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Electrónica Analógica Problemas de diodos
2.1 PROBLEMAS
PROBLEMA 1
Para el circuito de la figura determinar el valor de la tensión en la carga para los siguientes casos:
a) b)
Solución
CASO a)
Dado que la tensión en el ánodo parece ser más alta que en el cátodo (VA > VK), y mayor que la tensión umbral (VA - VK < Vγ), suponemos que el diodo está polarizado directamente (D ON), y por lo tanto, conduce.
Sustituimos el diodo por su circuito equivalente en ON:
La tensión en la carga se calcula como: [1]
1
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0v V(v)
I (mA)
V(v)
I (mA)
0v
V(v)
I (mA)
0v V(v)
I (mA)
V(v)
I (mA)
0v
KA
I
D ON (P.D.)
KA
I
KA
I
D ON (P.D.)
50v 5K
I
I
A K
M
50v 5K
I
I
A K
M
I
I
A K
M
50v 5K
D
RL50v 5K
D
RL
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Para calcular la corriente que circula por la carga, resolvemos la malla M:
M:
Comprobamos que la hipótesis de D ON es correcta. Para ello, tenemos que verificar que I > 0:
I = 10mA > 0 Hipótesis D ON OK !
Volviendo a [1]:
Lógico, ya que toda la tensión aplicada cae sobre la carga.
CASO b)
Al igual que en el caso anterior, dado que la tensión en el ánodo parece ser más alta que en el cátodo (VA > VK), y mayor que la tensión umbral (VA - VK < Vγ), suponemos que el diodo está polarizado directamente (D ON), y por lo tanto, conduce.
Sustituimos el diodo por su circuito equivalente en ON:
La tensión en la carga se calcula como: [1]
Para calcular la corriente que circula por la carga, resolvemos la malla M:
M:
Comprobamos que la hipótesis de D ON es correcta. Para ello, tenemos que verificar que I > 0:
I = 9.85mA > 0 Hipótesis D ON OK !
Volviendo a [1]:
2
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
1
300
7.011
tgRF0.7v
A K
I
D ON (P.D.)
1300
7.011
tgRF0.7v
A K
I
D ON (P.D.)
50v 5K
I
I
K
M
0.7v 1Ω
50v 5K
I
I
K
M
0.7v 1Ω
Electrónica Analógica Problemas de diodos
¿Qué hubiera ocurrido si, en cualquiera de los dos casos, inicialmente hubiésemos supuesto el diodo en OFF?
Sustituimos el diodo por su circuito equivalente en OFF:
Comprobamos que la hipótesis de D OFF es correcta. Para ello, tenemos que verificar que VA - VK < Vγ:
VA = 0 + ΔV1 = 0 + 50 = 50v VA - VK < Vγ 50 – 0 < 0.7 Hipótesis D OFF INCORRECTA !VK = 0 + ΔV2 =
Y volveríamos a empezar a resolver el problema partiendo de la suposición de D ON.
¿Qué ocurre si, en el caso b), sustituimos la pila de 50v por una de 0.5v y suponemos inicialmente el diodo en ON?
La tensión en la carga se calcula como: [1]
Para calcular la corriente que circula por la carga, resolvemos la malla M:
M:
Comprobamos que la hipótesis de D ON es correcta. Para ello, tenemos que verificar que I > 0: I = -0.04mA > 0 Hipótesis D ON INCORRECTA !
3
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
KA
I = 0
D OFF (P.I.)
KA
I = 0
D OFF (P.I.)
50v 5K
I = 0
A K
ΔV1 ΔV250v 5K
I = 0
A K
ΔV1 ΔV2
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
1
300
7.011
tgRF0.7v
A K
I
D ON (P.D.)
1300
7.011
tgRF0.7v
A K
I
D ON (P.D.)
0.5v 5K
I
I
K
M
0.7v 1Ω
0.5v 5K
I
I
K
M
0.7v 1Ω
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Por lo tanto, el diodo estará en OFF. Sustituimos el diodo por su circuito equivalente en OFF:
VA = 0 + ΔV1 = 0 + 0.5 = 0.5v VA - VK < Vγ 0.5 – 0 < 0.7 Hipótesis D OFF OK !VK = 0 + ΔV2 =
Volviendo a [1]:
4
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
KA
I = 0
D OFF (P.I.)
KA
I = 0
D OFF (P.I.)
0.5v 5K
I = 0
A K
ΔV1 ΔV20.5v 5K
I = 0
A K
ΔV1 ΔV2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 2
Para el circuito de la figura, calcular la tensión que cae sobre el diodo.
Solución
En primer lugar, calculamos el equivalente Thevenin entre el punto P y tierra:
Eq. Th.
Vth es la tensión entre el punto P y tierra, es decir, la tensión que cae sobre la resistencia R2:
Calculamos la corriente I a través de la malla MM:
Lógico, ya que si aplicamos una tensión sobre dos resistencias iguales dispuestas en serie, en cada una de ellas cae la mitad de la tensión aplicada.
5
15v 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
15v 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
15v 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
XP
15v 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
15v 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
XP
15v 200ΩR2
200ΩR1
XP
Vth
I
M
I
15v 200ΩR2
200ΩR1
XP
Vth15v 200ΩR2
200ΩR1
XP
Vth
I
M
I
Vth
2.5v
Rth
VD ?
