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Principios Eléctricos, Ejercicios de Electrónica

Instituto Tecnológico de VillahermosaElectrónica

Problemas de circuitos con rectificadores de media onda y onda completa

Tipo: Ejercicios

2019/2020

Subido el 27/04/2020

usuario desconocido
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INSTITUTO NACIONAL DE MÉXICO
Campus Villahermosa
Materia:
Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales.
Profesor:
Manuel Antonio Rodríguez Magaña.
Tema 2:
Electrónica Analógica.
Actividad 1:
Ejercicios unidad 2.
Alumno:
Julio César Olán Lorenzo
Fecha de entrega:
27/04/2020
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INSTITUTO NACIONAL DE MÉXICO

Campus Villahermosa

Materia:

Principios Eléctricos y Aplicaciones Digitales.

Profesor:

Manuel Antonio Rodríguez Magaña.

Tema 2:

Electrónica Analógica.

Actividad 1:

Ejercicios unidad 2.

Alumno:

Julio César Olán Lorenzo

Fecha de entrega:

Contenido

  • Introducción
  • Motivos de la investigación
  • Problemas del libro de la página 96, 97 y
      • Sección 2-
      • Sección 2-
      • Sección 2-
  • Problemas del libro de la página
      • Sección 4-
  • Conclusión
  • Conceptos clave
  • Referencias

Motivos de la investigación

El motivo de nuestra investigación surge del saber cómo se comportan diversos componentes en los circuitos eléctricos. Al hablar de componentes nos referimos a: rectificadores, diodos, capacitores, resistencias y transformadores, que son los que se ponen a prueba para ser estudiados en los circuitos que resolveremos a continuación. Como veremos en cada una de las resoluciones de los ejercicios los componentes se comportan de diversas formas, según sea el voltaje aplicado por el componente nuestro circuito puede tomar diversos valores en cada una de las incógnitas que se nos plantean.

Desarrollo

Problemas del libro de las páginas 96, 97 y 98

Sección 2- 1 Rectificadores de media onda

  1. Trace la forma de onda de salida de cada uno de los circuitos mostrados en la figura 2 - 73 e incluya los valores de voltaje.
    1. ¿Cuál es el voltaje de pico inverso a través de cada uno de los diodos de la figura 2- 73? Respuesta: (a) 9.3 V y (b) 99.3 V
    2. Calcule el valor promedio de un voltaje rectificado de media onda con valor pico de 200 V. Respuesta: 63.7 V
    3. ¿Cuál es la corriente pico a través de cada uno de los diodos polarizados en directa de la figura 2- 73? Respuesta: (a) IP = 91.5 mA y (b) IP = 14.9 mA
    4. Un transformador de una fuente de alimentación tiene una relación de vueltas de 5:1. ¿Cuál es el voltaje del secundario si el primero está conectado a una fuente de 120 V rms? Respuesta: 24 V rms
    5. Determina la potencia pico y promedio suministrada a RL en la figura 2- 74. Respuesta: Pl(p) = 129.79 W y Pl(PROM) = 13.25 W Figura 2- 73 Respuesta:

(e) ¿Cuál es la corriente pico a través de cada diodo? Respuesta: 18.7 mA (f) ¿Cuál es el voltaje de pico inverso para cada diodo? Respuesta: 38.1 V

  1. Calcule el voltaje pico a través de cada una de las secciones de un transformador con derivación central utiliza en un rectificador de onda completa que tiene un voltaje de salida promedio de 120 V. Respuesta: 186 V
  2. Muestre como conectar los diodos en un rectificador con derivación central para producir un voltaje de onda completa que se va a negativo a través del resistor de carga.
  3. ¿Qué voltaje de pico inverso se requiere para los diodos de un rectificador de puente que produce un voltaje de salida promedio de 50 V? Respuesta 78.5 V
  4. El voltaje de salida de un rectificador de puente es de 120 V rms. ¿Cuál es el voltaje de pico inverso a través de los diodos? Respuesta: PIV: 120 V
  5. Trace la forma de onda de voltaje de salida para el rectificador de puente de la figura 2- 77. Observe que todos los diodos están invertidos con respecto a los circuitos mostrados con anterioridad en el capítulo. Figura 2- 76 Figura 2- 77 Respuesta:

Sección 2- 3 Filtros y reguladores de la fuente de alimentación

  1. Cierto filtro rectificador produce un voltaje de salida de CD de 75 V con un voltaje de rizo de pico a pico de 0.5 V. Calcule el factor de rizo. Respuesta: r = 0.00943%
  2. Cierto rectificador de onda completa tiene un voltaje de salida pico de 30 V. Se conecta un filtro con capacitor de entrada de 50 μF al rectificador. Calcule el rizo de pico a pico y el voltaje de salida de CD desarrollado a través de una resistencia de carga de 600 Ω. Respuesta: Vr = 8.33 V; VCD = 25.8 V
  3. ¿Cuál es el porcentaje de rizo en el filtro del rectificador del problema 15? Respuesta: 32.3%
  4. ¿Qué valor del capacitor del filtro se requiere para producir un factor de rizo de 1% para un rectificador de onda completa cuya resistencia de carga es de 1. kΩ? Suponga que el rectificador produce una salida pico de 18 V. Respuesta: 556 μ F
  5. Un rectificador de onda completa produce un voltaje rectificado pico de 80 V con una fuente de CA a 60 Hz y se utiliza un capacitor como filtro de 10 μF. Determine el factor de rizo con una resistencia de carga de 10 kΩ. Respuesta: 73.3 V
  6. Determine el rizo pico a pico y los voltajes de salida de CD en la figura 2- 78. El transformador tiene un voltaje secundario de 36 V rms y la frecuencia del voltaje de línea es de 60 Hz. Respuesta: Vr(pp) = 1.25 V; VCD = 48.9 V Figura 2- 78 Respuesta:

