UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRAVICERRECTORADO ACADÉMICO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICANÚCLEO DE ELECTRÓNICA Y SISTEMAS DIGITALES

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I

INFORME 1

INTEGRANTES:Daniel Escobar 17.810.241Diego Quintero 18.879.989

SAN CRISTÓBAL, NOVIEMBRE DE 2010.

INTRODUCCIÓN

La electrónica forma parte esencial de la vida cotidiana, los avances tecnológicos a través del tiempo han permitido su uso y desarrollo.

EL laboratorio de Electrónica permite al estudiante relacionarse con los diferentes dispositivos electrónicos, y llevando a la práctica los conocimientos tenidos en el estudio teórico, permitiendo verificar la validez a través de graficas reales de los ejercicios hechos durante el curso.

Un diodo es un elemento electrónico que tiene un cierto comportamiento cuando se le induce una corriente eléctrica a través de él, pero depende de las características de esta corriente para que el dispositivo tenga un comportamiento que nos sea útil.

La gran utilidad del diodo esta en los dos diferentes estados en que se puede encontrar dependiendo de la corriente eléctrica que este fluyendo en él, al poder tener estos dos estados, estos dos comportamientos los diodos tienen la opción de ser usados en elementos electrónicos en los que estos facilitan el trabajo.

En las tres primeras prácticas del laboratorio se ha puesto a prueba lo ya conocido en la asignatura teórica “Electrónica I” viendo de forma experimental las distintas configuraciones y soluciones que se obtienen en el trabajo con diodos, como son: rectificación, regulación, duplicador de voltaje, respuesta en variación de temperatura, entre otras.

Práctica 1

Actividad 1: Para visualizar la curva característica del diodo se usará el osciloscopio en modo X- Y. Si se excita el diodo con una señal de baja frecuencia en el rango de tensión desde -10 Voltios hasta +10 Voltios y se conecta en la entrada X del osciloscopio la tensión que cae en los extremos del diodo y en la entrada Y la tensión proporcional a la corriente que circula por él, se podrá ver la curva característica del diodo. Monte el circuito de la figura 1, asegurándose de aislar la tierra del osciloscopio de la tierra del generador de señales. Aumente la amplitud de la salida del generador de señales desde cero hasta que observe la curva característica del diodo en el osciloscopio.

Se alimentó el circuito con una señal sinusoidal de 10Vp; buscando obtener una corriente de 10mA; para ello se calculó una resistencia de 1Kohm, se muestran los gráficos correspondientes:

De los cuales se extrae un voltaje de zener aproximadamente de -6.4V y un voltaje en directo de 671.542mV y se observa la curva característica del diodo zener.

Los valores obtenidos experimentalmente en el laboratorio son:

Vg=10Vp f=59,9Hz Vruptura=3,6divisiones*200mV=0,72V

Vz=3,4divisiones*2V=6,8V

Los cuales demuestran una gran precisión del diodo respecto a los datos suministrados por el fabricante para el 1N5235B

Las pequeñas variaciones observadas son producidas por los errores en el resistor el cual no marca exactamente 1Kohm y en la frecuencia de la señal de entrada que debio ser modificada para el ejercicio de la práctica

Actividad 2: Utilizando un calentador y el osciloscopio, tome nota de los cambios en la curva del diodo (voltaje umbral, resistencia) debido a variaciones de la temperatura. Tome nota de la tensión umbral del diodo para 25 y 80 grados centígrados aproximadamente. Determine la resistencia promedio del diodo.

Se observa que las variaciones en la corriente son extremadamente mínimas casi despreciables con un valor de 19,6578mA para 20 grados y un valor de 19,3373mA para un valor de 85 grados lo cual es totalmente despreciable.

Los datos experimentales son:

Vruptura=2,6divisiones*200mV=0,52V

Vz=3,6divisiones*2V=7,2V

Es de interés el ver que conforme la temperatura aumenta el voltaje de ruptura disminuye y el voltaje zener aumenta, lo cual es de interés durante el diseño de instrumentos que empleen dichos diodos en condiciones de temperatura variable.

Actividad 3: Para el circuito de la figura 2, determine la polarización del diodo, el punto de operación, la línea de carga y la resistencia estática. Ante la presencia de una señal alterna calcular la resistencia dinámica del diodo.

