´ UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIER´IA EN ´ SISTEMAS, ELECTRONICA E INDUSTRIAL ´ INGENIER´IA EN ELECTRONICA Y COMUNICACIONES ´ CIRCUITOS ELECTRONICOS (A)
Tema: CIRCUITO RECORTADORES Y SUJETADORES REALIZADO REALIZADO POR:
Luis Bonilla Christian Supe PROFESOR:
Ing. Santiago Altamirano Ambato, 17 de noviembre del 2016
´Indice general ´Indice general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´Indice de figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´Indice de cuadros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. CIRCUITO RECORTADORES Y 1.1. Objetivo General . . . . . . . . . 1.1.1. Objetivos Espec´ıicos . . . 1.2. Resumen . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Palabras clave . . . . . . . . . . . 1.4. Materiales . . . . . . . . . . . . . 1.4.1. Hardware . . . . . . . . . 1.5. Marco Te´ orico . . . . . . . . . . . 1.5.1. Resistencia . . . . . . . . 1.5.2. Diodo . . . . . . . . . . . 1.5.3. Transformador . . . . . . 1.5.4. Circuitos Recortadores . . 1.5.5. Circuitos Sujetadores . . . 1.6. Procedimiento . . . . . . . . . . . 1.6.1. Circuito recortador . . . . 1.6.2. Circuito sujetador . . . . . 1.7. Conclusiones . . . . . . . . . . . . 1.8. Recomendaciones . . . . . . . . .
SUJETADORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 4 5 5 6 7 7
Bibliograf´ıa 8 1.9. Limitador positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.10. Limitador negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Anexo 1 9 1.11. Sujetador positivo y negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Anexo 2
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´Indice de figuras 1.1. Resistencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Diodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Circuito recortador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Circuito sujetador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Limitador positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7. Limitador negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8. Sujetador positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9. Sujetador negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10. Limitador positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.11. lSe˜ nal de imitador positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12. Limitador negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.13. Se˜ nal de limitador negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.14. Sujetador positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.15. Sujetador negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.16. Se˜ nales de sujetadores positivo (azul) y negativo (amarillo) .
. . . . . . . . . . . . . . . .
3 3 3 4 4 5 5 6 6 10 10 11 11 13 13 14
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´Indice de cuadros 1.1. Materiales tipo Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Cap´ıtulo 1 CIRCUITO RECORTADORES Y SUJETADORES 1.1.
Objetivo General
Analizar y dise˜ nar circuitos electr´ onicos con diodos teniendo en cuenta las caracter´ısticas t´ecnicas de los elementos, modelos circuitales, y las leyes y normas que rigen su an´alisis, para describir el funcionamiento y/o realizar el montaje de un sistema electr´ onico.
1.1.1.
Objetivos Espec´ıicos
Comprender el funcionamiento de diferentes configuraciones de circuitos recortadores y sujetadores. Configurar un circuito recortador y sujetador para proveer un funcionamiento especificado. Ensamblar el circuito en una protoboar. Verificar las salidas de las se˜ nales de los circuitos tanto el recortador como el sujetador.
1.2.
Resumen
El diodo como elemento electr´ onico presenta una variaci´ o n del resto de elementos utilizados en las pr´ acticas; el diodo es un elemento semiconductor no lineal, su estructura o composici´on var´ıa frecuentemente por el tipo de material en el que se encuentra fabricado: estos materiales suelen ser Silicio 1
1.3 Palabras clave y Germanio. Para el desarrollo de la pr´actica se utilizar´a el diodo en varios circuitos comunes de electr´ onica an´ aloga y donde generalmente se localizan debido a la funcionalidad que cumplen en estos circuitos, estos estar´ an acompa˜nados de otro elemento frecuente en electr´ onica, el condensador, el cual nos ayudara a almacenar energ´ıa durante un lapso de tiempo. A lo largo del documento podr´ a observar mediante gr´ aficas y simulaciones la funci´o n de un diodo dentro de circuitos como: circuito recortador y circuito sujetador..
1.3.
Palabras clave
Diodo, Recortador, Sujetador
1.4.
Materiales
1.4.1.
Hardware Cuadro 1.1: Materiales tipo Hardware Cantidad Descripci´ on 1 res 470 ohm 2 res 1 kohm 4 diodo 1N4007 1 trans. 120 a 24 voltios con TAB central a 1A 1 juego de cables 1 multimetro 1 placa BOARD 1 osciloscopio
1.5.
Marco Te´ orico
1.5.1.
Resistencia
Se le denomina resistencia el´ectrica a la oposici´ on que tienen los electrones al moverse a trav´es de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega ().[1]
2
1.5 Marco Te´ orico
Figura 1.1: Resistencia
1.5.2.
Diodo
Un diodo es un componente electr´onico de dos terminales que permite la circulaci´on de la corriente el´ectrica a trav´es de ´el en un solo sentido.[3]
Figura 1.2: Diodo
1.5.3.
Transformador
Aparato que sirve para transformar la tensi´ on de una corriente el´ectrica alterna sin modificar su potencia.[2]
Figura 1.3: Transformador
1.5.4.
Circuitos Recortadores
En general los circuitos recortadores se utilizan para seleccionar la parte de la onda que se halle por encima o por debajo de un determinado nivel de 3
1.5 Marco Te´ orico referencia(cortadores de un solo nivel) o la parte de la entrada comprendida entre dos niveles seleccionados(recortadores de dos niveles). Dependiendo del tipo de recortador se utilizara una resistencia en serie ya sea con un diodo (ya sea polarizado inversa o directamente) dependiendo del ciclo al que se desee recortar y una fuente DC (cortador de un nivel) o dos diodos con polarizaciones diferentes con fuentes DC en serie (cortador de dos niveles)[1]
Figura 1.4: Circuito recortador
1.5.5.
