ELO I UNIDAD DOS 2.1. DIODOS La característica del diodo utilizado en el circuito está expresada por:

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1 ELO I UNIA OS 2.1. IOOS La característica del diodo utilizado en el circuito está expresada por: i I 0.(e q.vd m.kt 1) 10 6.(e q.vd m. KT 1) [Amp] onde: I 0 = Corriente inversa de saturación; KT/q 25 mv; m = 1,4 a) Graficar la i en papel milimetrado. b) Trazar recta de carga de cc sobre el gráfico del punto a). c) Calcular la corriente, la tensión y el valor de r d ( 25 mv/i Q ), en el punto de reposo Q. d) Calcular la tensión sobre R L. atos: E = 1,5 V; r i = 10 Ω; R 1 = 90 Ω; R L = 200 Ω; V i (t) = 20 senωt (mv); C Si debe utilizar un diodo de la serie 1N4001, cuál elegiría si debe soportar una tensión inversa repetitiva de 700 V? Si el diodo elegido se le cae al agua hirviendo (100ºC), se destruye o no? Justificar la respuesta Considerando la segunda aproximación, i) Qué corriente circula en un diodo polarizado inversamente? a) 1 ma; b) 0 ma; c) 100 ma; d) Ninguna de las anteriores. ii) La curva por encima de la tensión umbral es: a) Horizontal; b) Vertical; c) epende de la resistencia interna del diodo; d) Ninguna de las anteriores En el siguiente circuito: A) Calcular la tensión, la corriente y la potencia en la R y en el diodo, como así también la potencia total entregada por la fuente. ibujar recta de carga del circuito e indicar puntos notables. atos: :1N4001; V 20 V; R 1K I) Considerando la primera aproximación del diodo (V 0V). II) Considerando la segunda aproximación del diodo (V 0,7V). V R B) Si el valor de la resistencia se duplica, recalcular lo solicitado en A) C) Si en el circuito original se invierte el diodo, recalcular A). ) Si la resistencia R no estuviese puesta a masa, cuánto vale la tensión medida entre la parte superior de la resistencia y masa? ado el siguiente circuito: a) Considerando los diodos rectificadores y zener como ideales, graficar V S. b) Calcular la máxima disipación de potencia en los diodos zener y la máxima tensión inversa que soporta el diodo rectificador. atos: R 1 = R 2 = R 3 = R 4 =1K ; V Z1 = 10V, V Z2 = V Z3 = 5V V i es una señal triangular de 64V de pico En el siguiente circuito se tiene: 1 : 1N4001; V 1 5 V; R 1 100K a) Si la tensión medida en el diodo 1 vale 5V, El diodo está abierto o en cortocircuito? b) Si la R 1 se pone en corto circuito Cuál será la tensión en el diodo? Qué sucede con el diodo? c) Con un multímetro se mide 0V en el diodo y se verifica que la tensión de la fuente V 1 mide 5V. Cuál es la avería del circuito) V1 R1 1 1

2 En el siguiente circuito: A) Calcular la tensión, la corriente y la potencia en las resistencias, y en el diodo, como así también la potencia total entregada por la fuente. ibujar recta de carga del circuito e indicar puntos notables. I) Considerando la primera aproximación del diodo (V 0V). II) Considerando la segunda aproximación del diodo (V 0,7V). B) Mencione los posibles fallos del circuito. Si con un voltímetro se mide: i) 3V en la unión entre R 1 y R 2, y 0V en la unión entre el diodo y la resistencia de 5K. ii) Si mide 0V en la unión entre R 1 y R 2. C) Qué valor debería tener R 2 para que la corriente por el diodo sea de 0,25 ma. ) Si la resistencia R 3 no estuviese conectada a masa. Calcular la corriente que circula por el diodo. R1 R2 12V 30K 10K 5K R En el siguiente circuito, considerando el diodo ideal, calcular la corriente que circula por él. 10k 40k 20k 3V 3V 1V En el siguiente circuito R 1 2K y R 2 4K. Calcular la tensión de salida V O y las corrientes que circulan por los diodos cuando la tensión de entrada: A) V i -1,5V. B) V i es una onda triangular de valor 9 V a) Considerar la 1ª aproximación para los diodos. b) Considerar la segunda aproximación. 1 2 (Si) La figura muestra un circuito en el que R 1 R 4 5K y R 2 R 3 10K. Calcular la tensión en el nudo a y las corrientes que circulan por los diodos, teniendo en cuenta que V CC 15 V. i) Considerar la 1ª aproximación para los diodos. ii) Considerar la 2ª aproximación para los diodos, siendo éstos de Si En el circuito de la figura calcular la tensión de salida y el estado de los diodos (V ; I ). i) Considerar los diodos ideales V 0V. ii) Considerar los diodos con V 0,7V. 2

3 En los siguientes circuitos dibujar la función de transferencia V O /V S. atos: 1 (Si). 2 (Ge). Z 1 ECG 5013A (V 0,8V); Z 2 ECG5072A (V 0,8V) Z 1 Z 1 Z En el siguiente circuito la tensión de entrada V i 12 sen t (V). A) Considerando la primera aproximación para los diodos: i) ibujar la tensión de salida en coincidencia con la señal de entrada. V ii) ibujar la función de transferencia. i iii) Para qué sirve la resistencia R? Si R 1K, Cuál es el valor máximo que circula por ella? B) Considerando la segunda aproximación para los diodos, repetir i) del punto anterior. C) Para ambos ciclos, dibujar la circulación de corriente por el circuito. RECTIFICAORES A partir de una tensión de entrada de 220V, diseñar un circuito rectificador puente de onda completa para obtener una tensión continua de 10V en la salida. a) Calcular el valor de la resistencia de carga para una corriente de pico del diodo de 20 ma. b) Hallar la relación del número de espiras. c) Calcula la VIP que soportan los diodos y calcular la V M. Los diodos utilizados son ideales eterminar en cada diodo de los circuitos rectificadores siguientes: a) Los valores de pico de tensión inversa y corriente directa. b) Indicar en todo el secundario, con línea de puntos, la circulación de la corriente durante el semiciclo negativo y con líneas de rayas, la circulación de la corriente durante el semiciclo positivo. La tensión de entrada es la tensión alterna de línea, y la carga R L =1K. Suponer diodos ideales. Compare resultados. a) b) c) 3

