Aplicaciones del Diodo. Examen de Verdadero/Falso 1. Un rectificador de media onda básico se compone de un diodo. Verdadero. 2. La frecuencia de salida de un rectificador de media onda es 2 veces la frecuencia de entrada. Falso. 3. El diodo en un rectificador de media onda conduce durante la mitad del ciclo de entrada. Verdadero. 4. PIV significa voltaje de pico inverso. Verdadero. 5. Cada diodo en un rectificador de onda completa conduce durante todo el ciclo de entrada. Falso. 6. La frecuencia de salida de un rectificador de onda completa es 2 veces la frecuencia de entrada. Verdadero. 7. Un rectificador de puente utiliza 4 diodos. Verdadero. 8. En un rectificador de puente, dos diodos conducen durante cada semiciclo de la entrada. Verdadero. 9. El propósito del filtro con capacitor en un rectificador es convertir CA en CD. Falso. 10. El voltaje de salida de un rectificador filtrado siempre tiene algo de voltaje de rizo. Verdadero. 11. Un capacitor de filtrado más pequeño reduce el rizo. Verdadero. 12. La regulación de línea y la regulación de carga son lo mismo. Falso. 13. Un limitador con diodos también se conoce como recortador. Verdadero. 14. El propósito de un sujetador es eliminar un nivel de dc de una forma de onda. Falso.
15. Los multiplicadores de voltaje utilizan diodos y capacitores. Verdadero.
Examen de acción de Circuito 1. Si el voltaje de entrada de la figura 2-10 se incrementa, el voltaje de pico inverso a través del diodo se: (C) No cambia. 2. Si la relación de vueltas del transformador mostrado en la figura 2-10 se reduce, la corriente de polarización en directa a través del diodo se: (a) Incrementa. 3. Si la frecuencia del voltaje de entrada en la figura 2-18 se incrementa, el voltaje de salida se: (C) No cambia. 4. El PIV nominal de los diodos de la figura 2-18 se incrementa, la corriente a través de 𝑅𝐿 se: 5. Si uno de los diodos de la figura 2-23 se abre, el voltaje promedio de la carga se: (b) Se reduce. 6. Si el valor de 𝑅𝐿 en la figura 2-23 se reduce, la corriente a través de cada diodo se: (a) Incrementa. 7. Si el valor del capacitor de la figura 2-30 se reduce, el voltaje de rizo de salida se: 8. Si el voltaje de línea en la figura 2-33 se incrementa, idealmente la salida de +5V es: 9. Si el voltaje de polarización en la figura 2-37 se reduce, la parte positiva del voltaje de salida es: 10. Si el voltaje de polarización en la figura 2-37 se incrementa, la parte negativa del voltaje de salida se: 11. Si el valor de 𝑅3 en la figura 2-43 se reduce, el voltaje de salida positiva se: 12. Si el voltaje de entrada de la figura 2-47 se incrementa, el valor negativo pico del voltaje de salida se:
Autoevaluación. Sección 2-1 1. El valor promedio de un voltaje rectificado de media onda con valor pico de 200 𝑉 es: (a) 63.7 𝑉. 2. Cuando se aplica un voltaje senoidal a 60 𝐻𝑧 a la entrada de un rectificador de media onda, la frecuencia de salida es: (a) 60 𝐻𝑧. 3. El valor pico de la entrada a un rectificador de media onda es 10 𝑉. El valor pico aproximado de la salida es: (b) 3.18 𝑉. 4. Para el circuito de la pregunta 3, el diodo debe ser capaz de soportar un voltaje inverso de: 5. El valor promedio de un voltaje rectificado de onda completa con valor pico de 75 𝑉 es: (a) 47.8 𝑉. 6. Cuando se aplica un voltaje senoidal a 60 𝐻𝑧 a la entrada de un rectificador de onda completa, la frecuencia de salida es: (a) 120 𝐻𝑧. 7. El voltaje total del secundario en un rectificador de onda completa con derivación central es de 125 𝑉𝑅𝑀𝑆 . Despreciando la caída de voltaje , el voltaje de salida 𝑅𝑀𝑆 es: 8. Cuando el voltaje de salida pico es de 100 𝑉, el PIV en cada diodo es un rectificador de onda completa con derivación central( despreciando la caída del diodo) es: (a) 200 𝑉. 9. Cuando el voltaje de salida rms de un rectificador de onda completa de puente es de 20 𝑉, el voltaje de pico inverso a través de los diodos (despreciando la caída de diodo) es: (a) 20 𝑉.
