Informe Final 4 De Circuitos Electronicos 1

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, Decana de América

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA

PROFESOR: PAREDES PEÑAFIEL RENATO

ALUMNO:

CÓDIGO:

ABREGO CÁCERES MATIAS

16190174

RIVAS MENDOZA MANUEL ALEXANDER

16190142

ALARCÓN PALOMINO MARY JHANIRA

16190175

FACULTAD: INGENIERÍA ELECTRÓNICA

CURSO: CIRCUITOS ELECTRONICOS I

TEMA: RECTIFICADORES, FILTROS Y MULTIPLICADORES DE TENSIÓN

TIPO DE INFORME: FINAL

AÑO: 2017

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

I. RESUMEN: En esta experiencia pudimos comprender lo que es la rectificación de una señal alterna a una continua pulsante y de cómo esta última mediante filtros ya sea condensador o bobina se vuelve casi continua pura con rizos o señal alterna residual; además aprendimos como funciona un circuito multiplicador de señal el cual aumenta nuestra señal de entrada dependiendo de cómo se diseñe el circuito; además se debe tener en cuenta la potencia que disipa para no quemar ninguna componente. II. PALABRAS CLAVE: .Circuito multiplicador de tensión. .Filtro .Diodo rectificador .Circuito rectificador de onda. III. ABSTRACT: In this experience we could understand what is the rectification of an alternating signal to a continuous pulsating and how the latter by means of filters either condenser or coil becomes almost continuous pure with curls or residual alternating signal; We also learned how a signal multiplier circuit works which increases our input signal depending on how the circuit is designed; You also have to consider the power that dissipates to not burn any component. IV. KEYWORD: . Voltage multiplier circuit. .Filter

.Rectifier Diode. Wave rectifier circuit. V. INTRODUCCIÓN: CIRCUITOS RECTIFICADORES:

Los rectificadores son circuitos realizados con diodos, capaces de cambiarla forma de onda de la señal que reciben en su entrada.

FIEE

Página 2

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Podemos establecer una clasificación de los rectificadores en función de los números de diodos que utilizan. Así tendremos: .Rectificador de media onda, formado por un único diodo. .Rectificador de onda completa, dentro de este tipo podemos distinguir: . Rectificador con un transformador con derivador central (2 diodos) .Rectificador tipo puente (4 diodos) RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

Es un circuito que elimina la mitad de la señal que recibe en la entrada, en función de cómo este polarizado el diodo, si la polarización es directa eliminara la parte positiva de la señal, y si es polarizado inversamente eliminara la parte negativa de la señal

FIEE

Página 3

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

RECTIFICADOR MONOFASICO DE MEDIA ONDA:

Los rectificadores de media onda poseen un dispositivo rectificador en cada línea de alimentación y tienes una neutra como retorno de corriente. En la figura se

ilustra el Rectificador monofásico de media onda, se indica la

forma de onda de voltaje en la carga y

en el tiristor para un ángulo de

disparo comprendido entre 0 y 90 grados. RECTICADOR DE ONDA COMPLETA:

Es el tipo de rectificar más empleado en las fuentes de alimentación de los equipos, debido a que con él se obtiene una corriente continua muy parecida a la que proporcionan las pilas o baterías. .RECTIFICADOR CON UN TRANSFORMADOR CON DERIVADOR CENTRAL (2 DIODOS)

FIEE

Página 4

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

RECTIFICADOR TIPO PUENTE (4 DIODOS)

CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO:

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con la frecuencia de la señal. Y que está relacionado directamente con el condensador que estemos dispuestos a colocar en el momento del diseño del circuito correcto. RECTIFICADOR CON FILTRO DE MEDIA ONDA: FIEE

Página 5

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

RECTIFICADOR CON FILTRO DE ONDA COMPLETA (TIPO PUENTE)

FIEE

Página 6

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I MULTIPLICADORES DE TENSION:

