Gua de NOMBRE DE LA MATERIA

INFORME DE PRCTICAS DE LABORATORIOS Y TALLERES.

ASIGNATURALaboratorio de ElectronicaGrupo NMesa N

CARRERA: Ing. Industrial y de ProcesosNombre

NIVEL Y PARALELO:4 - AJonathan Paucay.

Fecha realizacin :1704/2015

Fecha presentacin informe:27/04/2015

Prctica N1

DIODOS

1. OBJETIVOSLogradoFalta prcticaNo logrado

Construir la caracterstica volt-amperica del diodo. Construir circuito con diodo que cumpla la funcin and y or. Construir y medir caractersticas de circuitos rectificadores de media onda y onda completa. Medir caractersticas de rectificador con filtro capacitivo.

2. CONCEPTOS

RECTIFICACION DE MEDIA ONDAEl anlisis de los diodos se ampliar para incluir las funciones variables en el tiempo tales como la forma de onda senoidal y la onda cuadrada.La red ms simple que se examinar con una seal variable en el tiempo aparece en la figura No. 1. Por el momento se utilizar el modelo ideal para asegurar que el sistema no se dificulte por la complejidad matemtica adicional.

Figura 1. Rectificador de Media OndaA travs de un ciclo completo, definido por el periodoTde la figura 1, el valor promedio (la suma algebraica de las reas arriba y abajo del eje) es cero. El circuito de la figura No. 1, llamadorectificador de media onda, generar una forma de onda Vo, la cual tendr un valor promedio de uso particular en el proceso de conversin de ac a dc. Cuando un diodo se usa en el proceso de rectificacin, es comn que se le llamerectificador. Sus valores nominales de potencia y corriente son normalmente mucho ms altos que los diodos que se usan en otras aplicaciones, como en computadores o sistemas de comunicacin.

Figura 2. Regin de conduccin (0-T/2)Durante el intervalo t= 0 T/2 en la figura No. 1, la polaridad del voltaje aplicado Vi es como para establecer "preciso" en la direccin que se indica, y encender el diodo con la polaridad indicada arriba del diodo. Al sustituir la equivalencia de circuito cerrado por el diodo dar por resultado el circuito equivalente de la figura No. 2, donde parece muy obvio que la seal de salida es una rplica exacta de la seal aplicada. Las dos terminales que definen el voltaje de salida estn conectadas directamente a la seal aplicada mediante la equivalencia de corto circuito del diodo.Para el periodo T/2 T, la polaridad de la entrada Vi es como se indica en la figura No. 3, y la polaridad resultante a travs del diodo ideal produce un estado "apagado" con un equivalente de circuito abierto. El resultado es la ausencia de una trayectoria para el flujo de carga y Vo= iR= (0)R=0 V para el periodo T/2 T. La entrada Vi y la salida Vo se dibujaron juntas en la figura No. 4 con el propsito de establecer una comparacin. Ahora, la seal de salida Vo tiene un rea neta positiva arriba del eje sobre un periodo completo, y un valor promedio determinado por:Vdc= 0.318 Vm Media onda (1.0)

Figura 3. Regin de no conduccin (T/2 T).

Figura 4. Seal rectificada de media onda.

3. ACTIVIDADES

Calcule la recta de carga de la figura 1 empleando el modelo ideal del diodo.

3.1 MATERIALES

Diodos 1N1004 Resistencia 4,5 ohms. Resistencia 1 kohms. Resistencia 2 kohms. Filtro de 100 uf Filtro 200uf. Voltmetro de Alta impedancia de entrada. Fuente de Alimentacin.

3.2 PROCEDIMIETO

3.2.1 Deducir, con el multmetro digital, el nodo y el ctodo del diodo 1N1004. Comentar el procedimiento.Para deducir la corriente que pasa por el diodo 1N4148 se colocaron a prueba y error las puntas el multmetro en las puntas del diodo hasta localizar el nodo y el ctodo, encontrando un valor de 0.604.

3.2.2 Para el diodo 1N1004, anotar el valor de los siguientes parmetros proporcionados en las hojas caractersticas del fabricante.

IFmaxPtotmxVRmax

200 m A500 mW100 V

3.2.3 Comentar el significado de cada uno de estos parmetros.

Figura 1

3.2.3. En el circuito de la Fig. 1, dar a la resistencia "R" un valor adecuado (resistencia y potencia), para que la corriente que recorra el circuito sea aproximadamente la mitad de la corriente mxima que puede soportar el 1N1004 sin que ste se estropee.

Se coloc dos resistencias en paralelo de 7 para que el circuito nos pueda dar todos los valores exigidos por la tabla y no se estropee el diodo.

