Segundo Problema. Electrónica Analógica. Diego Cabaleiro

Transcripción

1 Segundo Problema Electrónica Analógica Diego Cabaleiro

2 Calcular los puntos críticos y dibujar la zona de conducción de los diodos del esquema siguiente: R D R R U 7 + OS OS LM7 V V k R k R k V 9 R k D R8 D D D R9.k R7.k D7 V D8 R ) APLICAR THEVENIN PARA SIMPLIFICAR EL CIRCUITO Vamos a aplicar Thevenin, para simplificar el circuito, entonces aplicamos el teorema en el siguiente fragmento del circuito: R D R R k U + OS ua7 7 V OS R k V 9 R k

3 El circuito simplificado queda: R D U + OS ua7 7 V OS RTH RTH VTH VTH Entonces calculamos V TH, R TH, V TH, R TH : V 9 k V k R k k k V 9 k, V k k R k k k k El circuito final simplificado es el siguiente: R D RTH /k RTH U 7 + OS OS LM7 V R k. D D R8 D D R9.k R7.k D7 V D8 R

4 ) CÁLCULO DE LOS PUNTOS CRÍTICOS a) Punto Crítico de D R V V D U + OS ua7 7 V OS RTH /k RTH K. Vamos a analizar este fragmento del circuito, que es el necesario para calcular el punto crítico de D. Entonces por D pasa una corriente próxima a cero. Ahora vamos a comprobar el estado de. Para ello suponemos. Observando las tensiones en los extremos del diodo, nos damos cuenta que el diodo está en ya que está polarizado en inversa. Por la patilla V + del operacional no entra ni sale corriente, por lo tanto a través de R, pasa una corriente próxima a cero, por lo tanto:. RTH K ma V Punto Crítico D = V

5 b) Punto Crítico de R, V, V D U + OS OS 7 ua7 V RTH /k RTH K. Vamos a analizar este fragmento del circuito, que es el necesario para calcular el punto crítico de. Entonces por pasa una corriente próxima a cero. Ahora vamos a comprobar el estado de D. Para ello suponemos D., D Observando las tensiones en los extremos del diodo D, nos damos cuenta que el diodo D está en ya que está polarizado en inversa. Por la patilla V + del operacional no entra ni sale corriente, por lo tanto a través de R, pasa una corriente próxima a cero, por lo tanto: R k ma,, V Punto Crítico D =, V

6 c) Punto Crítico de D y D Vamos a calcular el punto crítico de D y D. Primero vamos a analizar esta parte del circuito y calcular V : U 7 + OS V OS LM7 V I R D D R8 R k ON D D R9.k ON IR7 R7.k D7 V D8 R Los diodos D y D están en ON, la corriente que atraviesa la resistencia R7 es igual a la corriente que entra en la puerta de diodos a través de la resistencia R9, ya que por D circula una corriente próxima a cero y por la patilla V del operacional no entra ni sale corriente. Por D7 no puede pasar corriente, ya que el diodo D7 está polarizado en inversa, entonces la corriente puede ir por la resistencia R o por el diodo D8. Suponemos diodo D8 en, entonces la resistencia R9 está en serie con la resistencia R, por lo tanto la resistencia equivalente (Req) es: Se cumple que: R R R,k,k Si: I I I I

7 Igualando: Simplificando, el valor de es:,7 V X R9.k Ahora vamos a comprobar si el diodo D8 realmente está en, para ello calculamos la tensión en el punto X: I,k,7,k,mA D8 R,mA X,k V,mA X,7,k X, V Si X =, V entonces la suposición de D8 es FALSA, ya que el diodo D8 si conduce, por lo que tenemos que rehacer los cálculos. Entonces el diodo D8 ON, por lo tanto la resistencia R está cortocircuitada: I R R k ON D D I R9 R9.k V D ON I R7 R7.k D D8 R V

8 Entonces: Si: I I I I Igualando: Simplificando, el valor de es:, V Bueno observamos en el circuito que =V y además V =V + : V V, V Ahora vamos a analizar la otra parte del circuito: ma R, V, V D I RTH U V + + OS ua7 7 V OS RTH /k RTH, Observamos los diodos, los suponemos, y miramos las tensiones en bornes de los diodos, entonces sabemos que el diodo D está en (está polarizado en inversa) y conduce, por lo tanto la suposición de que es FALSA, ON. Ahora calculamos la corriente a través de RTH: I,, ma 7

9 Esa corriente de ma no puede ir por la patilla V + del operacional, por lo tanto esa corriente atraviesa la resistencia R, entonces: ma,, V Punto Crítico D y D, D, D y D8 ON D y D7 =, V d) Punto Crítico de D y D Vamos a calcular el punto crítico de D y D. Primero vamos a analizar esta parte del circuito y calcular V : U 7 + OS V OS LM7 V I R ON D D R8 R k D D R9.k I R7 R7.k ON V D7 D8 R 8