Es un circuito electrónico que carga los condensadores de la tensión de entrada y los interruptores de los cargos de tal manera que, en el caso ideal, exactamente el doble que se produce la tensión en la salida como en su entrada. El más simple de estos circuitos es una forma de rectificador que tienen un voltaje de corriente alterna como entrada y salida una tensión continua doble. Los elementos de conmutación son simples diodos y se ven obligados a cambiar el estado sólo por la tensión alterna de la entrada. DC a los dobladores de voltaje de DC no se puede cambiar de esta manera y requieren de un circuito de conducción para controlar la conmutación. Con frecuencia se requieren también un elemento de conmutación que se puede controlar directamente, como un transistor, en lugar de depender de la tensión en el conmutador como en el caso sencillo de CA a CC. Los dobladores de voltaje de una gran variedad de multiplicador de tensión del circuito. Muchos (no todos) los circuitos doblador de tensión puede ser visto como una única etapa de un multiplicador de orden superior: en cascada etapas idénticas en conjunto logra una multiplicación de tensión mayor.

CIRCUITO DOBALDOR DE TENSION:

D1 V1 DIODE_VIRTUAL 1 V 1kHz 0Deg

C1 100uF R1 1kOhm C2 470uF

D2 DIODE_VIRTUAL

FIEE

Página 7

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I VI. MATERIALES Y MÉTODOS:

Osciloscopio

Generador de Señales

Diodo (1N4004)

FIEE

Multímetro

Transformador

Resistencias 10kΩ,1kΩ,220Ω,100Ω

Página 8

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I  Capacitores de 25v de 2200uF,1000uF,470uF,100uF

 Bobina de 1H

VII. RESULTADOS: 1. Implementar el circuito de la figura 4.1.

XSC1 D1 Tektronix

1N4004 P G

V1 7Vrms 60Hz 0°

FIEE

1 2 3 4

T

RL 10kΩ

Página 9

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

a. Observar y medirlas tensiones de entrada y salida en fase anotando los datos en la tabla 4.1 b. Con RL=1K, invertir el diodo. Luego proceda igual que en el paso a. Haga lo mismo para el caso RL=0.1K OHMIOS. XSC1 D1 Tektronix

1N4004 P G

V1 7Vrms 60Hz 0°

FIEE

1 2 3 4

T

RL 10kΩ

Página 10

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Tabla 4.1

Vi rms Vo pp VO DC Io DC

RL=10K 7,10V 4,02V 3,1V 0,32mA

RL=1K 7,4V 3,7V 2,9V 3mA

RL=100 6,95V 2,58V 1,99V 20mA

RL=10K 7,62V 3,89V 3V 0,31mA

RL=1K 7,42V 3,55V 2,79V 2,85mA

RL=100 6,50V 2,5V 1,93V 19mA

Diodo inverso:

Vi rms Vo pp VO DC Io DC

2. Implementar el circuito de la figura 4.3

XSC1 Tektronix

V2 220Vrms 60Hz 0°

FIEE

T1

S1

D1

P G

Tecla = A

1N4004G 18.33:1

1 2 3 4

C1 1000µF

R1 10kΩ

R2 1kΩ

Página 11

T

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida, anotando los datos en la tabla 4.2 b. Desconectando la alimentación de entrada, descargar el condensador. Luego conectar una carga RL de 1K en paralelo con RB. Proceda como en el paso a. c. Reemplazar el condensador de 1000uF, por otros de 2200u F y 100 u F respectivamente. Llene los datos de la tabla 4.2 d. Grafique la tensión de salida VO con respecto a Vs, correspondiente a cada uno de los 4 casos anteriores en la figura 4.4 Tabla 4.2

Vs(rms) Vo pp Vo(rms) Vo DC Io DC

C1=1000u F SIN RL RL=1K 13.71v 13.61v 36mv 296mv 8,94mv 88,1mv 9,8mv 86,6mv 2,5uA 0,07mA

C1=2200u F SIN RL RL=1K 13,68v 13,82v 16mv 144mv 4,33mv 42mv 5,7mv 42,7mv 1,81mA 17,35mA

C1=100u F SIN RL RL=1K 13,61v 13,64v 340mv 2,96v 92,6mv 8,76mv 4mv 856mv 1,8mA 16,6mA

