intensidad de carga. c) v 1 = 10 V, v 2 = 5 V. d) v 1 = 5 V, v 2 = 5 V.

Transcripción

1 1. En el circuito regulador de tensión de la figura: a) La tensión de alimentación es de 300V y la tensión del diodo de avalancha de 200V. La corriente que pasa por el diodo es de 10 ma y por la carga 30 ma. Qué valor debe tener la resistencia de regulación R del circuito? b) Si la corriente en la carga baja a 20 ma, cúal será la del diodo? c) Si manteniendo la misma carga anterior aumentamos la tensión de alimentación hasta 350V, cuánto valdrá la corriente en el diodo? d) El diodo regula entre 10 y 50 ma, entre qué valores puede tener la corriente de carga, si R=1kΩ y V=350V? 2. En el circuito regulador de tensión de la figura, la tensión Zener es de 10V y la intensidad máxima por el diodo tiene que ser 400mA. La tensión en la fuente varía entre 12 y 24V, y la resistencia de carga es de 200Ω±10%. Hallar el valor necesario de R, la intensidad mínima que pasaría por el Zener y la potencia que disipa el diodo. 3. El circuito de la figura representa un voltímetro de continua con su circuito de protección de sobretensiones, a base de dos resistencias y un diodo de avalancha cuya tensión es de 80V. La tensión a fondo de escala del voltímetro es de 100V y la intensidad que recorre su resistencia interna de 2kΩ es de 1mA a esa tensión. Calcular el valor de las resistencias R 1 y R 2 de manera que cuando la tensión a medir supere los 100V el diodo comience a regular y la sobrecorriente sea desviada del voltímetro. 4. En un circuito regulador de tensión, Vz=60 V, I Z (mín.) = 5 ma e I Z (máx.) = 40 ma. Siendo la tensión de la fuente V=80 V, calcular R para que el zener estabilice la salida para valores de la carga comprendidos entre I L (mím.) = 0 e I L (máx). Se obtendrá así mismo el valor de esta última intensidad. 5. En un circuito estabilizador como el de la figura, la tensión de entrada es de 50V, la resistencia R S es de 1KΩ y el diodo Zener posee las siguientes características, Vz=10 V, I Z (mín.) = 5 ma e I Z (máx.) = 35 ma. Hallar entre qué valores puede oscilar la resistencia de carga R L para que la tensión en sus bornas permanezca constante a 10 V y calcular entre qué valores podría estar la 1

2 intensidad de carga. 6. Diseñar un circuito estabilizador de tensión con diodo zéner capaz de alimentar a una carga de 200 Ω con 20 V constantes, sabiendo que la tensión de entrada a dicho circuito puede oscilar entre 24 V y 30 V. El zener a emplear deberá tener una potencia máxima de 8 W. 7. El circuito de la figura es un estabilizador con diodos Zener, cuyas caraterísticas técnicas son, Vz=10 V, I Z (mín.) = 1 ma e I Z (máx.) = 80 ma. Hallar el valor de R S para que se destruya el diodo cuando el circuito está sin carga así como el valor máximo de la resistencia de carga R L. La tensión de carga es de 20 V y su resistencia interna es de 100 Ω. 8. La tensión de una fuente de alimentación no regulada varia entre 20 y 25 V y la impedancia interna de la fuente es de 10 Ω. Un diodo Zener de 10 V debe regular esta tensión para su utilización en un magnetófono. El magnetófono absorbe 30 ma mientras graba, y 50 ma mientras reproduce. El diodo Zener tiene una resistencia de 10 Ω para una corriente Zener de 30 ma. El codo de la característica Zener se presenta a 10 ma. Además, el díodo Zener puede disipar una potencia máxima de 800 mw. (a) Hallar la resistencia de regulación. (b) Hallar el valor de cresta máximo de la ondulación de salida. 9. Cada diodo se describe mediante una característica tensión-corriente linealizada, con una resistencia incremental r y tensión umbral V ã. El diodo D 1 es de germanio,con V γ = 0,2 V y r = 20 Ω mientras que el D 2 es de silicio con V γ = 0,6 V y r = 15 Ω. Hallar la corriente de cada diodo si: a)r = 10 kω, b)r = 1 kω. 10. En el circuito de la figura, la tensión umbral de un diodo es de 0,6 V y la caída en el diodo que conduce es V = 0,7 V. Calcular v o con las siguientes tensiones de entrada, e indicar el estado de cada diodo (en corte o en conducción). Justificar los supuesto relativos al estado de cada diodo. a) v 1 = 10 V, v 2 = 0 V. b) v 1 =5 V, v 2 =0 V. c) v 1 = 10 V, v 2 = 5 V. d) v 1 = 5 V, v 2 = 5 V. 11.Supóngase que los diodos del circuito de la figura son ideales, es decir que R f = 0, V γ = 0 y R r =. Hallar v o en los siguientes casos: a) v 1 = v 2 = 5 V. 2