Sección 2-3 10. El voltaje de salida de cd ideal de un filtro con capacitor de entrada es igual a: 11. Cierto filtro de puente de alimentación produce una salida con voltaje de rizo de 100 𝑚𝑉 pico a pico y un valor de cd de 20 𝑉. el factor de rizo es: 12. Se aplica un voltaje pico rectificado de onda completa de 60 𝑉 a un filtro con capacitor de entrada. Si 𝑓 = 13. la Regulación de carga está determinada por : 14. Se aplica un voltaje senoidal pico a pico de 10𝑉 a través de un diodo de silicio y un resistor en serie, el voltaje máximo a través del diodo es: 15. En cierto limitador polarizado, el voltaje de polarización es 5V y el de entrada es una onda seno pico de 10𝑉, si la terminal positiva del voltaje positivo de polarización se conecta al cátodo del diodo, el voltaje máximo en el ánodo es: 16. En cierto circuito sujetador positivo se aplica una onda seno de 120 𝑉𝑅𝑀𝑆 a la entrada, el valor CD de salida es: 17. Si el voltaje de entrada a un triplicador de voltaje tiene un valor de 12 𝑉𝑅𝑀𝑆 , el voltaje de salida de cd aproximadamente es: 18. En un circuito rectificador, si el devanado secundario en el transformador se abre, la salida es: 19. Si uno de los diodos en un rectificador de puente se abre, la salida es :
20. Si está revisando un rectificador de puente de onda completa de 60𝐻𝑧 y observa que la salida tiene un rizo de 60 𝐻𝑧:
Problemas Básicos: Sección 2-1 Rectificadores de media onda 1. Trace la forma de onda de salida de cada uno de los circuitos mostrado en las figuras e incluya los valores de voltaje.
2. ¿Cuál es el voltaje de pico inverso a través de cada uno de los diodos de la figura 2-73? 5 𝑉 𝑦 50 𝑉. 3. Calcule el valor promedio de un voltaje rectificador de media onda con valor pico de 200 𝑉. 63.66 𝑉 4. ¿Cuál es la corriente pico a través de cada uno de los diodos polarizados en directa de la figura 2-73? 𝐴) 0.91 𝐴 𝑦 𝑒𝑛 𝐵) 0.014 𝐴. 5. Un transformador de una fuente de alimentación tiene una relación de vueltas 5:1. ¿Cuál es el voltaje del secundario si el primario está conectado a una fuente de 120 𝑉𝑅𝑀𝑆 ? 600 V. 6. Determine la potencia pico y promedio suministrada a 𝑅𝐿 en la figura 2-74.
Sección 2-2 Rectificadores de onda completa. 7. Determine el valor promedio de cada voltaje en la figura 2-75.
a. b. c. d.
1.59 𝑉. 63.66 𝑉. 6.36 𝑉. 25.46 𝑉.
8. Considere el circuito de la figura 2-76. a. ¿Qué tipo de circuito es? Onda completa con derivación central. b. ¿Cuál es el voltaje pico total del secundario? 30 𝑉. c. Determine el voltaje pico a través de cada sección del secundario. 15 𝑉. d. Trace la forma de onda de voltaje a través de 𝑅𝐿 . e. ¿Cuál es la corriente pico a través de cada diodo? f. ¿Cuál es el voltaje de pico inverso para cada diodo? 30 𝑉.
