TRABAJO PRÁCTICO NÚMERO 3: Diodos II. Construir y estudiar un circuito rectificador de media onda y un circuito rectificador de onda completa.

Transcripción

1 TRABAJO PRÁCTICO NÚMERO 3: Diodos II Diodo como rectificador Objetivos Construir y estudiar un circuito rectificador de media onda y un circuito rectificador de onda completa. Introducción teórica De la curva característica del diodo puede deducirse su comportamiento al aplicarle una tensión alterna, permitiendo la circulación de la corriente eléctrica en el semiciclo en que se polariza en directo y comportándose como llave abierta en el otro. Este proceso se llama rectificación de la corriente y tiene importantes aplicaciones tecnológicas. Elementos necesarios Osciloscopio, Protoboard. Generador de onda senoidal. Resistencias: 100 Ω, 2 KΩ. Capacitor 100 µf. Diodos 1N4007 (4). Desarrollo de la experiencia Parte a) Construcción de un rectificador de media onda sin filtro 1. Armar el Circuito N 1, utilizando la R = 100 Ω. 2. Utilizando el osciloscopio, comparar las formas de onda producidas por el generador y en la salida (Vo) del circuito rectificador. 3. Con el multímetro en las escalas correspondientes, medir los voltajes de alterna y continua en la entrada y en la salida (Vo) del circuito rectificador. Parte b) Construcción de un rectificador de onda completa 1. Armar el Circuito N 2, utilizando la R = 2 KΩ y C = 100 µf. 2. Utilizando el osciloscopio, comparar las formas de onda producidas por el generador y en la salida (Vo) del circuito rectificador (sobre la resistencia de 2 KΩ). 3. Verificar cómo es la salida con y sin el capacitor conectado en paralelo con la resistencia. 4. Con el multímetro en las escalas correspondientes, medir los voltajes de alterna y continua en la entrada y en la salida (Vo) del circuito rectificador (sobre la resistencia de 2 KΩ). Cuestionario Interpretar los resultados obtenidos para las formas de onda y tensiones medidas en ambos circuitos rectificadores.

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3 Resolución: Parte a) 1) Armado del circuito : colocamos los componentes en el protoboard de acuerdo al circuito, e inyectamos la señal a partir del generador de funciones 2) Colocamos el generador de funciones en la funcion senoidal, a una frecuencia de 10 hz y una amplitud de 12 v. y esto es lo que obtenemos a la salida del mismo Entrada del circuito. Salida del generador de funciones

4 Medicion a la salida del circuito 3) al realizar la mediciones a la salida del generador de funciones y a la salida del circuito obtuvimos los siguientes valores : C.A. C.C. Vin 16,97V 20 mv Vout 8,9V 7,26V

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6 Parte b) 1) 2) Señal de entrada 3) Señal de salida con Capacitor

7 Salida sin capacitor 4) al realizar la mediciones a la salida del generador de funciones y a la salida del circuito obtuvimos los siguientes valores : C.A. C.C. Vin 16,97V 20 mv Vout 540mV 22,31V

8 c/cap Vout s/cap 7,25V 13,92v Ampliación Teórica: Rectificador de media onda El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de entrada (Vi) convirtiéndola en corriente continua de salida (Vo). Es el circuito más sencillo que puede construirse con un diodo. Los diodos ideales, permiten el paso de toda la corriente en una única dirección, la correspondiente a la polarización directa, y no conducen cuando se polarizan inversamente. En Polarización directa (Vi > 0), el diodo permite el paso de la corriente sin restricción. Los voltajes de salida y entrada son iguales y la intensidad de la corriente puede fácilmente calcularse mediante la Ley de Ohm: V o =V i En Polarización inversa (Vi < 0), el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. La tensión de salida es nula, al igual que la intensidad de la corriente: V o = 0 I = 0 Tensión rectificada Como acabamos de ver, la curva de transferencia, que relaciona las tensiones de entrada y salida, tiene dos tramos: para tensiones de entrada negativas la tensión de salida es nula, mientras que para entradas positivas, las tensiones son iguales. El resultado es que en la carga se ha eliminado la parte negativa de la señal de entrada. Rectificador de onda completa Se denomina así, al circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. En este caso, la parte negativa de

9 la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convierte en negativa, según se quiera emitir una señal positiva o negativa de corriente continua. Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro (puente de Graetz). En el caso del Rectificador con dos diodos, ambos diodos no pueden encontrarse simultáneamente en directa o en inversa, ya que las diferencias de potencial a las que se someten son de signo contrario; por lo tanto uno se estará polarizado en inversa y el otro en directa. La tensión de entrada (Vi) es la mitad de la tensión del secundario del transformador. Tensión de entrada positiva: El diodo 1 se encuentra en directa, es decir, conduce corriente, mientras que el 2 se encuentra en inversa, o sea, no conduce. La tensión de salida es igual a la de entrada. El diodo 2 ha de soportar en inversa la tensión máxima del secundario. Tensión de entrada negativa: El diodo 2 se encuentra en directa, es decir, conduce corriente, mientras que el 1 se encuentra en inversa, o sea, no conduce. La tensión de salida es igual a la de entrada pero de signo contrario. El diodo 1 ha de soportar en inversa la tensión máxima del secundario. En el caso del Rectificador con cuatro diodos, llamado Puente de Graetz o Puente Rectificador, se emplean cuatro diodos, según se muestra en la figura detallada abajo. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en directa y conducen (tensión negativa).

10 La tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de corriente continua. Tensión rectificada: La curva de transferencia, relaciona las tensiones de entrada y salida, y tiene dos tramos: para tensiones de entrada positivas las tensiones de entrada y salida son iguales, mientras que para tensiones de entrada negativas, ambas son iguales pero de signo contrario. De esta manera, durante la carga se ha eliminado la parte negativa de la señal de entrada trasformándola en positiva. La tensión máxima en el circuito de salida, para igual tensión del secundario del trasformador, es: V o = V i = Vs/2 en el rectificador con dos diodos. V o = V i = Vs en el rectificador con puente de Graetz. Para realizar este trabajo, se han utilizado un Osciloscopio, un Protoboard, un Generador de onda senoidal, Resistencias: 100 Ω y 2 KΩ, un Capacitor 100 µf y Diodos 1N4007 (4).