Vth
2.5v
Rth
2.5v
Rth
VD ?
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Rth es la resistencia que se ve desde el punto P hacia la derecha cuando cortocircuitamos la fuente de tensión:
Rth = R1 || R2 =
Después de hacer Thevenin, el circuito equivalente que nos queda es el siguiente:
Dado que la tensión en el ánodo parece ser más alta que en el cátodo (VA > VK), y mayor que la tensión umbral (VA - VK < Vγ), suponemos que el diodo está polarizado directamente (D ON), y por lo tanto, conduce.
Sustituimos el diodo por su circuito equivalente en ON:
La tensión en el diodo se calcula como: [1]
6
200ΩR2
200ΩR1
XP
Rth
200ΩR2
200ΩR1
XP
Rth
7.5v
2.5v
0.1K
VD ?
7.5v
2.5v
0.1K
VD ?
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
V(v)
I (mA)
0.7v 1v
300mA
1300
7.011
tgRF0.7v
A K
I
D ON (P.D.)
1300
7.011
tgRF0.7v
A K
I
D ON (P.D.)
7.5v
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω
A
K
I
M
7.5v
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω
A
K7.5v
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω7.5v
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω
A
K
I
M
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Para calcular la corriente que circula por la carga, resolvemos la malla M:
M:
Comprobamos que la hipótesis de D ON es correcta. Para ello, tenemos que verificar que I > 0:
I = 42.5mA > 0 Hipótesis D ON CORRECTA !
Volviendo a [1]:
¿Para qué tensión de entrada dejará de conducir el diodo?
Como hemos hecho en el caso anterior, en primer lugar calculamos el equivalente Thevenin:
Si aplicamos una tensión sobre dos resistencias iguales dispuestas en serie, en cada una de ellas cae la mitad de la tensión aplicada.
La resistencia Thevenin será la misma que en caso anterior: Rth = R1 || R2 = 0.1K
7
Vi 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
XP
Vi 200ΩR2
2.5v
200ΩR1
VD ?
XP
Vi 200ΩR2
200ΩR1
XP
Vth
I
M
I
Vi 200ΩR2
200ΩR1
XP
VthVi 200ΩR2
200ΩR1
XP
Vth
I
M
I
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Dado que tenemos que calcular para qué tensión de entrada dejará de conducir el diodo, supondremos que está en ON (conduce) y calcularemos el punto límite de conducción cuando (I ≤ 0, no conduce).
Para calcular la corriente que circula por el diodo, resolvemos la malla M:
M:
Hallamos el punto límite de conducción del diodo. Para ello hacemos I ≤ 0:
En resumen, cuando Vi ≤ 6.4 el diodo estará en OFF y cuando Vi > 6.4 en ON:
8
6.4v
Vi
D OFF D ON
6.4v
Vi
D OFF D ON
Vi/2
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω
A
K
I
M
Vi/2
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω
A
KVi/2
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1ΩVi/2
2.5v
0.1K
VD ?0.7v
1Ω
A
K
I
M
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 3
Hallar los estados de los diodos en función de la tensión de entrada:
Solución
Pasos a seguir:
1. Considerar que Vi es +∞ o -∞ (si hay un diodo en el mismo cable que Vi, tiene que empezar conduciendo) y deducir qué diodos conducen (DON) y cuáles no (DOFF).
a. VA - VK > Vγ DON
b. VA - VK < Vγ DOFF
2. Dibujar el circuito con sus equivalentes y resolverlo con el objetivo de calcular las corrientes de los diodos en ON y las tensiones de los diodos en OFF.
3. Calcular los puntos límite de conducción de los diodos y determinar cuál es el diodo cuyo punto límite de conducción condiciona el cambio de estado
a. DON DOFF : ID ≤ 0b. DOFF DON : VA –VK ≥ Vγ
4. Sustituir el diodo que nos ha condicionado por su circuito equivalente en el nuevo estado y repetir desde el paso 2 hasta calcular el cambio de estado del resto de diodos.
PASO 1
En este caso, vamos a suponer que Vi es +∞. Por lo tanto, con Vγ = 0.7v:
(+Vi↑↑) VAD1 > VKD1 (0v) VAD1 - VKD1 > Vγ (0.7v) D1ON
(0v) VAD2 < VKD2 (+Vi↑↑) VAD2 - VKD2 < Vγ (0.7v) D2OFF
9
Vi
1K
1KD2
D1
Vi
1K
1KD2
D1
V(v)
I (mA)
0.7v V(v)
I (mA)
0.7v
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 2
M1: M2: N:
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0 D1 es el que condicionaD2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2 no se cumple
D2 no cambia con D1ON
Por lo tanto, con D2OFF, cuando D1 pasa de ON a OFF. Ahora, suponiendo que D1 está en OFF, vamos a ver cuando cambia D2.
