SEGURIDAD
Los técnicos en electrónica trabajan con electricidad, disposi tivos electrónicos, motores y otra maquinaria rotato ria. Con frecuenci a necesitan usar herramient as manual es y mecán icas para construir prototipos de nuevos dispositivos o rea lizar experimentos. También emplean instrumentos de prueba para medir las características eléctricas de las componentes, dispositivos y sistemas electrónicos. De ahí que están involucrados en una docena de tareas diferentes. Estas tareas son interesant es y represe nta n un reto , pero involu cran cierto riesgo si los técn icos no tienen c uidado en sus háb itos de trabajo. Es, por lo tant o, esencial que los estudiantes técnicos aprendan los princ ipios de seguridad al iniciar sus carreras y los pongan en prác tica. El trabaj n seguro requiere un enfoque cuidadoso y consc iente para cada una de las tareas. Antes de emprender un trabajo, los técnicos deben en tender qué hacer y cómo hacerlo. Deben planear el trabajo, disponiendo sobre el banco de tra bajo. de mane ra ordenada., herramientas. equi po e ins tru mentos. Todos los objetos extra ños se de ben quitar del banco de trab ajo y los cables se deben suj etar en forma seg ura . C uando se trabaj a en o cerca de maqu inaria rotato ria, la ropa holgad a se debe sujet ar de algún modo y manten er aseguradas las corbatas. Los voltajes de alimentación (potencia) se deben aislar de la tierra mediante un transformador de aislami ento. Los voltajes de la línea de alimentación pueden causar la muerte de manera que no se debe hacer contacto con las manos o el cuerpo. Los cables y cordones de alimentación se de ben verificar antes de usarse . Si el ais la miento de los cordones de alimentación está a punto de romperse o está roto, no se deben usar. PARA EL EST UDIANTE: evite el contacto directo con cualquier fuente de voltaje . M ida los volt ajes con una ma no en la bolsa del pan talón . Use zapatos de goma o hule o permanezca sobre un tape te de hu le c uando trabaje en el banco de experimentos. Asegúrese de que sus manos están secas y q ue no está parado sobre un piso húmedo cuando haga pruebas y mediciones en un circuito
r
xii
SEG URIDAD
energizado. Desenergice antes de conectar instrumentos de prueba en un circuito energizado. Verifique que los cordones de alimentación de las herramientas de potencia y el equipo no aislado tengan clavijas de seguridad (clavijas de tres terminales polarizadas). No menosprecie la seguridad de estas clavijas usando adaptadores no aterrizados. No sustituya los dispositivos de segu-
Algunas sugerencias de primeros auxilios se plantean aquí como una guía sencilla. Mantenga acos tada a la persona accidentada hasta que llegue la ayuda médica, y procure abrigarla para mantener su temperatura corporal, y así evitar un shock. No intente darle agua u otros líquidos si la persona está inconsciente y asegúrese de que nada pueda causar heridas adicionales.
ridad, como fusibles o interruptores termomagnéticos de seguridad, mediante el puenteo de los mismos o el uso de fusibles de mayor capacidad que la que especifica el fabrí cante. El propósito de los dispositivos de seguridad es proteger a usted y al equipo. Maneje las herramientas en forma apropiada y con cuidado. No permita juegos o bromas en el laboratorio. Cuando se usan herramientas de potencia, asegure su trabajo en un tornillo de banco o con pinzas de sujeción. Use guantes y anteojos cuando se requieran. Tenga un buen comportamiento y sentido común, y su vida en el laboratorio estará asegurada.
Primeros auxilios
.
En caso de accidente, suspenda de inmed iato el suministro de energía. Reporte el accidente a su instructor. Podría ser necesario que usted tenga que proporcionar cuidados de emergencia antes de que el médico llegue. de manera que deberá conocer los principios de primeros auxilios, que puede aprender tomando un curso en la Cruz Roja.
Respiración artificial
..
Los choques eléctricos severos pueden causar que una persona deje de resp irar. Es té preparado para iniciar respiración artificial tan pronto la persona deje de respirar. Las dos recomendaciones técnicas son: 1. 2.
Respiración boca a boca, considerada más efectiva. Método de Schaeffer.
Estas técnicas se describen en los libros de primeros auxilios; usted debe dominar una u otra de modo que si surge la necesidad sea capaz de salvar la vida de alguien mediante respiración artificial. Estas instrucciones de seguridad no deberán alarmarlo; por el contrario, su propósito es que sea consciente de los riesgos que corre un técnico en electrónica, pues riesgos hay en todos los trabajos. Por lo tanto, debe usar el sentido común y el buen juicio, así como mantener la seguridad en sus hábitos de trabajo, como en cualquier otro trabajo.
SIMBOLOGíA MEDIANTE LETRAS
Como se observa en e l prefacio de los autores, el énfa sis primordial de este manual está en dispositivos semico nductores (estado só lido) y circuitos. Sin embargo. también se tratan los tubos al vacío y sus circuitos asociado s. lo que hace conveniente el uso de símbolos mediante letras que en el texto tienen el mismo significado para ambo s circuitos: de estado sólido y de tubos al vacío. De acue rdo con el IEEE (Ins titu te of Electrical and Electroni cs Engineers), la simbología med iante letras para dispositivos semico nductores (Estándar IEEE #255) se usaron co n modific aciones par a los tubos al vacío. El siguiente resumen de símbolos para cantidades eléctricas intenta aclarar su uso en el texto.
Simbología de cantidades .••.•.•... .... •.... ......•.•.••••.•.. L
2.
Los valores instantáneo s de co rriente, voltaje y potencia-que varían con el tiempo , se represen tan median te letras minúsculas del propio símbo lo. Ejemplos: í . v. p . Máxim o (pico), promedio (corrie nte direc ta) y el valo r med io c uadré tíco (rms) de co rrie nte, voltaje y potencia se representan con letras may úsculas del símbolo apropiado. Ejemplos: l. V. P.
xlv
SIMBOL OG iA
Sub índices para símbolos de cantidades
Ejemp los:
.
