Año de la consolidación del Mar de Grau
CIRCUITOS LIMITADORES Y DESPLAZADORES DE NIVEL
Integrantes:
HERNANDEZ PENALOZA, JESUS ILMAN NONTOL, REYNALDO MARCELO ESTRELLA, JONATHAN MATTA DAVILA, JORGE IVAN
Profesor: FARRO CHIRINOS, LESLIE CHRISTIAN
Experiencia: Laboratorio Nº1
2016-II
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RESUMEN:
Se plantean las bases logicas para analizar circuitos con diodos. Para simplificar el trabajo. En esta practica de laboratorio se analizara lo que respecta al diseño de circuitos simples tales como: circuitos limitadores y desplazadores de nivel.
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ÍNDICE
Pág.
Introducción………………………………………………………….…..….…4 Teoría del tema………..…………………………………….…………..........5 Parte experimental……..…………………………………………..…….…..10 -
Procedimiento…………………………………………………………….11 Medición experimental…………………………………………………..13 Simulación en Proteus………………………………………………..…15
Conclusiones……….…………………………………………………..….....19 Observaciones……..………………………..……………………………..…19 Recomendaciones………………………………………………..………..…19
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INTRODUCCIÓN Un limitador es un circuito que, mediante el uso de resistencias y diodos, permite eliminar tensiones que no interesen para que lleguen a un determinado punto de un circuito. Esto también puede hacerse con un solo diodo formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían ser perjudícales para el mismo. Los circuitos recortadores son todo tipo de circuitos que se encargan de recortar una porción de una señal alternante, también puede ser la de limitar el valor máximo que puede tomar una señal de referencia o bien una señal de control, en cuyo caso estos circuitos son también reconocidos como circuitos limitadores.
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TEORIA DEL TEMA Circuitos limitadores Basadas en el efecto de rectificación, son muchas las funciones que pueden ejecutar los diodos semiconductores, sobre todo cuando van asociados con otros componentes del circuito, tales como condensadores, baterías, etc. Entre estas funciones cabe citar las de detección de valor de pico en una señal variable, multiplicación de voltajes alternos, limitación de tensiones variables, estabilización de fuentes de alimentación, etc. Por su importancia e interés haremos una descripción solamente de estas dos últimas aplicaciones. -
Circuito limitador de señales de voltaje positivas
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Variación de la onda de salida Vo, para una onda sinusoidal de entrada Vi
A menudo interesa, por ejemplo, eliminar la parte de una tensión variable con forma arbitraria que esté por encima de un valor de referencia dado, Vr. Esto ocurre por ejemplo cuando se pretende proteger une equipo o un dispositivo de sobretensiones que eventualmente se puedan presentar sobre él. Un ejemplo característico de limitación de voltajes los constituyen los circuitos rectificadores, ya que solo permiten el paso de la parte positiva de un voltaje Alterno. En el circuito anterior se da un caso similar, solo permite el paso de la parte negativa de un voltaje alterno.
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Circuito limitador, de corte superior.
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Variación de la onda de salida Vo, para una onda sinusoidal de entrada Vi.
Este es otro circuito limitador basado en el mismo principio de funcionamiento que el circuito anterior. En ambos casos el diodo está conectado en serie con una batería cuyo voltaje es Vr sirve como referencia. -
Circuito limitador de corte inferior
-
Variación de la onda de salida Vo, para una onda sinusoidal de entrad Vi.
Este circuito funciona de la misma manera con la única diferencia de que, al estar el diodo invertido respecto de la situación anterior, la parte de la onda que queda eliminada es aquella para cual el voltaje es inferior a Vr. La acción combinada de los circuitos limitadores de la parte superior y de la parte inferior de un voltaje variable se puede llevar a la práctica en un circuito único, según se esquematiza a continuación. 6
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Circuito limitador en ambos sentidos.
-
Variación de la onda de salida Vo, para una onda sinusoidal de entrada Vi y tabla que refleja el estado de conducción de cada diodo en cada tramo de la curva de entrada
FORMAS DE ONDA DE UN CIRCUITO LIMITADOR
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Desplazador de Nivel En el campo de la electrónica es común que se requiera que a las señales se les modifique su nivel de directa positiva o negativamente para poderlas procesar como se muestra en la Figura. Para solventar ésta necesidad, la solución no es tan simple como conectar en serie una fuente de directa con la fuente de señal, puesto que existirán instantes en que ambas fuentes se encuentren con polaridad opuesta forzando la fuente de mayor magnitud a que circule corriente por la otra en sentido opuesto utilizándola como carga con las consecuencias de sobrecalentamiento o daño esperados. En la práctica se recurre a circuitos sujetadores de voltaje en los que se utiliza un capacitor, un diodo y una fuente de directa para realizar el desplazamiento del nivel. El capacitor tiene como función permitir que la señal que depende del tiempo circule hacia la carga y al mismo tiempo, bloquea la directa para impedir que ésta llegue a la fuente de señal, el diodo y la fuente de directa tienen como función desplazar el nivel de directa hasta el valor deseado. La función de todo circuito desplazador de nivel, es la de adicionar nivel continuo a la señal a procesar. Lo más básico para tal función consiste en:
Descripción funcional de un circuito desplazador de nivel
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Observe que la función es tal como lo describe su nombre "desplazar" o llevar el nivel continuo Vr a nivel "cero"
PARTE EXPERIMENTAL 9
a. OBJETIVOS Estudio de las características de funcionamiento de los circuitos desplazadores y limitadores de tensión.