PASO 4 PASO 2
M:
10
Vi
1K
1K
0.7v
KD1
AD1
AD2
KD2
ILI
ID1
M1
M2
NVi
1K
1K
0.7v
KD1
AD1
AD2
KD2
ILI
ID1
Vi
1K
1K
0.7v
KD1
AD1
AD2
KD2
ILI
ID1
M1
M2
N
Vi
1K
1K
KD1
AD1
AD2
KD2
II
M
Vi
1K
1K
KD1
AD1
AD2
KD2
II
M
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 4 PASO 3
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
Por lo tanto, cuando D1OFF, cuando D2 pasa de OFF a ON.
Resumen:
11
-1.4vVi
D1OFF
D2ON
1.4v
D1OFF
D2OFF
D1ON
D2OFF
-1.4vVi
D1OFF
D2ON
1.4v
D1OFF
D2OFF
D1ON
D2OFF
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 4
Para el circuito de la figura, hallar:
1. Los estados de los diodos en función Vi
2.
Solución
* PASO 0
PASO 1
Como tenemos un diodo en serie con la tensión de entrada, vamos a suponer Vi de tal manera que el diodo esté en ON. Por lo tanto, Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que VγD1 = 0v y para VγD2 = 1v:
(+Vi↑↑) VAD1 > VKD1 (<+Vi↑↑) VAD1 - VKD1 > VγD1 (0v) D1ON
(6v) VAD2 < VKD2 (+Vi↑↑) VAD2 - VKD2 < VγD2 (1v) D2OFF
12
V(v)
I (mA)
0v 1v
100mAD1
V(v)
I (mA)
0v 1v
100mA
V(v)
I (mA)
0v 1v
100mAD1
V(v)
I (mA)
1v 1.5v
100mAD2
V(v)
I (mA)
1v 1.5v
100mA
V(v)
I (mA)
1v 1.5v
100mAD2
V(v)
I (mA)
0v 1v
100mAD1
V(v)
I (mA)
0v 1v
100mA
V(v)
I (mA)
0v 1v
100mAD1
5100
15.11
tgRF1v
A K
I
D2 ON (P.D.)
5100
15.11
tgRF1v
A K
I
D2 ON (P.D.)V(v)
I (mA)
1v 1.5v
100mAD2
V(v)
I (mA)
1v 1.5v
100mA
V(v)
I (mA)
1v 1.5v
100mAD2
KA
I = 0
D2 OFF (P.I.)
KA
I = 0
D2 OFF (P.I.)
10100
11
tgRF
A K
I
D1 ON (P.D.)
10100
11
tgRF
A K
I
D1 ON (P.D.)
KA
I = 0
D1 OFF (P.I.)
KA
I = 0
D1 OFF (P.I.)
Vi
10ΩD2
D1
6v
Vo
Vi
10ΩD2
D1
6v
Vo
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 2
M:
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0 vVV
I ii
D 0002.01
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
El diodo que condiciona es D2. Por lo tanto, con D1ON, cuando D2 pasa de OFF a ON. Ahora, suponiendo que D2 está en ON, vamos a ver cuando cambia D1.
PASO 4 PASO 2
M1:
13
Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M
ID1Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M
ID1
Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M1
ID1
1v
5Ω
M2
ID2
IL
N
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
Por lo tanto, cuando D2ON, D1 pasa de ON a OFF cuando
Una vez hemos resuelto los estados de los diodos para los diferentes valores de V i, calculamos la Vo en cada caso:
M:
Resumen:
14
Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M
ID1
Vo
Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M
ID1Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M
ID1
Vo
Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD110Ω
M1
ID1
1v
5Ω
M2
ID2
IL
N
Vo
Vi
10Ω
6v
AD2
KD2
AD1 KD1
1v
5Ω
ID2
ID2
M
Vo
Electrónica Analógica Problemas de diodos
15
3.33vVi
D1OFF
D2ON
10v
D1ON
D2ON
D1ON
D2OFF
vVo 33.34
10 i
o
VV
2i
o
VV
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 5
Para el circuito de la figura, hallar:
1. Los estados de los diodos (ideales) en función Vi
2.
Solución
PASO 1
Como tenemos un diodo en serie con la tensión de entrada, vamos a suponer Vi de tal manera que el diodo esté en ON. Por lo tanto, Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que VγD1 = VγD2 = 0v:
(+Vi↑↑) VAD1 > VKD1 (<+Vi↑↑) VAD1 - VKD1 > VγD1 (0v) D1ON
(<+Vi↑↑) VAD2 < VKD2 (+Vi↑↑) VAD2 - VKD2 < VγD2 (0v) D2OFF
PASO 2
M:
16
Vi
5K
5v
10v2K
10KAD1 KD1
AD2
KD2
M
ID1
Vi
5KD2
D1
5v
10v2K
10K
Vo
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
El diodo que condiciona es D1. Por lo tanto, con D2OFF, cuando D1 pasa de ON a OFF. Ahora, suponiendo que D1 está en OFF, vamos a ver cuando cambia D2.
PASO 4 PASO 2
PASO 4 PASO 3
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2 no se cumple D2 no cambia con D1OFF
Por lo tanto, D2 se mantiene siempre en OFF.