Los valores de corriente directa y valores instantáneo s totales se indican mediante subíndices con letras mayúsculas. Ejemplos: ic. le. Vu. VES' Pe. Pe2. Los valores de la componente de alterna se indican con subíndices con letras minúsculas. Ejemplos: i e• 1" V~b' V~b ' Pe. Pe' 3. Símbolos que se usan como subíndices: E, e terminal del emisor B , b terminal de la base e, e terminal del colector A, a termi nal del ánodo K, k ter minal del cátodo G, g terminal de la rej illa P, P terminal de la placa M, m valor máximo M ín. mín valor mínimo 1.
i,
4.
5.
corriente de emisor en corriente directa (no es la componente de alterna) valor rms de la componente de alterna de la corriente de emisor valor instantáneo de la componente de alterna de la corriente de emisor • Los voltajes de alime ntación se pueden indicar repitiendo el subíndice de la terminal. Ejemplos: V u • V ec • Vss. V pP' VOGLa única excepción es el uso ocasional de V + para el voltaje de alimentación de la placa de un tubo. Observe que V + reemplaza u B + que es más usual. El primer sub índice designa la terminal en la que se mide el voltaje o la corriente con respecto a la terminal de referencia, la cual se designa mediante el segundo subíndice .
EXPERIMENTO
~
CARACTERíSTICAS DEL DIODO DE UNiÓN
INFORMACiÓN BÁSICA
Semiconducto res
OBJETIVOS
.
Los semicondu ctores son sólidos cu ya resis tividad está entre la de los conductores eléctricos y la de los aislantes e léctr icos . Los transistores, los diodos de unión, los diodos Zener, los diodos de túnel. los circu itos integrados y los rectificadores metálicos so n ejemplos de semico nductores. Éstos se em plean en co mputadoras . rece ptores de radio. apara tos de televisión. videograbadoras y otros aparatos electrónicos. Mediante dispo sitivos semico nductores se llevan a cabo d iversas funciones de control. Pueden utilizarse como rectificadores. amplificadores , detectores, osciladore s y elementos de conmutación. Algunas características propias de los semico nductores que los co nvien en en uno de los miemb ros favoritos de la familia electró nica son las siguientes. 1. Los semiconductores son sólidos. Por ello. es muy poco probable que vibren. 2. Los semiconductores consumen poca energía e irradian poco ca lor. No requieren tiempo de calentamiento y empiezan a funcionar en cuanto se les suministra energ ía. 3. Los semiconductores son fuertes y se pueden con figurar para que permanezca n herméticos ante las condicione s de l medio e xterno. J unto con su tamaño reducido (figura 1- 1), estas características permiten que gra ndes circ uitos oc upe n un espacio minimo.
Medir los efectos d e las pol arizaciones directa e
inversa en la corriente de un diodo de unión .
Determinar de m anera experimental las carao -
terísticas de voltaje y corriente de un diodo d e unión y graficar1as.
Hacer pruebas a un diodo d e unión con un óhmetro.
2
EX PER I MENT O
1
p
-0 00 - 0--0_ lo -0 00 -0 0I G
Figura 1-1. Un tran sistor.
-
Materiales semiconductores e Impurezas
v~
E l silicio y, en menor grado, el germa nio, son los materiales con los que actu alm ent e se constr uyen los dispositivos semico nductores. Predomina el silicio, por ser menos sensible al calor. Antes de fabri car con ellos materiales sem iconductores efici entes , el german io y e l silicio deben someterse a un proceso de alta puri ficación. En su estado original . la conductividad de estos semiconductores es muy baja; es decir. su resistividad es elevada. Para aumentar la conductividad del germanio y del silicio se añaden cantidades minúsculas de ciertas " impurezas" . La adición de diversas cantidades y variedades de impurezas . o contaminación. modifica la estructura del enlace elec tró nico de los áto mos de estos elementos. y les proporcionan portadores de corrie nte que aum entan su conductividad. Impurezas tales como el arsénico y el antimonio aumentan la conductividad del si licio al incre mentar la cantidad de porta dores (electro nes libres) de carga negativos (N). Debido a lo anteri or, el silicio conta minado con arsén ico o con antimo nio se conoce como tipo N . El silicio tipo N contiene algunas cargas positivas (huecos). pero son la minoría y se les conoce como po rtadores minorita rios. Se puede considerar que el flujo de corriente en el silicio tipo N se porta por los electrones libres, que son lo s portadores may orita rios. Imp urezas tales como el ind io y el galio elevan la conductividad del silicio medi ante el incremento de l núm ero de portadores de carga positivos (P. hueco s). El silicio co ntaminado con ind io o con galio se co noce como tipo P. E l silicio tipo P co ntiene algunos e lectrones libres. pero se trata de portadores min oritarios. Se puede considerar que el flu jo de la co rriente en el silicio tipo P se lleva a cabo mediante huecos. que son portadores'mayorírarios. Los huecos sie nten atracción por los electro nes libre s. Cuando se Uegan a " encontrar" un electrón libre y un hue co. el primero "ll ena" el hueco y neutraliza su carga. Se dice que el electrón lib re se ha co mbinado con el hueco. Durante este proceso. tan to e l hueco co mo e l electró n libre se p ierden como portadores de co rrien te. Mientras suce de lo anterio r, tamb ién se están formando nuevos portadores de corriente en otras part es de l semiconductor. El movi mi ento de los porta dores de corriente se puede contro lar aplicando un vo ltaje de una batería externa, VM '
' ,11- 0--Figura 1-2. Movim iento de electrone s libres y huecos en un mal eo rial tipo P.
en el semiconductor (fi gura 1· 2). La terminal po sitiv a de VM repele a los huecos del silicio tipo P que se desplazan hacia la terminal negativa. Los electrones libres entran al silicio procedentes de la terminal negativa de VM Yse desplazan hacia los huecos. Se llev an a cabo combinaciones de electrones libres y huecos. Al tie mpo qu e se fonnan estas combinaciones. se liberan más electrones y huecos móviles en el silic io. a partir de un par electrón-hueco. Los electrones liberados se desplaza n hacia la terminal positiva de la batería y los huecos ha cia la termi nal negativa de la batería. Continúan las recombinaciones y liberaciones; de est a manera se mantiene un flujo de co rriente constante en el circuita externo .