Asumiendo que se tiene una energía de excitación de 10V y una resistencia de 1Kohm el diodo se encuentra polarizado en directo y el análisis mediante la recta de carga se realiza:

E=Vd+IdR

para Id=0 E=Vd=10V=Vdq

para Vd=0 Id=(E/R)=10V/1K=0.01A=10mA=Idq

calculando su resistencia estática Rd=Vd/Id=0.8V/10mA=80ohm.

Para el cálculo de la resistencia dinámica

ΔI=3mA-0A=3mA

ΔV=(0.8-0.55)V=0.25V

rd=ΔV/ΔI=0.25V/3mA=83.33ohm

Los valores obtenidos en el laboratorio son:

Vfuente(V) 1 2 3 5 8 9 10

Id(mA) 0,01 1 1,5 2 4 4,5 5

Vd(V) 0,369 0,403 0,422 0,445 0,466 0,471 0,476Además se tiene una frecuencia de la fuente de f=0,6Hz, un nivel offset=10V y una amplitud de 12Vpp.

La gráfica corriente contra voltaje del diodo es:

En la cual se observa una variación respecto de la curva característica del diodo debido en parte al error de los instrumentos y de mediciones pero que nos permite establecer el cálculo de las resistencias tanto estáticas como dinámicas del dispositivo.

Por lo tanto el cálculo de la resistencia estática y dinámica para valores experimentales son:

Re=0,471V/4,5mA=104,66ohm

ΔI=(6,5-3)mA=0,5mA

ΔV=(0,490-0,455)V=0,035V

Rdin=0,035V/0,5mA=70ohm

Observándose una variación inmenso con respecto a los datos teóricos debido a la diferencia entre la gráfica del diodo ideal y la gráfica obtenida de las mediciones del diodo real.

Actividad 4: Diseñe circuitos recortadores series y paralelos individuales y acoplados figura 3 y 4, según la especificación de la tabla 1, para una entrada sinusoidal de 10 voltios:

Grupo 4: 4 Serie-1 Paralelo.

4 Serie:

1 Paralelo:

Para cada una de las simulaciones anteriores con respecto a los recortadores serie y paralelo se presenta el problema de que la fuente del laboratorio solo arroja 7Vrms por lo tanto el recortador serie (4) solo posee un voltaje pico de 13,2V y el paralelo (1) tan solo un voltaje de -13,2V.

Además al realizar un acoplamiento del recortador serie con el paralelo se obtiene una gráfica

Cuyos valores son:

Vmax=504mV

Vmin=-16mV

Tiempo medido= 10,51ms.

Práctica 2

Actividad 1: Diseñe un circuito de fijación como el de figura 1, según su número de mesón (ejemplo: mesón 1, circuito 1). El generador de señal puede entregar una onda sinusoidal de hasta 10 Vpico cuadrada, el voltaje de la fuente DC es 5 V; determine: a) el valor de R y C, b) la forma de onda del voltaje en los diodos, en R y C y c) la disipación de potencia de la resistencia R.

F=60Hz; T=16.67ms; V1=5VD1=1N4007; Imax=1A Asumiendo C>>T; R*C>>T y asumiendo R=10K, por lo tanto C>>1.667uF, y lo tomamos de 470uF

Simulación

Forma de onda en R y C respectivamente:

5V sobre división en esta última gráfica.

Resultados obtenidos:

T1=10,20ms

Vmax=-1,4V

Vmin=-11,2V

Vrms*ciclo=7,87V

Vpp=10V

f=98Hz

R1=9,3K

Se observa que los datos obtenidos pico a pico corresponden en buena medida a la simulación, por lo que el cambiador de nivel funciono de la forma esperada. Aunque hubo el detalle de simular con una onda sinusoidal en vez de una cuadrada.

Actividad 2: Diseñe un circuito duplicador de voltaje como el de la figura 2, donde la entrada sinusoidal Vs tiene 60 Vpico. Obtenga las especificaciones de los componentes.

Simulación:

15 Vpico =10.43VrmsD1=D2= 1N4007Asumimos C1=C2= 470µF

Resultados obtenidos: En esta práctica se hacen observaciones importantes, pues debido a limitantes de voltaje en el capacitor seleccionado (16v) se trabajó con 15V en el secundario, por no tomar en cuenta esta misma limitante, uno de los capacitores de 470uF necesito cambiarse, C2 por 100uF y se observó un voltaje en el secundario máximo de -13V.