Problemas del libro de la página 207

Sección 4- 3 Características y parámetros de un BJT

  1. Se aplica una corriente de base de 50 μA al transistor de la figura 4- 53 y un voltaje de 5 V a través de RC. Determine la 𝛽 CD del transistor. Respuesta: ᵝ CD = 10 0
  2. Calcule 𝛼 CD para el transistor del problema 12. Respuesta: 0.
  3. Suponga que el transistor del circulo de la figura 4- 53 es reemplazado con uno que tiene una 𝛽 CD de 200. Determine IB , IC , IE y VCE dado que VCC = 10 V y VBB = 3 V. R/: IB = 2.3 μ A, IC = 4.6 mA, IE = 4.60 mA y VCE = 5.4 V
  4. Si VCC se incrementa a 15 V en la figura 4- 53 , ¿Cuánto cambian las corrientes y VCE? Respuesta: cambian en 5.3 V
  5. Determine cada corriente en la figura 4- 54 , ¿Cuál es la 𝛽 CD? Figura 4- 53 Figura 4- 54 R/: IB = 702 μ A, IC = 34 mA, IE = 34.7 mA y 𝜷 CD = 48.
  1. Determine VCE, VBE y VCB en los dos circuitos de la figura 4- 55.
  2. Determine si los transistores de la figura 4- 55 están o no en saturación.
  3. Determine IB , IE e IC en la figura 4- 56. 𝛼 CD = 0.98. Figura 4- 55 Figura 4- 56 R/: (a) VBE = 0.7 V, VCE = 5.10 V y VCB = +4.40 V R/: (b) VBE = - 0.7 V, VCE = - 3.83 V y VCB = - 3.13 V R/: IB = 30 μ A, IE = 1.3 mA y IC = 1.27 mA R/: (a) IC = 55 mA y IC(sat) = 83.3 mA, por lo tanto, IC < IC(sat) entonces los transistores no están en saturación R/: (b) IC = 10.7 mA y IC(sat) = 20.5 mA, por lo tanto, IC < IC(sat) entonces los transistores no están en saturación

Conceptos clave

 Filtro: En una fuente de alimentación, el capacitor utilizado para reducir la variación del voltaje de salida de un rectificador.  Fuente de alimentación de CD: Circuito que convierte el voltaje de línea de CA en un voltaje de CD y suministra potencia constante para operar un circuito o sistema.  Limitador: Circuito con diodos que recorta o elimina una parte de una forma de onda por encima y/o por debajo de un nivel especificado.  Rectificador: Circuito electrónico que convierte CA en CD pulsante; una parte de una fuente de alimentación.  Rectificador de media onda: Circuito que convierte un voltaje de entrada senoidal de CA en un voltaje de CD pulsante con un pulso de salida que ocurre durante cada ciclo de entrada.  Rectificador de onda completa: Circuito que convierte un voltaje de entrada senoidal de CA en un voltaje de CD pulsante con dos pulsos de salida que ocurren durante cada pulso de entrada.  Regulación de carga: El cambio del voltaje de salida de un regulador dentro de un intervalo dado de corrientes de carga, normalmente expresado como un porcentaje.  Regulación de línea: El cambio del voltaje de salida de un regulador con un cambio dado del voltaje de entrada normalmente expresada como un porcentaje.  Regulador: Dispositivo o circuito electrónico que mantiene en esencia un voltaje de salida constante dentro de un intervalo de valores de voltaje o carga de entrada; una parte de una fuente de alimentación.  Solución de fallas: El proceso sistemático de aislar, identificar y corregir una falla en un circuito o sistema.  Sujetador: Circuito que agrega un nivel de CD a un voltaje de CA mediante un diodo y un capacitor.  Voltaje de rizo: La pequeña variación del voltaje de salida de CD de un rectificador filtrado provocado por la carga y descarga del capacitor del filtro.  Voltaje de pico inverso (PIV): El valor máximo del voltaje en inversa a través de un diodo que ocurre al valor máximo del ciclo de entrada cuando el diodo está polarizado en inversa.  Amplificación: Proceso de incrementar la potencia, voltaje o corriente mediante dispositivos electrónicos.  Base: Una de las regiones semiconductoras en un BJT. La base es muy delgada y está levemente dopada en comparación con las demás regiones.  Beta (𝜷): Cociente de la corriente de CD del colector entre la corriente de CD de la base de un BJT; ganancia de corriente de la base al colector.  BJT (transistor de unión bipolar): Un transistor construido con tres regiones semiconductoras dopadas y separadas por dos uniones pn.  Colector: La más grande de las regiones semiconductoras de un BJT.  Corte: El estado no conducción de un transistor.  Emisor: La más dopada de las tres regiones semiconductoras de un BJT.

Referencias

Thomas L. Floyd., (2008). Dispositivos Electrónicos , Octava Edición. México, DF. Editorial PEARSON EDUCACIÓN.