Funcionamiento de un diodo de unión semiconducto r Cu an do se une n silicios tipo P Y tipo N como se muestra en la fig ura 1-3. se forma un d iod o de un ión . Es te d ispositivo de dos elem entos tiene una caracte rístic a única: la ca pacid ad para permitir el paso de la corriente sólo en una dirección. Al conectar la terminal negativa de la batería al silic io tipo N Yla terminal positiva al silicio tipo P el resultado es un flujo de corri ente que se co noce co mo polarización dírecta. Los electrones y los huecos se desplazan. al ser Tepe-
P
Figura 1· 3. Diodo de unión.
N
CARACT ER l sT 1CAS
P
, e
h
DIODO
DI'
u xr o a
3
N
- -
I I I
DE I.
I
e
Ie I
t
60
- 11 ' + Rgura 1-4. Efecto de la polarización inversa en un diOdO de unión .
MATER~Al TIPO N CÁTODO
8
20 MATE RiAl TIPO P
o ÁNODO
o Figura ' ·5. Símbolo del circuito Que repre senta un diodo semcon-
o.a
0.4 06 V IV í
0.8
1.0
doclo<.
Figura 1-6. cerecterreucee von-arnpers en polarización directa de un diodo de unión de silicio. lides, en dirección a la uni ón PN . e n donde se recombinan para formar cargas neu trales y so n ree mplazados por los electrones libres (ca rgas negativas) de la batería. Este mo vimiento de carg as mant ien e una elevada corriente directa a tra vés del diodo en form a de el ec tron es libres que pasan de l material N. por la unió n y el mat eria l P, a la terminal positi va de la batería. Dado qu e hay fluj o de corriente a través de esta conexi ón, se dice que el di odo tiene resistencia directa baja. La con exión para la potarísac íon inverso se muestra e n la figura 1-4 . La terminal pos itiva de la batería atrae a los electrones libre s del silici o tipo N, y los saca de la unión PN. La term inal negativ a de la batería atrae a los hueco s del silicio tipo P, Y los saca dela unión PN. Por lo tanto , no existe la combina c ión de e lect rones libres y huecos. Entonces, los portado res de cor rien te mayoritarios del d iodo no prod uce n un fluj o de corriente. En el caso de esta conexió n de polarización inve rsa, ex iste u na corr iente minúscula e n el diodo . Esta corr iente se debe a los portadores minoritarios, es deci r. los huecos de l tipo N Y los e lectrones del tipo P. E n el caso de los portadore s minor itar ios. la polaridad de la bater ía es correcta y permite el flujo de corr iente. Como resu ltado de los portadore s minoritarios. sólo se obtiene un flujo de unos microampcrs. Lo anterior se ind ica mediante las flecha s punteadas de la figura 1·4 . La co nexió n de polarización inversa prod uce una resisten cia inversa elevada en el diodo . La figura 1-5 es el símbolo de circuito de un diodo de semicond uctor. La term inal ma rcada como "á nodo" (representad a por la punta de flec ha) esta conectad a con el matcrial tipo P, Y la que est á señalada co mo "cátodo" esta conectada al material tipo N. Para que haya flujo de comen-
te en este d iod o, la terminal posi tiva de la bate ría debe estar en el ánodo y la termina l negati va en el cátodo en una con figu ración de polarizac ión d irecta .
Caracte rística de vol taje y co rriente en directa
.
La car acterística de vo ltaje y corr iente (c aracterísticas voltamper) se representa en una grá fic a que mue stra la variació n de la cor riente en dic ho diodo en relación co n el voltaje aplicado. Para de tcrminar lo anterior de man era experimental. se mide la corriente de diodo correspondien te a una ca ntidad sucesiva de voltaje s cad a vez mayores y se traza una gráfica de la co rrie nte en función del voltaje. El es tudiante observará que hay muy poco fluj o de corriente en el diodo cuando el nivel de vo ltaje apli cado es bajo . Por In tanto. para una po larización directa menor a los 0 .7 volts (V), el diodo de silicio at rae poc a corriente. En el cas o de voltajes de po larizac ió n dir ecta iguales o mayore s que 0.7 V. el diod o se activa y permite el flUJO de la corriente. Asimismo. para valores ma yores de 0.7 V, u n peque ño aumento del voltaje de polarización directa da por result ado un incremento ronsrderable en la corriente del d iod o . En la fi gura 1-6 .'>C muest ra la carac tcrfsuca volr-corncntc en polarización direc ta upicas de un d iodo de silic io.
4
E XPE RI ME N TO
1
Cómo identificar el ánodo y el cátodo de un diodo M
ÓHMETRO
+ A
B
Por lo general, el cátodo de un diodo se indica mediante una banda circu lar. Si el diodo no está marcado, es sencillo determinar cuál es el ánodo y cuál es el cátodo con una verificación en la resistencia. Primero se determ ina la polaridad de las puntas de conexión del óhmetro con un voltímetro conec tado a las terminales del óhrnetro. A continuación se determina la posición de las puntas de conex ión del óhmetro que mide la resistencia directa del diodo . En esta posición, la punta de conexión positiva del óhmetro se conecta con el ánodo y la nega tiva con el cátodo .
