DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES ELECTRÓNICA PARA INGENIEROS Este documento tiene como objetivo guiar al estudiante de electrónica en el tópico de dispositivos de dos terminales. El texto cuenta tanto con ejercicios resueltos como propuestos, que abarcan temas como: recortadores, sujetadores, punto de operación de diodos, rectificadores de onda, fuentes reguladas por diodos zener, multiplicadores de voltajes, otros dispositivos. 2015 Borrador 14.0 Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL 15/05/2015
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Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL | DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 1
DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES
ELECTRÓNICA PARA INGENIEROS Este documento tiene como objetivo guiar al estudiante de electrónica en el tópico de dispositivos de dos terminales. El texto cuenta tanto con ejercicios resueltos como propuestos, que abarcan temas como: recortadores, sujetadores, punto de operación de diodos, rectificadores de onda, fuentes reguladas por diodos zener, multiplicadores de voltajes, otros dispositivos.
2015
Borrador 14.0 Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL
15/05/2015
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL | DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 2
Contenido
1
CAPÍTULO 1 5
DIODOS: RECORTADORES Y SUJETADORES 5
PROBLEMAS RESUELTOS 5
Ejercicio 1 5
Ejercicio 2 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 3 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 4 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 5 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 6 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 7 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 8 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 9 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 10 ¡Error! Marcador no definido.
Ejercicio 11 ¡Error! Marcador no definido.
CAPÍTULO 2 39
DIODOS: PUNTOS DE OPERACIÓN 39
PROBLEMAS RESUELTOS 39
Ejercicio 1 39
Ejercicio 2 43
Ejercicio 4 51
Ejercicio 5 54
Ejercicio 6 56
Ejercicio 7 60
Ejercicio 8 64
Ejercicio 9 66
CAPÍTULO 3 72
DIODOS: FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA 72
PROBLEMAS RESUELTOS 72
Ejercicio 1 72
Ejercicio 2 76
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Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 101
GRAFICA
f(x)=X-1
f(x)=X/2
f(x)=0
f(x)=-(-X-4)
-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9
-8
-6
-4
-2
2
4
6
8
x
y
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Ejercicio 7
Graficar 𝑉0 vs 𝑉𝑖 para -20 <𝑉𝑖< 20.
Datos: asuma diodos ideales.
Z1 = 10 V Z2 = 4 V R1, R2, R3 = 1kΩ V2 = 5V
Estado Z1 Z2 D3 Vi V0
1 F F CC −20 ≤ 𝑉𝑖 < −12 (𝑉𝑖 + 13)
2 F CA CC -12 ≤ 𝑉𝑖 < −4 𝑉𝑖 + 14
2
3 CA CA CC -4 ≤ 𝑉𝑖 < 6 5
4 CC CC CA 6 ≤ 𝑉𝑖 < 20 𝑉𝑖 − 1
Estado 1
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Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 104
𝑉𝑧1 = 10𝑉 𝑉𝑧2 = 4𝑉 𝑉1 = 1𝑉 𝑉2 = 5𝑉
−𝑉𝑖 + 𝑉2 − 𝐼𝑅2 − 𝑉𝑧2 − 𝑉𝑧1 + 𝑉1 = 0
𝐼 =−(𝑉𝑖 + 8)
𝑅2> 0
𝐼2 =𝑉𝑧2
𝑅2= 4𝑚𝐴
𝐼3 =𝑉2
𝑅1= 5𝑚𝐴
El circuito es válido mientras:
𝐼1 > 0 ∧ 𝐼4 > 0
𝐼1 = 𝐼 − 𝐼2
𝐼1 =−𝑉𝑖 − 8
1𝐾−
4
1𝐾
𝐼1 =−𝑉𝑖 − 12
1𝐾> 0
𝑽𝒊 < −𝟏𝟐
𝑉0 = (𝑉𝑖 + 8) + 5
𝑉0 = (𝑉𝑖 + 13)
𝐼4 = 𝐼1 + 𝐼2
𝐼4 =−𝑉𝑖 − 12
1𝐾+
4
1𝐾
𝐼4 = −(𝑉𝑖 + 8) > 0
𝑽𝒊 < −𝟖
Entonces:
𝑉𝑖 < −12
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 105
ESTADO 2
El circuito es válido mientras: 𝐼1 > 0
−𝑉1 + 𝑉2 − 𝐼1𝑅2 − 𝐼1𝑅3 + 𝑉1 − 𝑉𝑧1 = 0
𝐼1 =𝑉2 − 𝑉𝑖 + 𝑉1 − 𝑉𝑧1
𝑅2 + 𝑅3
𝐼1 =−(𝑉1 + 4)
2𝐾> 0
−12 ≤ 𝑉𝑖 < −4
𝑉0 = −𝐼1𝑅1 + 𝑉2 = (𝑉𝑖 + 4)
2+ 5 =
𝑉𝑖 + 14
2
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ESTADO 3
El circuito es válido mientras:𝑉𝑧1 < 10
−𝑉𝑖 + 𝑉2 + 𝑉1 − 𝑉𝑧1 = 0
−𝑉𝑖 + 6 = 𝑉𝑧1
−𝑉𝑖 + 6 < 10
𝑉𝑖 > −4
𝑉0 = 5
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 107
ESTADO 4
El diodo en el cambio Id = 0 y Vd=0
𝑉𝑖 − 𝑉1 − 𝑉2−𝐼𝑅2 = 0
𝐼 =𝑉𝑖 − 𝑉1 − 𝑉2
𝑅2=
𝑉𝑖 − 6
𝑅2> 0
El circuito es válido mientras:𝑉𝑖 > 6
𝑉𝑖 − 𝑉1−𝐼𝑅2−𝐼𝑅1 = 0
𝐼 =𝑉𝑖 − 𝑉1
𝑅2 + 𝑅1=
𝑉𝑖 − 1
𝑅2 + 𝑅1
𝑉𝑜 = 𝐼𝑅2 + 𝐼𝑅1 = 𝐼( 𝑅2 + 𝑅1) = 𝑉𝑖 − 1
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Gráfico
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Ejercicio 8
Para el circuito dado grafique la característica Io Vs Vi. Justifique su respuesta con cálculos
correspondientes.
