UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA SEDE DUITAMA ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTR0MECÁNICA ELECTRÓNICA I
GUIA LAB. 2 CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO Y CIRCUITOS RECTIFICADORES
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1. OB OBJE JET TIVOS Analiz Analizar ar el compor comportam tamien iento to y operaci operación ón DC de los diodos. Analiz Analizar ar la respu respuesta esta de los diodos diodos con señales AC. Conocer las características principales de corriente y tensión de los diodos. Comp Co mprrende enderr el sign signif ifca cado do de tens tensió ión n V rms , volt alte alterrna, na, volt voltaj aje e oltaje aje pico pico y voltaje promedio o V dc . Obtener eperimentalmente las const constan antes tes de rect rectif ifca caci ción ón y el V rms .uias labs 2. MATER MATERIA IALES LES Y EQUIPO EQUIPOS S Osciloscopio !enerador de "eñales #rans$ormador #rans$ormador de tap central. %rotoboard & Diodos '()**), '()')+ o similares esistencias de di$erentes valores -ultímetro Conectores tres a dos
3. INTR INTROD ODUC UCCI CIÓN ÓN l diodo es uno de los dispositivos semiconductores m/s importantes y repre represent sentati ativos vos 0ue eist eisten. en. Debido Debido a sus características de $uncionamiento y su amplia diversidad de aplicaciones, a diario utilizamos apar aparat atos os 0ue 0ue 1ace 1acen n uso uso de es este te tipo tipo de elemen ele mentos tos.. sta pr/cti pr/ctica ca est/ est/ en$oca en$ocada da en esbozar las características del diodo y algunas sus principales aplicaciones. 4. PROC PROCED EDIM IMIE IENT NTO O "e recomienda leer en su totalidad la presente guia de laboratorio antes de iniciar la practica de labo labora rato tori rio, o, con con el fn de gara garant ntiz izar ar la fnal fnaliz izac acio ion n de la prac practi tica ca y la corr correc ecta ta presentacion de los resultados en el in$orme. 4.1 Recomen!c"one# e #e$%&"!
Antes de realizar los montajes, consultar las características 0ue deben tener cada uno de los elementos 0ue se van a utilizar, con el fn de prevenir daños a e0uipos y componentes. l recti ectifc fcad ador or de onda onda comp comple leta ta con con derivación central solo utiliza la señal de la intente e alimen alimentar tar red el2c el2ctr tric ica. a. (No intent ete re!ti"!a#or !on el $enera#or #e e%ale3. #enga #enga cuidado con las coneiones del osci oscilo losc scop opio io,, espec especia ialm lmen ente te con con la del del rectifcador de onda completa tipo puente. Re!& e!&er#e er#e '& '&e e ar ara et ete monta onta)e )e re&l re<a ta imoi imoi*le *le me#ir me#ir la entra entra#a #a im<+neamente !on la ali#a. %ara no ocasionar daño a los e0uipos por el tipo de coneión a realizar, colo0ue el conector tres a dos tanto al terminal de alimentación del osciloscopio como al del generador de señal.
4.2 C%&'! c!&!c(e&)#("c! e* "oo 4mpl 4mplem ement ente e el circ circui uito to 0ue 0ue apar aparec ece e en la fgura ' teniendo en cuenta los componentes especifcados. 5a $uente de voltaje V f ser/ una onda sinusoidal de 678z de $recuencia y '* 9 pico:pico ;suministrada por el generador de señales3. Despu2s de disponer las sondas del osc oscilo ilosco scopio pio como como aparec aparece e en la fgura fgura ;manejar los mismos voltios por división para cada canal3, pase el osciloscopio a modo <= y visual visualice ice la curva curva caract caracterí erísti stica ca del diodo diodo.. %revio al modo <=, invierta la sonda del canal dos.
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Figura 1. Circuito para obtención de la curva característica del diodo
%ara el in$orme> 4. 4ncluya la gr/fca obtenida. 44. pli0ue los resultados obtenidos y diga por0ue es posible obtener dic1a curva con este montaje. 444. %ruebe con los distintos tipos de señal 0ue entrega el generador y epli0ue los resultados. 4ncluya las gr/fcas obtenidas. 49. ?us0ue la 1oja t2cnica del diodo utilizado e incluya en una tabla los siguientes datos> : #ipo de diodo y aplicaciones. : 9oltaje directo V f . : Corriente en directa m/ima I f . : Corriente de saturación inversa I r : 9oltaje de pico inverso %49. : %otencia. : #iempo de recuperación en inversa. : ango de temperatura de operación.
%ara el in$orme> 4. Analice el circuito y encuentre la $orma de onda de voltaje de salida V o . 44. ealice la simulación del circuito mostrado. 444. 4ncluya las gr/fcas de las señales obtenidas tanto en simulación como en el laboratorio analice y concluya. stablezca similitudes y di$erencias entre la pr/ctica y la simulación. 49. Determine el voltaje de encendido del diodo.
