REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD FERMIN TORO FACULDAD DE INGENIERIA

CATEDRA DE LABORATORIO ELECTRONICA I

PRE-

LABORATORIO

INTEGRANTE Bryan Hinojosa

19170086 Grupo 2

CircuitoRectificador de Media Onda

Este circuito genera unaseñal de c.c.apartir de unaseñal de c.a. truncando a cero todos los semiciclos de unamismapolaridad en la señal de c.a. y dejandoigual a los semiciclos de la polaridadcontraria.

El esquema circuital básicoparaestetipo de rectificación se muestraen la fig:

El análisis de estecircuito se haceporseparadoparacadasemiciclo de la señal de entrada Vi, determinando la salida Vo paracadasemiciclo.

CircuitoRectificador de OndaCompleta

Este circuito genera unaseñal de c.c.apartir de unaseñal de c.a. con todos los semiciclos de la señal de estaseñal, invirtiendotodos los semiciclos de unamismapolaridadparaigualarlos a la otra.

Para lograrunarectificación de ondacompleta se plantean dos esquemascircuitalesbásicos:

CircuitoRectificador de OndaCompleta con Transformador de Toma Central.

CircuitoRectificador de OndaCompleta con Puente de Diodos.

CircuitoRectificadordeOndaCompletaconTransformadordeTomaCentral

Un transformador de toma central esaquelcuyodevanadosecundarioestádividido en dos paradisponerasí de dos voltajessecundarios Vs.

La división del devanadosecundario se llama toma central.

El rectificador de ondacompleta con transformador de toma central se muestra en la fig.

Al igualquepara el rectificador de media onda, el análisis de estecircuito se haceporseparadoparacadasemiciclo de la señal de entrada (en estecasoVs), determinando la salida Vo en cadacaso.

CircuitoRectificadordeOndaCompletaconPuentedeDiodos

Este circuito (figura) utiliza 4 diodos en configuración de puentepara la rectificación de ondacompleta.

El análisis se realizaporseparadoparacadasemiciclo de la señal de entrada Vi a fin de determinar la salida Vo en cadacaso.

Caracterización del Zener

El diodozenervienecaracterizadopor:

1. TensiónZenerVz.

2. Rango de tolerancia de Vz. (Tolerancia: C: ±5%)

3. MáximacorrienteZener en polarizacióninversaIz.

4. Máximapotenciadisipada.

5. Máximatemperatura de operación del zener.

Curva Característica del Diodo Zener

Funcionamiento del Circuito

Tablasexperimentalesmedianteproteus:

POLARIZACION

INVERSA

V inicial (V)

V (V) I (A)

0 0,05 0

1 1 0

3 3 0

5,1 5,1 0

8 5,29 0,03

10 5,43 0,06

DIODO ZENER

1N4733A

Se demuestraque el diodocuenadoestápolarizadoinversamente, unapequeñacorrientecirculaporél, llamadacorriente de saturación,estacorrientepermanecerelativamenteconstantemientrasaumentamos la tensióninversa.

POLARIZACION

DIRECTA

V inicial (V)

V (V) I (A)

0 0,01 0

1 0,40 0

3 0,56 0,03

5,1 0,72 0,06

8 0,92 0,1

10 1,06 0,13

DIODO ZENER

1N4733A

Se demuestraquelascaracterísticas en polarizacióndirecta son análogas a las del diodo de uniónestudiado en la practica anterior.

ReguladorZener.

Este circuito se diseña de tal forma que el diodozeneropere en la región de ruptura, aproximándoseasí a unafuente ideal de tensión. El diodozenerestá en paralelo con unaresistencia de carga RL y se encarga de mantenerconstante la tensión entre los extremos de la resistencia de carga (Vout=VZ), dentro de unoslimitesrequeridos en el diseño, a pesar de los cambiosque se puedanproducir en la fuente de tensión VAA, y en la corriente de carga IL.

Diseño del ReguladorZener.

Esimportanteconocer el intervalo de variación de la tensión de entrada (VAA) y de la corriente de carga (IL) paradiseñar el circuitoregulador de maneraapropiada. La resistencia R debeserescogida de tal forma que el diodopermanezca en el modo de tensiónconstantesobre el intervalocompleto de variables.

La ecuación del nodopara el circuitonos dice que:

(I)

Para asegurarque el diodopermanezca en la región de tensiónconstante (ruptura), se examinan los dos extremos de lascondiciones de entrada – salida:

1. La corriente a través del diodo IZ esmínimacuando la corriente de carga IL esmáxima y la fuente de tensión VAA esmínima.

