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PRCTICA No 3
TITULO:
CAMBIADORES DE NIVEL(Sujetadores) Y RECORTADORES DE
TENSIN
OBJETIVOS
Objetivos General:
Mediante la ejecucin del laboratorio y su anlisis conocer el
funcionamiento
de los circuitos recortadores y sujetadores de tensin con diodos
y poder
disear circuitos de provean algn comportamiento deseado.
Objetivos Especficos:
Observar la interaccin del diodo semiconductor con capacitores y
resistencias
en corriente alterna.
Estudiar la relacin del periodo de la funcin de entrada T con la
constante
del circuito.
Verificar dichos valores de T y para diferentes valores de
frecuencia.
Comprender el funcionamiento de diferentes configuraciones de
circuitos
recortadores.
Configurar un circuito recortador para proveer un
funcionamiento
especificado.
Comprender el funcionamiento de diferentes configuraciones de
circuitos
sujetadores.
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Configurar un circuito sujetador para proveer un comportamiento
previamente
especificado.
EQUIPO UTILIZADO:
Restato 1K, 10K, 100K.
Diodos
Multmetro
Osciloscopio
Generador de seales senoidal
MARCO TERICO:
Sujetadores de voltaje o cambiadores de nivel
Una red cambiadora de nivel es la que cambia una seal a un nivel
de DC diferente. La
red debe de tener un capacitor, un diodo y un elemento
resistivo, pero tambin puede usar
una fuente de Dc independiente para introducir un cambio de
nivel de DC adicional. La
longitud de R y de C debe elegirse de tal forma que la constante
de tiempo T = RC es lo
suficientemente grande para asegurar que el voltaje a travs del
capacitor no se descarga
de manera significativa, durante el intervalo en que el diodo no
est conduciendo.
Primera etapa
En esta primera etapa el capacitor se carga con el voltaje de la
fuente a travs del diodo
que al estar polarizado en directo es sustituido por un
cortocircuito (mostrado el la figura
(c). Esta etapa se encuentra en un rango de 0 < t < T/2
con un voltaje de entrada igual al
voltaje de la batera ViN = V
En la figura (a) se muestra una onda cuadrada de entrada. En la
figura (b) se ilustra un
circuito sujetador (de fijacin) donde la salida se fija a cero,
es decir, no existe batera,
por lo que VB = 0. Si el diodo se encontrara en direccin opuesta
al del circuito previo, se
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fijara el mnimo en lugar del mximo de salida, en este caso se
esta fijando el mximo de
salida.
Es importante que la tensin a travs del capacitor permanezca
aproximadamene
constante durante el semiperiodo de la onda de entrada.
Segunda etapa
En la segunda etapa el capacitor es cargado con el doble del
voltaje de la fuente ya que el
diodo se polariza inversamente siendo este sustituido por un
circuito abierto, mostrado en
la figura (b). Esta etapa se encuentra entre un rango T/2 < t
< T con un voltaje de entrada
igual a menos dos veces el voltaje de la fuente de acuerdo a la
ley de voltaje de Kirchhoft: -
V - V - ViN = 0 quedando ViN = - 2V
Una regla prctica de diseo es hacer que la constante de tiempo
RC tenga al menos cinco
veces la duracin del semiperiodo, es decir, t1 - t0 o t2 -
t1
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Si la constante de tiempo es muy pequea, la onda se distorsiona,
para reducir ese error se
puede incrementar la constante de tiempo, por ejemplo, 10 veces
la duracin del
semiperiodo.
Recortadores en paralelo
Los circuitos recortadores se utilizan para eliminar parte de
una forma de onda que se
encuentre por encima o por debajo de algn nivel de referencia.
Tambin se conocen como
limitadores, selectores de amplitud o rebanadores.
En este anlisis se encontrarn cuatro tipos de recortadores en
paralelo, en los dos
primeros solo cambia la polaridad del diodo y, la fuente de dc
queda con la misma
polaridad; en los dos recortadores siguientes el diodo conserva
la misma polaridad,
mientras que la fuente de dc invierte su polaridad para cada
recortador restante.
Recortadores en serie
Los recortadores en serie a diferencia de los recortadores en
paralelo es como su nombre
lo dice el diodo en serie.
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DESCRIPCIN DEL PROCEDIENDO:
I. CIRCUITO SUJETADOR DE TENSIN.
1.1 Arme el circuito de la Figura No.1 y No2.
R1
Si+
eo-
Vf
C
R2
Figura No.1
1.2 Fije el generador de seales con salida senoidal a 10 voltios
pico a pico a 500Hz.
1.3 Dibuje la tensin de salida eo(wt), para los diferentes
valores de frecuencia segn
se indica en la Tabla No.1.
Seales senoidales
Frecuencia
500 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz
Tensin eo(wt)
(Dibujar para cada caso)
Tabla No.1
Registro de la tensin de salida eo(wt)
1.4 Fije el generador de seales con salida cuadrada a 10 voltios
pico a pico a 500Hz.
1.5 Repita el procedimiento de medicin de las tensiones de
salida y dibuje las mismas
segn la Tabla No.2.
Datos:
Vf 10V/500 Hz
R1 10 K
R2 100 K
C 1 uF
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Seales cuadradas
Frecuencia
500 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz
Tensin eo(wt)
(Dibujar para cada caso)
Tabla No.2
Registro de la tensin de salida eo(wt)
II. CIRCUITO RECORTADOR DE TENSIN.
2.1 Arme el circuito de la Figura No.3.
R1
Si+
eo-
Vf R2
V
Figura No.2
2.2 Fije la salida del generador a onda senoidal a 10 voltios
pico a pico con una
frecuencia de 500 Hz.