3.2.4 A partir de la curva caracterstica I-V proporcionada para el 1N1004, deducir que le ocurre a la corriente directa "IF" cuando vara la temperatura.

Cuando la temperatura es mayor el diodo se dispara con un valor menor al establecido por el Datasheet (0.07) y a temperatura normal el diodo funciona correctamente de acuerdo a las especificaciones del fabricante.

3.2.5 Variando el valor del voltaje de la fuente "V" del circuito de la Fig. 1, rellenar la tabla de la Fig. 2. Tngase en cuenta lo observado en el apartado anterior (al pasar una corriente elevada por el 1N1004 ste se calienta).

VF (V)0.40.50.60.70.750.80.850.9

IF(mA)0.0320.302.226.1669.77171.09414.05855.02

Tabla 1

3.2.6. Con los datos de la tabla anterior, representar de forma aproximada, la caracterstica I-V del 1N1004.

3.2.7. Dado el circuito de la Fig. 3, trazar la recta de carga sobre la caracterstica I-V proporcionada por el fabricante (a 25 C), y determinar el punto de trabajo.

Figura 3

3.2.10. Los circuitos de la Fig. 4 corresponden a dos puertas lgicas con diodos:

Figura 4

3.2.11. Para cada una de ellas rellenar la tabla de la Fig. 5.

VA(volt)VB(volt)VY(volt)VA(volt)VB(volt)VY(volt)

000.485000

050.517054.48

500.517504.48

555555

Figura 5 3.2.12. Transformar los valores altos de tensin de las tablas de la fig. 5 en "1" lgico y los valores bajos en un cero "0" lgico, y rellenar las correspondientes tablas de la fig. Fig. 6.

ABYABY

000000

010011

100101

111111

Figura 6

3.2.13. Indicar que tipo de puertas es cada uno de los circuitos y dibujar su smbolo lgico.

Rectificacin de media onda 3.3.1 Construya el circuito en la figura 7 utilizando una seal de entrada senoidal de 12 V, 60Hz, un diodo 1N4001 y un resistor de 1k. 3.3.2 Utilizando los dos canales de su osciloscopio, observe los voltajes de entrada y salida y el efecto de rectificacin. 3.3.3 Mida el voltaje de pico, voltaje dc de la seal rectificada (salida).

Se observ en el osciloscopio que el voltaje pico de la seal (pk-pk) es de 16.2 voltios.

3.3.4 En su informe, compare ambas seales y discuta los resultados. Compare con los resultados esperados.

Figura 7

Rectificacin de onda completa 3.3.5 Construya el circuito en la figura 8 utilizando la misma seal de entrada del circuito anterior, cuatro diodos 1N4001 y un resistor de 1k . 3.3.6 Utilizando los dos canales de su osciloscopio, observe las seales de entrada y salida del circuito. 3.3.7 Mida el voltaje de pico, voltaje dc y frecuencia de la seal rectificada.

Se observ en el osciloscopio que el voltaje pico de la seal (pk-pk) es de 15.6 voltios y la frecuencia de 120Hz.

3.3.8 En su informe, compare ambas seales y discuta los resultados. Compare con los resultados esperados.

El resultado q nos da en la grfica de la comparacin es la continuacin de la de la onda sea la no rectificada se desplaza hacia la parte negativa y la rectificada o lo hace.

3.3.9 No rompa el circuito ya que lo utilizar en la prxima parte.

Figura 8Rectificador de onda completa con filtro 3.3.10 Aada un capacitor de un 100 uF a la salida del circuito anterior como muestra la figura 4. 3.3.11 Observe el voltaje de salida y guarde la imagen de los cambios en la salida. Mida el voltaje de rizo (pico a pico) y compare con los valor esperado.Se observ en el osciloscopio que el voltaje pico de la seal (pk-pk) es de 1.04 voltios.

3.3.12 Mida los cambios en el voltaje de rizo al a) duplicar la capacitancia, b) duplicar la resistencia de carga.A) Voltaje de pico es 490 mV.

B) Voltaje de pico es 541 mV.

3.3.13 En su informe, compare los resultados medidos con los esperados y discuta el efecto de los cambios en el capacitor, resistor.

Al realizar una comparacin con las ondas nos daba solo una parte de la onda que sera el pico de la onda.

4. INVESTIGACIN

Busque el datasheet del diodo 1N1004, analice las caracterstica del dispositivo especialmente las declarada en la tabla 1

4.1 ACTIVIDAD EXPLORATORIA

Investigue el funcionamiento de 1N4001 Investigue el funcionamiento un rectificador de media onda. Investigue el funcionamiento un rectificador de onda completo.