−7𝑣 ≤ 𝑉i ≤ 7𝑣
Estado D Z Vi Io
1 CC 5V -7<Vi<-4 Vi+4
2 CC CA -4<Vi<1 0
3 CA CC 1<Vi<7 Vi/2
Solución
Transformamos la fuente de corriente en una fuente de voltaje
R1
1kΩ
Io
1mA V11 V
R21kΩ
D
Vz5 V
Vi+
+
-
Io
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Estado 1
𝐼0 = 𝐼𝑅2 =𝑉𝑖 + 5 − 1
1𝑘= 𝑉𝑖 + 4
Estado 2
El circuito queda abierto por lo tanto 𝐼𝑜 = 0
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Estado 3
𝑉𝑖 − 𝐼0𝑅1 + 1 − 𝐼0𝑅2 − 1 = 0
𝑉𝑖 = 2𝐼0𝑅 = 2𝐼0(1𝑘)
𝐼0 =𝑉𝑖
2
Grafico Io vs Vi
V_V3
-8.0V -6.0V -4.0V -2.0V 0V 2.0V 4.0V 6.0V 8.0V
-I(D2)
-4.0mA
-2.0mA
0A
2.0mA
4.0mA
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Ejercicio 9
Para el circuito dado, grafique el voltaje de salida Vo.
Dato: asuma que los diodos son ideales.
Estado D1 D2 D3 Z1 Z2 Vi V0
1 CA CA CC 5v CC -50 ≤ Vi ≤ -15 Vi − 10
5
2 CA CA CC CA CC -15≤ Vi ≤0 Vi
3
3 CC CC CA CC CA 0≤ Vi ≤20 Vi
2
4 CC CC CA CC 10v 20≤ Vi ≤50 Vi + 10
3
Solución:
Estado 1
I1 =
Vi
3+ 5
2
3+ 1
=Vi + 15
5
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 113
V0 = (1)Vi + 15
5− 5 =
Vi − 10
5
El circuito es válido mientras I1 < 0 por lo tanto:
I1 =Vi + 15
5< 0
Vi < −15
Concluyendo:
𝑉𝑜 =𝑉𝑖 − 10
5, −50 ≤ 𝑉𝑖 < −15
Estado 2
V0 =Vi
3
El circuito es válido mientras I<0
I < 0
I =Vi
3< 0
Vi < 0
Concluyendo:
𝑉𝑜 =𝑉𝑖
3, −15 ≤ 𝑉𝑖 < 0
Estado 3
V0 =Vi
2= VR3
El circuito es válido mientras
VR3 < 10
Vi
2< 10; 𝑉𝑖 < 20
Concluyendo: 𝑉𝑜 =𝑉𝑖
2, 0 ≤ 𝑉𝑖 < 20
Estado 4
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 114
Vo = 10 +Vi − 20
3=
Vi + 10
3
El circuito es válido mientras I > 0
I =Vi − 20
2 (1
2+ 1)
=Vi − 20
3> 0
Vi > 20
Por lo tanto:
𝑽𝒐 =𝑽𝒊 + 𝟏𝟎
𝟑, 𝑽𝒊 ≥ 𝟐𝟎𝑽
Gráfico de Vo vs t
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PROBLEMAS PROPUESTOS
Ejercicio 1
Dado el siguiente circuito, para: -40 < Vi < 40
Grafique Vo vs Vi.
Asuma diodos ideales.
Ejercicio 2
Graficar Vo vs Vi para -40 < Vi < 40
Asuma diodos ideales
R1
1kΩ
R2
1kΩ
R31kΩ
R41kΩ
Z1
10 V
Z25 V
Z315 V
+
Vi
-
+
Vo
-
R1
1kΩ
R2
1kΩ
R31kΩ
R41kΩ
D1 Z1
5 V
Z210 V
Z310 V
Z45 V
+
Vi
-
+
Vo
-
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Ejercicio 3
En el circuito dado a continuación:
Asuma los diodos ideales
a) Escribe y grafique la función de transferencia Vo en función de Vi (0≤ 𝑉𝑖 ≤ 40)
b) Grafique Vo si Vi = 40senwt, indicando todos los niveles de voltaje
Ejercicio 4
En el circuito de abajo:
a) Grafique la función de transferencia Vo vs Vi para 0 ≤ 𝑉𝑖 ≤ 2𝑉𝑟
b) Demuestre que el máximo valor de Vi para el cual D2 deja de conducir es:
Vi(máx)=Vr+[R/R’](Vr-Vx)
Si Vi=20senwt, grafique Vo
Vx=1V; Vr=10V; R=1K; R’=2K
Los diodos son IDEALES
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Ejercicio 5
En el siguiente circuito, determinar Vo vs. Vi para −60 ≤ 𝑉𝑖 ≤ 60
Ejercicio 6
Para el siguiente circuito determinar la función de transferencia Vo vs Vi, en el rango indicado.
-20≤Vi≤20
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Ejercicio 7
Graficar las formas de onda de Va y Vb, si:
a) D1, D2, D3, son diodos ideales
b) D1, D2, D3, son diodos zener con Vz = 6V
Dato: 𝑉𝑖 = 30 𝑠𝑒𝑛 120𝜋𝑡 [𝑉(𝑝−𝑝)]
Ejercicio 8
Determine la forma de onda del voltaje de salida (Vo). Los diodos son ideales
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 119
Ejercicio 9
Dibuje la forma de onda del voltaje de salida (Vo). Considere los diodos ideales
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 120
Ejercicio 10
En el circuito dado determine:
a) Entre que valores de Vi trabaja solo el diodo Zener con Vz=10v? b) Para que valores de Vi se enciende el diodo Zener con Vz=15v? c) Cuál es el máximo valor de Vo y a qué valor de Vi corresponde?