Una vez hemos resuelto los estados de los diodos para los diferentes valores de V i, calculamos la Vo en cada caso:
17
Vi
5K
5v
10v2K
10KAD1 KD1
AD2
KD2
I=0
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Resumen:
18
Vi
5K
5v
10v2K
10KAD1 KD1
AD2
KD2
M
ID1
Vo
Vi
5K
5v
10v2K
10KAD1 KD1
AD2
KD2
M
I=0
Vo
10vVi
D1OFF
D2OFF
D1ON
D2OFF
vVo 103
20 i
o
VV
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 6
Para el circuito de la figura, hallar:
1. Los estados de los diodos (ideales) en función Vi
2.
Solución
PASO 1
Vamos a suponer Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que VγD1 = VγD2 = 0v:
(+Vi↑↑) VAD1 > VKD1 (10v) VAD1 - VKD1 > VγD1 (0v) D1ON
(<+Vi↑↑) VAD2 < VKD2 (+Vi↑↑) VAD2 - VKD2 < VγD2 (0v) D2OFF
PASO 2
M:
PASO 3
19
Vi
D1
D2
5v
10v
0.5K
0.8K
Vo
2K
1K
Vi
5v
0.5K
0.8K
AD1
KD1
AD2KD2
I=0 ID1
ID1
M
10v
2K
1K
Electrónica Analógica Problemas de diodos
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
El diodo que condiciona es D1. Por lo tanto, con D2OFF, cuando D1 pasa de ON a OFF. Ahora, suponiendo que D1 está en OFF, vamos a ver cuando cambia D2.
PASO 4 PASO 2
M:
PASO 4 PASO 3
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
Por lo tanto, cuando D1OFF, D2 pasa de OFF a ON cuando
Una vez hemos resuelto los estados de los diodos para los diferentes valores de V i, calculamos la Vo en cada caso:
20
Vi
5v
0.5K
0.8K
AD1
KD1
AD2KD2
I
M
10v
2K
1K
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
[1]
M2:
N: +
[1]
21
Vi
5v
0.5K
0.8K
AD1
KD1
AD2KD2
I=0 ID1
ID1
M
10v
2K
1K
Vo
Vi
5v
0.5KAD1
KD1
AD2KD2
I
M
10v
2K
1K
Vo
Vi
0.5K
0.8K
AD1
KD1
AD2KD2
M1
10v
2K
M2
NI1
I2
ID2
1K
5vVo
Electrónica Analógica Problemas de diodos
3.5
92
25.13
5.225
25.13
11055.132
25.13
555.2210210 2
iiii
o
VVVVIV
Resumen:
22
-9.8vVi
D1OFF
D2ON
10v
D1OFF
D2OFF
D1ON
D2OFF
3.5
92 i
o
VV
3.3
132 i
o
VV
4.1
4 i
o
VV
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 7
Para el circuito de la figura, hallar:
1. Los estados de los diodos (ideales) en función Vi
2.
Solución (suponiendo Vi = +∞ en el paso 1)
PASO 1
Vamos a suponer Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que VγD1 = VγD2 = 0v:
(-5v) VAD1 < VKD1 (+Vi↑↑) VAD1 - VKD1 < VγD1 (0v) D1OFF
(+Vi↑↑) VAD2 > VKD2 (5v) VAD2 - VKD2 > VγD2 (0v) D2ON
PASO 2
M1:
M2:
N:
23
Vi
5KD2D1
5v
Vo
5v
5K5K
Vi
5K
5v5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M1M2
N
ID2
I
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 3
D1OFF D1ON : VAD1 –VKD1 ≥ VγD1 no se cumple D1 no cambia
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0
El diodo que condiciona es D2. Por lo tanto, con D1OFF, cuando D2 pasa de ON a OFF. Ahora, suponiendo que D2 está en OFF, vamos a ver cuando cambia D1.
PASO 4 PASO 2
M1:
PASO 4 PASO 3
D1OFF D1ON : VAD1 –VKD1 ≥ VγD1
Por lo tanto, cuando D2OFF, D1 pasa de OFF a ON cuando
Solución (suponiendo Vi = -∞ en el paso 1)
24
Vi
5K
5v5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M
I=IoI
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 1
Vamos a suponer Vi = -∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que VγD1 = VγD2 = 0v:
(-5v) VAD1 > VKD1 (-Vi↓↓) VAD1 - VKD1 > VγD1 (0v) D1ON
(-Vi↓↓) VAD2 < VKD2 (5v) VAD2 - VKD2 < VγD2 (0v) D2OFF
PASO 2
M1:
M2:
N:
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2 no se cumple D2 no cambia
En este caso, el diodo que condiciona es D1. Por lo tanto, con D2OFF, cuando D1 pasa de ON a OFF. Ahora, suponiendo que D1 está en OFF, vamos a ver cuando cambia D2.