9. Calcule el voltaje pico a través de cada una de las secciones de un transformador con derivación central utilizado en un rectificador de onda completa que tiene un voltaje de salida promedio de 120𝑉. 10. Muestre como conectas los diodos de un rectificador con derivación centrar para producir un voltaje de onda completa que se va a negativo a través del resistor de carga. 11. ¿Qué voltaje de pico inverso se requiere para los diodo de un rectificador de puente que produce un voltaje de salida promedio de 50𝑉? 12. El voltaje de salida de un rectificador de puente es de 20 𝑉𝑅𝑀𝑆 ¿Cuáles es el voltaje de pico inverso a través de los diodos? 13. Trace la forma de onda de voltaje de salida para el rectificador de puente de la figura 2-77. Observe que todos los diodos están invertidos con respecto a los circuitos mostrador con anterioridad en el capítulo anterior
Seccion2-3 Filtros y reguladores de la fuente de alimentación 14. Cierto filtro rectificador produce un voltaje de salida de cd de 75𝑉 con un voltaje de rizo pico a pico de 0.5𝑉 calcule el factor de rizo 15. Cierto rectificador de onda completa tiene un voltaje de salida pico de 30𝑉. se conecta un filtro con capacitos de entrada de 50𝜇𝐹 al rectificador. Calcule el rizo de pico a pico y el voltaje de salida de cd desarrollado a través de una resistencia de carga de. 16. ¿Cuál es el porcentaje de rizo en el filtro del rectificador del problema 15? 17. ¿Qué valor de capacitor del filtro se requiere para producir un factor de rizo de 1% para un rectificador de onda completa cuya resistencia de carga es de 1.5 𝐾Ω? suponga que el rectificador produce una salida pico de 18 𝑉. 18. Un rectificador de onda completa produce un voltaje rectificado pico de 80𝑉 con una fuente de CA a 60𝐻𝑧 y se utiliza un capacitor de con filtro de 10𝜇𝐹. Determine el factor de rizo con una resistencia de carga de 10 𝐾Ω. 19. Determine el rizo pico a pico y el voltaje de salida de cd de la figura 2-78. El transformador tiene un voltaje secundario de 36 𝑉𝑅𝑀𝑆 y la frecuencia de voltaje de línea de 60𝐻𝑧.
20. Consulte la figura anterior y trace las siguientes formas de onda de voltaje en relación con las formas de onda de entrada: 𝑉𝐴𝐵 , 𝑉𝐴𝐷 𝑦 𝑉𝐶𝐷 . Un subíndice de doble letra indica el voltaje de un punto a otro. 21. Si el voltaje de salida sin carga de un regulador es de 15.5 𝑉 y la salida a plena carga es de 14.9 𝑉, ¿Cuál es el porcentaje de regulación de carga? 22. Suponga que el porcentaje de regulación de carga de un regulador es de 0.5%. ¿Cuál es el voltaje de salida a plena carga si la salida sin carga es de 12.0 𝑉?
Sección 2-4
Circuitos limitadores y sujetadores con diodos.
23. Determina la forma de onda de salida del circuito de la figura.
24. Determine el voltaje de salida para el circuito de la figura (a) con cada voltaje de entrada [en (b), (c) y (d)]. 25. Determine la forma de onda del voltaje de salida para cada uno de los circuitos de las figuras.
26. Determine la forma de onda del voltaje a través de 𝑅𝐿 para cada uno de los circuitos de la figura.
27. Trace la forma de onda del voltaje de salida para cada uno de los circuitos de la Fig. 2-83. 28. Determine la corriente pico de polarización en directa a través de cada uno de los diodos de la Fig. 2-83.
29. Determine la corriente pico de polarización en directa a través de cada uno de los diodos de la figura 2-84. 30. Determine la forma de onda del voltaje de salida para cada uno de los circuitos de la figura 2-84.
31. Describa la forma de onda de salida de cada uno de los circuitos de la figura 2-85. Suponga que la constante de tiempo RC es mucho más grande que el periodo de la entrada. 32. Repita el problema 31 con los diodos invertidos.
Sección 2-5 Multiplicador de voltaje. 33. Cierto duplicador de voltaje tiene 20 V rms en su entrada. ¿Cuál es el voltaje de salida? Trace el circuito e indique las terminales de salida y el voltaje de pico inverso nominal para el diodo. 34. Repita el problema 33 para un triplicador y un cuadruplicador de voltaje.
Sección 2-6 Hoja de datos del diodo. 35. Con la hoja de datos de la figura 2-53, determine cuánto voltaje de pico inverso puede soportar un diodo 1N4002. 36. Aplique el problema 35 a un diodo 1N4007. 37. Si el voltaje de salida pico de un rectificador de onda completa de puente es de 50 V, determines el valor de la resistencia de carga que puede ser utilizado cuando se usan diodos 1N4002.