Dato: 𝑉𝑖 = 30 𝑠𝑒𝑛 120𝜋𝑡 [𝑉(𝑝−𝑝)]
R = 5K
10k
Vi
VZ=10V
0V
+ +
R=3K
10k
R=1K
10k
R=6K
10k
VZ=15V
Vo
R=2K
10k
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CAPÍTULO 4
OTROS DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES
PROBLEMAS RESUELTOS
Ejercicio 1
Si la características del diodo túnel es la que se muestra, ¿cuál es el valor máximo de R
para que la característica It vs Vt no tengan ningún punto de resistencia negativa?
CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO TUNEL:
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 122
Cuando se aplica una pequeña tensión, el diodo túnel empieza a conducir (la corriente
empieza a fluir).
Si se sigue aumentando esta tensión la corriente aumentará hasta llegar un punto
después del cual la corriente disminuye.
La corriente continuará disminuyendo hasta llegar al punto mínimo de un "valle" y
después volverá a incrementarse. En esta ocasión la corriente continuará aumentando
conforme aumenta la tensión.
Obtenemos los datos de la curva del diodo túnel dado.
𝐼𝑝 = 10 𝑚𝐴. 𝐼𝑣 = 1 𝑚𝐴.
𝑉𝑝 = 0.2 𝑉. 𝑉𝑣 = 0.4 𝑉.
En donde 𝐼𝑝, 𝑉𝑝 son valores picos y 𝐼𝑣, 𝑉𝑣 son valores “valles” característicos del diodo
túnel.
Calculamos el voltaje de la resistencia:
𝑉𝑅 = 𝑉 – 𝑉𝑡 ; Donde 𝑉𝑡 viene ser nuestro 𝑉𝑝 del diodo.
Ahora en la resistencia tenemos:
𝑅 = 𝑉𝑅
𝐼𝑡; Donde 𝐼𝑡 viene ser nuestro 𝐼𝑝
Pero como queremos obtener la máxima resistencia que pueda tener para que el diodo
no tenga punto de resistencia negativa tenemos:
𝑅 = 𝑉 − 0.2
0.01
En otras palabras el voltaje que tiene el diodo túnel no debe de pasar los 0.2 V porque
tuviera puntos de resistencias negativas en el circuito dado.
Ahora supongamos que nuestra fuente sea de 12 V. Reemplazando en la ecuación
anterior tenemos:
𝑅 = 12 − 0.2
0.01 = 1.15 𝐾Ω.
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 123
Ejercicio 2
Los datos para la foto resistencia son: 10 kΩ para una iluminación de una fotocandela
La variación de la resistencia con la iluminación es de 1 kΩ/fotocandela (asuma variación lineal).
Los datos del LED y Zener son: -Voltaje de encendido del LED 1.5 V -Resistencia dinámica del Zener 0 Ω Con los datos dados calcular la intensidad luminosa necesaria (fotocandelas), para que se ilumine el LED.
Fotoresistencia: es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el
aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotoresistor,
fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR,
se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor. El valor de resistencia
eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede descender hasta 50
ohms) y muy alto cuando está a oscuras (varios megaohmios).
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 129
Ejercicio5
Figura # 1
En el circuito de la figura #1 se determina que la capacitancia del diodo
varactor es de 20 pF.
Con el circuito de la figura #2 se obtienen los siguientes datos:
El varactor es fabricado con una unión por difusión (factor = 1/3). Con los datos
dados y haciendo V=0 de la siguiente formula:
𝐶𝑇(𝑉𝑅) =𝐶(0)
(1 +𝑉𝑅
𝑉𝑇)
𝑛
Figura
Vv[v] 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
Iv[mA] 0.0 0.0 0.1 0.4 1.0 1.2 2.4
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 130
Calcule el valor de capacitancia del varactor en el siguiente circuito:
SOLUCION:
Analizando el circuito de la figura #1 observamos que D2 funciona como
circuito abierto, por lo que el varactor se polariza de manera inversa, con un
voltaje de polarización inversa VR que podemos calcular haciendo un divisor de
tensión:
𝑉𝑅 = 𝑉1 ∗ (1𝑘
1𝑘 + 1𝑘) =
𝑉1
2= 5 [𝑉]
De los datos de la tabla del circuito #2 podemos observar que la corriente en el
varactor es diferente de cero para Vv = 0.4 [V] por lo que el voltaje para el cual
el diodo empieza a conducir es VT = 0.2 [V].
