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DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRNICOSELECTRNICA I

GUIA DE PRCTICALABORATORIO No. 2

Tema de la prctica: RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA CON CARGA RESISTIVA.FILTRO CAPACITIVO EN RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA CON CARGA RESISTIVA.

Realizado por: Alex Suquillo G.Fecha: 27/11/2014NRC: 2206

1. Objetivos Disear una fuente de corriente continua con especificaciones determinadas, utilizando un filtro capacitivo para una carga resistiva. Analizar el comportamiento del diodo al ser sometido a una seal alterna sinusoidal. Verificar las formas de onda reales de los circuitos rectificadores con filtro y sin filtro corroborando el estudio terico realizado en clase. Comparar los datos calculados, simulados y obtenidos en el laboratorio para verificar la veracidad de los resultados.

2. Materiales y Herramientas Diodos Resistencias Capacitores Cables Protoboard Generador de ondas. Osciloscopio. Multmetro.

3. Marco terico:

3.1. Circuito Rectificador.

La mayora de los dispositivos electr6nicos, televisores, equipo estreo y ordenadores necesitan una tensi6n continua para funcionar correctamente. Como las lneas de tensin son alternas, la primera cosa que necesitamos hacer es convertir la tensin de lnea alterna en tensi6n continua. La parte del dispositivo electr6nico que produce esta tensi6n continua se llama fuente de potencia. Dentro de las fuentes de potencia hay circuitos que permiten que la corriente fluya slo en una direcci6n. Estos circuitos se llaman rectificadores.Por lo tanto un circuito rectificador es aquel circuito que convierte una seal alterna en una seal unidireccional.3.2. Circuito Filtro.

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con la frecuencia de la seal.Existen tres tipos de filtrado:

Filtros paso bajo.- son los filtros que solo dejan pasar aquellas seales que estn por debajo de una determinada frecuencia.

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas, condensadores o ambos al mismo tiempo. En el caso de los rectificadores a partir de una seal rectificada es posible obtener una tensin continua. El mecanismo para obtener la misma es el filtrado en baja frecuencia (filtro paso bajo) de dicha seal rectificada.

La misin del capacitor que se coloca en paralelo con la seal es aplanar la onda de salida del rectificador, es decir, obtener una seal continua lo ms parecida posible a la que proporcionan las pilas o bateras.

Filtros paso alto.- Es un circuito formado por resistencias y capacitores en serie, destinado a dejar pasar seales cuyas frecuencias sean mayores que un valor mnimo denominado frecuencia de corte de filtro. Filtros paso banda.- Son circuitos formados por resistencias, capacitores y bobinas, diseado para dejar pasar a su salida un determinado grupo de seales cuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro, eliminando o atenuando mucho el resto de frecuencias

3.3. Factor de rizado.

La seal obtenida en la salida de un sistema de alimentacin no es totalmente constante como sera de esperar, ya que los filtros no consiguen aplanar totalmente la seal de salida. Esta seal podemos considerarla como el resultado de superponer una corriente alterna a una corriente continua.A la componente alterna de la seal rectificada se le denomina rizado. La cantidad de rizado que aparece a la salida de un filtro se expresa por un coeficiente que recibe el nombre de factor de rizado, el cual es igual a la relacin existente entre el valor eficaz de la tensin de rizado y la tensin continua de salida (Vo media). Se suele expresar en tanto por ciento, y podemos considerar ptima (siempre dependiendo de las aplicaciones) una sealde salida con un factor de rizado menor del 10%.

Esto se puede expresar como:

4. Procedimiento:5. Disee una fuente de corriente continua utilizando un rectificador de media onda con carga resistiva y filtro capacitivo que cumpla con las siguientes especificaciones: VDC, IDC, r (factor de rizado). Cada grupo se impone los valores.

Datos:

Voltaje de rizado(rms):

Voltaje de rizado (pico)

V

Voltaje de rizado (pico-pico)

Valor del capacitor:

Voltaje del capacitor

Valor de la resistencia:

Potencia R:

Para el diseo se utiliz una Resistencia de 1W

Voltaje de entrada ()

Clculo de VPI:

Clculo de la del diodo

En el diodo se polariza directamente y se produce la corriente mxima.

Anlisis en el intervalo

Calculo :

Corriente en el capacitor:

5.1. En el circuito diseado desconecte el capacitor.

5.1.1. Utilizando el simulador, grafique la forma de onda del V0(t) y V0(Vin) .

Ilustracin 1. Vo(t) Simulado Ilustracin 2. Vo(t) en el laboratorio

Error:

Ilustracin 3. Vo(Vin) SimuladoIlustracin 4. Vo(Vin) en el Laboratorio

5.1.2. Calcule el Voltaje de salida medio y comprubelo con el uso del multmetro.

Error:

5.1.3. Calcule el VRMS.

SimuladoMedido

Error:

5.1.4. Calcule el Vrms y comprubelo con el uso del multmetro.

Teorema de Parseval:

Error:

5.1.5. Complete la siguiente tabla.

VOLTAJESVomedioVoRMSVorms

Valor calculado.2.68V4.21V3.24V

Valor simulado2.6V4.15V3.23V

Valor Medido2.425V3.89V3,004V

5.2. En el circuito diseado conecte el capacitor.

5.2.1. Utilizando el simulador, obtener la forma de onda del voltaje de salida. V0(t)

Error:

5.2.2. Compruebe el voltaje medio con el uso del multmetro.

Error:

5.2.3. Calcule el voltaje de rizado pico-pico y compruebe con el osciloscopio.

Error:


CalculadoSimulado

Medido

Error:

5.2.5. Calcule el Vrms. Compruebe el valor calculado con el uso del multmetro.

Puesto que la seal es altera pura:

Ecuacin de la recta:

Error:


VOLTAJESVomedioVrppVrms

Valor calculado.8V550mV145.52mV

Valor simulado8.1V510mV152.1mV

Valor Medido.7.04V368mV100mV

6. Disee una fuente de corriente continua utilizando un rectificador de onda completa con carga resistiva y filtro capacitivo que cumpla con las siguientes especificaciones: VDC, IDC, r (factor de rizado). Cada grupo se impone los valores.