Fig ura 1-7. Polaridad de las puntas de conex ión de un óhmetro.
El voltaje de activación en polarización directa de los diodos de silicio tiene un valor característico de 0.7 V. En el caso de los diodos de germanio es de 0.3 V. Cuando el diodo tiene polarización inversa, la pequeña corrien te produc ida por los portado res minoritarios permanece relativamente constante. es decir, independiente del voltaje de polarización. hasta que se llega a cierto valor de voltaje. Después de este nivel seguro de polarización inversa se produce un fenómeno conocido como "ruptura de avalancha", cuand o se presen ta una corr iente de sobrecarga fuerte, la cual puede destruir el diodo . Por ello , es necesario que éste funcione dentro de límites seguros, normalmente especificados por el fabricante como voltaje directo máximo ( VFM ) y voltaje inverso máximo (V RM ) . También se especifica la cor riente directa pico (I¡'M).
M étodo para prohar un diodo semicond uctor con un óhmetro
La verificación de resistencia es un método algo burdo para probar el funcionamiento de un diodo semiconductor. Como se recordará , la polaridad de las terminales de la batería de un óhmetro aparece en las puntas de conex ión. En la figura 1-7, la punta A es positiva y la punta B es negat iva. Al probar con un óhmetro un diodo cuyo funcionamien to es normal se encuentra que la resistenc ia directa de dicho diodo es baja y que la resistencia inversa es elevada . Por 10 tanto, si la punta de conex ión positiva del óhmetro (A en la figura 1-7) se conecta al ánodo del diodo y la punta de conexión negativa (B) al cátodo, el diodo estará polarizado directamente. La corr iente fluirá y el diodo medirá una resistencia baja. Por otra parte, si se invierten las puntas de conexión del óhmetro, el diodo estará polarizado inversamente. Fluye poca corriente y el valor de la resistencia del diodo es elevado. Si un diodo semiconductor presenta una resistencia directa muy baja y una resistencia inversa baja, es probable que esté dañado (fund ido). Por otra parte, una resistencia directa extraord inariamen te alta o infinita, indica que el diodo está abierto.
Func ión ohms de bajo voltaje de un óhmetro
.
La batería de un óhmetro no electrónico, como el de la figura 1-7, es de 1.5 Va más. Por lo tanto. es capaz de polarizar directamente un diodo de unión de silicio con un valor mayor que los 0.7 V necesarios para la conducción. De manera similar, puede polarizar un diodo de unión de germanio a más de los 0.3 V necesa rios para la conducción . Por esto es posible !levar a cabo pruebas en diodos semiconductores con un óhmetro. Sin embargo, en la localización de fallas de algunos circui tos sem iconductores se utilizan óhmetros elec trónicos de baja potenci a (LP). en los cuales el voltaje de punta de conexión es menor a 0.7, e incluso 0.3 V. La función correspondiente a ohm s de baja potencia (LPíl) de este tipo de óhmetro no sirve para medir la res istencia directa de un diodo , ni puede ide ntificar el ánodo o el cátodo de un diodo . Por fortuna , el fabricante proporciona. además de la función ohms de baja potencia. una función para o hms normales . Las pruebas de resis tencia de un diodo sem iconductor se llevan a eabo mediante la función oluns normales del óh m c tr o.
Primera aproximación
.
¿Qué hace un diodo? Conduce bien la corriente en dirección directa y mal en la dirección inversa. En esenc ia. idealmente un diodo funciona como conductor perfecto (voltaje cero) cuando tiene polarización directa y como un aislante perfecto (corriente cero) si tiene polarizac ión inversa (figura 1-8). A esta primera aproximación de un diodo se le conoce como diodo ideal. Repre senta una manera sencilla y rápida de analiza r los circu itos de diodos . Por ejemplo, el diodo de la figura 1-9a) tiene polarización directa . En una prime ra aproximación actúa como un corto circuito . Por 10 tanto. la corrien te que pasa por el diodoes
C A R A C T E R l s T I C A S DEL
v
CORRIENTE INVERSA CERO
'"
'"
Figura 1-8. Diodo ideal : a) gráfiea; b) polariz ación directa:
H"
H"
-=-
lO V
-zr-
•
.,
'"
Figura 1·9. Primera apl"oximación: a) 1'" 5 mA; b) I == O mA.
1 = IO V = S mA 2 kO
'd
el polarización inversa .
•
lOV
5
POLARIZACiÓN EN INVERSA
POLARIZACiÓN EN DIRECTA
VOLTAJE DIRECTO CERO
DIOD O DE U NI Ó N
( 1.1)
Por a ira par te , el diod o de la figura 1-9b) tiene polarización inversa. Idealme nte se trata de un circui to ab ierto, por lo que la corriente que circula por él es de O.
mente no fluye sino has ta que aparecen 0.7 V en el diodo. A partir de este mo mento el d iodo se activa. S in impo rtar la corrie nte directa. só lo se permi te una ca ída de voltaje de 0.7 V en el d iodo de silic io. (Para los d iodos de germanio. utilice un valor de 0.3 V.) Por cierto. el valor de 0.7 V se conoce co mo voltaje de ba rrera o de "codo". La figura I-JOb) es el circ uito eq uivalente de la segunda aprox imació n. En este caso el d iodo debe cons iderarse como un interrupto r co nectado en serie co n una batería de 0. 7 V. S i el voltaje fuente que alimenta a l diodo rebasa al voltaje de contratensícn. se cierra el interruptor y el voltaje del d iodo es igual a 0.7 V. . Co mo eje mplo se util izar á la seg unda ap roximació n para el caso de l d iodo de la figura 1-9a ). El voltaje de la fuente es suficiente para reba sar el voltaje de cod o. Por lo tanto, e l diodo tiene polarizac ió n d irecta y la corriente es ig ual a 1 = 10 V - 0.7 V = 4.65 roA
2kO
Segunda aproximació n
.
