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PRÁCTICA 2. Aplicaciones de Diodos
Datos de la unidad de aprendizaje Docentes: Flabio Dario Mirelez Delgado Umanel Azazael Hernández González Unidad de aprendizaje: Fundamentos de Electrónica Fecha de entrega: Objetivo .- El alumno aprenderá el funcionamiento de algunas de las aplicaciones de los diodos. MATERIAL:
- 1 fuente de alimentación: de CD regulada.
- 1 generador de señales.
- 1 osciloscopio digital.
- 1 multímetro digital.
- 2 diodo de silicio: 1N4154 (otras opciones: 1N914 o casi todos los diodos de silicio para señal pequeña).
- 3 resistencias de 1 KΩ.
- 1 capacitor de 47 μF.
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INTRODUCCIÓN
COMPUERTAS OR Y AND IMPLEMENTADAS CON DIODOS
La lógica con diodos utiliza el hecho de que los diodos conducen en un sentido pero no en el opuesto (funcionamiento de un interruptor o switch). Compuerta OR En este tipo de compuerta, si una o las dos entradas están a un “1” lógico (5 voltios), pasará corriente a través de uno o los dos diodos. Esta corriente atravesará la resistencia que a su vez tendrá un voltaje alto entre sus terminales obteniéndose así un “1” lógico a la salida. Con este arreglo se obtiene un “0” lógico a la salida, solamente cuando ambas entradas están en nivel bajo (“0” lógico). Así, ninguno de los dos diodos conduce, no hay corriente por la resistencia y tampoco hay caída de voltaje. Como consecuencia el voltaje en Vout es lo mismo que tierra (0 voltios). Compuerta AND Cuando en esta compuerta lógica las dos entradas están en nivel alto (“1”), los dos diodos están polarizados en reversa y no conducen corriente y por lo tanto en la salida hay un nivel lógico alto (“1”). Si una de las entradas está en nivel bajo, entonces la salida será de nivel bajo (“0”), pues pasará corriente a través de la resistencia y el diodo cátodo este puesto a tierra. De esta manera el ánodo del diodo (la salida) estará a nivel bajo.
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISIPLINARIA DE INGENIERIA ZACATECAS Fundamentos de Electrónica Guiones de las prácticas de laboratorio Figura 2. Rectificador de media onda La entrada del circuito rectificador consta normalmente de un transformador de potencia, en el cual la entrada es una señal de voltaje de CA y a la salida entrega un voltaje con la misma fase, polaridad y forma, pero de diferente magnitud. El devanado primario conectado a la fuente de CA de 120 V (rms) tiene N1 espiras y el devanado secundario tiene N2 espiras. El valor del voltaje de salida del transformador es dado por: 120(N2/N1) Vs = 120*N Volts (rms). La relación de vueltas del transformador (N2/N1), designada comúnmente por (N), en este caso, se diseña para “reducir” el voltaje de la línea de entrada hasta un valor que producirá un voltaje de salida de CD particular del rectificador. Cuando se aplica un voltaje de entrada positivo, Vs > 0, el diodo ideal se polariza directamente, de tal forma que puede ser reemplazado por un corto circuito. Bajo esta condición el voltaje de salida presente en el resistor será igual al voltaje aplicado al circuito, es decir: Vs = Vo. Alternativamente, cuando se aplica un voltaje negativo al circuito, Vs < 0, el diodo ideal se polariza inversamente, de tal forma que puede ser reemplazado por un circuito abierto. En este caso, la corriente que circula por el circuito será cero y el voltaje en las terminales del resistor también será cero, Vo = 0 V. En la Figura 1 se muestran las formas de onda para los voltajes de entrada y salida respectivamente. Observe que mientras la señal de entrada Vi alterna en polaridad y tiene un valor promedio en el tiempo de cero, el voltaje de salida o v es unidireccional y tiene un valor promedio diferente de cero. La señal de entrada es en consecuencia rectificada. La operación de este circuito no es eficiente ya que durante la mitad de cada ciclo la señal de entrada es completamente bloqueada en la salida.
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RECORTADORES
Es un tipo de circuito que se encargan de recortar una porción de una señal alternante. También puede ser la de limitar el valor máximo que puede tomar una señal de referencia o bien una señal de control, en cuyo caso estos circuitos son también reconocidos como circuitos limitadores. Existen dos categorías de recortadores: en serie y en paralelo. La configuración en serie es aquella donde el diodo está en serie con la carga, en tanto que la configuración en paralelo tiene el diodo en una rama paralela a la carga.
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- Modificando los switches mida el voltaje y la corriente. Complete la tabla 1. ¿Qué paso con los voltajes en la salida? ¿Si existió una modificación por qué sucedió? ¿Qué compuerta es? Tabla 1. Voltajes en la Compuerta V1 V2 Vs Is 0V 0V 0V^ 0A 0V 5V 4.388V^ 4.388A 5V 0V 4.388V^ 4.388A 5V 5V 4.423V^4.^423 A
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- Realice la conexión del siguiente diagrama (ver en el video Practica_2_Video_2.mp4): Figura 4. Diagrama a conectar
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- Realice las conexiones del siguiente diagrama rectificador de media onda. Como fuente de corriente alterna emplee el generador de señales con una frecuencia de 60 Hz y un voltaje RMS de 5 Volts (ver video Practica_2_Video_3.mp y Practica_2_Video_4.mp4). Figura 5. Diagrama de rectificador
- Empleando el osciloscopio mida la forma de onda de voltaje presente en las terminales del diodo.
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- Para la forma de onda anterior, realice las siguientes mediciones: Voltaje de pico inverso del diodo VpiD=5V Voltaje de conducción del diodo VD=0.7V
- Mida la forma de onda de voltaje (Vo) en la carga RL. Observe la forma de onda anterior y mida el valor de voltaje pico (valor máximo).
- Con la medición del voltaje pico anterior, calcule analíticamente la corriente pico en la carga RL. 𝐼𝑝 =
- A partir de la medición del voltaje pico, calcule el valor promedio o de CD para la señal de voltaje en la carga RL. 𝑉𝑃𝑟𝑜𝑚 =
- Realice las mediciones adecuadas en la señal de voltaje en la carga y a partir de ellas obtenga su frecuencia.
- Una vez realizado todo lo anterior conecte el capacitor para observar su salida en el osciloscopio después de filtrar la señal. En la Figura 6 se muestra el diagrama de conexión (ver Practica_2_Video_5.mp4).
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- Realice el siguiente circuito en el protoboard (ver Practica_2_Video_7.mp4). Mida en el osciloscopio y con el multímetro el voltaje en el diodo y la corriente en el circuito. ¿Qué diferencia existe entre el circuito anterior y éste? Figura 8. Recortador 2