Empleando la fórmula: 𝐶𝑇(𝑉𝑅) =𝐶𝑜
(1+𝑉𝑅𝑉𝑇
)𝑛 y ya que sabemos el valor de n = 1/3 y
de C=20 pF
Reemplazando:
20 × 10−12 =𝐶𝑜
(1 +5
0.2)
1
3
⟹ 𝐶𝑜 = 59.25 [𝑝𝐹]
Ahora utilizando el resultado anterior en el circuito de interés
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 131
𝐶𝑇(𝑉𝑅) =𝐶𝑜
(1 +𝑉𝑅
𝑉𝑇)
𝑛 ⟹ 𝐶𝑇 =59.25
(1 +10
0.2)
1
3
= 15.97 [𝑝𝐹]
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 132
CAPÍTULO 5
RECTIFICADORES, REGULACIÓN ZENER, MULTIPLICADORES
Ejercicio 1
En el circuito de la figura, calcular la corriente a través de Rl
Datos:
𝑉𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜(𝑝−𝑝) = 𝑉𝑟(𝑝−𝑝) = 10%𝑉𝑜(𝐷𝐶) [𝑉]
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜 = 𝑉𝑠 = 48[𝑉𝑟𝑚𝑠] Diodos reales de silicio
Solución:
𝑉𝑃2 =
48
2∙ √2 =33,94V
𝑉𝑃𝐿 = 33,94 – 0,7= 33,24V
𝑉𝑜(𝐷𝐶) = 𝑉𝑚á𝑥 −𝑉𝑟(𝑝−𝑝)
2
𝑉𝑜(𝐷𝐶) = [48√2
2 − 0.7] −
0.1𝑉𝑜(𝐷𝐶)
2
𝑉𝑜(𝐷𝐶) = 33.1 − 0.05𝑉𝑜(𝐷𝐶)
𝑉𝑜(𝐷𝐶) = 31.6 [V]
𝐼𝑜(𝐷𝐶) =31.6 [V]
330 [𝛺]= 0.096[𝐴]
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 133
Ejercicio 2
En el siguiente circuito:
a) Determine el valor de R b) Grafique Vo c) Determine el ángulo de conducción de los diodos
Datos: 𝑉𝑖 = 120𝑠𝑒𝑛120𝜋𝑡 [𝑉(𝑟𝑚𝑠)]
𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 4: 1
𝑟(%) = 5% ; 𝑅1 = 0.5𝐾𝛺 ; 𝐶 = 100µ𝐹
Solución:
a)
𝑉𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜=
𝑁1
𝑁2
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜 =𝑁2
𝑁1𝑉𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜
𝐕𝐬𝐞𝐜𝐮𝐧𝐝𝐚𝐫𝐢𝐨 =𝟏
𝟒(𝟏𝟐𝟎) = 𝟑𝟎 𝐕𝐫𝐦𝐬
𝑉𝑚á𝑥 = 𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜 − 2𝑉𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜
𝐕𝐦á𝐱 = 𝟑𝟎 − 𝟐(𝟎. 𝟕) = 𝟐𝟖. 𝟔 𝐕
%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 =1
√3(𝑉𝑚á𝑥 − 𝑉𝑚í𝑛
𝑉𝑚á𝑥 + 𝑉𝑚í𝑛)
𝑉𝑚í𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥(1 − √3(%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜)
1 + √3(%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜))
T10
1
2
3
V1
120 Vrms
60 Hz
0°
D1 D2
D3 D4
C1R
R1
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𝑽𝒎í𝒏 = 𝟐𝟖. 𝟔 (𝟏 − √𝟑(𝟎. 𝟎𝟐)
𝟏 + √𝟑(𝟎. 𝟎𝟐)) = 𝟐𝟔. 𝟔𝟖𝟓 𝑽
𝜔𝑡 = sin−1 (𝑽𝒎í𝒏
𝐕𝐦á𝐱)=68.91
𝑇1 = 90 − 𝜔𝑡 = 21.09
𝑇2 = 180 − 𝑇1 = 158.91
𝑇2 =158.91 × 16.66
360= 7.35
𝑹 =−𝟕. 𝟑𝟓 × 𝟏𝟎−𝟑
𝟏𝟎𝟎µ × 𝐥𝐧 (𝑽𝒎í𝒏
𝐕𝐦á𝐱)
= 𝟏𝑲𝜴
b)
𝑉𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜=
𝑁1
𝑁2
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜 =𝑁2
𝑁1𝑉𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜
𝐕𝐬𝐞𝐜𝐮𝐧𝐝𝐚𝐫𝐢𝐨 =𝟏
𝟒(𝟏𝟐𝟎) = 𝟑𝟎 𝐕𝐫𝐦𝐬
𝑉𝑚á𝑥 = 𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜 − 2𝑉𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜
𝐕𝐦á𝐱 = 𝟑𝟎 − 𝟐(𝟎. 𝟕) = 𝟐𝟖. 𝟔 𝐕
%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜 =1
√3(𝑉𝑚á𝑥 − 𝑉𝑚í𝑛
𝑉𝑚á𝑥 + 𝑉𝑚í𝑛)
𝑉𝑚í𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥(1 − √3(%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜)
1 + √3(%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜))
𝑽𝒎í𝒏 = 𝟐𝟖. 𝟔 (𝟏 − √𝟑(𝟎. 𝟎𝟐)
𝟏 + √𝟑(𝟎. 𝟎𝟐)) = 𝟐𝟔. 𝟔𝟖𝟓 𝑽
𝑉𝐷𝐶 =𝑉𝑚á𝑥 + 𝑉𝑚í𝑛
2
𝑽𝑫𝑪 =𝟐𝟖. 𝟔 + 𝟐𝟔. 𝟔𝟖𝟓
𝟐= 𝟐𝟕. 𝟔𝟒 𝑽
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 135
c)
𝜃 = sin−1(1 − √3(%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜)
1 + √3(%𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜))
𝜽 = 𝐬𝐢𝐧−𝟏 (𝟏 − √𝟑(𝟎. 𝟎𝟐)
𝟏 + √𝟑(𝟎. 𝟎𝟐)) = 𝟔𝟖. 𝟗𝟏𝒐
Vo (V)
26.685
28.6
V
27.64
t
(
s
e
g
u
n
T/2
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Ejercicio 3
Diseñar una fuente de voltaje NO regulada utilizando un puente rectificador con diodos reales
de silicio y filtro capacitivo, con las siguientes especificaciones:
𝑉𝑜 = 9 ± 0.5 [𝑉]
𝐼𝑚á𝑥 = 500 [𝑚𝐴]
𝑉𝑖 = 120 [𝑉𝑟𝑚𝑠] , 60𝐻𝑧
Calcular:
a) Corriente pico de los diodos
b) Voltaje pico inverso de los diodos