10 Los diodos D y D están en ON, la corriente que atraviesa la resistencia R es igual a la corriente que entra en la puerta de diodos a través de la resistencia R9, ya que por D circula una corriente próxima a cero y por la patilla V del operacional no entra ni sale corriente. Por D8 no puede pasar corriente, ya que el diodo D8 está polarizado en inversa, entonces la corriente puede ir por la resistencia R o por el diodo D7. Suponemos diodo D7 en, entonces la resistencia R9 está en serie con la resistencia R, por lo tanto la resistencia equivalente (Req) es: Se cumple que: R R R,k,k Si: I I I I Igualando: Simplificando, el valor de es: V V D7 X R9.k R Ahora vamos a comprobar si el diodo D7 realmente está en, para ello calculamos la tensión en el punto X: I,k V ma,k ma X,k ma X,k X V 9

11 Si X = V entonces la suposición de D7 es VERDADERA, ya que el diodo D7 no conduce, observando las tensiones en los extremos del diodo observamos que esta polarizado en inversa. La suposición anterior es verdadera, por lo tanto: V Bueno observamos en el circuito que =V y además V =V + : V V V Ahora vamos a analizar la otra parte del circuito: 7, ma R V V D I RTH U V + + OS ua7 7 V OS RTH /k RTH, Observamos los diodos, los suponemos, y miramos las tensiones en bornes de los diodos, entonces sabemos que el diodo D está en (está polarizado en inversa) y conduce, por lo tanto la suposición de que es FALSA, ON. Ahora calculamos la corriente a través de RTH: I, 7, ma Esa corriente de ma no puede ir por la patilla V + del operacional, por lo tanto esa corriente atraviesa la resistencia R, entonces: 7,mA, V Punto Crítico D y D, D, y D ON D,D8 y D7 =, V

12 e) Punto Crítico de D7 Vamos a calcular el punto crítico de D7. Primero vamos a analizar esta parte del circuito y calcular V : U 7 + OS V OS LM7 V R k V D D R8 D D ma R9.k R7.k D7 V V D8 R I R Entonces al estar D7 en punto crítico, por D7 circula una corriente próxima a cero, y D8 está en. Entonces calculamos la intensidad que pasa a través de R: I ma La corriente que circula por la resistencia R es igual a la corriente que atraviesa la resistencia R9, ya que por D7 pasa una corriente próxima a cero. Por lo tanto: ma V,k V, V

13 Como V =V +, entonces: V V, V Ahora vamos a analizar la otra parte del circuito: 7, ma R, V, V D I RTH U V + + OS ua7 7 V OS RTH /k RTH, Observamos los diodos, los suponemos, y miramos las tensiones en bornes de los diodos, entonces sabemos que el diodo D está en (está polarizado en inversa) y conduce, por lo tanto la suposición de que es FALSA, ON. Ahora calculamos la corriente a través de RTH: I,, 9 ma Esa corriente de ma no puede ir por la patilla V + del operacional, por lo tanto esa corriente atraviesa la resistencia R, entonces: 9 ma,, V Punto Crítico D7 ON D y D8 =, V

14 a) Punto Crítico de D8 Vamos a calcular el punto crítico de D8. Primero vamos a analizar esta parte del circuito y calcular V : U 7 + OS V OS LM7 V R k V V D D R8 D D R9.k R7.k V V D7 D8 R Entonces al estar D8 en punto crítico, por D8 circula una corriente próxima a cero, y D7 está en. También observamos que R está cortocircuitada. La corriente que circula por la resistencia R9 es igual a la corriente que pasa por el diodo D8, que como está en punto crítico es aproximadamente igual a cero, por lo tanto: V V Como V =V +, entonces: V V V

15 Ahora vamos a analizar la otra parte del circuito:, ma R V V D I RTH U V + + OS ua7 7 V OS RTH /k RTH, Observamos los diodos, los suponemos, y miramos las tensiones en bornes de los diodos, entonces sabemos que el diodo D está en (está polarizado en inversa) y conduce, por lo tanto la suposición de que es FALSA, ON. Ahora calculamos la corriente a través de RTH: I,, ma Esa corriente de ma no puede ir por la patilla V + del operacional, por lo tanto esa corriente atraviesa la resistencia R, entonces:, ma, V Punto Crítico D8 ON D y D7 =, V

16 Segundo Problema de Electrónica Analógica Curso 8 9 ) INTERPRETACIÓN DEL RESULTADO DE LOS PUNTOS CRITICOS a) Tablaa de Puntos Críticos Punto Crítico Diodoss ON Diodos O Tensión D V D, V D y D D Y D D7 D8, D, D y D8, D, y D D y D77,, V D, D7 y D8, V D y D88, D y D77,, V b) Zonas de Conducción de los Diodos

17 ) FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA EN ORCAD V V V V V V V V V V V V(D:) V_V

18 ) ÍNDICE ) Aplicar Thevenin para Simplificar el Circuito ) Calculo de los Puntos Críticos ) Interpretación del Resultado de los Puntos Críticos a) Tabla de puntos críticos b) Zonas de conducción de los diodos ) Función de Transferencia en OrCAD ) Índice 7 ) Autor 7 ) AUTOR Universidad de La Coruña Campus de Ferrol Escuela Universitaria Politécnica Ingeniería Técnica Industrial, en Electrónica Industrial Electrónica Analógica Diego Cabaleiro Sabín //8 7