FASE I.
1) Diodo como rectificador recortador de voltaje
figura 1. Simulacin circuito con diodos, fuentes DC y fuente
alterna
figura 2. Seal medida entre el ctodo de D1 y tierra.a) Qu papel
est desempeando el diodo D1?R/: Este diodo est cumpliendo la funcin
de permitir la circulacin de la corriente del semiciclo positivo de
la seal alterna de la entrada, esto significa que el diodo solo
estar en conduccin cuando el voltaje de entrada sea positivo.b) Qu
papel est desempeando el diodo D2?R/: Este diodo a comparacin con
el D1 est cumpliendo la funcin de permitir la circulacin de la
corriente del semiciclo negativo de la seal alterna de la entrada,
esto significa que el diodo solo estar en conduccin cuando el
voltaje de entrada sea negativo.c) Mida el voltaje de salida con el
osciloscopio entre el ctodo de D1 y tierra. Cmo afecta la seal de
salida las fuentes de Voltaje V1 y V2?R/: Al no contar con las
fuentes lo que se vera en entre el ctodo de D1 y tierra sera una
seal alterna simtrica con voltaje pico de 0.7 V que es la imagen
que se puede observar en la figura 1, por lo que la funcin de las
fuentes, por la forma en la que estn polarizadas es la de fijar un
voltaje positivo en el caso de D2 y negativo en el caso de D1 por
lo que se genera la seal que se observa en la figura 2. d) En la
seal de salida se puede apreciar el efecto de la tensin de barrera
del diodo?, explique.R/: En este caso es evidente que se puede
observar el efecto de la tensin de barrera del diodo ya que, para
el caso de este simulador por defecto el diodo es de silicio, por
lo tanto fija un voltaje DC de 0.7 V que se aprecia mejor mediante
la figura 1. Para este caso en particular los voltajes de la seal
alterna medida son de +5.7 V y de -3.7 V ya que se suman los
voltajes de la fuente y el que fija el diodo que se determinara de
la siguiente manera: Donde se observa que: Vk = Voltaje de ctodo a
tierra D1. Vf = Voltaje de la fuente Vd = Voltaje que cae en el
diodo.
2) Rectificador regulador de voltaje
a) Qu papel estn desempeando los diodos D1, D2, D3 y D4?R/: Los
cuatro diodos estn realizando la funcin de hacer que la corriente
circule de manera positiva, es decir los diodos permiten la
rectificacin de onda completa, haciendo que un par de diodos
conduzcan en un semiciclo, lo que hace que la seal alterna se
rectifique y se vuelva directa como se aprecia en la seal del
osciloscopio en la figura 3.
b) Con el osciloscopio mida el voltaje entre el nodo C y tierra.
Tenga en cuenta que debe desconectar el cable verde que se
encuentra entre el nodo C y B. Qu seal se observa?, Cmo intervienen
los diodos en la seal observada?R/: La seal que se observa es la
que se obtiene en la salida de un puente rectificador de onda
completa, que es la seal que se puede observar en la figura 4,
donde los diodos cumplen una funcin fundamental ya que como se
mencion anteriormente permiten que el semiciclo negativo se vuelva
positivo obteneiendo as una seal puramente positiva con la se
pueden alimentar circuitos que trabajen nicamente con corriente
DC
figura 3. Rectificador sin el filtro para eliminar rizado.
figura 4. Seal a la salida del puente de diodos sin filtro.
c) Desconecte el cable conectado entre el nodo B y la
resistencia de 200 (el cable entre el nodo C y el nodo B debe estar
conectado). Mida el voltaje en el nodo B con el osciloscopio. Qu
seal se observa?, A qu se debe el cambio entre la seal medida en el
nodo C y la medida en el nodo B?R/: En teora ahora el nodo B y el
nodo C son el mismo, como se puede observar en la figura 6 es una
seal DC pura con un valor terico de 12*= 16.97 V, este valor no es
exacto debido a que ahora existe una cada de voltaje en los diodos,
por lo que el cambio se debe nica y exclusivamente a la interaccin
del condensador de 100 uF con el circuito lo que hace que el rizado
de la seal de la figura 4 sea corregido generndonos esta nueva
seal.
figura 5. Circuito rectificador sin el diodo zener y la
resistencia.
figura 6. Salida del rectificador con condensador de 100 uF.d)
Con todos los cables conectados mida el voltaje en el nodo A con el
osciloscopio. Qu seal se observa?, Qu funcin est desempeando el
diodo D5?R/: Se observa de nuevo una seal DC pura, lo que se puede
observar es que este diodo cumple la funcin de fijar un voltaje
mximo que est dado por las caractersticas mismas de construccin del
diodo, en el simulador se pudo observar que el diodo es ideal por
lo que el voltaje que soporta y que fija en teora es infinito y la
seal que se obtiene en la figura 8 es la misma que la que se
obtiene en la figura 6. Por esta razn lo que se hace es ingresar a
la opcin de modificacin de las caractersticas del diodo y es la
seal que podemos observar en la figura 9 donde se modific para que
fijara un voltaje de 10 V, pero este parmetro se puede modificar de
manera tal que se fije el voltaje que se desee.