c) Relación de vueltas del transformador
d) Rango de la variación de la resistencia de carga
Solución:
a)
𝐼𝑃𝐼𝐶𝑂 = 𝐼𝐷𝐶
𝑇
𝑇1
Dónde:
T= periodo de la onda completa rectificada
𝑇 = 1
𝑓=
1
120= 8.33 𝑚𝑠
𝑇1 = tiempo que conduce el diodo
𝐼𝐷𝐶 = corriente promedio que recibe la carga
T1
120 Vrms
D1 D2
D3 D4C1
RL
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 137
De la ecuación de la señal sinusoidal:
𝑣 = 𝑉𝑚á𝑥 𝑆𝑒𝑛(𝑤𝑡)
Para encontrar el valor del tiempo 𝑤𝑡1 hay que reemplazar el voltaje en ese punto, esto es:
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥𝑆𝑒𝑛𝑤𝑡1
De los datos del problema:
𝑉𝑚á𝑥 = 𝑉𝐷𝐶 + 𝑉𝑟(𝑝−𝑝)
2= 9.5 𝑉
𝑉𝑚í𝑛 = 𝑉𝐷𝐶 − 𝑉𝑟(𝑝−𝑝)
2= 8.5 𝑉
Dónde: 𝑉𝑟(𝑝−𝑝) = 1𝑉
Despejando 𝑤𝑡1y reemplazando los valores:
𝑤𝑡1 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 [𝑉𝑚í𝑛
𝑉𝑚á𝑥] = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 [
8.5
9.5] = 63,5°
Entonces:
𝑇1 = 90° − 𝑤𝑡1
𝑇1 = 90° − 63,5° = 26.5°
𝐼𝑃 = 𝐼𝐷𝐶
𝑇
𝑇1= 0.5 (
180
26.53)
𝑰𝑷 = 𝟑. 𝟒 [𝑨]
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b) En cualquier semiciclo, se tiene la malla:
𝑃𝐼𝑉 = 𝑉𝑚á𝑥– 𝑉𝐷
𝑃𝐼𝑉 = 9.5 + 0.7
𝑃𝐼𝑉 = 10.2 𝑉
c)
𝑉𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜(𝑝) = 120√2 = 170 𝑉
𝑉𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑜(𝑝) = 𝑉𝑚á𝑥 + 2𝑉𝐷 = 9.5 + 1.4 = 10.9 𝑉
𝑁1
𝑁2=
170
10.9 →
𝑵𝟏
𝑵𝟐= 𝟏𝟓. 𝟔
e) Para calcular 𝑅𝐿 se debe tomar en cuenta la corriente máxima que debe circular de
la fuente hacia la carga, y los valores en que el voltaje oscila:
𝑅𝐿 = 𝑉𝑚á𝑥
𝐼𝐿𝑚á𝑥=
9.5
0.5= 19 𝛺
𝑅𝐿 = 𝑉𝑚í𝑛
𝐼𝐿𝑚á𝑥=
8.5
0.5= 17 Ω
De los 2 valores para 𝑅𝐿 se observa que 𝑅𝐿 = 17 Ω no es apropiado ya que:
𝐼𝐿 = 𝑉𝑚á𝑥
17=
9.5
17= 0.56 𝐴
Y excede el valor máximo de 𝐼𝐿, por lo que:
𝑹𝑳 ≥ 𝟏𝟗 [𝜴]
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Ejercicio 4
Diseñar una fuente DC no regulada, 12 𝑉𝐷𝐶 y 2 𝐴𝐷𝐶, usando un filtro capacitivo y un puente
rectificador de onda completa. Considere:
VMAX= 13.5 Voltios en la carga.
VAK = 0.7 Voltios en cada diodo.
VPRIMARIO = 120 Voltio RMS de alimentación.
F= 60 Hz.
El diseño deberá especificar:
a) Relación de vueltas 𝑁1
𝑁2 del transformador.
b) Valor del capacitor.
c) Porcentaje de rizado.
Solución:
a)𝑁1
𝑁2
𝑉𝑚
𝑉𝑝=
𝑁2
𝑁1
𝑉𝑜𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑚 − 2 (0.7)14.9
120√2=
𝑁2
𝑁1
13.5 = 𝑉𝑚 − 1.4𝑁1
𝑁2= 11.39
𝑉𝑚 = 14.9 𝑉
b) Calcular C
𝐼𝐷𝐶 =𝑉𝐷𝐶
𝑅𝐿 𝑉𝐷𝐶 =
𝑉𝑚𝑎𝑥+ 𝑉𝑚𝑖𝑛
2
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 140
𝑅𝐿 =𝑉𝐷𝐶
𝐼𝐷𝐶=
12
2= 6 ∩ 12 =
13.5 + 𝑉𝑚𝑖𝑛
2
V𝒎𝒊𝒏 = V𝒎𝒂𝒙 𝐬𝐢𝐧(𝒘𝒕𝟏) 𝟐𝟒 − 𝟏𝟑. 𝟓 = 𝑽𝒎𝒊𝒏
𝐬𝐢𝐧(𝒘𝒕𝟏) = 𝑽𝒎𝒊𝒏
𝑽𝒎𝒂𝒙𝑽𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟎. 𝟓𝑽
𝑤𝑡1 = sin−1 (10.5
13.5) 180° 8.33 𝑚𝑠𝑔
𝑤𝑡1 = 51.057°141° 𝑇2
𝑻𝟏 = 𝟗𝟎° − 𝟓𝟏. 𝟎𝟓𝟕° 𝑻𝟐 = 𝟔. 𝟓𝟐𝒎𝒔𝒈
𝑻𝟏 = 𝟑𝟖. 𝟗𝟒°
𝑻𝟐 = 𝟏𝟖𝟎° − 𝑻𝟏𝑽𝒎𝒊𝒏 = 𝑽𝒎𝒂𝒙𝒆−
𝑻𝟐𝑹𝑳𝑪
𝑻𝟐 = 𝟏𝟖𝟎° − 𝟑𝟖. 𝟗𝟒°𝟏𝟎. 𝟓
𝟏𝟑. 𝟓= 𝒆−
𝟔.𝟓𝟐
𝟔𝑪
𝑻𝟐 = 𝟏𝟒𝟏° 𝑪 = 𝟒𝟑𝟐𝟒 𝝁𝑭
c.) % de rizado
%𝑟 =1
√3(
𝑉𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑎𝑥 + 𝑉𝑚𝑖𝑛 ) 𝑋 100%
%𝑟 =1
√3(
13.5 − 10.5
13.5 + 10.5) 𝑋 100%
%𝑟 = 7.21%
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Ejercicio 5
Un señor recurre a un estudiante de electrónica para que lo ayude, ya que ha perdido el cargador de su teléfono celular. El estudiante revisa el teléfono y lee los siguientes datos de la batería: 3.6Voltios, 950mA. El estudiante propone un diseño sabiendo que cuenta con un núcleo de transformador, alambre para el embobinado, un puente rectificador de diodos de germanio; resistencias, capacitores y diodos zeners de diferentes valores. Los diodos zeners son de 3,6W. Se pide determinar:
a) Diagrama del circuito propuesto b) Voltaje máximo en el secundario c) Relación de vueltas del transformador. d) Corriente pico de los diodos e) Valor del capacitor f) Resistencia Rs promedio.