2. La corriente a través del diodo IZ esmáximacuando la corriente de carga IL esmínima y la fuente de tensión VAA esmáxima.

Cuandoestascaracterísticas de los dos extremos se insertan en la ecuación (I),

Laboratorio de Electrónica de Dispositivos

Fig. 3.- Característica I-V de un diodo Zener.

Si ahora vamos disminuyendo la tensión inversa se volverá a restaurar la corriente de saturación Is,

cuando la tensión inversa sea menor que la tensión zener. El diodo podrá cambiar de una zona a la otra

en ambos sentidos sin que para ello el diodo resulte dañado, esto es lo que lo diferencia de un diodo de

unión como el que estudiamos en la practica anterior y es lo que le da al diodo zener su característica

especial.

El progresivo aumento de la polarización inversa hace crecer el nivel de corriente y no debe

sobrepasarse un determinado nivel de tensión especificado por el fabricante pues en caso contrario se

dañaría el diodo, además siempre debemos tener en cuenta la máxima potencia que puede disipar el

diodo y trabajar siempre en la región de seguridad.

Caracterización del Zener

El diodo zener viene caracterizado por:

1. Tensión Zener Vz.

2. Rango de tolerancia de Vz. (Tolerancia: C: 5%)

3. Máxima corriente Zener en polarización inversa Iz.

4. Máxima potencia disipada.

5. Máxima temperatura de operación del zener.

Aplicación: Regulador Zener.

Una de las aplicaciones más usuales de los diodos zener es su utilización como reguladores de

tensión. La figura 4 muestra el circuito de un diodo usado como regulador.

VAA

R

IT

IZIL

VOUT

RL

+

-

VZ

+

-

Fig. 4.- Circuito regulador.

Este circuito se diseña de tal forma que el diodo zener opere en la región de ruptura, aproximándose

así a una fuente ideal de tensión. El diodo zener está en paralelo con una resistencia de carga RL y se

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se encuentra:

Igualandolasecuaciones (II) y (III) llegamos a que:

(IV)

En unproblemapráctico, esrazonablesuponerque se conoce el intervalo de tensiones de entrada, el intervalo de corriente de salida y el valor de la tensiónzenerdeseada. La ecuación (IV) representaportantounaecuación con dos incógnitas, lascorrienteszenermáxima y mínima. Se encuentraunasegundaecuaciónexaminando la figura. Para evitar la porción no constante de la curvacaracterísticaunareglaprácticaqueconstituyeuncriterio de diseñoaceptableesescoger la máximacorrientezener 10 veces mayor que la mínima, esdecir:

La ecuación (IV) se podráentoncesreescribir de la siguientemanera:

(V)

(II)

(III)

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intervalo de corriente de salida y el valor de la tensión zener deseada. La ecuación (6) representa por

tanto una ecuación con dos incógnitas, las corrientes zener máxima y mínima. Se encuentra una

segunda ecuación examinando la figura 5. Para evitar la porción no constante de la curva característica

una regla práctica que constituye un criterio de diseño aceptable es escoger la máxima corriente zener

10 veces mayor que la mínima, es decir:

minZmaxZ II 10 (7)

Fig. 5.- Criterio de selección de IZ max e IZ min

La ecuación (6) se podrá entonces reescribir de la siguiente manera:

)1.0()()()( maxLmaxZZmaxAAminLmaxZZminAA IIVVIIVV (8)

Resolviendo entonces para la máxima corriente zener, se obtiene:

maxAAZminAA

ZmaxAAmaxLminAAZminL

maxZVVV

VVIVVII

1.09.0

)()( (9)

Ahora que se tiene la máxima corriente zener, el valor de R se puede calcular de cualquiera de las

ecuaciones (4) ó (5). No es suficiente con especificar el valor de R, también se debe seleccionar la

resistencia apropiada capaz de manejar la potencia estimada. La máxima potencia vendrá dada por el

producto de la tensión por la corriente, utilizando el máximo de cada valor.

ZmaxAAminLmaxZZmaxAAmaxTR VVIIVVIP )()( (10)

C.- Material requerido

* Fuente de alimentación de continua regulable de baja tensión.

* Multímetro.

* Resistencias varias.

* Diodo Zener 10V, 1W.

