informe sobre rectificadores con diodos y OpAmp amplificadores operacionales

INFORME DE INVESTIGACION

RECTIFICADORES DE ONDA Y OPERACIONALES

N O M B R E D E L A L U M N O :M E L C H I S E D E C M A R T I N E Z R O D R I G U E Z

N O M B R E D E L M A E S T R O :PORFIRIO MEJIA

E S P A C I O P E D A G O G I C O :C I R C U I T O S E L E C T R I C O S C . D .

S E C C I O N :U N I C A

U N I V E R S I D A D P E D A G O G I C A N A C I O N A LF R A N C I S C O M O R A Z A N

INTRODUCCION

En este informe investigativo se da a conoceruno de los elementos básicos de laelectrónica, como es el rectificador, lostipos de rectificadores según su número dediodos y lo que es un diodo, utilizandoilustraciones, se da a conocer los distintostipos de circuitos de conexión de los diodosy su repercusión en el circuito, como ser laforma de la onda, el voltaje y la corriente,etc. que se calculan con sus respectivasformulas matemáticas, que se detallaran enseguida, también se detalla otro dispositivoelectrónico que rectifica la señal de onda,este dispositivo se conoce como amplificadoroperacional y se dará a conocer los tipos deamplificadores, sus aplicaciones en el ámbitode la electricidad y como funciona en loscircuitos eléctricos.

T E G U C I G A L P A , H O N D U R A SV I E R N E S , 2 D E A G O S T O

D E L 2 0 1 313

OBJETIVOS

Saber que es un rectificador y suaplicación práctica.

Conocer los diferentes tipos derectificadores y sus usos en el ámbitode la electricidad

Analizar matemática y físicamente elefecto que producen estos tipos derectificadores; en un circuitoeléctrico.

Saber que es un amplificadoroperacional

Conocer los diferentes tipos deamplificadores operacionales y suaplicación en la rectificación de ondaeléctrica.

Analizar matemática y físicamente elefecto que producen estos tipos de A.O.rectificadores; en un circuitoeléctrico

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1.1 CIRCUITOS RECTIFICADORES

Se utiliza sobre todo en la fuente dealimentación de los equipos electrónicos. Hayque tener en cuenta que cualquier equipoelectrónico funciona internamente con unacorriente continua y aunque nosotros losconectamos a la red eléctrica, la fuente dealimentación se encarga de convertir esa

corriente alterna en corriente continua. El elementofundamental de esa fuente alimentación será precisamente elcircuito 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, 

Los rectificadores son circuitosrealizados con diodos, capaces de cambiarla forma de onda de la señal que reciben en

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formado por dos diodos.- Rectificador con puente,  formado por cuatro diodos

A continuación analizaremos funcionamiento de cada uno de ellos

1.2 RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de laseñal que recibe la entrada en función de cómo esté polarizado el diodo:si la polarización directa,  eliminara la parte negativa de la señal y

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1.3 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETAEl circuito rectificador de inda completa es el tipo másempleado en la fuente de alimentación de equipos, debido aque con él se obtiene una corriente continua muy parecidaa la producida por las pilas o baterías.

Rectificador de onda completa con transformador de tomaintermedia

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1.4 PARAMETROS FUNFAMENTALES EN RECTIFICADORESDE ONDA COMPLETA

1. 4. 1 en este tipo de rectificadores, como también hemospodido ver qué ocurre con los de media onda, debemos consideraruna serie de parámetros importantes a la hora de ponernos atrabajar con ellos, los más destacables son los que vemos acontinuación en la tabla:

1. 4. 2 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON PUENTEDE DIODOS

Este rectificador es uno de los másusados en las fuentes de alimentación,tanto si está formado por cuatro diodosindividuales como en su versión integrada.Estos últimos son más fáciles de manejar,puesto que dispone de cuatro patillas, dospara su conexión al transformador y otrasdos para su conexión hacia la carga

La figura siguiente muestra como se puedemontar un puente de diodos y la señal que se obtiene a susalida, así como el del puente. La forma de la onda es iguala la que se obtiene en el rectificador con transformador detoma intermedia:

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1. 4. 3 AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Generalidades y conceptos básicos

La denominación de Amplificador Operacional fue dadaoriginalmente por John Ragazzini en el año 1947 (año en elque, por otro lado, se inventa el primer transistor). Estadenominación apareció por su utilización en las técnicasoperacionales, es decir circuitos que ejecutaban operacionesmatemáticas tales como Derivación, Integración, Suma, resta,Logaritmos, etc. Como podemos suponer los primeros AO fueronconstruidos con válvulas por lo que fueron voluminosos y congran consumo de energía. Con la aparición del transistorBipolar se construyeron AO discretos, pero la verdaderarevolución se produjo en el año 1968 con la fabricación delprimer AO como circuito integrado: el μA741 diseñado porRobert Widlar en Fairchild Semiconductor Corporation.

TIPOS DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL EN CIRCUITOSRECTIFICADORES

A modo de introducción veamos el siguiente resumen quemuestra las variantes de características de transferenciaque existen en los circuitos que permiten diseñarrectificadores.

a. Media onda no inversora:

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b. Media onda inversora:

c. Onda completa (absolutador)

a. Rectificador de media onda

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Conceptualmente el primer rectificador básico de ½ ondaque podemos plantear es el siguiente, el cual utiliza unelemento no lineal como es el diodo:

El problema que se presenta es: ¿qué sucede si Vi < Vγ?