Nota: Para el diseño considerar un rizado de un 5% y un voltaje promedio en el capacitor de 7 Voltios. Solución ↓IZ
Vp= VRMS
𝑉𝑑𝑐∗ 100 = 7
%r= Vmax + Vmin
2
VRMS = Vmax−Vmin
2√3
5= VRMS
7∗ 100
VRMS = 0,35 V
Is
IL Iz
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 142
0,35(2√3)=Vmax– Vmin
14 = Vmax + Vmin
Vmax= 7,6 V
Vmin= 6,4 V
Vs= 7,6 + 0,6 = 8,2 V
𝑁1
𝑁2=
120√2
8,2
𝑁1
𝑁2= 20,6
IDCT=IpT1
Vmin=Vmaxsin( 𝑤𝑡1)
6.4=7.6sin( 𝑤𝑡1)
Wt1=sin−1(6.4
7.6) = 57°
T1=90 -57 =33
T2= 180 -33 =147°
T1=7.08 ms
T2= 1.58 ms
Ip=(0.95)(8.33)
1.58
Ip= 5.01 A
C=−𝑡2
𝑅 ln(𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑎𝑥 )
R: carga del sistema (no solo Rl)
ILprom=1,45 A
R=7
1.45= 4.83
C=−7.08
4.83 ln(6.4
7.6 )
C=8.53 mF
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Ejercicio 6
Diseñar una fuente de voltaje con rectificador de onda completa tipo tap central, NO regulada, que cumpla las siguientes especificaciones: Voltaje de salida: 𝑉𝑜 = (24 ± 1.5) 𝑉 Resistencia de carga: 𝑅𝐿 = 12𝛺 El diseño debe incluir: a) Diagrama esquemático del circuito. b) Transformador utilizado, indicando: voltaje en el secundario, numero de vueltas, corriente que debe soportar. Se asume que el voltaje de entrada es 120 Vrms, 60Hz c) Capacitor ( C ) requerido, indicando: Tcarga, Tdescarga, Vmín, Vmáx, C. d) % de rizado
Solución:
Vomax= 𝑉𝑠
2 –VD
Vs= 2(Vomax + VD)
Vs= 50.4
𝑉𝑝
𝑉𝑠 =
𝑁1
𝑁2=
110√2
50.4 =
𝑁1
𝑁2 =2.18
Ip = IDC𝑇
𝑇1 = 2
180
88.91 = 4.04
%r= 1
√3
𝑉𝑚𝑎𝑥−𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑎𝑥+𝑉𝑚𝑖𝑛 x 100% =
1
√3
25.5−22.5
25.2+22.5x 100% = 3.6%
IDC = 𝑉𝑜𝑑𝑐
𝑅𝑙 =
24
12 = 2A
ωt1 = sin−1 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 1.08
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 144
T1 = 90-ωt1= 88.91 T2 = 180 - T1 = 91.09o
1
120 180
t2 T2
t2=4.2 ms
C = −𝑡2
𝑅𝑒𝑞𝑙𝑛𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑎𝑥
= 2.8mF
Ejercicio 7
Usando la fuente DC no regulada del ejercicio 6.