Para que un d iodo de silicio co nd uzca rea lmente bien es necesario que haya por lo menos 0.7 V. Cuando la fue nte de voltaje es grande, 0.7 V es una cantidad muy pequeña como para tener algún e fecto. Pero si la fuente de voltaje no es tan grande, entonces hay q ue tomar en cuen ta los 0.7 V. En la figura 1- 10a ) se muestra la gráfica correspondien te a la segunda aproximación. Se puede observar que la co-
Si la polarizació n del dio do es inversa, co mo en la figura 1-9b) , la seg unda aproximación sigue dand o un valor de corriente igual a cero.
Resistencia mésíca Para valores superiores al voltaje de codo, la corriente del d iodo aumenta co n rapidez ; un pequeño aumento del vo ltaje del d iodo pro voca un aumento co nsiderable en la corriente de l diodo. Una vez superado el voltaje de contratensi ón,
SEGUNDA APROXIMACIÓN
0'
l.'
v
( 1.2)
o ~I
Figura 1·10. Segunda aprox imación : a) g ráfica; b) circuito equivalente de la polariZación directa.
6
E X PE RI M E NT O
1
v 1.'1
lb )
Figura 1-11. al Resistencia masica : b) corriente directa correspondiente a 1 V.
----:-, V,__
I
V,
TE RCERA . A PROX IMAC ION
I
Va
i
0 .1
o~---1*"-- o
~ I I~
wv
I (&
I
li : 1 _
1/1'
Figura 1-12. Tercera aprox imac ión: a) gráfica ; b) equivalente en polarizac ión directa ; e ) eje m plo .
10 único que se opone a la corriente del diodo es la resisten cia de las regiones P y N, repres entadas por r p y r,~' en la figura 1- 11. La su ma de es tas resist enci as se llama resistencia másíca del diodo. Usando litera les (1.3)
El valor car acterístico de ro varía entre 1 y 25 oh ms (H). El cálculo de la resistencia m ñstca de un d iod o de silic io se reali za de la sig uie nte man era . En la hoja de especificac iones de l fabricante por lo general se ind ica el valor de la corriente d irecta I F correspondiente a 1 V. En el caso de un diodo de silicio los primero s 0.7 V son necesarios para reba sar el voltaj e de barrera; los 0.3 volts restan te s se con sumen en la res istenc ia m úsica del d iodo . Por lo tanto, para calcular la resistenc ia música se tie ne 0.3 V
(l A )
/r
dond e Ir es la corrie nte dir ecta para 1 V. Por ejemplo, el l N456 es un d iodo de silicio cuya Ir es igual a 40 mA a 1 V. Su resistenc ia mási ca es igual a r
= 11
0.3 V = 7 .SH 40 mA
( J .5)
Tercera aproximación
.
En la terce ra aprox imación de un diodo se incl uye la resistencia m úsica. ro. E n la figura l- 12a ) se muestra el efecto de r ll . Una vez activado el d iodo de si licio, la corriente pro duce un voltaj e e n re. Cu anto mayor sea la co rriente, mayor será el voltaje. El circuito equivale nte de la tercer a ap roxi mac ió n es un interr uptor co nectado en se rie con una bate ría de 0.7 V Y una resis tencia de valor r 8 (figura 1-12b). Una vez que en el circuito externo se rebasa el poten c ial de contrarcnsi ón, se obli ga el paso de la corriente a través de la resistenc ia m úsica. Como ejemp lo de la terce ra ap rox imación supo nga que se usa un IN456 co mo el de la figura 1-9a ). Dado que tiene una resistenc ia más ica de 7.5 n, e l equivale nte de la figura 1-9a ) p uede ser la fig ura 1-12c). En es te circuito la corr iente es 1=
IOV - 0.7V 2kH +7 .5 H
9.3 V 2007.5 H
( 1.6)
Se ha analizado el m ismo circuito (fi gura 1-9a) utilizando tres ap roximac iones de l diodo . Los resultados ob ten idos son 1 "" 5 mA I = 4.65
I "" 4.63
(idea l) (segunda) (ter cera)
( 1.7 )
CARACTERls TICAS
¿Cuál de estas aproximaciones debe utilizar usted? Ello dependerá del circuito en particular que se analice y del propósito del análisis. Si se trata de un a nális is prelimina r, em piece por la aproximació n del diodo ideal. Ésta dará una idea rápida del funcionamiento del circu ito. Si el valo r de 0.7 V es significativo e n relación co n el voltaje de la fuente. utilice la segunda aprox imación. Y si la resistencia másica es significativa en relación con la resistencia del circ uito, use la tercera aprox imación.
RESUMEN
l.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
En electrónica se prefiere utilizar semico nductores para controlar la corrie nte deb ido a su reducido tamaño y a su mínimo cons umo de energía y porque permiten lograr la microminiatu rizació n de dispositivos y circuitos elec trónicos. Los materiales básicos semico nductores son el silicio y el germanio. que en su es tado puro son aislantes. Estos materiales se contaminan con impurezas para disminuir su resistividad y aumentar su conductividad. Cuando se unen una pieza de semiconductor tipo N (portadores de corriente negativos. electrones) y una tipo P (portadores positivos. huecos) - lo cual está determinado por el material de contaminación- se forma un diodo de unión. Un diodo de unión tiene características de corr iente unidireccional; es decir. permit e el flujo de la corr iente en una dirección (cuando tiene polarización directa). pero no e n la contraria (cuando tiene polarización inversa). Existe un límite para el voltaje máximo directo (terminal negativa de una fuente de alimentación conec tada con el material N) y el voltaje máximo inverso (terminal negativa conectada con el material P) que se aplican a un diodo de unión. El voltaje de activación o umbral de un diodo dc unión de silicio es 0 .7 V Y0 .3 V para un diodo de gcrrnanio. Una vez que este voltaje se aplica al diodo. éste cond ucirá de manera apreciable. Un aumento del voltaje de polarización directo provoca un aumento de la corriente en el diodo . Un diodo de unión se puede probar con un óhmetro. Éste mide la corriente que pasa por el dispositivo en función del voltaje que se aplica con el medidor. Con la aplicación eléctrica de la ley de Ohm, la lectura de la corriente se convierte en una lectura de resistencia. Cuando las puntas del óhmetro se conectan al diodo de manera que quede polarizado directam ente el flujo de corriente es elevado. lo que indica una baja resistencia. Al invertir las puntas de conexión del óhmetro
8.