,.- Rec("+c!o&e# e me"! on! 4mplemente los circuitos mostrados en las fguras & y ). %ara cada circuito, colo0ue una de las sondas del osciloscopio en los terminales de la $uente de voltaje y la otra sobre la resistencia ; V o 3. Observe y concluya. %ara el circuito de la fgura & mida los valores 0ue se piden en la tabla ' de acuerdo a los di$erentes tipos de señales. Son#a V
D 2
V1
A1ora implemente el circuito 0ue aparece en la fgura 6 utilizando los dispositivos indicados. 1k
D1N4004
V O F F = 0 V A M P L = 10 F R E Q = 60
R 2 1000
0
Tierra #el O!ilo!oio
Figura 3. Tercer montaje para la práctica.
V2 VOFF = 0 V A M P L = 10 F R E Q = 60
D1N4004
0
Figura 2. Segundo montaje para la práctica.
Colo0ue una de las sondas del osciloscopio en los terminales de la $uente de voltaje y la otra sobre el diodo y observe. Re!&er#e '&e la tierra #e lo #o !anale #el o!ilo!oio on la mima.
Señal de entrada oltaje pico de entrada !p" oltaje rms de entrada Constante ! k 2
V rms=k 2∗V " oltaje pico de salida oltaje
Senoidal
Triangula r
Cuadrada
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V dc
muestra a continuación. stablezca un comparativo.
o de
salida Constante
Circuito
k 1 ! V dc =k 1∗V
Figura 3
V dc
" oltaje rms de salida Constante ! k 2
V rms
oltaje pico de salida
'nalítico Simulación (ractica Tabla 2. Comparativo entre resultados analíticos) simulación * práctica para onda senoidal + Circuito Fig 3.
V rms= k 2∗ "
Tabla 1. #ediciones a reali$ar para el montaje de la %g. 3.
Son#a V
D 2
V1
D1N4004
VOFF = 0 V A M P L = 10 F R E Q = 60
R 2 1000
0
Tierra#el O!ilo!oio
Figura &.Cuarto montaje para la práctica
@tilizando el circuito de la fgura ), introduzca una señal cuadrada con amplitud de 9 a '*8z y realice a lo menos, cuatro incrementos en la $recuencia de operación 1asta llegar a '** B8z. Cambie el diodo por un '()')+ y repita el procedimiento. %ara el in$orme> 4. %ara la entrada sinusoidal. Analice los circuitos y encuentre la $orma de onda del voltaje de salida V o y el voltaje sobre el diodo. u2 se puede decir al respectoE 44. ealice la simulación para cada circuito solo con entrada sinusoidal. 444. %ara onda senoidal, obtenga del an/lisis teórico, la simulación y la pr/ctica, los V dc , valores de voltaje promedio o V rms voltaje rms en la carga y regístrelos en una tabla como la 0ue se
49. Analice el comportamiento del diodo '()**' y el '()')+ ante la variación en $recuencia en el circuito de la fgura & con la onda cuadrada y observe 0ue pasa cuando el diodo pasa de estado encendido a estado apagado. "e presenta algFn $enómeno relacionado con el tiempo de recuperación en inversa del diodoE stablezca una relación.
IV.4 Rec("+c!o& e on! com,*e(! con e&"'!c"-n cen(&!* 4mplemente el circuito de la fgura utilizando un trans$ormador de tap central con alimentación de la red el2ctrica y 5G'*BH. "e recomienda ;en aras de la seguridad3, las mediciones correspondientes a este montaje, 0ue el generador de señales este desconectado y lejos del montaje pues no se re0uiere de 2l. D 1
V"#
L!1
R L
L L!2
0
D 2 0
Figura ,. -uinto montaje para la práctica
%ara este montaje realice las mediciones re0ueridas y regístrelas en la tabla &. Señal de entrada oltaje pico de entrada oltaje rms de entrada
Senoidal
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el2ctrica y un generador de señales. @tilice amplitud de +9 para el generador de $unciones y 5G'*BH para ambos casos.
k 2 ! V rms=k 2∗V p "
Constante
oltaje promedio o V dc de entrada oltaje pico de salida oltaje promedio o V dc de salida
D 1
V"#
L! 1
k 1 ! V dc =k 1∗V p "
Constante
L! 2
0
V rms=k 2∗V p " Tabla 3. #ediciones a reali$ar + montaje de la %g. ,.
%ara el in$orme> 4. Analice el circuito y encuentre la $orma de onda del voltaje de salida V o ;sobre la resistencia de carga3 y sobre uno de los diodos. 44. ealice la simulación para el circuito. 444. %ara onda senoidal, obtenga del an/lisis teórico, la simulación y la pr/ctica, los valores de voltaje promedio o V dc , V rms voltaje rms en la carga y regístrelos en una tabla como la 0ue se muestra a continuación. stablezca un comparativo. Figura ,
V dc
R L
L
oltaje rms de salida Constante k 2 !