Actividad 3. Diseñe dos reguladores de voltaje con diodo zener con la configuración de la figura 3, las especificaciones en la tabla. Para el primero circuito (3a), tome el voltaje de entrada variable (regulación de línea). Para el segundo circuito (3b), tome la carga variable (regulación de carga)

Mesón 5:

Pz=1/2W; Vz=6.8V

Imax=(Pz/Vz)=73.53mA

Tomando una I=50mA

R1=[(20-6.8)/50mA]=264ohm; R1=270ohm valor comercial

Asumimos IR1=1mA

R1=(6.8V/1mA)=6.8Kohm

It=[(20-6.8)/270]=0.19mA

Tomando el valor de R1=6.7Kohm

IR1=(6.8V/6.7mA)=1.01mA

Iz=40mA-1.01mA=38.99mA

Rz=(6.8V/38.99mA)=174.40ohm

I1max=(6.8V/6,7K)=1.025mA

Circuito 3A.

Regulacion=Rz/(Rz+R1)=174.4/(174.4+270)=392.43mV/V

El cambio completo en Vs(0 a 15V) resulta en ΔV=392.43*20=7,85V

Circuito 3B.

Regulación de la carga=-(Rz||R1)=-105.96mV/mA

el cambio completo en I1(0 a 0.925mA) resulta en ΔV=-105.96*0.9mA=-95.30mV

Resultados obtenidos:

Circuito 3A

R1usada=230ohm

R2=5,9Kohm

fuente DC

Vr1=5,2V

Vz=6,7V

fuente AC

Vpp=40V

Vr1=12,9V

Vz=6,3V

fuente AC

Vpp=20,2V

Vr1=1,1V

Vz=5,3V

Circuito 3B

Ir2=0,6mA

Iz=22,8mA

Ir1=23,8mA

Práctica 3:

Actividad1: Rectificador de media onda con rizo.

Vrizo=Vp/2.F.R.CVo = Vmax * e (-T´ / RLC)Vo = Vrizo = 3VVmax = Vsecundario pico = 12*(2)1/2 = 16.97 VT´ : tiempo de descarga del condensador T´ < T (periodo)T = 1/f = 1/60 = 0.016´ sT´< T → T´ PARA LOS CALCULOS 15msPOR LO TANTO: C = 100Μf

Los valores obtenidos experimentalmente fueron:

Vpp=3,20V de la señal rectificada que es igual al VrizoVpp=11,8V de la señal de entrada o de alimentación

Se observa una pequeña variación con respecto a lo calculado en simulaciones debido a los errores de lectura del instrumento y la exactitud por parte de los fabricantes de los componentes en los valores de los mismos. La gráfica obtenida en el osciloscopio fue la siguiente:

Actividad2: Fuente DC regulada con Zener. Según tabla tenemos:

Vp(rms)=120, Vs(rms)=12, RL=125 Ohm, Vo(dc)=Vzener;Vcmax=Vs.Raiz(2)-2.Vd, donde Vd=0,7Vcmax=15,57vVrizo=(I1.T)/2.c donde T=1/60HzSI ASUMIMOS UN C COMERCIAL 100ufVcmax-Vrizo>>VzPor lo tanto Vrizo=15,57-10=5,57Despejando I1=66,84mA./20 para disminuir el rizo I1=3,34mARD=(Vcmax-Vz)/I1=1,7Kohm.

Se observó en los valores experimentales una señal regulada con un voltaje Vp=6,8V debido al tipo de diodo zener utilizado, presentándose una modificación en R2 debido al daño del dispositivo (potenciómetro) utilizado originalmente y debido a que el diodo no disparaba con una resistencia tan alta, y se usó una señal atenuada por 10 original con un valor de Vpp=3,76V lo equivalente a Vpp=37,6V

Actividad 3: Diodos especiales

Diodo emisor de Luz (LED), Implemente los diodos leds como señalización al colocar 7 leds en forma de ocho, como se indica en la figura.

En este circuito solamente se probó el principio de funcionamiento de un display siete segmentos con ánodo común el cual demostró que al conectar el ánodo de todos los diodos a un mismo punto y cerrando el circuito conectando el cátodo a tierra.

Monte un circuito donde se demuestre la operación de un Fotodiodo bajo la incidencia de luz o sin la incidencia de la luz. (Floyd capitulo 3).

El circuito que se utilizó realmente fue muy distinto al de simulación en él se usó una fotocelda como elemento en lugar de un fotodiodo y se basó en polarizarlo directamente y conectar un micro amperímetro para observar las variaciones leves de corriente conforme la iluminación en el dispositivo era variada.