ELECTRONICA I. o En primer lugar se plantea la malla:

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1 ELECTNICA I Problemas esueltos Tema: Diodos Problema 1 Considerando el diodo real y v (t) = 3 cos (2π.0 t) [V], para el circuito de la figura dibuje las siguientes formas de ondas en función del tiempo: a) Tensión de entrada v (t). b) Tensión sobre el diodo v d (t) c) Tensión de salida v (t). D Problema 1 = 1KΩ o En primer lugar se plantea la malla: v ( t) d o Para el semiciclo positivo de la señal de la señal de entrada v (t) el diodo se polariza en inverso y por lo tanto queda abierto. El modelo del circuito queda como se muestra en la figura. Debido a que la corriente es cero entonces : i= 0 v ( t) = i = 0 o En el semiciclo negativo vs(t), para para amplitudes menores a la tensión de conducción del diodo: v (t) 0.6V, este no conduce y por lo tanto se mantiene la situación anterior: v o (t)= 0 o Para v (t) 0.6V el diodo conduce y por lo tanto: d v ( t) d v ( t) = 0,6V d v( t) = v( t) 0,6V Lo cual significa que tiene la misma forma que v (t) pero disminuida en 0,6V ELECTÓNICA I FACET UNT Página 1

2 Problema 2 i v (t) = 6 cos (2π.0 t) [V], para el circuito de la figura y considerando el diodo ideal, dibuje las siguientes formas de onda: a) Tensión de entrada v (t). b) Tensión sobre el diodo v d (t) c) Tensión de salida v (t). C = nf i i i d =10 K? Problema 2 1. Para el primer semiciclo positivo de la señal v (t), el capacitor se muestra como corto circuito (estado de carga inicial cero) y el diodo está inverso (se abre) por lo tanto: V C i V 2. En el primer semiciclo negativo de la señal v (t),el diodo se cierra y se carga el capacitor con la polaridad indicada en el circuito. El capacitor se cargará prácticamente, al valor de pico de v (t). V i C V emiciclo negativo 3. En el segundo semiciclo positivo de la señal v (t), el capacitor se encuentra cargado al valor de pico de v (t), el diodo permanecerá abierto, debido a que la diferencia de potencial entre sus bornes (anodo y cátodo) no es positivo. La tensión de salida es: V i C v ( t) C egundo semiciclo positivo ELECTÓNICA I FACET UNT Página 2

3 4. En el segundo semiciclo negativo de la señal v (t), el capacitor se encuentra cargado al valor de pico de v (t) por lo tanto la tensión sobre el diodo es cero. Esto implica que el diodo permanecerá abierto. La tensión de salida es: V C V v ( t), v ( t) = V C C V egundo semiciclo negativo Problema 3 iendo v (t) = 5 sen (2π 0 t)[v]y considerando el diodo ideal, dibuje las siguientes formas de onda: a) Tensión de entrada v (t). b) Tensión de salida v (t). V 1 uf D1 Problema 3 D2 V 0.05 uf 1. En el primer semiciclo positivo de la señal v (t): Inicialmente los capacitores están descargados y se muestran como corto circuito. Por otro lado v (t), polariza en directo al diodo se cierra y polariza en forma inversa a se abre, por lo tanto en un primer instante: V D2 i D1 V v ( ) 0 t = V ELECTÓNICA I FACET UNT Página 3

4 2. Como conduce, C 1 se empieza a cargar con la polaridad indicada. permanecerá cerrado mientras la tensión de carga del capacitor sea menor que la tensión de entrada. V i D1 D2 V 3. En el momento que la tensión de carga del capacitor sea v ( ) ( ) t v t i D2 V El diodo se abre, quedando el circuito como se muestra. Por lo tanto la tensión de salida será: v ( t) V D1 Como el capacitor C 1 se carga al valor de pico de v (t), y C 2 está descargado se cierra el diodo y la tensión de salida será: V 4. En el primer semiciclo negativo de la señal v (t),el diodo permanece abierto, se cierra y permite que se carge el capacitor C 2 con la polaridad indicada en el circuito. V i V v ( t) emiciclo negativo 5. En el segundo semiciclo positivo de la señal v (t),el capacitor se encuentra cargado y no puede descargarse. La tensión de salida permanece constante: V i V v ( t) C egundo semiciclo positivo ELECTÓNICA I FACET UNT Página 4

5 Problema 4 uponiendo diodos ideales y v (t) = 5 cos (2π.3000 t) [V], para el circuito de la figura, dibuje cuantitativamente en régimen estable: a) La tensión de salida Vo(t) en función del tiempo b) La tensión sobre los diodos D1 y D2 en función del tiempo. C C Problema 4 1. En el primer semiciclo positivo de la señal v (t): Inicialmente los capacitores están descargados y se muestran como corto circuito. Por otro lado v (t), polariza en inverso al diodo se abre polariza en directo a se cierra por lo tanto en un primer instante, cuando el capacitor C 2 está descargado es: v ( ) 0 t = V C 1 C 2 2. Como conduce, C 2 se empieza a cargar con la polaridad indicada. permanecerá cerrado mientras la tensión de carga del capacitor sea menor que la tensión de entrada. C 1 C 2 3. En el momento que la tensión de carga del capacitor sea v ( )) ( ) t = v t El diodo se abre, quedando el circuito como se muestra. Como, esta situación se alcanza cuando el capacitor ya se cargó al valor de pico de v (t), la tensión de salida será: C 1 C 2 v ( ) t = 4. En el primer semiciclo negativo de la señal v (t),el diodo se cierra y permanece abierto. El capacitor C 1 comenzará a cargarse hasta que alcaza el valor: En ese momento D1 se abrirá y permanecerá cargado v ( t) v ( t) = V V v ( ) t = v ( t) = 2V 5. En adelante como C 1 y C 2 no tienen un camino para descargarse, permanecerán cargados, entonces la tensión de salida será: v ( ) 2 t = C 1 C 2 Primer semiciclo negativo C 1 C 2 ELECTÓNICA I FACET UNT Página 5