Un primer esquema que resuelve el problema de la noconducción del diodo (es decir la posibilidad de rectificartensiones menores que Vγ) es el siguiente:

El análisis de funcionamiento es el siguiente:

Suponiendo D abierto

a) Si Vi >0 → Vo´ ↑ (el AO tiende a saturar a +Vcc)

En este incremento de Vo´ el diodo conducirá y cerrará ellazo de realimentación negativa.

Vo = Vi (dado que el AO es ideal y existe un cortovirtual a la entrada, e+ = e-)

b) Si Vi <0 → Vo´ ↓ el diodo se abre y Vo =0 y Vo = -Vcc´ (saturación negativa)

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Gráficamente:

Observación:

Si fuera Vi máx. < Vγ, eldiodo conducirá de todas formascuando Vi > 0, resultandosiempre Vo = Vi para Vi > 0 yVo’= Vγ + Vi.

La salida del AO se ajusta a latensión necesaria para laconducción del diodo. Lo que enrealidad sucede es que lasalida del AO tiende a saturarpero al entrar en conducción eldiodo D se establece larealimentación negativa y e+ =e- por lo que la salida Vo’ seestabiliza.

El inconveniente que tiene estaconfiguración es que paratensiones Vi < 0, el AO estásaturado negativamente y cuandoVi > 0 debe pasar de saturaciónnegativa a zona lineal lo cualproduce distorsiones en altafrecuencia, ya que el AO

necesita un tiempo para salir de saturación y llegar a lazona lineal.

La solución es colocar un segundo diodo según el esquemasiguiente:

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Vemos que es un circuito que tiene siempre realimentaciónnegativa y los diodos siempre quedan en el lazo derealimentación.

Atento a esta condición podemos ver que el sentido de lacorriente i dependerá exclusivamente del signo de Vi, ya quee+ = e- = 0 v.

Por lo tanto:

a) Si Vi >0, → i >0, Vo´ ↓ ฺ D1 conduce y cierra el lazoVo’ = -Vγ

En esta condición D2 está abierto quedando el siguientecircuito:

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En este circuito podemos ver que Vo = 0 ya que sirecorremos la malla e-, R1, Vo, RL, la única opción es quei' 0 = pues e- = 0.

Es decir no puede existir corriente por R1 y RL. Es decirpara Vi > 0 ⇒ Vo= 0

b) Si Vi <0, i <0, D1 abierto, Vo´ ↑ y D2 conduce

Vo = -Vi (R2/R1)

Vo’ = Vγ + Vo

Es decir Vo es Vi invertida con una ganancia R1/R2

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Y la transferencia es del tipo:

Vemos que la salida Vo’ nunca satura por lo que se mejorasu dinámica respecto a la anterior.

Rectificador de onda completa: Combinando dos bloques como el anterior (invirtiendo los

diodos) puede construirse un rectificador de onda completa:

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Es simple ver como resultan las transferencias V1 versusVi y V2 versus Vi

Combinando estos comportamientos en el AO la salidaresulta:

Lo que configura un rectificador de onda completa

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CONCLUSIONESLuego de la investigación realizada, se puede concluirque el diodo puede funcionar muy bien como unrectificador de onda, ya sea de onda completa o demedia onda, pero se tiene un problema: que existe unacaída de voltaje en las terminales polarizadas depositivo y negativo; perdiendo unos cuantos voltios conrelación al voltaje eficaz del transformador de ca y π,además de tener un rango mínimo de voltaje defuncionamiento, resultando poco útil para rectificaciónde voltajes de muy baja tensión.

Los amplificadores operacionales resuelven el problemaen la rectificación de voltajes de muy baja tensión,(antes mencionados en los rectificadores con diodos)siendo efectivos para circuitos electrónicos quenecesitan una rectificación de voltajes bajos y sinpérdida de voltaje o caídas con respecto al voltajeeficaz del transformador, pues los amplificadoresfuncionan con mayor velocidad y amplifican el voltajepara compensar la caída de voltaje que producen losrectificadores con diodos, así el voltaje de entrada esigual al de salida, con excepción en la forma de onda.

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BIBLIOGRAFIA

Referencias:

1. Amplificador Operacional

NOTAS DE CLASE Universidad Nacional de Rosario

Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y AgrimensuraEscuela de Ingeniería Electrónica

Edición 2011.3 Dirección web de la fuente:

http://www.fceia.unr.edu.ar/eca2/Files/Apuntes/Notas%20de%20Clase%20AO%20ideal%20_v-2011-3_.pdf

Paginas: 30-34

2. Rectificadores y filtros

Capítulo de muestra McGraw-Hill Dirección web de la fuente: https://www.google.hn/url?

sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCkQFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.mcgraw-hill.es%2Fbcv%2Fguide%2Fcapitulo%2F8448171624.pdf&ei=jYYAUpDvLtGAygHkvICQDQ&usg=AFQjCNF8bDjaxWa2GsYNYxuZFPgGYkfjKw&sig2=soZ4wYdcE2pupR1O0f59xw&bvm=bv.50310824,d.aWc

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Dirección web del sitio de la fuente: http://www.mhe.es/ceo_link.php?tipo=1_02_CM&isbn=8448171624&sub_materia=28&materia=13&nivel=C&comunidad=Castellano&ciclo=0&portal=&letrero=&cabecera=

Paginas: 144-151

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