figura 7. Rectificador con todos los dispositivos
conectados.
figura 8. Salida del rectificador completo con el D5 por
defecto.
figura 9. Salida del rectificador completo con el D5
modificado.
e) Realice una breve descripcin del papel de cada uno de los
elementos que conforman el circuito.R/: Bsicamente la seal de la
fuente alterna se desea convertir en una seal DC pura, por lo que
dicha seal se debe ingresar por los diodos para que el semiciclo
negativo se vuelva positivo y el semiciclo positivo siga su curso,
de ah la importancia de los 4 diodos. Despus esta seal (que es la
que se observa en la figura 4 a la salida del nodo C, se debe
enviar a un filtro para que se vuelva DC pura por lo que se enva al
nodo B para que se corrija el rizado y hasta ah nos generara la
seal de la figura 6, pero como lo que se desea es que el voltaje
sea fijo y no tenga mayores variaciones se fija una resistencia en
serie con un diodo zener para que el voltaje final sea el que uno
escoja o el que se requiera para la aplicacin deseada que es lo que
finalmente podemos observar en la figura 9 donde por pura
curiosidad se dese fijar un voltaje de 10 V.
3) Transistor como interruptor.
a) Teniendo en cuenta el tipo de circuito, explique su
funcionamiento. R/: Lo que ocurre cuando el switch est abierto es
que no hay circulacin de corriente por lo que el voltaje que se
mide en el emisor es en teora es cero (0), pero como podemos
observar hay un voltaje muy pequeo que se fija all. Cuando el
switch est cerrado lo que ocurre es que hay una circulacin de
corriente en el sentido del diodo por lo que lo que ocurre
fsicamente es que el transistor y el diodo se ponen en corto por lo
que el voltaje de la fuente de 12 V es el que se mide como se
observa en la figura 11.
figura 10. Transistor como interruptor switch abierto.
figura 11. Transistor como interruptor switch cerrado.
b) Qu papel est desempeando el diodo? R/: El diodo bsicamente lo
que est haciendo es permitir la circulacin de la corriente en ese
sentido, ya que por utilizar un PNP el sentido de la corriente
cambia, tambin funciona como dispositivo protector ya que no
permite que la corriente ingrese a la base lo que podra causar la
destruccin fsica del transistorc) Qu implica el uso de un
transistor PNP? R/: Al utilizar el transistor PNP, lo que ocurre es
que el sentido de la corriente entre la base y el emisor cambie, es
decir, a diferencia del NPN donde la corriente ingresa a la fuente,
en el PNP la corriente se absorbe de la base lo que hace la
utilizacin de uno o de otro dependa exclusivamente de la aplicacin
en la cual se va a utilizar. La diferencia esquemtica entre el PNP
y el NPN es evidente en la direccin de la flecha, ya que el PNP la
posee en el colector con direccin a la base y el NPN la tiene en el
emisor con direccin contraria a la base.d) Qu sentido tiene usar un
transistor si podramos simplemente colocar una fuente de
alimentacin con una resistencia y un elemento de control (el switch
que permite abrir y cerrar el circuito), como se muestra en la
siguiente imagen?R/: En la vida real y en las aplicaciones de la
electrnica la conmutacin del transistor se hace con un control de
voltaje en la base por medio de un circuito sencillo que controle
el voltaje all, ya que no es nada ptimo hacer dicha conmutacin
manualmente, debido a que en una aplicacin real hay muchos
transistores, por lo que no tendra sentido hacer una conmutacin
manual como se muestra en la imagen.
e) Nombre tres aplicaciones prcticas en las que puede ser usado
este circuito? R/: Encender o apagar la luz de una habitacin,
encender o apagar un secador, hacer sonar el timbre de una
casa.
CONCLUSIONES
Los diodos son componentes fundamentales en la electrnica ya que
sirven como rectificadores, y en la mayora de aparatos domsticos
utilizan corriente directa adems de que tambin se utilizan en
circuitos de proteccin ya que como se vio no permiten la conduccin
de corriente en inversa. La rectificacin de una seal de alterna
como se mencion es de vital importancia, ms que nada en el mbito
domstico debido a que los aparatos de baja potencia utilizan
voltaje DC. La base de la electrnica es la utilizacin de los
transistores como interruptor, teniendo esto en cuenta es
fundamental entender el funcionamiento de los transistores y saber
en qu momento se debe utilizar un transistor PNP o un NPN basndonos
en el comportamiento particular que tiene cada uno de estos.