FUNCIONAMIENTO DE 1N4001La hoja de caractersticas del diodo 1N4001, un diodo rectificador empleado en fuentes de alimentacin (circuitos que convierten una tensin alterna en una tensin continua).La serie de diodos del 1N4001 al 1N4007 son siete diodos que tienen las mismas caractersticas con polarizacin directa, pero en polarizacin inversa sus caractersticas son distintas.Primeramente analizaremos las "Limitaciones mximas" que son estas:

Estos tres valores especifican la ruptura en ciertas condiciones de funcionamiento. Lo importante es saber que la tensin de ruptura para el diodo es de 50 V, independientemente de cmo se use el diodo. Esta ruptura se produce por la avalancha y en el 1N4001 esta ruptura es normalmente destructiva.Corriente mxima con polarizacin directaUn dato interesante es la corriente media con polarizacin directa, que aparece as en la hoja de caractersticas:

Indica que el 1N4001 puede soportar hasta 1 A con polarizacin directa cuando se le emplea como rectificador. Esto es, 1 A es el nivel de corriente con polarizacin directa para el cual el diodo se quema debido a una disipacin excesiva de potencia. Un diseo fiable, con factor de seguridad 1, debe garantizar que la corriente con polarizacin directa sea menor de 0,5 A en cualquier condicin de funcionamiento.Los estudios de las averas de los dispositivos muestran que la vida de stos es tanto ms corta cuanto ms cerca trabajen de las limitaciones mximas. Por esta razn, algunos diseadores emplean factores de seguridad hasta de 10:1, para 1N4001 ser de 0,1 A o menos.Cada de tensin con polarizacin directaOtro dato importante es la cada de tensin con polarizacin directa:

Estos valores estn medidos en alterna, y por ello aparece la palabra instantneo en la especificacin. El 1N4001 tiene una cada de tensin tpica con polarizacin directa de 0,93 V cuando la corriente es de 1 A y la temperatura de la unin es de 25 C.

RECTIFICACION DE MEDIA ONDAEl anlisis de los diodos se ampliar para incluir las funciones variables en el tiempo tales como la forma de onda senoidal y la onda cuadrada.La red ms simple que se examinar con una seal variable en el tiempo aparece en la figura No. 1. Por el momento se utilizar el modelo ideal para asegurar que el sistema no se dificulte por la complejidad matemtica adicional.

Figura 1. Rectificador de Media OndaA travs de un ciclo completo, definido por el periodoTde la figura 1, el valor promedio (la suma algebraica de las reas arriba y abajo del eje) es cero. El circuito de la figura No. 1, llamadorectificador de media onda, generar una forma de onda Vo, la cual tendr un valor promedio de uso particular en el proceso de conversin de ac a dc. Cuando un diodo se usa en el proceso de rectificacin, es comn que se le llamerectificador. Sus valores nominales de potencia y corriente son normalmente mucho ms altos que los diodos que se usan en otras aplicaciones, como en computadores o sistemas de comunicacin.

Figura 2. Regin de conduccin (0-T/2)Durante el intervalo t= 0 T/2 en la figura No. 1, la polaridad del voltaje aplicado Vi es como para establecer "preciso" en la direccin que se indica, y encender el diodo con la polaridad indicada arriba del diodo. Al sustituir la equivalencia de circuito cerrado por el diodo dar por resultado el circuito equivalente de la figura No. 2, donde parece muy obvio que la seal de salida es una rplica exacta de la seal aplicada. Las dos terminales que definen el voltaje de salida estn conectadas directamente a la seal aplicada mediante la equivalencia de corto circuito del diodo.Para el periodo T/2 T, la polaridad de la entrada Vi es como se indica en la figura No. 3, y la polaridad resultante a travs del diodo ideal produce un estado "apagado" con un equivalente de circuito abierto. El resultado es la ausencia de una trayectoria para el flujo de carga y Vo= iR= (0)R=0 V para el periodo T/2 T. La entrada Vi y la salida Vo se dibujaron juntas en la figura No. 4 con el propsito de establecer una comparacin. Ahora, la seal de salida Vo tiene un rea neta positiva arriba del eje sobre un periodo completo, y un valor promedio determinado por:Vdc= 0.318 Vm Media onda (1.0)

Figura 3. Regin de no conduccin (T/2 T).