Sección 2-7 Solución de fallas. 38. Si uno de los diodos en un rectificador de puente se abre, ¿Qué le sucede a la salida? 39. Con las lecturas del medidor de la figura, determine si el rectificador está funcionando bien. Si no, determine la falla o fallas más probables.
40. Cada una de las partes de la figura muestra formas de ondas generadas por un osciloscopio de varios voltajes de salida rectificador. En cada caso, determine si o el rectificador está funcionando apropiadamente y si no, determine la falla o fallas más probables.
41. Basado en los valores dados, ¿esperaría que el circuito de la figura falle? Si lo hace, ¿Por qué?
42. Determine la falla o fallas más probables en el circuito de la figura con cada uno de los siguientes síntomas. Describa la acción correctiva que tomaría en cada caso. El transformador tiene una salida nominal de 10 V rms. a. Nada de voltaje del punto de prueba 1 al punto de prueba 2. b. Nada de voltaje del punto de prueba 3 al punto de prueba 4. c. 8 V rms del punto de prueba 3 al punto de prueba 4. d. Voltaje de rizo excesivo a 120 Hz en el punto de prueba 6. e. No existe voltaje de rizo a 60 Hz en el punto de prueba 6. f. Nada de voltaje en el punto de prueba 6.
43. AL probar el circuito de fuente de alimentación de la figura anterior con un resistor de carga de 10 𝐾Ω conectado, encuentra que el voltaje en el lado positivo del capacitor del filtro tiene un voltaje de rizo a 60 𝐻𝑧. ¿Qué estará pasando entonces? 44. Suponga que el rectificador de puente de la figura anterior se conecta a la inversa de tal forma que el secundario del transformador ahora está conectado a las puntas de salida en lugar de a las de entrada. ¿Qué se observa en el punto de prueba 6?
Problemas Avanzados. 45. Un rectificador de media onda con filtro con capacitor de entrada proporciona un voltaje de salida de CD de 35 𝑉 a una carga de 3.3 𝐾Ω. Determine el valor mínimo del capacitor del filtro si el voltaje de rizo máximo de pico a pico tiene que ser de 0.5 𝑉. 46. Cierto rectificador de onda completa sin filtro con entrada de 120 𝑉, 60 𝐻𝑧 produce una salida con un voltaje de 15 𝑉. Cuando se conecta un filtro con capacitor de entrada y una carga de 1.0 𝐾Ω el voltaje de salida de CD es de 14 𝑉. ¿Cuál es el voltaje de rizo de pico a pico? 47. Para cierto rectificador de onda completa, la sobrecorriente momentánea medida en el filtro con capacitor de 50 𝐴. El transformador está calculado para un voltaje en el secundario de 24 𝑉 con entrada de 120 𝑉, 60 𝐻𝑧. Determine el valor del resistor de dispersión en este circuito. 48. Diseñe un rectificador de onda completa utilizando un transformador de 18 𝑉 con derivación central. El rizo de salida no tiene que exceder de 5% del voltaje de salida con una resistencia de carga de 680 Ω. Especifique los valores nominales de 𝐼𝐹(𝐴𝑉) 𝑦 𝑃𝐼𝑉 de los diodos y seleccione un diodo apropiado de la figura 2-53. 49. Diseñe una fuente de alimentación filtrada que sea capaz de producir voltajes de salida de +9𝑉 ± 10% 𝑦 − 9𝑉 ± 10% con una corriente de carga máxima de 100 𝑚𝐴. Los voltajes tiene que ser seleccionados con un interruptor situado a través de un conjunto de terminales de salida. El voltaje de rizo no debe de ser de más de 25 𝑉𝑅𝑀𝑆 . 50. Diseñe un circuito para limitar un voltaje senoidal de 20 𝑉𝑅𝑀𝑆 a una amplitud positiva máxima de 10 𝑉 u una amplitud negativa de – 5 𝑉 utilizando una sola fuente voltaje de CD de 14 𝑉. 51. Determine el voltaje a través de cada capacitor del circuito de la figura 2-90.
