren también un elemento de conmutación que se puede controlar Página 5

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I directamente, como un transistor, en lugar de depender de la tensión en el conmutador como en el caso sencillo de CA a CC. Los dobladores de voltaje de una gran variedad de multiplicador de tensión del circuito. Muchos (no todos) los circuitos doblador de tensión puede ser visto como una única etapa de un multiplicador de orden superior: en cascada etapas idénticas en conjunto logra una multiplicación de tensión mayor.



Circuito Doblador de Tensión:

III.

EQUIPOS Y MATERIALES:         

Osciloscopio Multímetro Generador de señales 02 puntas de prueba de osciloscopio Transformador con punto central Diodos 1N4004 (4) u otros equivalentes Resistores de 10KΩ, 1KΩ y 0.22KΩ y 0.1KΩ Capacitores de 25V de 2200uF, 1000uF, 470uF y 100uF Bobina de 1H Página 6

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I IV. PROCEDIMIENTO: 1. Implementar el circuito de la figura 4.1.

 Vrms= 7v ; f= 60 hz a. Observar y medirlas tensiones de entrada y salida en fase anotando los datos en la tabla 4.1 b. Con RL=1K, invertir el diodo. Luego proceda igual que en el paso a. Haga lo mismo para el caso RL=0.1K OHMIOS.

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Tabla 4.1

RL=10K

RL=1K

RL=100

Vi rms

7,10V

7,4V

6,95V

Vo pp

4,02V

3,7V

2,58V

VO DC

3,1V

2,9V

1,99V

Io DC

0,32mA

3mA

20mA

RL=10K

RL=1K

RL=100

Vi rms

7,62V

7,42V

6,50V

Vo pp

3,89V

3,55V

2,5V

VO DC

3V

2,79V

1,93V

Io DC

0,31mA

2,85mA

19mA

Diodo inverso:

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I 2. Implementar el circuito de la figura 4.3

a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida, anotando los datos en la tabla 4.2 b. Desconectando la alimentación de entrada, descargar el condensador. Luego conectar una carga RL de 1K en paralelo con RB. Proceda como en el paso a. c. Reemplazar el condensador de 1000uF, por otros de 2200u F y 100 u F respectivamente. Llene los datos de la tabla 4.2 d. Grafique la tensión de salida VO con respecto a Vs, correspondiente a cada uno de los 4 casos anteriores en la figura 4.4

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Tabla 4.2 C1=1000u F

C1=2200u F

C1=100u F

SIN RL

RL=1K

SIN RL

RL=1K

SIN RL

RL=1K

Vs(rms)

13.71v

13.61v

13,68v

13,82v

13,61v

13,64v

Vo pp

36mv

296mv

16mv

144mv

340mv

2,96v

Vo(rms)

8,94mv

88,1mv

4,33mv

42mv

92,6mv

8,76mv

Vo DC

9,8mv

86,6mv

5,7mv

42,7mv

4mv

856mv

Io DC

2,5uA

0,07mA

1,81mA

17,35mA

1,8mA

16,6mA

3. Implementar el circuito de la figura 4.5

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida en fase correcta anotando los datos en la tabla 4.3

Tabla 4.3 RL=1K

RL=100

Vs (rms)

6.75v/13.51v

6.71v/13.43v

Vo pp

9.60v

9.19v

Vo DC

5.44v

5.23v

Io DC

5.49mA

51.8mA

b. Colocando una resistencia de RB=10K y un capacitor de 1000 u F en paralelo con la resistencia de carga, observar y medir las tensiones de entrada y salida, registrando los datos en la tabla 4.4. c. Usando el procedimiento adecuado para descargar los capacitores, reemplazar C por otros de valores ya puestos en la tabla, mantener constante RB y RL. Registrar los datos en la tabla 4.4

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d. Grafique la tensión de salida con respecto a VS, correspondiente a cada uno de los 4 casos anteriores en la figura 4.6

C1=1000u F

C1=2200u F

C1=100u F

Vs(rms)

6.74V/13.49V

6.79V/13.59V

6.77V/13.53V

Vo pp

800mv

800mv/1.2v

1.2v/1.6v

Vo(rms)