PASO 4 PASO 2
25
Vi
5v5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M1M2
N IoI
ID1
Vi
5K
5v5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M
I=IoI
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
PASO 4 PASO 3
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
Por lo tanto, cuando D1OFF, D2 pasa de OFF a ON cuando
Una vez hemos resuelto los estados de los diodos para los diferentes valores de V i, calculamos la Vo en cada caso:
26
Vi
5K
5v
Vo
5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M1M2
N
ID2
IoI
Vi
5K
5v
Vo
5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M
I=IoI
Vi
5K
5v
Vo
5v
5K5K
KD1
AD1
AD2
KD2
M1M2
N IoI
ID1
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Resumen:
27
-7.5vVi
D1ON
D2OFF
7.5v
D1OFF
D2OFF
D1OFF
D2ON
vVo 5.23
io
VV vVo 5.2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 8
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos (ideales) en función Vi
PASO 1
Vamos a suponer Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos: D1ON, D2OFF y D3ON
PASO 2
M1:
M2:
N:
28
Vi
4KD1
2K
D2
D3
3v
10v
2v4v
8K
3K3K
Vi
4K
2K
3v
10v
2v4v
8K
3K3K
A3
K3
K2
A2
K1A1
ID1
ID3
ILN
M1 M2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
D3ON D3OFF : ID3 ≤ 0
En este caso, el diodo que condiciona es D2. Por lo tanto, con D1ON y D3ON, cuando D2 pasa de OFF a ON. Ahora, suponiendo que D2 está en ON, vamos a ver
cuando cambian D1 y D3.
PASO 4 PASO 2
M1:
M2:
M3:
N1:
N2:
29
Vi
4K
2K
3v
10v
2v4v
8K
3K3K
A3
K3
K2
A2
K1A1
ID1
ID3
ILN2
M1
M3
ID2
I
M2
N1
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 4 PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D3ON D3OFF : ID3 ≤ 0
En este caso, el diodo que condiciona es D1. Por lo tanto, con D2ON y D3ON, cuando D1 pasa de ON a OFF.
Vamos a comprobar que el nuevo punto límite de conducción de D2 es congruente con lo calculado en el caso anterior:
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0
Ahora, suponiendo que D1 está en OFF y D2 en ON, vamos a ver cuando cambia D3.
PASO 4 PASO 2
M1 y M2 no dependen de Vi, por lo tanto, D3 no cambia D3 siempre en ON.
Vamos a comprobarlo:
M1:
M2:
N:
30
Vi
4K
2K
3v
10v
2v4v
8K
3K3K
A3
K3
K2
A2
K1A1
ID3
ILN
M2
ID2
ID2
M1
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 4 PASO 3
D3ON D3OFF : ID3 ≤ 0 no se cumple D3 no cambia
Resumen:
PROBLEMA 9
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos (ideales) en función Vi y Vs
31
10.6vVi
D1OFF
D2ON
D3ON
13v
D1ON
D2ON
D3ON
D1ON
D2OFF
D3ON
Vi
D1
D2
D3
3v
8K
5K
3K
Vs
Vs
Vi10
5
-5
-10
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Vamos a suponer Vi = 10v. D1 estará en OFF. El circuito resultante es el siguiente:
PASO 1
Vamos a suponer Vs = +5v. Deducimos el estado de los diodos: D2ON y D3OFF
PASO 2
M:
32
D3
3v
8K
5K
D2 3K
Vs
3v
8K
5K
3K
VsK3
A3
A2
ID2
K2
M
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 3
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0
D3OFF D3ON : VAD3 –VKD3 ≥ VγD3
En este caso, el diodo que condiciona es D3. Por lo tanto, con D1OFF, cuando D3 pasa de OFF a ON. Ahora, suponiendo que D3 está en OFF, vamos a ver cuando cambian D2.
PASO 4 PASO 2
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0
Por lo tanto, con D1OFF y D3ON, cuando D2 pasa de OFF a ON.
33
3v
8K
5K
3K
VsK3
A3
A2
ID2
K2
M2
N
M1
ID3
Io
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Vamos a comprobar que el nuevo punto límite de conducción de D3 concuerda con lo calculado en el caso anterior:
D3ON D3OFF : ID3 ≤ 0
Resumen con Vi = 10v:
Ahora vamos a suponer Vi = -10v. D1 estará en ON.
PASO 1
Vamos a suponer Vs = +5v. Deducimos el estado de los diodos: D2ON y D3ON
PASO 2
M1:
34
2vVs
D1OFF
D2OFF
D3ON
3.9v
D1OFF
D2ON
D3ON
D1OFF
D2ON
D3OFF
3v
8K
5K
3K
Vs
K1 A1
ID1
-10v
K3
A3K2
A2
ID2
ID3
M1 M2 M3
Io
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M2:
M3:
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0 imposible: Vsmax=5v
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0 imposible: Vsmin=-5v
D3ON D3OFF : ID3 ≤ 0 no se cumple
Por lo tanto, con Vi=-10v D1ON, D2ON y D3ON siempre.
35
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 10
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
NOTA: Vγ=0v y Vz=5v
Solución
PASO 1
Vamos a suponer Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que Vγ=0v y VZ=5v.
(+Vi↑↑) VAD > VKD (<+Vi↑↑) VAD - VKD > Vγ (0v) DON
(10v) VAZ < VKZ (+Vi↑↑) VAZ - VKZ < VZ (-5v) ZON(I.P)
PASO 2
M1: M2: N:
PASO 3
36
Vi
D1K
Z
10v
1K2K
Vi
1K
10v
1K2K
5v
NID IZ
I’=0
I
KZ
AZ
AD KD
M1
M2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
DON DOFF : ID ≤ 0 ZON(I.P) ZOFF : IZ ≤ 0
En este caso, el diodo que condiciona es Z. Por lo tanto, con DON, cuando Z pasa de ONI.P a OFF. Ahora, suponiendo que Z está en OFF, vamos a ver cuando cambia D y cuando vuelve a cambiar Z.