3. Implementar el circuito de la figura 4.5

XSC1 Tektronix

D1 P G

1N4004G V1 220Vrms 60Hz 0°

1 2 3 4

T

T1

9.16

D2 1N4004G

RL 1kΩ

a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida en fase correcta anotando los datos en la tabla 4.3

FIEE

Página 12

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Tabla 4.3 RL=1K 6.75v/13.51v 9.60v 5.44v 5.49mA

Vs (rms) Vo pp Vo DC Io DC

RL=100 6.71v/13.43v 9.19v 5.23v 51.8mA

b. Colocando una resistencia de RB=10K y un capacitor de 1000 u F en paralelo con la resistencia de carga, observar y medir las tensiones de entrada y salida, registrando los datos en la tabla 4.4. c. Usando el procedimiento adecuado para descargar los capacitores, reemplazar C por otros de valores ya puestos en la tabla, mantener constante RB y RL. Registrar los datos en la tabla 4.4 XSC1 Tektronix

D1 P G

1N4004G V1 220Vrms 60Hz 0°

1 2 3 4

T

T1

9.16

D2 1N4004G

RL 1kΩ

C1 100µF

Ra 10kΩ

XSC1 Tektronix

D1 P G

1N4004G V1 220Vrms 60Hz 0°

T

T1

9.16

D2 1N4004G

FIEE

1 2 3 4

RL 1kΩ

Ra 10kΩ

C1 2200µF

Página 13

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I XSC1 Tektronix

D1 P G

1N4004G V1 220Vrms 60Hz 0°

1 2 3 4

T

T1

9.16

D2 1N4004G

RL 100Ω

Ra 10kΩ

C1 1000µF

d. Grafique la tensión de salida con respecto a VS, correspondiente a cada uno de los 4 casos anteriores en la figura 4.6

Vs(rms) Vo pp Vo(rms) Vo DC Io DC

C1=1000u F

C1=2200u F

C1=100u F

6.74V/13.49V 800mv 9.43v 8.58v 0.86mA

6.79V/13.59V 800mv/1.2v 9.58v 8.69v 0.87mA

6.77V/13.53V 1.2v/1.6v 9.60v 8.65v 0.88mA

4. Implementar el circuito de la figura 4.7

FIEE

Página 14

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I XSC1 D1 1N4004G V1 220Vrms 60Hz 0°

D2 1N4004G

Tektronix

T1

18.33:1

P G

D3 1N4004G

D4 1N4004G

1 2 3 4

T

R1 1kΩ

a. Llenar la tabla 4.5, observando las ondas de entrada y salida para las diferentes cargas que se presentan en dicha tabla. b. Colocar un capacitor de 100 u F en paralelo con RL de 1k, Observar y anotar los resultados. Esto corresponde a un filtro RC. C. Reemplazar RL del circuito mostrado en la parte superior de la figura 4.7 por el circuito mostrado en la parte inferior de dicha figura. Luego llene la tabla 4.5. Esto corresponde a un filtro CLC. d. Grafique la tensión de salida VO con respecto a Vs, correspondiente a cada uno de los 5 casos anteriores en la figura 4.8 Tabla 4.5 Sin C VS(rms) Vo DC Vr (rizado)

1K 13,5V 10,68V 578mv

RL 0.1K 13,5V 10,14V 559mv

0.22K 13,5V 10,4V 571mv

Filtro RC

Filtro CLC

13,5v 10,50v 180mv

13,5v 9,96v 36mv

5. Implementar el circuito de la figura 4.9

FIEE

Página 15

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I XSC1 D1 Tektronix

1N4004G V1 7Vrms 60Hz 0°

P G

C1 100µF

1 2 3 4

T

R1 10kΩ C2 470µF D2 1N4004G

a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida, llenando los datos en la tabla 4.6 b. Grafique la tensión de salida Vo con respecto a Vs, correspondiente a los 2 casos de la figura 4.10. Tabla 4.6