2.3 Dibuje las formas de onda de salida eo(wt), para los
diferentes valores de
frecuencia segn se indica en la Tabla No.3.
Seales senoidales
Frecuencia
500 Hz 1 KHz 5 KHz 10 KHz
Tensin eo(wt)
(Dibujar para cada caso)
Tabla No.3
Registro de la tensin de salida eo(wt)
Datos:
Vf 10V/500Hz
V 5 V
R1 1 K
R2 10 K
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ANLISIS DE DATOS Y RESULTADOS:
Circuito de la Figura No.1 y No 2
R1
Si+
eo-
Vf
C
R2
Fije el generador de seales con salida Senoidal
7 voltios, 500hz
7 voltios con 1kh
Datos:
Vf 7V/variableHz
R1 10 K
R2 100 K
C 1 uF
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7 voltios con 5khz
7voltios con 10khz
Fije el generador de seales con salida cuadrada
7 voltios, 500hz
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7 voltios, 1khz
7 voltios, 5khz
7 voltios, 10khz
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Circuito de la Figura No.3.
R1
Si+
eo-
Vf R2
V
Fije el generador de seales con salida Senoidal
7 voltios, 500hz
7 voltios, 1kkhz
Datos:
Vf 10V/variableHz
V 5 V
R1 1 K
R2 10 K
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7 voltios, 5kkhz
7 voltios, 10khz
CLCULOS:
Circuito # 1 y 2
Vf=7 v
R1
Si+
eo-
Vf
C
R2
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Diodo polarizacin directa Diodo Activo -- t/2-t
-Vi-Vd-Vc+Vr=0
Vr=0
Vc=-Vi-Vd
Vc=-(-7)-0.7
Vc=6.3 V
Diodo polarizacin inversa circuito abierto --t-3t/2
Vo=-0.7
Vi+Vc-Vo=0
Vo=7+6.3=13.3V
VPP=13.3-(-0.7)
Vpp=14v
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Circuito # 3
Vf=7v
V=5v
R1
Si+
eo-
Vf R2
V
Diodo polarizacin directa Diodo Activo -- t/2-t
Vo=5+0.7
Vo=5.7
Diodo polarizacin inversa circuito abierto --t-3t/2
7+Vo=0
Vo= -7
Vpp=12.7
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Comparar los grficos de las tensiones de salida en cada caso de
las tablas 1,2 y 3, con los valores tericos.
Circuito # 1 Y # 2
R1
Si+
eo-
Vf
C
R2
Vo = 14 Vpp
El valor del tensin de salida en la parte practica en la escala
5V/Div nos da de
resultado aproximado de 15Vpp, el valor terico nos da 15Vpp
Datos:
Vf 7V/variableHz
R1 10 K
R2 100 K
C 1 uF
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Circuito #3
R1
Si+
eo-
Vf R2
V
Vo=12.7Vpp
El valor del tensin de salida en la parte practica en la escala
5V/Div nos da de
resultado aproximado de 14Vpp, el valor terico nos da
12.7Vpp
Datos:
Vf 10V/variableHz
V 5 V
R1 1 K
R2 10 K
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Explique las posibles causas de las diferencias entre los
valores tericos y prcticos.
La diferencia que nos da en las medidas prcticas y tericas es ya
que los
existen fuentes de errores en los instrumentos como son:
Partes defectuosas
Efectos Ambientales
Mala calibracin
Los errores probables ya que existe un porcentaje del +-5% de
error
Los elementos electrnicos no son ideales
Qu debera corregirse en el circuito (valores de R, C o
frecuencia) para que los valores prcticos se aproximen a los
valores tericos?
Se debe corregir en el circuito el valar de la resistencia ya
que al variar la
resistencia varia el valor del voltaje Vo
CONCLUSIONES:
Se estudio los fundamentos de los rectificadores y sujetadores
de corriente.
Se encontr la diferencia entre un recortador y un sujetador.
Se comprob que el recortador elimina parte de una forma de onda
que se
encuentra por encima o por debajo de algn nivel de
referencia.
Un sujetador es una red cambiadora de nivel es la que cambia una
seal a un nivel
de DC diferente. Adems debe de tener un capacitor, un diodo y un
elemento
resistivo, su longitud de R y de C debe elegirse en base a la
constante de tiempo T
= RC donde sera lo suficientemente grande para asegurar que el
voltaje a travs
del capacitor no se descarga de manera significativa.
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Si el condensador se encuentra descargado al aplicar tensin,
este se comporta
como un corto (oponindose al cambio de voltaje)
Para que el capacitor conduzca corriente se requiere que la seal
inicie su
recorrido con un voltaje negativo, esto har que le capacitor se
cargue a un volteje
Vmas
Cuando es capacitor se carga este se carga con el doble del
voltaje de la fuente ya
que el diodo se polariza inversamente siendo este sustituido por
un circuito abierto
RECOMENDACIONES:
Se debe verificar que los instrumentos de laboratorio estn
funcionado
correctamente.
Se debe verificar la polarizacin del diodo.
Se debe verificar que el capacitor est conectado correctamente
para que se
cargue.
REFERENCIAS:
Enciclopedia Salvat. Tomo 9.
Enciclopedia de la electrnica ingeniera y tcnica. Tomo 5.
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INTERNET:
www.electricosorg.com
http://enciclopedia.us.es
www.wikipedi.com