9.
10.
D E L
01 0 0 0
D E
U N IÓN
7
se polariza inversamente al diodo . con lo que se impide el flujo de la mayor parte de la corriente y en consec uencia el valor leído de la resistencia es alto. Debido al comportamiento unidireccional del diodo. podría considerarse de manera ideal como un cono circuito cuando tiene polarización directa y como un circuita abierto cuando tiene polarización inversa. Esto se conoce como aproximación de diodo ideal. La seg unda aprox imación de un diodo tiene en cuenta el voltaje de umbral. Es decir. el comportamiento e n polarizació n direc ta del diodo se considera como un cono circuito conectado en serie con una batería de 0.7 V. En la tercera aproxi mación de las car acterísticas de un diodo, la resistencia másica, responsable de un consumo adicional del potencial de voltaje. se tiene en cuenta en el circ uito de diodo.
AUTO EVALUACiÓN
... .... ......... ...................
.
Responda a las siguientes preguntas para evaluar su aprendizaje. 1.
2. 3.
El material semiconductor más común es _ El germanio y el silicio. en fa m a pura, son _ (conductores, aisladores¡ En el silicio contam inado con impurezas como el arsénico hay una cantidad mayor de portadores de carga _ _ _ _ _ (positivos, negativos ) y el material es tipo :::-::-:---:- (N. P)
4.
El diodo de unión puede com pararse con una resistencia ya que perm ite el tlujo de la corriente en ambas direcciones. (verdade ro. falso ) 5. Para polarizar directamente un diodo de unión, conecte la punta (positiva. negati va) de una batena _ con la terminal tipo P del diodo y la punta (p ositiva , negati va ) con la terminal tipo N. 6. El voltaje de polarización directa de un diodo de silicio debe ser igualo mayor que V para que el diodo pueda conducir de manera apreciable. 7. La característica voltaje-corriente de un diodo de unión es la gráfica de en función de_---:_ ,---c. 8. Una vez que se activa un diodo, al aumentar el voltaje en el diodo se produce una (mayor. mellar) circulació n de corriente en el diodo. 9. La resistencia directa de un diodo de silicio es _ _ _ _ ; la res istencia inversa _ 10. La resiste ncia di recta de un diodo se puede verificar. de manera aproxi mada. utilizando _ _ --,,---_ 11. La primera aproximación de un diodo, conocida también como el diodo . sirve cuando se quiere
8
12.
13.
EXP ERIM ENTO
I
realizar un aná lisis preliminar. De acue rdo co n e lla, e l diodo es un perfecto o un aislante perfecto. Un diodo ideal se co mport a como un interruptor ____ _ cuando tiene polarizació n directa y como un interrupto r cuando tiene polarizac ió n inversa. El voltaje de barre ra de un dicxlo de silicio es de
14.
En la seg unda aprox imac ión. en el circ uito exte rno se debe aplic ar por lo menos para que el diodo de silicio se act ive. Entonces, sin importar la cantidad de co rriente presente. la caída en el diodo es
15.
La resistencia es la resistencia de las regiones P y N. Esto impide que haya co rrie nte una vez reba sado el voltaje de contratensión. En la tercera aproximación de un diodo de silicio. se considera que hay un co nectado e n serie co n una balería de 0.7 V Y una resistencia _
16.
CARACT ER í S T IC AS
D EL
D IOD O
DE
U Ni Ó N
9
PROCEDIMIENTO • • o •• • ••• • • •• • • •• •• • • • • • • • • • • • ••••• •• • • • ••••• • • • • •• •••• • •• • • •• •• •• • •• •• •• •• • • • • • ••• • • • • • • • • • ••• •• • • • • • •• ••• •• • • •• • • • •• • ••• • •
MATERIAL NECESARI O
TABLA 1-1. Mediciones del diodo
Fuente de alimentación : fuente de cd de alta corri ente, voltaje bajo. variable y regul ada. Equipo: mult ímelro digital, VüM, 20 000 suv. trazador de curvas. Resistores: 250 n a 2 W. Diodo de silicio : l N41S4 (otras opciones: lN9 14 o cas i todos los diodos de silicio para señal pequeña) . Diodo de germanio: lN34A (otras opc iones : lN4454 o casi todos los d iodos de germanio para señal pequeña). Otros: interruptor de un polo un tiro.
Paso
V"
2
0.7 V
.
l . Identifique los extremos del ánodo y cátodo de un diodo de silicio IN4154 y arme el circui to mostrado en la figura 1 ~13, estan do el diodo en polarización directa. ¿Cu ál de los extremos del diodo conectaría más cerca de la term inal negativa para lograr la polarización directa? 2. Ajuste la salida de la fuente de cd variable de manera que el voltaje en el dio do (VA K) mida 0.7 V. Mida y anote. en la tabla 1-1. la corri ente del diodo (lD)' ¿Cuál sería la corriente del diodo si éste estuviera invertido? 3. Invierta el diodo y mida ID _ Anote los resultados en la tabla 1-1. Los resulta dos deberán confirmar la predicción hecha en la pregunta 2.