Circuito
D 2
V rms
oltaje pico de salida
'nalítico Simulación (ractica Tabla &. Comparativo entre resultados analíticos) simulación * práctica para onda senoidal + Circuito Fig ,.
D $
D 4
Figura . Se/to montaje para la práctica
%ara este montaje realice las mediciones re0ueridas registr/ndolas en la tabla . (ruebas reali$adas con generador de señales Señal de Senoidal Triangular Cuadrada entrada oltaje pico de entrada oltaje rms de entrada Constante ! k 2
V rms=k 2∗V " oltaje pico de salida oltaje promedio o
V dc Constante ! k 1 V dc =k 1∗V p " oltaje rms de salida Constante ! k 2
V rms=k 2∗V
IV. Rec("+c!o& e on! com,*e(! (",o ,%en(e 4mplemente el circuito de la fgura I utilizando un trans$ormador con alimentación de la red
" (ruebas reali$adas con trans0ormador oltaje pico de entrada oltaje rms de entrada
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-A594(O,
Albert %aul. (rincipios de electrónica. ditorial -c!raK:8ill, 'JJ'. -455-A(, Lacob. lectrónica integrada.
oltaje pico de salida oltaje promedio o V dc
ditorial 8ispano Americano, 'J+I.
k 2 ! V rms= k 2∗V p "
k 1 ! V dc =k 1∗V p "
Constante
NOTAS
oltaje rms de salida
Tabla ,. #ediciones a reali$ar + montaje de la %g. .
%ara el in$orme> 4. Con onda senoidal, analice el circuito y encuentre la $orma de onda del voltaje de salida 9o ;sobre la resistencia de carga3 y sobre uno de los diodos. 44. ealice la simulación para el circuito, utilizando onda senoidal. 444. %ara onda senoidal, obtenga del an/lisis teórico, la simulación y la pr/ctica, los valores de voltaje promedio o V dc , V rms voltaje rms en la carga y regístrelos en una tabla como la 0ue se muestra a continuación. stablezca un comparativo. Circuito
Figura
V dc
V rms
oltaje pico de salida
'nalítico Simulación (ractica Tabla . Comparativo entre resultados analíticos) simulación * práctica para onda senoidal + Circuito Fig .
. TALLER Obtener de $orma analítica ;matem/ticamente3 la $orma de onda, los valores de los voltajes y de las constantes 0ue $ueron registrados en las tablas ', 6, &, ) y .
/. BIBLIO0RAA ?O=5"#AD, obert 5. lectrónica Teoría de Circuitos. ditorial %rentice 8all, 'JJ.
FEC/A DESARROLLO DEL LABORATORIO 20 DE 1ARO DE 2340 FEC/A DE ENTREGA DE INFOR1E Y SUSTENTACI5N DE LA 6R7CTICA 3-83,8 2340
l in$orme se presentar/ en el $ormato basado en 4 ;ver plantilla3, organizado como>
#ítulo de la pr/ctica Autor Mec1a 4. Objetivos 44. Desarrollo de la pr/ctica indicando segFn los numerales desarrollados> - Circuitos implementados. - C/lculos de an/lisis matem/tico ;ecuaciones3 y diseños. - Datos de lecturas y observaciones registradas durante la pr/ctica. - An/lisis de datos. entre resultados - Comparación obtenidos al reemplazar valores en el an/lisis matem/tico, de las simulaciones y de los datos obtenidos en la pr/ctica. #abla de datos y an/lisis. - Comparación entre gr/fcas obtenidas eperimentalmente con las de simulación considerando c/lculos del error> e =|valor teorico − valor practico| e=
valor teorico −valor practica valor teorico
x 100 ral.
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o
444. ' Conclusión del laboratorio 49. ?ibliogra$ía o re$erencias 9. Aneos> 1ojas t2cnicas, simulación.
o
arc1ivos
de
5as mediciones realizadas en esta pr/ctica y el manejo de unidades, deben estar basadas en las guías establecidas para este curso> !uía "4 N"istema 4nternacional de o @nidades. 4CO(#C. 4"?( J+J&+&6J: !uía sobre incertidumbre en la o medición industrial. 4CO(#C. 4"?( J+J&+&I.
*P sustentaciones &*P in$ormes de practica
5a entrega del pre:in$orme de cada pr/ctica es obligatoria para la posterior sustentación y recepción del in$orme.
Ante cual0uier in0uietud consulte al monitor o al docente encargado de la asignatura.
5A CO%4A ;%5A!4O3 D O#O" 4(MO-" " %(A54QA CO( 5A A(@5AC4R( CO-%5#A D 5A %S#4CA
5os porcentajes de evaluación de la pr/ctica ser/n>