a) Diseñe el bloque regulador empleando un diodo Zener con una potencia máxima de 2
Vatios, Izmín= 0.01A, y un voltaje de salida de -12 Voltios
b) Encontrar el rango de R1 para que el zener pueda regular
Solución:
Pzmáx =2W Izmín =0.01A
Izmáx = 𝑃𝑧𝑚𝑎𝑥
𝑉𝑧𝑚𝑎𝑥 = 0.16A
Iodc = 𝑉𝑜𝑑𝑐
𝑅𝑙 =
12
12 = 1A
Rzmin = 𝑉𝑛𝑟 min − 𝑉𝑧
𝐼𝑧𝑚𝑖𝑛+1 =
22.5−12
0.01+1 = 10.40Ω
Rzmax = 𝑉𝑛𝑟 max − 𝑉𝑧
𝐼𝑧𝑚𝑎𝑥+1 =
|25.5|−|−12|
0.16+1 =11.64Ω
El rango de R1 para que pueda regular será el siguiente:
𝟏𝟎. 𝟒𝟎 𝛀 < 𝑅𝟏 < 11.64𝛀
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Ejercicio 8
Vmax=30V Vmin=24V Rs=60Ω Pzmax=3.5W
a) Calcular el rango de variación de RL si se desea que Izmin sea 2mA. Asuma que el diodo
Zener es ideal con Vz=15V
b) Asumiendo que el diodo Zener tiene la característica dada en la figura y que RL=300Ω,
calcule el voltaje de rizado (pico-pico) en la salida Vo
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 146
Solución:
a) Para 30V
Izmax=3.5𝑊
15𝑉= 233𝑚𝐴 Ismax=
30−15
60= 250𝑚𝐴
Irmin=250-233=17mA
Irmax=250-2=248mA
RLmin= 15𝑉
248𝑚𝐴= 60.48Ω RLmax=
15𝑉
250−233𝑚𝐴= 882Ω
Para 24V
RLmin= 15𝑉
148𝑚𝐴= 101.35Ω RLmax=∞
b) Con RL=300Ω
𝑟𝑑 =15−14.75
0.05= 5Ω 𝑉𝑡ℎ𝑚𝑎𝑥 = 5𝑥
30−14.75
65+ 14.75 = 15.92𝑉
Rth=60||5=4.615 ohm Vo =15.68V
𝑉𝑡ℎ𝑚𝑖𝑛 =24 − 14.75
65𝑥5 + 14.75 = 15.46𝑉
𝑉𝑜 =15.46∗300
304.62= 15.23𝑉
Vr(p-p)=15.68-15.23
Vr(p-p)=0.45V
Respuesta:
101.35𝛀<RL<882𝛀
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Ejercicio 9
Para el siguiente circuito:
a) Determine el rango de variación de RL si se desea que Iz mínima sea 3 mA; asuma que el
diodo zener es ideal con Vz=12 V
b) Asumiendo que el diodo zener tiene Pmáx= 4W y las características dadas en la figura y
que RL= 350 𝛀 calcule el Vrpp (Voltaje de rizado pico a pico) en la salida Vo.
c) Hallar RL para obtener un Vrpp= 0.5 V, asuma la característica dada.
Solución:
a)
𝑃𝑍𝑚á𝑥 = 𝑉𝑧(𝐼𝑍𝑚á𝑥)
𝐼𝑍𝑚á𝑥 =𝑃𝑍𝑚á𝑥
𝑉𝑧
Rs
ZRL
V1
120 Vrms
60 Hz
0°
11.3 12
I [mA]
V [V]
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 148
𝑰𝒁𝒎á𝒙 =𝟒
𝟏𝟐= 𝟎. 𝟑𝟑 [𝑨]
𝐼𝑠 = 𝐼𝑧 + 𝐼𝐿
(4537
) − 𝑉𝑧
100+ 𝐼𝑧 =
𝑉𝑧
𝑅𝐿
𝑅𝐿 =𝑉𝑧
(4537
)−𝑉𝑧
100+ 𝐼𝑧
𝑅𝐿𝑚í𝑛 =𝑉𝑧
37−𝑉𝑧
100+ 𝐼𝑧𝑚á𝑥
𝑹𝑳𝒎í𝒏 =𝟏𝟐
𝟑𝟕−𝟏𝟐
𝟏𝟎𝟎+ 𝟎. 𝟑𝟑
= 𝟐𝟎. 𝟔𝟖 [𝛀]
𝑅𝐿𝑚á𝑥 =𝑉𝑧
45−𝑉𝑧
100+ 𝐼𝑧𝑚í𝑛
𝑹𝑳𝒎á𝒙 =𝟏𝟐
𝟑𝟕−𝟏𝟐
𝟏𝟎𝟎+ 𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟑
= 𝟒𝟕. 𝟒𝟑 [𝛀]
𝟐𝟎. 𝟔𝟖 [𝛀] < 𝑅𝑳 < 47.43 [𝛀]
b)
𝑹𝒛𝒆𝒏𝒆𝒓 =𝟏𝟐 − 𝟏𝟏. 𝟑
𝟏𝟎𝟎𝒙𝟏𝟎−𝟑= 𝟕 [𝛀]
𝑉𝑟𝑝𝑝 = 𝑉𝑜𝑚á𝑥 − 𝑉𝑜𝑚í𝑛
𝑉𝑜𝑚á𝑥 = 12 + 7𝐼𝑧𝑚á𝑥
𝑽𝒐𝒎á𝒙 = 𝟏𝟐 + 𝟕(𝟎. 𝟑𝟑) = 𝟏𝟒. 𝟑𝟏 [𝑽]
𝑉𝑜𝑚í𝑛 = 12 + 7𝐼𝑧𝑚í𝑛
𝑽𝒐𝒎í𝒏 = 𝟏𝟐 + 𝟕(𝟑𝒙𝟏𝟎−𝟑) = 𝟏𝟐. 𝟎𝟐𝟏 [𝑽]
𝑽𝒓𝒑𝒑 = 𝟏𝟒. 𝟑𝟏 − 𝟏𝟐. 𝟎𝟐𝟏 = 𝟐. 𝟐𝟖𝟗 [𝑽]
c) 0.5 = 14.31 − 𝑉𝑜𝑚í𝑛
𝑉𝑜𝑚í𝑛 = 13.81[𝑉]
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 149
13.81 = 12 + 7𝐼𝑧𝑚í𝑛
𝐼𝑧𝑚í𝑛 = 258.57 [𝑚𝐴]
𝑅𝐿𝑚í𝑛 =𝑉𝑧
37−𝑉𝑧
100+ 𝐼𝑧𝑚á𝑥
𝑹𝑳𝒎í𝒏 =𝟏𝟐
𝟑𝟕−𝟏𝟐
𝟏𝟎𝟎+ 𝟎. 𝟑𝟑
= 𝟐𝟎. 𝟔𝟖 [𝛀]
𝑅𝐿𝑚á𝑥 =𝑉𝑧
45−𝑉𝑧
100+ 𝐼𝑧𝑚í𝑛
𝑹𝑳𝒎á𝒙 =𝟏𝟐
𝟑𝟕−𝟏𝟐
𝟏𝟎𝟎+ 𝟐𝟓𝟖. 𝟓𝟕𝒙𝟏𝟎−𝟑
= 𝟐𝟑. 𝟓𝟗 [𝛀]
𝟐𝟎. 𝟔𝟖 [𝛀] < 𝑅𝑳 < 23.59 [𝛀]
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Ejercicio 10
En el estado estable (cuando se cierre el interruptor S1A), determine el valor de C2
Datos: r% =5%, 𝐼𝐷𝐶𝑚á𝑥 = 300 𝑚𝐴, diodos ideales.