Figura 4. Seal rectificada de media onda.Al proceso de eliminacin de la mitad de la seal de entrada para establecer un nivel dc se le llamarectificacin de media onda.El efecto del uso de un diodo de silicio conVT= 0.7 V se seala en la figura 5 para la regin de polarizacin directa. La seal aplicada debe ser ahora de por lo menos 0.7 V antes que el diodo pueda "encender". Para los niveles de Vi menores que 0.7 el diodo an est en estado de circuito abierto y Vo = 0 V, como la misma figura. Cuando conduce, la diferencia entre Vo y Vi se encuentra en un nivel fijo deVT= 0.7 V y Vo = Vi VT,segn se indica en la figura. El efecto neto es una reduccin en el rea arriba del eje, la cual reduce de manera natural el nivel resultante del voltaje dc. Para las situaciones dondeVm>>VT, la siguiente ecuacin puede aplicarse para determinar el valor promedio con un alto nivel de exactitud.Vdc =0.318 (Vm VT)(2.0)

Figura 5. Efecto de VTsobre la seal rectificada de media onda.SiVmes suficientemente ms grande queVT, la ecuacin (1.0) es a menudo aplicada como una primera aproximacin deVdc.RECTIFICACION DE ONDA COMPLETAPuente de diodosEl nivel de dc que se obtiene a partir de una entrada senoidal puede mejorar al 100% si se utiliza un proceso que se llamarectificacin de onda completa, La red ms familiar para llevar a cabo la funcin aparece en la figura 6 con sus cuatro diodos en una configuracin en forma depuente.Durante el periodo t= 0 a T/2 la polaridad de la entrada se muestra en la figura 7. Las polaridades resultantes a travs de los diodos ideales tambin se sealan en la figura 7 para mostrar que D2y D3estn conduciendo, en tanto que D1y D4se hallan en estado "apagado". El resultado neto es la configuracin de la figura 8, con su corriente y polaridad indicadas a travs de R. Debido a que los diodos son ideales, el voltaje de carga Vo= Vi, segn se muestra en la misma figura.

Figura 6. Puente rectificador de onda completa

Figura 7. Red de la figura 6 para el periodo 0 T/2del voltaje de entrada Vi

figura 8. Trayectoria de conduccin para laregin positiva de Vi.

Para la regin negativa de la entrada los diodos conductores son D1y D4, generando la configuracin de la figura No. 9. El resultado importante es que la polaridad a travs de la resistencia de carga R es la misma que en la figura 7, estableciendo un segundo pulso positivo, como se indica en la figura 9. Despus de un ciclo completo los voltajes de entrada y de salida aparecern segn la figura. 10.

Figura 9. Trayectoria de conduccin parala regin negativa de Vi.

Figura 10 Formas de onda de entrada y salida para

4.2 PREGUNTAS DE REFLEXION

Es suficiente obtener un resistor de 4.5ohm 0.5 watt para lograr los objetivos necesarios? Explique.No es suficiente porque se necesita varias resistencias para obtener los datos que nos pide las tablas.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

El desarrollo de sta prctica fue muy interesante y productivo, ya que me permiti conocer de una manera terica-practica el porqu del comportamiento de los diodos en los diferentes sistemas electrnicos que lo utilizan. Anterior a ste trabajo, me era desconocido como afectaba directamente el calor a los diodos, pensaba en muchas posibilidades pero no saba a ciencia cierta qu era lo que realmente ocurra cuando por un exceso en la demanda de la corriente , el diodo se pona en corto daando a todo el sistema. Tambin pude observar cmo es que los pulsos negativos que no debera de conducir durante la polarizacin inversa del diodo, pasan por ste como si fuera un conductor y daan as por ejemplo el capacitor de filtraje de una fuente y por consecuencia los sistemas conectados a sta fuente.

6. EVALUACIN

Criterios de Evaluacin Apreciacin del Docente

Estudiante AEstudiante BEstudiante C

a. Realiza el Trabajo de Forma ordenada

b. Delega funciones para la realizacin eficiente y eficaz de la prctica.

c. Aplica el conocimiento terico y prctico.

d. Presenta actividades exploratorias y de aplicacin de acuerdo a los parmetros establecidos por la Facultad. Incluye bibliografa.

e. Concluye y recomienda objetivamente.

Puntaje: Logrado 2 puntos. Falta prctica. 1 punto. No logrado 0.

Observaciones (Docentes):

BIBLIOGRAFA

1. Boylestad, Electronic Devices and Circuits, 7th Ed. -Cap. 2.7-2.8. Hojas de datos: 1N1004, 1N1003 etc. Sistemas digitales, principios y aplicaciones, Tocci, Widmer, Prentice Hall, 8va. Ed., 2003 Diseo digital, Wakerly, Pearson, 3ra. Ed., 2001

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