b. EQUIPOS Y MATERIALES
Un osciloscopio. Una fuente DC. Dos puntas de prueba. Dos cables banana. Juego de cables. Un multímetro. Un protoboard. Dos diodos 1N4004. Resistencia de 10kΩ, 100kΩ - 0,5W. Condensadores 10µF – 50V. Un transformador 220V a 12V – 0 – 12V.
PROCEDIMIENTO a) Circuito desplazador de nivel:
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CUADRO COMPARATIVO 1 SIMULACION
EXPERIMENTA L
VOLTAJES (Voltio) VOLTAJE PICO EN EL SECUNDARIO OSCILOSCOPIO TENSIÓN DC EN LA SALIDA (NUDO A) MULTIMETRO
33.50
34.40
32.8
32.04
Medición en el multímetro: Vrms=
Vm √2
Vm = 32.04x
Vm = Vrms.
√2
√2
Vm = 45.31 v -
En el semiciclo positivo el diodo esta (on) entonces el diodo conduce. En el semiciclo negativo el diodo esta (off).
b) Circuito limitador de tensión: 11
CUADRO COMPARATIVO 2 SIMULACION
EXPERIMENTA L
VOLTAJES (Voltio) VOLTAJE PICO EN EL SECUNDARIO TENSIÓN DC EN LA SALIDA (NUDO A) MULTIMETRO TENSIÓN EN EL NUDO A V(MAXIMO) OSCILOSCOPIO
33,50
34,40
0
0
Vmax = 5.25V
Vmax = 7.60V
- En el semiciclo positivo el diodo esta (off) entonces no conduce. - En el semiciclo negativo el diodo esta (on) por lo tanto: Vmax = 7.60V experimental Vmax = 4.36V simulado ver pag - 18
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MEDICION EXPERIMENTAL PARA EL CIRCUITO 1
MEDICION EN EL OSCILOSCOPIO
VOLTATE PICO EN EL SECUNDARIO
FORMA DE ONDA EN LA SALIDA (NUDO A)
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PARA EL CIRCUITO 2
MEDICION EN EL OSCILOSCOPIO
VOLTATE PICO EN EL SECUNDARIO
FORMA DE ONDA EN LA SALIDA VL
FORMA DE ONDA EN LA RESISTENCIA R1
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SIMULACION EN PROTEUS
a) Circuito desplazador de nivel: 1) Ensamble el siguiente circuito:
2)
A p l i q u e
la
tensión de entrada, con el osciloscopio mida el voltaje pico en el secundario.
3) Con el multímetro, mida la tensión DC en la salida (nudo A), respecto a la referencia.
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4)
C o n
el osciloscopio, mida la forma de onda en la salida (nudo A).
b) Circuito limitador de tensión:
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1) Ensamble el siguiente circuito: invertimos de polaridad la fuente de 5v
2)
A p li q u e
la tensión AC de entrada. Con el osciloscopio, mida el voltaje pico en el secundario:
3)
C o
n
el multímetro, mida la tensión DC en la salida (nudo A):
4) Con el osciloscopio, mida la forma de onda de tensión en la salida VL:
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OBSERVACIONES - Un circuito limitador puede servir para limitar el voltaje de un circuito sin afectar la forma de onda - En el circuito desplazador de nivel se puso en serie una resistencia de 100kΩ y pudimos observar que la onda se rectificó.
CONCLUSIONES - Para un circuito limitador la regla dice que la resistencia en serie debe ser 100 veces mayor que la resistencia interna del diodo y 100 veces menor que la resistencia de carga - Los circuitos desplazadores de nivel son frecuentemente utilizados en receptores de televisión como restauradores del nivel DC de señales de video
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- Para realizar estos circuitos siempre debe de quedar muy claro que siempre se va a trabajar con diodos reales así que no siempre se debe esperar los resultados teóricos.
RECOMENDACIONES -
Se recomienda hacer un buen uso de los materiales de laboratorio para el mejoramiento de la práctica y cuidado de nuestro Laboratorio.
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Verificar el buen estado de equipos y materiales
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Para un mejor análisis cuando se armen los circuitos, se deberá usar cables banana de diferentes colores, para diferenciar el positivo y tierra.
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