9.43v

9.58v

9.60v

Vo DC

8.58v

8.69v

8.65v

Io DC

0.86mA

0.87mA

0.88mA

4. Implementar el circuito de la figura 4.7

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a. Llenar la tabla 4.5, observando las ondas de entrada y salida para las diferentes cargas que se presentan en dicha tabla. b. Colocar un capacitor de 100 u F en paralelo con RL de 1k, Observar y anotar los resultados. Esto corresponde a un filtro RC. c. Reemplazar RL del circuito mostrado en la parte superior de la figura 4.7 por el circuito mostrado en la parte inferior de dicha figura. Luego llene la tabla 4.5. Esto corresponde a un filtro CLC. d. Grafique la tensión de salida VO con respecto a Vs, correspondiente a cada uno de los 5 casos anteriores en la figura 4.8

Tabla 4.5 Sin C

RL

Filtro RC

Filtro CLC

1K

0.1K

0.22K

VS(rms)

13,5V

13,5V

13,5V

13,5v

13,5v

Vo DC

10,68V

10,14V

10,4V

10,50v

9,96v

Vr (rizado)

578mv

559mv

571mv

180mv

36mv

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5. Implementar el circuito de la figura 4.9

a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida, llenando los datos en la tabla 4.6 b. Grafique la tensión de salida Vo con respecto a Vs, correspondiente a los 2 casos de la figura 4.10.

Tabla 4.6 RL=1k

RL=10k

Vo DC

12,3vrms

17,77vrms

Vr

581mv

121mv

VC1

6,1v

10,29v

VC2

6v

9,7v

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I 5. Implementar el circuito de la figura 4.11.

a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida, llenando los datos en la tabla 4.7 b. Grafique la tensión de salida VO con respecto a Vs correspondiente a los 2 casos anteriores en la figura 4.12

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Tabla 4.7 RL=1k

RL=10k

Vo DC

47.9V

51.5V

Vr

664mV

477mV

VC1

16.36V

17.38V

VC2

32.54V

34.34V

VC3

31.35V

33.75V

V. CUESTIONARIO FINAL: 1. Presentar los resultados obtenidos en forma ordenada indicando el tipo de circuito y las observaciones correspondientes. A. Grafica del circuito de la Figura 4.1

RL = 10kΩ

RL = 100Ω

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RL = 1kΩ

Entrada para los 3 casos.

B. Grafica del circuito de la Figura 4.3

Grafica sin capacitador

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C1= 100uF

C1= 1000uF

C1= 2200uF

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I C. Grafica del circuito de la figura 4.5

RL = 1kΩ

RL = 100Ω

C=1000uF Página 19

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C=2200uF

C=100uF

D. Grafica del circuito de la figura 4.7

RL= 1KΩ

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C=100uF E. Grafica del circuito de la figura 4.9

RL= 10KΩ

RL= 1KΩ Página 21

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I F. Grafica del circuito de la figura 4.11

RL= 10KΩ

RL= 1KΩ Observaciones: Para los circuitos de rectificación hemos visto que el factor de rizado es menor en una rectificación completa, además de que a mayor resistencia menor rizado hay; además hemos observado como disminuye este rizado cuando colocamos un filtro RC o CLC. Para los circuitos multiplicadores observamos que en algunos casos el voltaje de salida supera en gran medida a la entrada con respecto a los cálculos teóricos previamente hallados y eso se puede comprender debido a que el voltaje de entrada en el transformador es mayor al teórico además del efecto del condensador al ser de varias capacitancias influye mucho al momento de que almacenan carga pero en líneas generales se observó la características del diseño del circuito.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I 2. Explicar las diferencias y/o coincidencias obtenidas entre los rectificadores de las figuras 4.1, 4.5, 4.7 El circuito de la figura 4.1 es un rectificador de media onda la cual nos permite aprovechar la parte positiva de la onda y por ello presenta un rizado mayor y con ellos mayor desventaja frente a los circuitos de las figuras 4.5 y 4.7 que son rectificadores de onda completa. El circuito de la figura 4.5, es un rectificador de onda completa con derivación central. Los rectificadores de onda completa permiten convertir la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o negativa) en la salida, mediante la inversión de las porciones (semiciclo) negativas (o positivas) de la forma de onda de entrada. Las porciones positivas (o negativas) se combinan con las inversas de las negativas (positivas) para producir una forma de onda parcialmente positiva (negativa). Este tipo de circuito a diferencia del anterior permite aprovechar la energía de los semiciclo negativo, al igual que el rectificador de onda completa tipo puente. Este tipo de circuito permitió superar el inconveniente de los rectificadores tipos puente de que no existe una referencia común de tensión (masa circuital) entre la fuente y la carga, resultando ambas flotantes. 3. Presentar algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas. Atendiendo a la ganancia, podemos encontrar dos tipos de filtro:  Filtros pasivos: Los que atenuarán la señal en mayor o menor grado. Se implementan con componentes pasivos como condensadores, bobinas y resistencias.  Filtros activos: Son los que pueden presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la de entrada. En su implementación suelen aparecer amplificadores operacionales. No suelen contener bobinas, salvo en el caso de frecuencias muy altas. Atendiendo a su respuesta en frecuencia, encontramos los siguientes filtros:  Filtro paso bajo: Es aquel que permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 ó continua, hasta una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a baja frecuencia.  Filtro paso alto: Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y polos a altas frecuencias.  Filtro paso banda: Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuencia les contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.  Filtro elimina banda: Es el que dificulta el paso de componentes frecuencia les contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior. Página 23