D- Procedimiento experimental

Característica tensión-corriente

1. Conectamos el circuito de la figura 6. Para conseguir un valor aproximado para R de 500 utilizar

al menos cuatro resistencias de 0.25W en paralelo. Medir con el multímetro su valor:

R = ........

4

Resolviendoentoncespara la máximacorrientezener, se obtiene:

(VI)

Ahoraque se tiene la máximacorrientezener, el valor de R se puedecalcular de cualquiera de lasecuaciones (II) ó (III). No essuficiente con especificar el valor de R, también se debeseleccionar la resistenciaapropiadacapaz de manejar la potenciaestimada. La máximapotenciavendrá dada por el producto de la tensiónpor la corriente, utilizando el máximo de cada valor.

A QueDenominamosRmin y Rmax en unReguladorZener.

1. Rmin es el valor mínimo de la resistencia limitadora. 2. Rmax es el valor máximo de la resistencia limitadora.

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intervalo de corriente de salida y el valor de la tensión zener deseada. La ecuación (6) representa por

tanto una ecuación con dos incógnitas, las corrientes zener máxima y mínima. Se encuentra una

segunda ecuación examinando la figura 5. Para evitar la porción no constante de la curva característica

una regla práctica que constituye un criterio de diseño aceptable es escoger la máxima corriente zener

10 veces mayor que la mínima, es decir:

minZmaxZ II 10 (7)

Fig. 5.- Criterio de selección de IZ max e IZ min

La ecuación (6) se podrá entonces reescribir de la siguiente manera:

)1.0()()()( maxLmaxZZmaxAAminLmaxZZminAA IIVVIIVV (8)

Resolviendo entonces para la máxima corriente zener, se obtiene:

maxAAZminAA

ZmaxAAmaxLminAAZminL

maxZVVV

VVIVVII

1.09.0

)()( (9)

Ahora que se tiene la máxima corriente zener, el valor de R se puede calcular de cualquiera de las

ecuaciones (4) ó (5). No es suficiente con especificar el valor de R, también se debe seleccionar la

resistencia apropiada capaz de manejar la potencia estimada. La máxima potencia vendrá dada por el

producto de la tensión por la corriente, utilizando el máximo de cada valor.

ZmaxAAminLmaxZZmaxAAmaxTR VVIIVVIP )()( (10)

C.- Material requerido

* Fuente de alimentación de continua regulable de baja tensión.

* Multímetro.

* Resistencias varias.

* Diodo Zener 10V, 1W.

D- Procedimiento experimental

Característica tensión-corriente

1. Conectamos el circuito de la figura 6. Para conseguir un valor aproximado para R de 500 utilizar

al menos cuatro resistencias de 0.25W en paralelo. Medir con el multímetro su valor:

R = ........

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intervalo de corriente de salida y el valor de la tensión zener deseada. La ecuación (6) representa por

tanto una ecuación con dos incógnitas, las corrientes zener máxima y mínima. Se encuentra una

segunda ecuación examinando la figura 5. Para evitar la porción no constante de la curva característica

una regla práctica que constituye un criterio de diseño aceptable es escoger la máxima corriente zener

10 veces mayor que la mínima, es decir:

minZmaxZ II 10 (7)

Fig. 5.- Criterio de selección de IZ max e IZ min

La ecuación (6) se podrá entonces reescribir de la siguiente manera:

)1.0()()()( maxLmaxZZmaxAAminLmaxZZminAA IIVVIIVV (8)

Resolviendo entonces para la máxima corriente zener, se obtiene:

maxAAZminAA

ZmaxAAmaxLminAAZminL

maxZVVV

VVIVVII

1.09.0

)()( (9)

Ahora que se tiene la máxima corriente zener, el valor de R se puede calcular de cualquiera de las

ecuaciones (4) ó (5). No es suficiente con especificar el valor de R, también se debe seleccionar la

resistencia apropiada capaz de manejar la potencia estimada. La máxima potencia vendrá dada por el

producto de la tensión por la corriente, utilizando el máximo de cada valor.

ZmaxAAminLmaxZZmaxAAmaxTR VVIIVVIP )()( (10)

C.- Material requerido

* Fuente de alimentación de continua regulable de baja tensión.

* Multímetro.

* Resistencias varias.

* Diodo Zener 10V, 1W.

D- Procedimiento experimental

Característica tensión-corriente

1. Conectamos el circuito de la figura 6. Para conseguir un valor aproximado para R de 500 utilizar

al menos cuatro resistencias de 0.25W en paralelo. Medir con el multímetro su valor:

R = ........

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