Vo DC Vr VC1 VC2

FIEE

RL=1k 12,3vrms 581mv 6,1v 6v

RL=10k 17,77vrms 121mv 10,29v 9,7v

Página 16

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

6. Implementar el circuito de la figura 4.11. XSC1

D3 1N4004G D2 1N4004G

C1 470µF

Tektronix

C3 1000µF

P G

1 2 3 4

T

D1 1N4004G V1 12Vrms 60Hz 0°

R1 10kΩ

C2 2200µF

a. Observar y medir las tensiones de entrada y salida, llenando los datos en la tabla 4.7 b. Grafique la tensión de salida VO con respecto a Vs correspondiente a los 2 casos anteriores en la figura 4.12 Tabla 4.7

Vo DC Vr VC1 VC2 VC3

FIEE

RL=1k 47.9V 664mV 16.36V 32.54V 31.35V

RL=10k 51.5V 477mV 17.38V 34.34V 33.75V

Página 17

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I VIII. CUESTIONARIO FINAL 1. Presentar los resultados obtenidos en forma ordenada indicando el tipo de circuito y las observaciones correspondientes. Para el circuito 1: Con 10k: Directo:

Invertido:

FIEE

Página 18

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Con 1k: Directo:

Invertido:

Con 100: Invertido:

FIEE

Página 19

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Para el circuito 2: Con C=1000 u F Sin RL:

Con RL:

Con C=2200 u F Con RL:

FIEE

Página 20

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Con C=100 u F Sin RL:

Con RL:

Para el circuito 3. Con RL=1K

FIEE

Página 21

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Con RL=0.1K

Con filtro: C=1000 u F

C=2200 u F

FIEE

Página 22

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I C=100 u F

Para el circuito 4: Con RL=1K Sin C:

Con C=100 uF

FIEE

Página 23

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Para el circuito 5:

Con 10k:

FIEE

Página 24

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Con 1k:

Para el circuito 6. RL=1K

RL=10K

FIEE

Página 25

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Observaciones: Para los circuitos de rectificación hemos visto que el factor de rizado es menor en una rectificación completa, además de que a mayor resistencia menor rizado hay; además hemos observado como disminuye este rizado cuando colocamos un filtro RC o CLC. Para los circuitos multiplicadores observamos que en algunos casos el voltaje de salida supera en gran medida a la entrada con respecto a los cálculos teóricos previamente hallados y eso se puede comprender debido a que el voltaje de entrada en el transformador es mayor al teórico además del efecto del condensador al ser de varias capacitancias influye mucho al momento de que almacenan carga pero en líneas generales se observó la características del diseño del circuito. 2. Explicar las diferencias y/o coincidencias obtenidas entre los rectificadores de las figuras 4.1, 4.5, 4.7 El circuito de la figura 4.1 es un rectificador de media onda la cual nos permite aprovechar la parte positiva de la onda y por ello presenta un rizado mayor y con ellos mayor desventaja frente a los circuitos de las figuras 4.5 y 4.7 que son rectificadores de onda completa. El circuito de la figura 4.5, es un rectificador de onda completa con derivación central. Los rectificadores de onda completa permiten convertir la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o negativa) en la salida, mediante la inversión de las porciones (semiciclo) negativas (o positivas) de la forma de onda de entrada. Las porciones positivas (o negativas) se combinan con las inversas de las negativas (positivas) para producir una forma de onda parcialmente positiva (negativa). Este tipo de circuito a diferencia del anterior permite aprovechar la energía de los semiciclo negativo, al igual que el rectificador de onda completa tipo puente. Este tipo de circuito permitió superar el inconveniente de los rectificadores tipos puente de que no existe una referencia común de tensión (masa circuital) entre la fuente y la carga, resultando ambas flotantes. Circuito rectificador de Onda Completa Tipo Puente. En el circuito de la figura 4.7, al igual que el anterior es un rectificador de onda completa, ambos permiten el aprovechamiento total de la señal de entrada. Este rectificador puente tiene una desventaja ya que no tiene una salida común entre la fuente y la carga. Las diferencias se dan debido a la cantidad de diodos usados FIEE