Datos:

Valor de la resistencia:

Potencia R:

Para el diseo se utiliz una Resistencia de 1W

Valor del capacitor:

Voltaje del capacitor

Voltaje de rizado(rms):

Voltaje de entrada ()

Voltaje de rizado (pico)

Voltaje de rizado (pico-pico)

Clculo del Voltaje de Polarizacin Inversa:

Calculo :

Corriente en el capacitor:

6.1. En el circuito diseado desconecte el capacitor.

6.1.1. Utilizando el simulador, grafique la forma de onda del V0(t) y V0(Vin) .

Error:

6.1.2. Calcule el Voltaje de salida medio y comprubelo con el uso del multmetro.

Error:


6.1.4. Calcule el Vrms y comprubelo con el uso del multmetro.

Teorema de Parseval:

Error:


VOLTAJESVomedioVoRMSVorms

Valor calculado.4.17V4.63V2.01V

Valor simulado3.95V4.52V2.21V

Valor medido.3.52V4.04V1.99V

6.2. En el circuito conecte el capacitor6.2.1. Utilizando el simulador, obtener la forma de onda del voltaje de salida. V0(t).

Error:

6.2.2. Compruebe el voltaje medio con el uso del multmetro.

Error:

6.2.3. Calcule el voltaje de rizado pico-pico y compruebe con el osciloscopio.

Error:


CalculadoSimulado

Medido

Error:

6.2.5. Calcule el Vrms. Compruebe el valor calculado con el uso del multmetro.

Puesto que la seal es altera pura:

Ecuacin de la recta:

Error:


VOLTAJESVomedioVrppVrms

Valor calculado.6V408.5mV117.92mV

Valor simulado6.28V349.7mV108.96mV

Valor medido.5.46V312mV100mV

7. Preguntas:

7.1. De acuerdo a la prctica que se consigue al utilizar un filtro capacitivo?.

Con este filtro podemos obtener una seal continua constante de la onda resultante en la salida de nuestro rectificador ya sea RMO o ROC.

7.2. Qu ocurre con el factor de rizado si el valor del capacitor se duplica?

El factor de rizado disminuye es exactamente la mitad del factor de rizado original

7.3. Qu ocurre con el tiempo de conduccin del diodo en relacin con el valor del capacitor al utilizar un rectificador de media onda con filtro capacitivo?.

En el grafico Vo vs t en el capacitor empieza el proceso de carga hasta alcanzar el mximo en en este intervalo el diodo esta polarizado de forma directa y despus de este punto se descarga nuevamente hasta polarizado de forma inversa si el valor del capacitor es relativamente alto el tiempo de descarga va a ser muy lento entonces del capacitor grande ser mayor al del capacitor de menor valor, lo cual implica que el intervalo sea mayor y por ende, el tiempo de conduccin del diodo va a ser ms pequeo.Si el capacitor es relativamente pequeo se tarda en alcanzar su voltaje mximo de carga en el intervalo , en el cual el diodo esta polarizado directamente por lo tanto el tiempo de conduccin es mayor.7.4. Explique su respuesta dibujando la forma de onda de corriente en el diodo para dos valores diferentes de capacitor.

Tal y como se visualiza en la grafica a si un capacitor es de valor pequeo mayor ser el tiempo de conduccin del diodo.

CONCLUSIONES: El desarrollo de un diseo practico para circuitos rectificadores nos permite conocer las especificaciones indispensables para el correcto funcionamiento del circuito tales como, resistencias, capacitores, voltaje de los capacitores, potencias, VPI, Idmax, lo cual nos permite comprar adecuadamente los dispositivos que se utilizaran en la prctica. El diodo al ser sometido a una seal alterna trabaja con su caracterstica ms importante, la de rectificador que convierte dicha seal en una seal unidireccional compuesta es decir elimina la parte negativa de la seal (RMO) o a su vez convierte la parte negativa de la seal en positiva (ROC), afirmando y comprobando el estudio terico que se realiza en cada clase. Mediante el uso del osciloscopio se pudo observar la forma de onda en la salida de los circuitos rectificadores y comprobar que en la realidad si existen zonas muertas mnimas donde el diodo no conduce. Con esta prctica se ha logrado comprobar que los parmetros ideales de un diodo son muy cercanos a la realidad, pero siempre existir un margen de error esto se debe a las tolerancias de los componentes, el desarrollo del diseo, voltajes umbrales del diodo reales, virtuales y tericos, sin embargo no los resultados obtenidos son fiables.

BIBLIOGRAFIA:

[1]Boylestad,Roberth Nashelsky.(2009). Electrnica: Teora de circuitos y dispositivos electrnicos, Mxico, Prentice Hall[2] Malvino A. (2000). Principios de electrnica. Madrid, Espaa. McGraw-Hill.

[3] http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448171624.pdf