5.
+
250n
+
+
s,
Figura 1-13. Circuito para pruebas del experimento 1.
•
5
X
X
Directa: Inversa__
12
X
X
ro:
Mida VAK con el diodo en polarización inversa . Anote la lectura en la tabla 1- 1. Calcu le y anote la resistencia del diodo (VAK d ividido en tre ID ) para configuraci ones de un diodo con polarización directa y con polarización inversa. Qu ite el diodo del c ircuito y mida su resistenc ia. Invierta las puntas de con exión y mida de nuevo la resistencia de l diodo. Dado que la batería del medidor emp leado para medir la resistencia tiene una polaridad, las puntas de prueba del medidor también estará n polarizadas. Anote ambas lecturas en la tabla 1-1, en donde corresponda.
Caract er ístic as voltaje-corriente 6,
R
Resistencia del diodo
3, 4
4,
Polarización d el diodo
/D
.
Cambie la posición del diodo en el circuito de manera que tenga polarizació n d irecta. Aju ste la fuente de cd variable de acuerdo con los valores de VA K que se mues tran en la tab la 1-2. Mida y anote la corriente to para cada valor de VA K . 7, Invierta la posic ión de l diodo de manera que tenga polarizac ión inversa. De nuevo fije la fuente de cd variable de acue rdo con los valores indicados en la tabla 1-2. Mida y anote el valor de ID' Esta corriente es pequeña y quizá requiera un ampe rímetro o un multímetro que lean cor rientes del orden de microa mpers. 8, Trace la cur va característica de un d iodo en papel cuadriculado; para ello, grañquc VAK en el eje x e ID en el eje y. Tome nota de que los valores de polarización directa de VA K se cons ideran pos itivos y los valores de polarizaci ón inversa se cons ideran negati vos. La corriente de polarización directa que pasa por el diodo se cons idera de valores positivos dado que la corriente fluye del cátodo al ánodo . Los valores de la co-
E X I' E R J \l F. ~ T O
10
1
TABLA 1·2. Caracter isticas voltaje-corriente P(u o 6 1'",r- V
Potarizacion d irecta lo- mA
Paso 7
Polari~ciólI
VAl'" V
inversa l o . ¡.LA
O
O
0. 1
-S
O.~
-10
03
- 15
O,
-20
0.5
- 25
06
-30
0.7
- 35
OS
-40
9.
inversa. De es ta mane ra se ob tendrá una gráfica que cuente con dos escala s por cada eje y co n el cambio de esc ala en O. Si dispone de un trazador de c urvas. consulte el manual pa ra el usuario y calibre los con troles para observar la cu rva característica de su d iodo. Inserte e l diodo y obs er ve la cu rva en la pantalla del tubo de rayos catód icos (CRT). ¿La curva ob tenid a e n este trazado r se asemeja a la que obtuvo en el paso T! Expliq ue la razón de cua lquier d iferencia significat iva que enc uentre.
Aprox imaciones .•..•. •.. •.•.. .... .......•.•.•.•. .. 10.
IL me nte prod ucidos por la pol arización inversa del di odo se de be n a corrientes de fuga y fluyen en direc c i ón o puesta a la de los valores de la come nte d irecta. Así. hay números " negat ivos" en el eJe y. Calcule sus esca las numéricas de mane ra que en el eje .r positivo se represe nten voltajes entre Oy 3 V Y en el eje x ncgcr ivo aparezcan voltajes en tre O y 50 V. A su vez. la escala del eje y deberá servir pa ra todo el intervalo de corrientes co rres pond ientes a la po larización dir ect a e
En la gráfi ca que o btuvo e n e l paso 8. d ibuje con varios co lores. las curvas de la primera. segunda y tercera aproximaciones para su diodo. Calcule la re sistencia másica ( r s) de su diodo med ia nte dos puntos loc a lizados en la parte lineal de la porci ón de po lar izació n di recta de la cu rva obte nida para los valores VA K y lo. Sust ituya estos valores e n la fórmula ( L S)
despeje ro. Anote en la tabla 1- 1 el valor de ro.
PREGUNTAS l.
2. J.
ot.
En el paso 5. i.c(Ímo decidió qué valor de resistencia era la resiste ncia d irecta y la resistencia inversa? Compare las resis te nc ias med idas e n el paso 5 co n las calculada... en el paso 4 . i.En q ué co nd icio nes se acti va un diodo de unió n'! Explique. Con... une las medici ones realizadas y anotad as eh la tab la 1-2_ i.ll ay mucha variación en las corr ientes inve rsas de la tabla 1-2'! Come nte qué diu lugar a los resultados o hte nidos.
5.
¿Cuáles son las limitaciones. en caso de haberlas. de : la polarizació n directa y b) la polarización inversa"! i.En es te ex pe rime nto se rebasaron las limitaciones? llaga referencia a las medici ones para apoyar su res-
a)
pu esta.
6. 7.
¿Cómo pod ría ident ificar e l ánod o dc un d iodo que 0 0 CSIl= marcad o'! ¿Cómo podr ía determinar cuál es la punta de co nexión positiva de un óhrn ctr ono clécrricu y cuá l es la negativa'!
E XPERIME NT O
,
CARACTERISTICAS DEL DIODO ZENER
INFORMACIÓN B ÁSICA
OBJETIVOS
•...............................
Funcio na m iento del diodo Ze ner
.