3 b) v 1 = 5 V, v 2 = 0 V. c) v 1 = v 2 = 0 V. Justifíquense los supuestos respecto al estado de los diodos en cada caso. 12. En los diodos del circuito de la figura, la tensión umbral es de 0,6 V y la caída en el diodo que conduce es V = 0,7 V. Calcular las intensidades que circulan y la tensión de salida v o en las siguientes condiciones: a) v 1 = 0 V, v 2 = 25 V. b) v 1 = v 2 = 25 V. 13. En el circuito de la figura los niveles de tensión digitales son 2 y 4 V. Supongamos diodos idénticos, cada uno de ellos con una tensión de conducción de 0,7 V y con resistencia despreciable. Comprobar la tabla de la verdad para la función O. Indicar cuáles diodos están en corte o en conducción en cada línea de la tabla, y justificarlo. Hallar la corriente en cada diodo y en cada resistencia. Cuál es el objeto de D 3? 14. Los niveles de entrada binarios para el circuito Y de la figura son V(0) = 0 y V(1)= 25 V. Supónganse diodos ideales. Si v 1 = V (0) y v 2 = V (1), v o debe ser de 2 V, y si v 1 = v 2 = V(1) entonces v o debe subir a l0 V. a) Qué gama de valores de V R deberá emplearse? 3

4 b) Si V R = 15 V cuánto valdrá v o en la coincidencia v 1 = v 2 = V (1)? Cuáles serán las corrientes en los diodos? c) Repítase el apartado b) si V R = 40 V. 15. La tensión de entrada v i del recortador de dos niveles de la figura varía linealmente entre 0 y 100 V. Esbozar la tensión de salida v o, en la misma escala de tiempos que la tensión de entrada. Supónganse diodos ideales. 16. Esbozar la característica de transferencia del circuito de la figura. Supónganse diodos ideales. 17. El circuito de la figura se emplea para convertir en cuadrada una onda senoidal de entrada de 10 khz y pico de 60 V. Se desea que la onda de tensíón de salida sea plana durante el 95 % del tiempo. Se emplean diodos con resistencia directa de 100 Ω inversa de 500kΩ. (a) Hallar los valores de V R1 y V R2. (b) Qué valor de R sería razonable? a) Esbozar la característica de transferencia del circuito de la figura, siendo -5 V < vi <5 V. Supónganse diodos ideales. b) Repítase para el caso en que los diodos tengan una tensión umbral V γ = 1 V. 4