Circuitos Sujetadores
Los circuitos sujetadores est´ an caracterizados por estar conformados por un condensador en serie con un diodo y una fuente DC, todo este circuito va conectado en paralelo a la resistencia de carga. [3]
Su funcionamiento es el siguiente: La polaridad con que se conecta el diodo afecta el semiciclo en el que se carga el condensador (positivo o negativo), luego el condensador se cargara a una tensi´ on Vc dependiendo del circuito y en el siguiente semiciclo el diodo dejara de conducir mientras que el condensador retiene la tensi´ on de manera indefinida..[1]
Figura 1.5: Circuito sujetador 4
1.6 Procedimiento
1.6.
Procedimiento
1.6.1.
Circuito recortador
1. Montamos el diodo y los resistores sobre la placa BOARD. 2. Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremos de la resistencia, de tal forma que el positivo quede en la patilla que comparte con el diodo, y el negativo en la patilla de abajo. 3. Conectamos el secundario del transformador (la parte de 12V) al circuito: un cable conectamos a una patilla del resistor R1, un cable que sale de la otra patilla de R1 al diodo y el otro al resistor. 4. Encendemos el osciloscopio para visualizar la se˜ n al y conectamos el primario del transformador a la red el´ectrica. Ajustamos el osciloscopio hasta que veamos la se˜ nal correctamente.
Figura 1.6: Limitador positivo
Figura 1.7: Limitador negativo
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1.6 Procedimiento
1.6.2.
Circuito sujetador
1. Montamos el diodo D1 y el capacito C1 sobre la placa BOARD, en la posici´on indicada en el esquema. Montamos el resistor. 2. Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscopio en los extremos de la resistencia, de tal forma que el positivo quede en la patilla que comparte con el diodo, y el negativo en la patilla de abajo. 3. Conectamos el secundario del transformador (la parte de 12V) al circuito: un cable al capacitor, la otra pata del capacito se conectamos al una pata del diodo y a una pata del resistor, el otro cable del 12V al diodo D1 y al resistor. 4. Encendemos el osciloscopio para visualizar la se˜ n al y conectamos el primario del transformador a la red el´ectrica. Ajustamos el osciloscopio hasta que veamos la se˜ nal carrectamente.
Figura 1.8: Sujetador positivo
Figura 1.9: Sujetador negativo
6
1.7 Conclusiones
1.7.
Conclusiones
Se comprendi´ o el funcionamiento de cada uno de los circuitos realizados y de acuerdo a ello se realizaron peque˜ nas modificaciones en los dise˜ nos iniciales para que caracter´ısticas como el factor de rizado fuera m´ as apto para la se˜ nal de salida que se quer´ıa al final, dichas modificaciones consistieron en cambio de valores de las resistencias y/o condensadores. Es fundamental entender que la polarizaci´ on (sentido de conexi´ on) del diodo hace que cada uno de los circuitos tenga al final modificaciones que no son esperadas por lo que la se˜ nal de salida requerida no se va a obtener. La variaci´on de la frecuencia en los circuitos no tiene repercusi´ on alguna a diferencia del circuito recortador donde se observa una ca´ıda de tensi´on exponencial y no la estabilizaci´ o n de la se˜ nal de salida que se espera como con frecuencias bajas. El uso de los condensadores para este tipo de circuitos es indispensable, ya que estos permiten manipular la se˜ nal de salida o variarla seg´ un se requiera igual que las resistencias, adem´as siempre es importante no olvidar que cumplan los requisitos de potencia, tensi´on y corriente del circuito para no obstruir ning´ un material.
1.8.
Recomendaciones
Se recomienda utilizar la fuente que pide en el diagrama, ya que si es menor no se verifica dicha funcion principal del circuito. Comprobar que todos los componentes est´en bien conectados y que no exista corto circuito. Aprender el diagrama y su significado para que sea mas f´acil su ensamble.
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Bibliograf´ıa [1] Teor´ıa del diodo, SDA, SFP, http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/ diodo.pdf [2] Michael M .Cirovic, SFP, Electr´ onica fundamental: dispositivos, circuitos y sistemas [3] Spellman, SFP, “¿Qu´e es un multiplicador de voltaje?”, http://www.spellmanhv.com/es/TechnicalResources/Faqs/TechnologyTerminology/Whatis-a-voltagemultiplier.aspx [4] Adel S. Sedra y Kenneth C. Smith, circuitos microelectr´ onicos, 5ta edici´on.
8
Anexo 1.- Recortador
9
1.9 Limitador positivo
1.9.
Limitador positivo
Figura 1.10: Limitador positivo
Figura 1.11: lSe˜ nal de imitador positivo
10
1.10 Limitador negativo
1.10.
Limitador negativo
Figura 1.12: Limitador negativo
Figura 1.13: Se˜ nal de limitador negativo
11
Anexo 2.- Sujetador
12
1.11 Sujetador positivo y negativo
1.11.
Sujetador positivo y negativo
Figura 1.14: Sujetador positivo
Figura 1.15: Sujetador negativo
13
1.11 Sujetador positivo y negativo
Figura 1.16: Se˜ nales de sujetadores positivo (azul) y negativo (amarillo)
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