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I 4. Explicar y verificar las fórmulas de rizado para los filtros usados en la práctica relacionándolos con las ventajas y desventajas entre ellos. El factor de rizo de un voltaje se define como:

El cual se puede expresar como

Como la componente de voltaje de CA de una señal que contiene un nivel de CD es: El valor rms del componente de CA es:

Donde V(rms) es el valor rms del voltaje total. Para la señal rectificada de media onda.

Para la señal rectificada de onda completa

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VOLTAJE DE RIZO DE FILTRO DE CAPACITOR Suponiendo una aproximación de la forma de onda del rizo triangular como se muestra en la FIG., podemos escribir:

Durante la descarga del capacitor, el cambio de voltaje a través de C es:

Basados en la forma de onda triangular que aparece en la FIG.

5. Explicar lo referente a un doblador o triplicado de tensión usado en la práctica. Indicar sus usos. Tal como podemos ver un circuito doblador no es más que la combinación de un circuito sujetador con un condensador y varios diodos; en el triplicado lo único que cambia es que en el inicio no se conecta un condensador ni diodo de tal manera de que la señal de salida sea 3 veces mayor a mi señal de entrada; estos circuitos tiene un gran uso a la hora de alimentar aparatos que requieran el triple o el doble del voltaje de entrada para el cual está diseñado pero debemos tener en cuenta que la disipación de potencia aumentará junto con la inestabilidad del circuito si no tenemos cuidado al momento de multiplicar la señal de entrada ya que lo más recomendable es que la señal de salida no sea mayor de 10 veces la señal de entrada.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I VI.

CONCLUSIONES:

Podemos concluir que tanto en un circuito de media onda como de onda completa nuestra señal alterna se vuelve continua pulsante en donde al momento de filtrase cada señal del circuito correspondiente presentará una señal alterna residual el cual es el rizado el cual debe ser mínimo de manera que me garantice la estabilidad de mi circuito. El filtro de un circuito me dice cuan estable es frente a la presencia de rizos; y por ello mediante más etapas de filtrado tenga la señal será más continua pura. En un circuito multiplicador lo que se busca es aumentar en una cantidad de veces la señal de mi entrada siempre teniendo en cuenta la potencia que disipa el circuito para no quemar alguna componente y de no multiplicar más de 10 veces la señal de entrada para que nuestro circuito sea lo más estable posible. VII.

BIBLIOGRAFIA:

 https://es.pdfcoke.com/doc/44359459/MULTIPLICADORES-DE-VOLTAJE  https://unicrom.com/duplicador-doblador-de-voltaje-de-media-onda/  https://es.pdfcoke.com/doc/170513441/Lab-Circuitos-Electronicos-I-4Rectificadores-y-Filtros  http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina 17.htm  http://www.forosdeelectronica.com/f16/multiplicadores-voltaje-359/  https://es.pdfcoke.com/document/143344155/Multiplicador-de-Voltaje

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