PASO 4 PASO 2
M:
PASO 4 PASO 3
DON DOFF : ID ≤ 0
ZOFF Z ON(D.P) : VAZ –VKZ ≥ VγZ
Por lo tanto, cuando , D pasa de ON a OFF y Z pasa de OFF a OND.P
simultáneamente.
PROBLEMA 11
37
Vi
1K
10v
1K2K
ID
I’=0
ID
KZ
AZ
AD KD
M
10vVi
DOFF
ZON(D.P)
20v
DON
ZOFF
DON
ZON(I.P)
Electrónica Analógica Problemas de diodos
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
NOTA: Vγ=1v y Vz=6v
Solución
PASO 1
Vamos a suponer Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos teniendo en cuenta que Vγ=1v y VZ=6v.
(<+Vi↑↑) VAZ < VKZ (+Vi↑↑) VAD - VKD < VZ (-6v) ZON(I.P)
(5v) VAD < VKD (+Vi↑↑) VAD - VKD < Vγ (1v) DOFF
PASO 2
M:
PASO 3
38
Vi
Z
2K
D
5v1K
Vi
2K
5v1K
KZ
AZ
6v
KD AD
IZ
M
Electrónica Analógica Problemas de diodos
ZON(I.P) ZOFF : IZ ≤ 0
DOFF DON : VAD –VKD ≥ VγD
En este caso, el diodo que condiciona es D. Por lo tanto, con ZON(I.P), cuando D pasa de OFF a ON. Ahora, suponiendo que D está en ON, vamos a ver cuando cambia Z.
PASO 4 PASO 2
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
ZON(I.P.) ZOFF : IZ ≤ 0
En este caso, el diodo que condiciona es Z. Por lo tanto, con DON, cuando Z pasa de ONI.P a OFF. Ahora, suponiendo que Z está en OFF, vamos a ver cuando vuelve a cambiar Z.
PASO 4 PASO 2
39
Vi
2K
5v1K
KZ
AZ
6v
KD AD
IZ
M1
M2
1vNID
I
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M:
PASO 3
ZOFF ZON(D.P) : VAZ –VKZ ≥ VγZ
Por lo tanto, con DON, cuando Z pasa de OFF a OND.P.
Resumen:
40
Vi
2K
5v1K
KZ
AZ
KD AD
M
1vNID
ID
3vVi
DON
ZON(D.P)
10v
DON
ZOFF
DON
ZON(I.P)
DOFF
ZON(I.P)
18v
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 12
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
NOTA: Vγ=0v y Vz=8v
Solución
PASO 1
Vamos a suponer Vi = +∞. Deducimos el estado de los diodos: D1ON, ZON(I.P) y D2ON
PASO 2
M1:
M2:
M3:
N1:
N2:
41
Vi
D1
Z
D2
3v
3K
2K
2K
2v 3K
Vi
3v
3K
2K
2K
2v 3KN1 N2A1
ID1
K1
KZ
AZ
A2
K2Iz
ID2
I
Io
M1 M2 M3
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0
ZON(I.P) ZOFF : IZ ≤ 0
En este caso, el diodo que condiciona es Z. Por lo tanto, con D1ON y D2ON, cuando Z pasa de ON(I.P) a OFF. Ahora, suponiendo que Z está en OFF, vamos a ver
cuando cambian D1 y D2 de ON a OFF, y cuando vuelve a cambiar Z de OFF a ON(D.P).
PASO 4 PASO 2
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0
Z OFF Z ON(D.P) : VAZ –VKZ ≥ VγZ
42
Vi
3v
3K
2K
2K
2v 3KNA1
ID1
K1
KZ
AZ
A2
K2
ID2
Io
M1M2
ID1
Electrónica Analógica Problemas de diodos
En este caso, el diodo que condiciona es D2. Por lo tanto, con ZOFF y D1ON, cuando D2 pasa de ON a OFF. Ahora, suponiendo que D2 está en OFF, vamos a ver
cuando cambia D1 de ON a OFF y cuando vuelve a cambiar Z de OFF a ON(D.P).
PASO 4 PASO 2
M:
PASO 4 PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
Z OFF Z ON(D.P) : VAZ –VKZ ≥ VγZ
En este caso, D1 y Z cambian simultáneamente cuando . Por lo tanto, con D2OFF, cuando D1 pasa de ON a OFF y Z de OFF a ON(D.P).
