ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I 1 Contenido TEMA ................................................................................................................................................. 2 OBJETIVO.......................................................................................................................................... 2 MARCO TEORICO ............................................................................................................................ 2 Circuitos rectificadores ideales con filtros de salida........................................................................ 2 Rectificador de media onda con filtro capacitivo ............................................................................ 2 Multiplicador de tensión ................................................................................................................. 3 Rectificador de onda completa con filtro capacitivo ....................................................................... 4 FIJADORES DE TENSIÓN, SUJETADORES .......................................................................................... 5 FILTRO CAPACITIVO [Diodo real]................................................................................................... 15 FILTRO CAPACITIVO PARA RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA ................................................. 19 CONCLUSIONES ........................................................................................................................ 22 RECOMENDACIONES ............................................................................................................... 22 Bibliografía ................................................................................................................................... 22
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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I
1
Contenido TEMA ................................................................................................................................................. 2
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I
2
TEMA
FIJADORES DE TENSIÓN, SUJETADORES
MULTIPLICADORES DE TENSIÓN
FILTRO CAPACITIVO [RMO]
FILTRO CAPACITIVO [ROC]
OBJETIVO
Comprobar el funcionamiento de los diodos en diferentes circuitos. Comprobar si su funcionamiento
es el correcto.
Aplicar conceptos aprendidos en clase acerca de la utilización de capacitores con diferentes ondas
de entrada.
Comprobar el funcionamiento de los sujetadores de tensión con una onda de entrada cuadrada,
dividiéndola en intervalos.
Lograr que nuestra onda de entrada en el circuito multiplicador sea el doble en la salida.
Comprobar conceptos de los filtros capacitivos, verificando sus respectivas fórmulas y demostrarlas.
MARCO TEORICO
Circuitos rectificadores ideales con filtros de salida
Los rectificadores ideales producen formas de ondas unidireccionales pero de ninguna manera constante, como sería deseable para su uso como fuente de alimentación. Dado que el problema es equivalente al de eliminar las componentes frecuenciales diferentes de la continua, la solución consiste en utilizar un filtro pasabajos cuya frecuencia de corte esté suficientemente por debajo de la frecuencia de la onda rectificada (igual a fS para un rectificador de media onda y a 2fS para uno de onda completa).
Dicho filtro puede implementarse mediante capacitores o inductores.
Rectificador de media onda con filtro capacitivo
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Son circuitos que sujetan la forma de onda a un valor o nivel de corriente diferente.
Esta formado básicamente por un diodo, un capacitor y una resistencia, pero puede también
tener una fuente de corriente directa para introducción de un desplazamiento adicional.
En la siguiente figura se ilustra un rectificador de media onda con filtro capacitivo:
Supongamos que inicialmente el capacitor está descargado. Mientras vS crece hacia valores positivos, el diodo se polarizará en forma directa y por lo tanto conducirá. Dado que la resistencia de la fuente y la resistencia dinámica del diodo se han considerado idealmente nulas, la tensión de salida (igual a la caída en el paralelo RL//C) seguirá a la de la entrada. Este proceso continuará hasta el momento t1 en que la tensión de entrada disminuya más rápidamente que la descarga de C a través de RL, ya que en ese caso el diodo pasará a estar polarizado inversamente y dejará de conducir. A partir de ese momento la tensión de salida se desvincula de la de la entrada, siguiendo la evolución exponencial de la descarga del capacitor a través de la resistencia de carga. Mientras tanto, la entrada continuará con su variación senoidal, se hará negativa y luego volverá a ser positiva. En un instante t2 la caída exponencial de la salida se cruzará con el ascenso senoidal de la entrada, y a partir de entonces el diodo volverá a conducir, repitiéndose el proceso anterior. Obsérvese que el diodo conduce sólo durante una fracción del período, por lo cual tanto su corriente de pico Ip como su corriente eficaz Irms pueden llegar a ser varias veces superiores a la corriente media, Imed. lo cual en general implica sobredimensionar los diodos.
Multiplicador de tensión
MULTIPLICADOR DE TENSIÓN DE CUATRO ETAPAS MULTIPLICADOR DE TENSIÓN CON UNA FUENTE DE 220 VCA
Un Multiplicador de tensión es un circuito eléctrico que convierte tensión desde una fuente de corriente alterna a otra de corriente continua de mayor voltaje mediante etapas de diodos y condensadores.
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La figura muestra un multiplicador de tensión con diodos ideales y condensadores de capacidad infinita. Las cifras en rojo muestran los valores de tensión alterna (RMS), mientras que las negras son la componente continua en cada etapa. Evidentemente, invirtiendo los diodos se obtienen tensiones negativas.
Advertencia: Un multiplicador de tensión sin cargar con una impedancia se comporta como un condensador, pudiendo proporcionar transitorios de elevada corriente, lo que los hace peligrosos cuando son de alta tensión. Habitualmente se agrega una resistencia en serie con la salida para limitar este transitorio a valores seguros, tanto para el propio circuito como ante accidentes eventuales.
Voltaje de ruptura.-Mientras esta configuración puede ser utilizada para generar miles de
voltios a la salida, los componentes de las etapas individuales no requieren soportar toda la
tensión sino solo el voltaje entre sus terminales, esto permite aumentar la cantidad de etapas
según sea necesario sin aumentar los requerimientos individuales de los componentes.
Usos.- Este circuito se utiliza para la generación del alto voltaje requerido en los tubos de
rayos catódicos, tubos de rayos X, para alimentar fotomultiplicadores para detectores de
rayos gamma. También se utiliza para la generación de altos voltajes para experimentos de
física de alta energía.
Rectificador de onda completa con filtro capacitivo
El funcionamiento de este circuito, es enteramente similar al de media onda, con la única diferencia de que la caída exponencial (o su aproximación lineal) se encuentra con el pico negativo rectificado, en lugar de con el siguiente pico positivo.
Todas las conclusiones correspondientes al rectificador de media onda con filtro son cualitativamente aplicables a este caso, cambiando sólo las fórmulas. Puede observarse por simple inspección que para una misma constante de tiempo el ripple disminuye y el valor medio aumenta.