4 ado el siguiente circuito, determinar el valor medio de la corriente por el diodo, y el valor medio de la tensión por la carga U sal. Considerar el diodo ideal. atos: Tensión entrada Ue = 20 sen t; Rc = 1K IOOS ZENER a) ibujar un circuito regulador Zener, con una tensión de entrada V i = 20 Vcc, la R i = 330 Ω; el zener utilizado es el 1N963B y la resistencia de carga R L = 1,5 K. La tensión de entrada varía en ±15% y la R i tiene una tolerancia de ±10%. b) Con la carga desconectada. Cuál es la corriente máxima que circula por el zener? c) Conectar la carga, y calcular las corrientes máximas y mínimas por las tres ramas del circuito. d) Calcular máxima potencia disipada por el zener y las resistencias, en funcionamiento. e) Si la tensión de la fuente cae a 0 V. En algún punto de esa disminución, el diodo zener dejará de regular. Calcular la tensión de la fuente de entrada para la cual se pierde la regulación. f) Si el diodo zener se sustituye por un 1N961. Cuáles son los valores de la tensión en la carga y la máxima corriente que circulará por el zener? Calcular un circuito regulador con diodo zener, a fin de que pueda trabajar con los datos especificados: a) Calcular el rango de variación de la resistencia limitadora R i. c) Adoptar el valor más adecuado de Ri, explique por qué. Elija su valor normalizado. c) Especificar las características que debe cumplir el zener para trabajar en el circuito, y elija de las hojas de datos el diodo zener, recalcule si fuera necesario. atos: 16 V V i 20 V 10 ma i L 100 ma V RL = 10 V En el siguiente circuito regulador de tensión: a) Entre qué valores máximos y mínimos puede variar R i, regulando en todo momento el circuito? b) Elegir el valor de R i más adecuado? c) Calcular la máxima potencia disipada en funcionamiento por Z 1, Z 2 y R i. d) Con el valor elegido por usted en el punto b) calcular entre qué valores máximos y mínimos puede variar E, regulando en todo momento el circuito. atos: Llave S en A ó B i L1 = 100 ma. i L2 = 10 / 30 ma. i L3 = 60 ma 30 V E 40 V Z 1 : ECG5121A Z 2 : ECG5186A Nota: Adoptar el 5 % del valor de la máxima corriente por el zener, como I Z En el siguiente circuito calcular las corrientes que circulan por cada una de las ramas: a) Si la E 16 V b) Si la E 20 V c) Si la E 32 V d) Si la E 50 V atos: R 1 8 ; R 2 8 ; R 3 20 Z: V Z 10 V; I Z 0 ma; P Z 5 W E R1 R2 R3 Z 4

5 Se desea aplicar una tensión constante de 7,5V a una red cuya resistencia de carga R L 1K. Para ello se dispone de una fuente V cuya tensión puede variar de 10,5 a 12,5V. Explicar cómo funciona el circuito y calcular: a) El valor de R, la tensión de zener y los valores de la potencia requerida por cada uno de los componentes del circuito. Considerando el mismo circuito, si ahora la tensión nominal de entrada V vale 10V, pero puede variar en 1V, la R se ha adoptado en 500 y el Zener es un ECG5014A. Calcular: b) La tensión de salida, sin resistencia de carga y con la tensión de entrada a su valor nominal. c) La variación de la tensión de salida provocada por la variación de la tensión de entrada. d) El cambio de la tensión de salida cuando se conecta una resistencia de carga R L 2K. e) Tensión de salida para una resistencia de carga R L 0,5K. f) El mínimo valor de la resistencia de carga para que el diodo aún opere en la región de regulación. Nota: Considerar I Zmín 5% I Zmáx IOOS ESPECIALES Un sistema de alarma utiliza el display de siete segmentos ECG3078. Adoptar la tensión de alimentación. a) Calcular las resistencias limitadoras. Especificar el valor normalizado adoptado, con la potencia respectiva a disipar. b) Con los valores calculados por usted en a), calcular el máximo y el mínimo consumo posible del display CIRCUITOS LIMITAORES UNIA OCHO En los siguientes circuitos Cortadores a os Niveles: 1 = 2 = ideales. I) Si la tensión de entrada V i (t) varía linealmente de 0 a 150 V. a) Graficar la tensión de salida V 0 (t). b) Cómo varía la V 0 (t) si las R aumentan su valor al doble? c) Graficar V 2, y la tensión sobre R = 200 K. II) Si la tensión de entrada V i (t) = 150 sen ωt. Idem a), b) y c) del punto I). 5

6 En los siguientes circuitos, dibujar la tensión de salida, suponiendo los diodos y capacitores ideales: i) Considerando la misma señal de entrada para ambos circuitos. ii) Considerando que la señal de entrada del segundo es la tensión de salida del primero iseñar un circuito que permita eliminar el ruido que exceda el margen comprendido entre los 0 y 5V de la siguiente señal de entrada: Señal de entrada Señal de salida Hojas de datos: Símbolos usados en electrónica: Resistencias normalizadas, código de colores. Artículos varios: Página de la materia: 6