6 Problema 5 Para v (t) = 12 sen (2π 0 t)[v], dibuje las siguientes formas de onda: a) Tensión de entrada v (t) y tensión de salida v (t) en función del tiempo. b) Dibuje la curva transferencia V Z = 5v = 1K? Problema 5 1. Para el primer semiciclo positivo, la señal v (t) polariza en directo al diodo zener, el cual se comporta como un diodo común en zona directa o sea D Z se cierra. 2. En el semiciclo negativo, al comienzo, para v (t)<v Z, el diodo se abre. Por lo tanto la tensión de salida es cero: v (t)=0v D Z Primer semiciclo negativo 3. En el momento que el valor de la señal de entrada alcanza el valor de la tensión zener, el diodo se muestra como una batería de valos V Z. La tensión de salida es: V Z V Z Primer semiciclo negativo 4. Este proceso, se repetirá en los siguientes ciclos. ELECTÓNICA I FACET UNT Página 6

7 La tensión de salida será: Vo Vi Problema 6 Considere el circuito de la figura, y suponiendo que los diodos son ideales: a) btenga la característica transferencia del circuito. b) Dibuje la forma de onda de la tensión de salida v (t) si v (t) es una señal triangular que toma valores entre ±10V y de 1KHz de frecuencia Problema 6 1=? 2=? 2V ELECTÓNICA I FACET UNT Página 7

8 1. Para 0 v (t) 2V v (t), polariza en directo al diodo se cierra y La fuente de continua polariza en forma inversa a se abre, por lo tanto en un primer instante: 1 v t 2 ( ) = v( t) 1 2 v( t) = v( t) 1 v( t) = v( t) 2 2. Para 2 v (t) 0 5V 1 2 2V Continuará cerrado se polariza en directo se cierra v ( ) 2 t = V 2 2V 3. En el semiciclo negativo de la señal v (t), los diodos y se polarizan en forma inversa se abren 1 2 2V ELECTÓNICA I FACET UNT Página 8

9 Detalle de las tensiones: Problema 7 En el circuito de la figura, v 1 (t) = 5sen (2π 200 t)[v] y v 2 (t) =5 cos (2π 200 t)[v]. btenga analítica y gráficamente la tensión de salida v (t) 1. i y están abiertos, como 1 = 2 la tensión en el punto A, debido a la fuente de continua es de 5V. Por lo tanto en t= 0, como v 1 (t) = 5sen (2π 200 t)= 0[V] y v 2 (t) =5 cos (2π 200 t) = 5[V], es por ello que se cierra y se abre ( i D2 =0). La tensión de salida será: 1 0V 1 5V 2 i D1 i D2 A 10V W 5V W 2. En un instante t1, el seno se iguala al coseno. En ese instantes los generadores toman el valor: v 1 (t) = v 2 (t)= 3,527V para t >t 1 el valor de la función v 2 (t)<v 1 (t) ; o sea v 2 (t) tomará valores menores que v 1 (t). Por lo tanto el se cierra y se abre ( i D1 =0). La tensión de salida será: <3.527V 1 >3.527V 2 i D2 A 10V W W 2 ELECTÓNICA I FACET UNT Página 9

10 3. Para v 1 (t) v 2 (t) 10V se cierra se abre, Por lo tanto: A 4. Para v 2 (t) v 1 (t) 10V se abre se cierra, Por lo tanto: 1 A 2 2 Corrientes por los diodos: Problema 8 ea v s (t) =15 sen (2π.2000 t) [V] y considerando los diodos ideales; a) Analice el estado de corte o de Problema 8 ELECTÓNICA I FACET UNT Página V 1 =5V V 2 =10V V 0

11 conducción de D1 y D2. b) Grafique tensión de entrada y de salida en función del tiempo (en un mismo gráfico) Datos: 1 = 2KΩ, 2 = 10 KΩ, 3 = 12kΩ 1. Para 0 v (t) 5V La fuente de continua V1 polariza en forma inversa a abierto La fuente de continua V2 polariza en forma inversa a abierto por lo tanto: V 1=5V V 2=10V V v t V V ( ) = 5 1= 2 V 1=5V V 2=10V V 0 2. Para 5V v (t) 0 10V se cierra sigue abierto i V 0 V 1=5V V 2=10V v ( t) = i 1 i 2 V1 v( t) V1 i= 1 2 v( t) V1 v( t) = i 2 V1= 2 V v( t) = v( t) V Para 10V v (t) 0 15V 1 3 sigue cerrado se cierra i V 1=5V 2 V 2 =10V V 0 v t V V ( ) = 10 2 = ELECTÓNICA I FACET UNT Página 11

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