Resumen:
43
Vi
3v
3K
2K
2K
2v 3KA1
ID1
K1
KZ
AZ
A2
K2
ID1
M
ID1
-2vVi
D1OFF
D2OFF
ZON(D.P)
6v
D1ON
D2ON
ZOFF
D1ON
D2ON
ZON(I.P)
4v
D1ON
D2OFF
ZOFF
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 13
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
DATOS: D1: Vγ = 0.75v D2: ideal Z1: Vγ = 0.5v y Vz = 10v Z2: Vγ = 0.5v y Vz = 5v
Solución
PASO 1
Vi = +∞. Estado de los diodos: D1ON, D2OFF, Z1ON(I.P) y Z2ON(I.P)
PASO 2
M1: M2:
M3:
N1:
PASO 3
44
Vi
1K
6K
2K
10v
1K
5v
10v
KD2
AD2
KZ1
AZ1
KZ2
AZ2
AD1 KD1
ID1 I1
I6
IZ1
IZ2
M1M3
M2
N1
Vi
D1
D2
Z11K
6K
2K
10v
1K
Z2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0 D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2 Z1 ON(I.P) Z1 OFF : IZ1 ≤ 0 condiciona Z1Z2 ON(I.P) Z2 OFF : IZ2 ≤ 0
PASO 4 PASO 2
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2 condiciona D2
Z1 OFF Z1 ON(D.P) : VAZ1 –VKZ1 ≥ VγZ1
Z2 ON(I.P) Z2 OFF : IZ2 ≤ 0
PASO 4 PASO 2
45
Vi
1K
6K
2K
10v
1K
5v
KD2
AD2
KZ1
AZ1
KZ2
AZ2
AD1 KD1
ID1 ID1
I6 IZ2
M1M1
N
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
M2:
M3:
N1:
N2:
PASO 4 PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0 condiciona D1
Z1 OFF Z1 ON(D.P) : VAZ1 –VKZ1 ≥ VγZ1
Z2 ON(I.P) Z2 OFF : IZ2 ≤ 0
PASO 4 PASO 2
46
Vi
1K
6K
2K
10v
1K
5v
KD2
AD2
KZ1
AZ1
KZ2
AZ2
AD1 KD1
ID1 I1
I6 IZ2
M1 M3
N2
M2
N1
ID2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
D2ON D2OFF : ID2 ≤ 0 no se cumple
Z1 OFF Z1 ON(D.P) : VAZ1 –VKZ1 ≥ VγZ1 no se cumple
Z2 ON(I.P) Z2 OFF : IZ2 ≤ 0 no se cumple
Resumen:
47
8.25vVi
D1OFF
D2ON
Z1OFF
Z2ON(I.P)
25.75v10.75v
D1ON
D2ON
Z1OFF
Z2ON(I.P)
D1ON
D2OFF
Z1OFF
Z2ON(I.P)
D1ON
D2OFF
Z1ON(I.P)
Z2ON(I.P)
Vi
1K
6K
2K
10v
1K
5v
KD2
AD2
KZ1
AZ1
KZ2
AZ2
AD1 KD1
ID2
I6 IZ2
N
N1
ID2
M2M1
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 14
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
DATOS: D1 y D2: ideales D3 y D4: Vγ = 1v Z1 y Z2: Vz = 4v
Solución
* PASO 0
48
Vi
D4
5K
Z2
D3
Z1
5K
D1
D2
-20v
20v
10K
D4
Z2
D3
Z1
≡
≡
DA
DB
VγDA = VZ1 + VγD3
VγDB = VγD4 + VZ2
Z1ON(I.P)
D3ON
Z1OFF
D3OFF
D4ON
Z2ON(I.P)
D4OFF
Z2OFF
DA O
N
DA
OFF
DB
OFF
DB O
N
Electrónica Analógica Problemas de diodos
CIRCUITO EQUIVALENTE:
PASO 1
Vi = +∞. Estado de los diodos: D1ON, D2OFF, DAOFF y DBON
PASO 2
M1:
M2:
M3:
49
Vi
5K 5K
D1
D2
-20v
20v
10K
DA
DB
Vi
5K 5K
-20v
20v
10K
ID1
IDB
5v
KD1
AD1
KD2
AD2
ADB
KDB
ADA
KDAM1
M2
M3
N1 N2 Io
I1 I2
Electrónica Analógica Problemas de diodos
N1:
N2:
PASO 3
D1ON D1OFF : ID1 ≤ 0 condiciona D1
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2 no se cumple D2 no cambiaDAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA no se cumple DA no cambiaDBON DBOFF : IDB ≤ 0 no se cumple DB no cambia
PASO 4 PASO 2
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
50
Vi
5K 5K
-20v
20v
10KIDB
5v
KD1
AD1
KD2
AD2
ADB
KDB
ADA
KDA
M1
M2
N Io
I1 I1
Electrónica Analógica Problemas de diodos
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
DAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA no se cumple DA no cambia
DBON DBOFF : IDB ≤ 0 condiciona DB
PASO 4 PASO 2
PASO 4 PASO 3
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
DAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA condiciona DA
PASO 4 PASO 2
51
Vi
5K 5K
-20v
20v
10KIDB
KD1
AD1
KD2
AD2
ADB
KDB
ADA
KDA
I
I I