Solución:
r% ≤ 5%
𝐼𝐷𝐶𝑚á𝑥 = 300 𝑚𝐴
𝑉𝑚á𝑥 = (11.3√2)2
𝑉𝑚á𝑥 = 31.87 𝑉
Se sabe que:
𝑟% =𝑉𝑟(𝑟𝑚𝑠)
𝑉𝐷𝐶𝑥 100%
Para simplificar el cálculo de 𝑉𝑟(𝑟𝑚𝑠), se asume linealidad en la carga-descarga del capacitor:
𝑉𝑟(𝑟𝑚𝑠) =𝑉𝑟(𝑝−𝑝)
2√3=
𝑉𝑚á𝑥−𝑉𝑚í𝑛
2√3
11.3Vpk 60Hz 0°
D1
D2
C2
S1A
R1
C1
11.3Vpk 60Hz 0°
D1
D2
C2
C1
𝑉0
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Adicionalmente:
𝑉𝐷𝐶 =𝑉𝑚á𝑥 + 𝑉𝑚í𝑛
2
Y de allí se deduce que:
𝒓% =𝑽𝒎á𝒙−𝑽𝒎í𝒏
√𝟑 (𝑽𝒎á𝒙+𝑽𝒎í𝒏)𝒙 𝟏𝟎𝟎%
Reemplazando los valores:
0.05√3 =𝑉𝑚á𝑥−𝑉𝑚í𝑛
𝑉𝑚á𝑥+𝑉𝑚í𝑛
0.0866(𝑉𝑚á𝑥 + 𝑉𝑚𝑖𝑛) = 𝑉𝑚á𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
0.0866𝑉𝑚á𝑥 + 0.0866𝑉𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥 − 𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑖𝑛(1 + 0.0866) = 𝑉𝑚á𝑥(1 − 0.0866)
𝑉𝑚𝑖𝑛 =(1−0.0866)
(1+0.0866)𝑉𝑚á𝑥 = 26.89 𝑉
𝑉𝐷𝐶 =31.87+26.89
2= 29.38 V
𝑅1 =29.38
300 = 0.0979 k
Por otro lado:
𝑉𝑚í𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥 𝑆𝑒𝑛(𝜔𝑡1)
Considerando que la señal está duplicada:
(26.9-16)= (31.87-16) 𝑆𝑒𝑛(𝜔𝑡1)
10.9=16 𝑆𝑒𝑛(𝜔𝑡1)
ω𝑡1=42.9𝑜
𝑇1 = 90𝑜 − 42. 9𝑜 = 47.1𝑜
Convirtiendo los grados en milisegundos:
𝑇1 =47.1𝑜
360𝑜 16.67 [𝑚𝑠] ; 𝑇 =1
𝑓=
1
60= 16.67 𝑚𝑠
𝑇1 = 2.18 [𝑚𝑠]
𝑇2 = 16.67 − 𝑇1=16.67-2.18=14.49 [ms]
De la curva de descarga del capacitor:
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 152
𝑉𝐶 = 𝑉𝑚á𝑥𝑒−𝑡
𝑅𝐶
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑚á𝑥𝑒−𝑇2𝑅𝐶
−𝑇2
𝑅𝐶= 𝑙𝑛
𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚á𝑥
𝐶 = −𝑇2
𝑅 ∗ 𝑙𝑛𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚á𝑥
𝐶 = −14.49 ∗ 10−3
98 ∗ 𝑙𝑛26.9
32
C=852 𝜇𝐹
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 153
Diseñar una fuente de voltaje con rectificador de onda completa tipo puente, regulada con diodo zener(sin BJT), que cumpla las siguientes especificaciones: Voltaje de salida: Vo = -5 [V] Corriente de salida: Io = 0.5 [A] % de rizado: %r = 4%. El diseño debe incluir: a) Diagrama esquemático del circuito. b) Transformador utilizado, indicando: voltaje en el secundario, numero de vueltas, corriente que debe soportar. Se asume que el voltaje de entrada es 120 Vrms. c) Capacitor ( C ) utilizado, indicando: Tcarga, Tdescarga, Vmín, Vmáx, C. d) Resistencia para proteger el diodo zener (Rs), indicando: Rsmín y Rsmáx y su potencia.
Vc
Vc
Vo
Gómer Rubio Roldán – Profesor ESPOL |DISPOSITIVOS DE DOS TERMINALES 154
Ejercicio 3
Diseñar una fuente de voltaje con rectificador de onda completa tipo puente, regulada con diodo zener(sin BJT), que cumpla las siguientes especificaciones: Voltaje de salida: Vo = -9 [V] Corriente de salida: Io = 0.5 [A] % de rizado: %r = 4%. El diseño debe incluir: a) Diagrama esquemático del circuito. b) Transformador utilizado, indicando: voltaje en el secundario, numero de vueltas, corriente que debe soportar. Se asume que el voltaje de entrada es 120 Vrms. c) Capacitor ( C ) utilizado, indicando: Tcarga, Tdescarga, Vmín, Vmáx, C . d) Resistencia para proteger el diodo zener (Rs), indicando: Rsmín y Rsmáx y su potencia.
Ejercicio 4
En el siguiente circuito analice:
a) Con SW abierto como se cargan los capacitores en cada semiperiodo, durante 4