Página 26

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I En el segundo caso se usan dos diodos pero para hacer una rectificación se requiere de un divisor de tensión que también reduce el valor del voltaje de salida el cual no es muy alto pero mayor al anterior. Para el tercer caso se usan 4 diodos lo cual implica mayor costo pero la eficacia del voltaje de salida es mayor ya que casi se mantiene el mismo voltaje de entrada en la rectificación lo cual hace que sea más usado. 3. Presentar algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas. Atendiendo a la ganancia, podemos encontrar dos tipos de filtro: Filtros pasivos. Los que atenuarán la señal en mayor o menor grado. Se implementan con componentes pasivos como condensadores, bobinas y resistencias. Filtros activos. Son los que pueden presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la de entrada. En su implementación suelen aparecer amplificadores operacionales. No suelen contener bobinas, salvo en el caso de frecuencias muy altas. Los inductores no se utilizan a menudo en los filtros activos de vida, porque son voluminosos y costosos. Atendiendo a su respuesta en frecuencia, encontramos los siguientes filtros: Filtro paso bajo. Es aquel que permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 ó continua, hasta una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a baja frecuencia. Filtro paso alto. Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y polos a altas frecuencias. Filtro paso banda. Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior. Filtro elimina banda. Es el que dificulta el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior. 4. Explicar y verificar las fórmulas de rizado para los filtros usados en la práctica relacionándolos con las ventajas y desventajas entre ellos. El factor de rizo de un voltaje se define como:

FIEE

Página 27

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

El cual se puede expresar como

Como la componente de voltaje de CA de una señal que contiene un nivel de CD es: El valor rms del componente de CA es:

Donde V(rms) es el valor rms del voltaje total. Para la señal rectificada de media onda.

Para la señal rectificada de onda completa

VOLTAJE DE RIZO DE FILTRO DE CAPACITOR FIEE

Página 28

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I Suponiendo una aproximación de la forma de onda del rizo triangular como se muestra en la FIG., podemos escribir:

Durante la descarga del capacitor, el cambio de voltaje a través de C es:

Basados en la forma de onda triangular que aparece en la FIG.

Utilizando los detalles de la forma de onda de la FIG: B1, se obtiene

FIEE

Página 29

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

Se puede escribir como:

Podemos combinar las ecuaciones, para obtener

Luego resolvemos que para Vr (rms):

5. Explicar lo referente a un doblador o triplicador de tensión usado en la práctica. Indicar sus usos. Tal como podemos ver un circuito doblador no es más que la combinación de un circuito sujetador con un condensador y varios diodos; en el triplicador lo único que cambia es que en el inicio no se conecta un condensador ni diodo de tal manera de que la señal de salida sea 3 veces mayor a mi señal de entrada; estos circuitos tiene un gran uso a la hora de alimentar aparatos que requieran el triple o el doble del voltaje de entrada para el cual está diseñado pero debemos tener en cuenta que la disipación de potencia aumentará junto con la inestabilidad del circuito si no tenemos cuidado al momento de multiplicar la señal de entrada ya que lo más recomendable es que la señal de salida no sea mayor de 10 veces la señal de entrada. FIEE

Página 30

INFORME FINAL DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I IX. CONCLUSIONES: .Podemos concluir que tanto en un circuito de media onda como de onda completa nuestra señal alterna se vuelve continua pulsante en donde al momento de filtrase cada señal del circuito correspondiente presentará una señal alterna residual el cual es el rizado el cual debe ser mínimo de manera que me garantice la estabilidad de mi circuito. . El filtro de un circuito me dice cuan estable es frente a la presencia de rizos; y por ello mediante más etapas de filtrado tenga la señal será más continua pura. . En un circuito multiplicador lo que se busca es aumentar en una cantidad de veces la señal de mi entrada siempre teniendo en cuenta la potencia que disipa el circuito para no quemar alguna componente y de no multiplicar más de 10 veces la señal de entrada para que nuestro circuito sea lo más estable posible. X. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: .https://es.vbook.pub.com/doc/44359459/MULTIPLICADORES-DE-VOLTAJE .https://unicrom.com/duplicador-doblador-de-voltaje-de-media-onda/ .https://es.vbook.pub.com/doc/170513441/Lab-Circuitos-Electronicos-I-4Rectificadores-y-Filtros .http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina17. htm .http://www.forosdeelectronica.com/f16/multiplicadores-voltaje-359/ .https://es.vbook.pub.com/document/143344155/Multiplicador-de-Voltaje

FIEE

Página 31