5 18. a) Trazar la característica de transferencia para 0 < v i < 15V. Supónganse diodos ideales. b) Trazar la corriente en R 1 para 0 < v i < 15 V, también con diodos ideales. e) Repetir el apartado a con diodos de V γ = 0,7 V,R f = 0 y R r =. 19. Los diodos de la figura son ideales. Esbozar la característica de transferencia siendo -20 v i 20V. Indicar el estado de corte o de conducción de D 1 y D 2 en cada región de la característica. 20. Los diodos de la figura son ideales. Trazar la característica de transferencia en lazona 0 v i 50V. Procédase de la siguiente forma. a) Hallar v o para v i = 0. Cuál es el estado de los diodos (corte o conducción)? b) Hallar la ecuación de v o en función de v i si D 1 conduce y D 2 está en corte. Entre qué valores de v i son válidos estos estados? c) Hallar v o para v i = 50 V (empléese la superposición). d) Trazar ahora v o en función de v i e indicar cuales diodos conducen en cada región. 21. Supóngase que los diodos de la figura son ideales. Trazar la curva de v o en función de v i para valores 0 v i 50V. Indicar todas las pendientes y niveles de tensión. Indicar cuáles diodos conducen en cada región. 22. a) Construir un circuito que tenga en terminales la característica de la figura. b) Modificar el circuito de forma que las dos pendientes de la figura no sean iguales. 5

6 23. Construir un circuito cuya característica de transferencia (v o en función de v i ) tenga la forma representada en la figura. Empléense diodos ideales y dense valores numéricos a todos los elementos del circuito. 24. Un diodo cuya resistencia interior es de 10Ω debe suministrar potencia procedente de una fuente de 100 V eficaces a una carga de 500Ω. Calcular: a) la corriente de carga de pico; b) la corriente continua de carga; c) la corriente alterna de carga; d) la tensión continua del diodo; e) la potencia total de entrada en el circuito; f) el porcentaje de regulación desde carga nula hasta una carga dada. 25. Un rectificador de onda completa y de una sola fase está formado por diodos semiconductores; la resistencia interna de cada elemento del mismo puede considerarse constante e igual a 30Ω. Con ello se alimenta una carga resistiva pura de 1 kω. La tensión del secundario del transformador a la toma central es de 200 V. Calcular: a) la corriente continua de carga; b) la corriente directa en cada diodo; c) la tensión alterna a través de cada diodo, y d) la potencia de salida en continua. 26. El sistema de puente rectificador de la figura se emplea para construir un voltímetro de alterna. La resistencia directa de los diodos es de 100 Ω, la de R es de 50 Ω y la del amperímetro es despreciable. La señal de tensión viene dada por v s = 100 sen wt. a) Esbozar la onda de la corriente i L a través del amperímetro. Calcular los valores máximos instantáneos. b) Escribir una integral cuyo valor dé la lectura del amperímetro de continua. Evaluar esta expresión y hallar Idc. c) Dibujar realísticamente la onda de tensión a través del diodo D 1. Indicar los valores instantáneos máximos. d) Escribir una integral cuyo valor nos dé la lectura de un voltímetro de valor eficaz, colocado en paralelo con D 1. (Este aparato no tiene en serie un condensador de bloqueo). Hallar el valor eficaz de esta tensión del diodo. 6

7 27. Un miliamperímetro de continua de l0 ma, cuya resistencia es de 20 Ω se calibra para leer tensiones eficaces cuando se emplea en un circuito puente con diodos semiconductores. Se puede considerar que la resistencia de cada elemento es nula en directo, e infinita en inverso. La tensión de entrada senoidal se aplica en serie con una resistencia de l0 kω. Cuál será la lectura de este aparato a fondo de escala? 28. Un rectificador de onda completa y de una sola fase emplea un diodo semiconductor. La tensión del transformador es de 40 V eficaces al centro del devanado. La carga consiste en un condensador de 100µF en paralelo con una resistencia de 300 Ω. Las resistencias del diodo y del transformador así como la reactancia de dispersión pueden despreciarse. La frecuencia de servicio son 50 Hz. Calcular: a) el ángulo de corte b) el ángulo de cebado c) tensión de rizado d) tensión continua en la salida e) intensidad de pico en los diodos f) tensión de pico de los diodos en corte. Repetir los apartados anteriores empleando un condensador de 250 µf en lugar del de 100µF. 29. Diseñar un cargador de batería de automóvil con un rectificador de onda completa de puente de diodos y filtro con condensador, con las siguientes características de onda de salida: tensión de continua 12,6 V, tensión de rizado ± 5% de la tensión continua. Seleccionar: a) el transformador; b) la resistencia de carga y el condensador, y c) el puente de diodos. 7