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
M2:
N:
PASO 4 PASO 3
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
Resumen:
52
Vi
5K 5K
-20v
20v
10K
IDA 5v
KD1
AD1
KD2
AD2
ADB
KDB
ADA
KDAM1M2
N Io
I1 I1
-10vVi
D1OFF
D2OFF
DAON
DBOFF
35v10v-35v
D1OFF
D2ON
DAON
DBOFF
D1OFF
D2OFF
DAOFF
DBOFF
D1OFF
D2OFF
DAOFF
DBON
D1ON
D2OFF
DAOFF
DBON
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 15
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
DATOS: D3 ideal; los demás Vγ = 0.7v y Vz = 5v
Solución
* PASO 0
53
Vi
Z2
D2
0.5K
Z110K
10v
D1 5KD3
10K
D1
Z1
D2
Z2
≡
≡
DA
DB
VγDA = VZ1 + VγD1
VγDB = VγD2 + VZ2
Z1ON(I.P)
D1ON
Z1OFF
D1OFF
D2ON
Z2ON(I.P)
D2OFF
Z2OFF
DA O
N
DA
OFF
DB
OFF
DB O
N
Electrónica Analógica Problemas de diodos
CIRCUITO EQUIVALENTE:
PASO 1
Vi = +∞. Estado de los diodos: DAON, DBOFF y D3ON
PASO 2
M1:
M2:
M3: N1:
N2:
PASO 3
DAON DAOFF : IDA ≤ 0 condiciona D1DBOFF DBON : VADB –VKDB ≥ VγDB no se cumple DB no cambiaD3ON D3OFF : ID3 ≤ 0 no se cumple D3 no cambia
PASO 4 PASO 2
54
Vi
DB
0.5K
10K10v
DA 5KD3
10K
Vi
0.5K
10K10v
5K
10K
5.7v AD3 KD3
ADA
KDA
KDB
ADB
IDA
ID3
I5
I0.5
N2
N1
M1
M2M3
I10
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
M2: N:
N2:
PASO 4 PASO 3
DBOFF DBON : VADB –VKDB ≥ VγDB
D3ON D3OFF : ID3 ≤ 0 condiciona D3
PASO 4 PASO 2
M:
PASO 4 PASO 3
55
Vi
0.5K
10K10v
5K
10K
AD3 KD3
ADA
KDA
KDB
ADBID3
II
N
M1
M2
I10
Vi
0.5K
10K10v
5K
10K
AD3 KD3
ADA
KDA
KDB
ADB I
I
M
Electrónica Analógica Problemas de diodos
DBOFF DBON : VADB –VKDB ≥ VγDB
Resumen:
56
-5.89vVi
DAOFF
DBON
D3OFF
16.49v0v
DAOFF
DBOFF
D3OFF
DAOFF
DBOFF
D3ON
DAON
DBOFF
D3ON
-5.89vVi
D1OFF
Z1OFF
D2ON
Z2ON(I.P)
D3OFF
16.49v0v
D1OFF
Z1OFF
D2OFF
Z2OFF
D3OFF
D1OFF
Z1OFF
D2OFF
Z2OFF
D3ON
D1ON
Z1ON(I.P)
D2OFF
Z2OFF
D3ON
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PROBLEMA 16
Para el circuito de la figura, hallar los estados de los diodos en función Vi
DATOS: D1, D2, D3 y D4 ideales; VZ1 = 20v y VZ2 = 7v
Solución
* PASO 0
57
Vi
D3
Z2
5K
Z1
10K
D1
D4
2v
D2
10K
10K
D1
Z1
≡
≡
DA VγDA = VZ1 + VγD1
VγDB = VγD3 + VZ2
Z1ON(I.P)
D1ON
Z1OFF
D1OFF
D3ON
Z2ON(I.P)
D3OFF
Z2OFF
DA O
N
DA
OFF
DB
OFF
DB O
N
D3
Z2
DB
Electrónica Analógica Problemas de diodos
CIRCUITO EQUIVALENTE:
PASO 1
Vi = -∞. Estado de los diodos: DAOFF, D2OFF, DBOFF y D4ON
PASO 2
M:
58
Vi
DB
5K
5K
DA D4
2v
D2
10K
Vi
5K
5K
2v
10KADA
KDA
A2
K2
ADB
KDBAD4
KD4
ID4
Electrónica Analógica Problemas de diodos
PASO 3
DAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
DBOFF DBON : VADB –VKDB ≥ VγDB
D4ON D4OFF : ID4 ≤ 0
PASO 4 PASO 2
No circula corriente por ninguna rama del circuito.
PASO 4 PASO 3
DAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA
D2OFF D2ON : VAD2 –VKD2 ≥ VγD2
DBOFF DBON : VADB –VKDB ≥ VγDB
PASO 4 PASO 2
59
Vi
5K
5K
2v
10KADA
KDA
A2
K2
ADB
KDBAD4
KD4
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M:
PASO 4 PASO 3
DAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA
DBOFF DBON : VADB –VKDB ≥ VγDB
PASO 4 PASO 2
60
Vi
5K
5K
2v
10KADA
KDA
A2
K2
ADB
KDBAD4
KD4
ID2
Vi
5K
5K
2v
10KADA
KDA
A2
K2
ADB
KDBAD4
KD4
ID2 7v
IDBI5
I5
Electrónica Analógica Problemas de diodos
M1:
M2:
PASO 4 PASO 3
DAOFF DAON : VADA –VKDA ≥ VγDA
Resumen:
61
2vVi
DAOFF
D2OFF
DBOFF
D4OFF
33v12v0v
DAOFF
D2OFF
DBOFF
D4ON
DAOFF
D2ON
DBOFF
D4OFF
DAOFF
D2ON
DBON
D4OFF
DAON
D2ON
DBON
D4OFF