Las característi cas de un diodo de estado sólido dependen del materi al semiconductor del cual es tá hecho el diodo, del tipo y grado de "contaminación" de di cho m at er ial y de In construcción física y dimen sione s del dispositivo. El diodo semiconducto r que est udió en el ex perimen to 1 funcion a dentro de los valores ca rac ter ísticos de su polarizac ió n di recta . Existe otro tipo de diodos conoci dos co mo d iodos Z cner. c uyas caructeu sticas espe ciales de corriente y voltaje en polariznciún inversa se utilizan en aplic aciunes del to do di ferent es de las de l d iodo de rrixrul. En la figura 2-1 se muestra el símbolo de un diodo Zcn cr. La figu ra 2-2 es la gráfica de las características de volrajc-con-icnrc de un diodo Zcnc r. Cuando el diodo tiene polarizac ión directa SL" comporta en 1110 un interruptor cerrado y la corrient e directa se incrcmcnt.r al aumentar el voltaje. La corriente directa es tá limitada por los panirncrrox del circuito. Cuando el diodo tiene polarización inver sa. circula una pequeña corriente
CÁTODO
~
ÁNODO
O~--\Jf- --O
Figu ra 2-1. Símbolo de un d iodo Ze ner.
Medir los efectos de las polarizaciones directa e
inversa en un diodoZener.
Oete'rminar y graficar las características de voltaje-corrientede"un diodo Zener.
Construir_un regulador de voltaje,Zener y determinar, de maneraexperimental. el intervalo dentro del cual el diodoZenerproduce un voltaje constante.
12
EXPE R I MENTO
2
R,
A
!
I I ,I
R,
' SUI.lINlSTRO
25
20
15
D'ce
10 0.5
0. 1
. I I I
_
•
I
Figur a 2-3. Diodo zeoer utilizado como regulador de voltaje en paralelo.
Fig ura 2-2. características de un diodo Zaner.
inversa, Is. llamada corriente de saturació n. Is es relativa ment e constante aunq ue au mente el valor de la po larización inversa, hasta llegar a la regió n de d isru pción Zen er. ce rcana al vo ltaje Ze ner, Vz. Alrededor de esta región la co rriente inversa empieza a aumentar co n rapidez deb ido al efecto de avalanch a. Por últim o se produ ce la d isrupc ión Zener (un súbito au mento de la co rriente) cuando se alcanza el valor de voltaje Zener, Vz' En esta región una pequeña variación del vol taje produce un enorm e cambio en la corriente. Es obvio que, en esta región , tienen lugar cambio s notabl es en la resistencia efectiva de la unión PN. La disrupcián Zener no necesariamente provoca la destrucción del diodo. En tanto la corriente que circula por el diodo esté limitada por el circuito externo a un nivel dentro de su capacidad de potencia admisible, el diodo funciona rá con norma lidad. Además, al red uci r la polarizaci ón inversa a va lo res inferiores al del vo ltaje Ze ner, el d iodo sale de su nivel de disrupc ión y regresa a su nivel de corrient e de saturación . Este proceso de altern ar al d iodo entre sus est ados de corriente Ze ner y de co rriente no Zener se puede repetir una y otra vez si n dañar al diodo . S in embargo, se debe recordar que cuando el diodo cambia de un esta do a otro hay c ierto retraso llamado tiempo de recuperación.
Espec ificaciones
Los fabricant es de diodo s proporcionan una hoja de espec ificaciones para cada tipo de diodo Zener. Éstas incl uyen el
voltaje Zener, el intervalo de tole rancia del voltaj e Ze ner, los límites de corrien te Zener, la disipación máxima de potencia, la temperatura de operación máxima, la impedancia Zener máx.ima en ohms, el factor de corrección térmica en mili vatios por grado Cel sius (" e) (antes centígrados ) y la co rriente de fuga inversa. Tam b ién se ind ican el tipo de material utilizado en el d iodo (po r ejemplo , silic io) y las pos ib les aplicaciones de d icho diod o. El valor del volt aje de ruptura de un d iodo depende del materi al y de su co nst rucción. Los dio dos Zener se dis eñaron para producir vo ltajes Zener entre uno y varios cie ntos de vous. E l diseñador de circuito s dispone de una gran variedad de d iodos para e leg ir los que por sus caracter ísticas más se apr oximen a las necesidades del circuito .
Apli caciones
Los d iodos Zener se uti lizan como reguladores de voltaje y co mo patrones de referencia de voltaje. La figura 2-3 muestra el ci rcuito de un d iod o em pleado como regulador en paralelo . El d iodo está en paralelo co n un resístor de carg a RL , y su func ión es mantener un vo ltaje co nstante e n la carga, dentro de los límites req ueridos, cuando cambie ya sea el sumini stro de cd o la resistenci a de carga y. po r ende, la corrient e. A partir de los valores requeridos para un circuito se calcula el valor del resís tor lirnitador de corriente en serie (Rs) Y el tipo de diodo Zener. Suponga que se req uiere un voltaje de sal ida, V" I' const ante de 10 V ( ± 0.7 V) para una resis tencia cuya corr iente h varía entr e 5 y 20 mA. E l circuito se alimen ta mediante una fue nte de cd co nstante de 20 V Ypara log rarlo se propo ne el d iseño de un ci rcuito regulador . Suponga q ue el ci rcuito regulador de la figura 2-3 satisface las especificaciones del prob lema. Se selecciona un d iodo regu lador Zener cu yo Vz = 10 V. Supon ga que e xiste un d iodo q ue perm ite una corriente reguladora lz de manera que la corrie nte de circuito to tal l T sea co nstante a 30 mA por arriba del ran go de variación de carga-corriente. De acuerdo con la ley de voltaje de Kirch hoff
CARA C TERis TICAS
(2 . 1)
6.
y
(2.2 )
7.
Al sustituir e n la ecuación (2.2) los valores VAA = 20 • 3
DEL
D IODO ZEN E R
13
Un regulador de voltaje en paralelo bien disefiado (figura 2· 3) mantiene un volt aje de sa lida constante Vz en e l d iod o. sin importar las variacio nes especificad as en e l va haje de entrad a o los cambios especifi cado s en la co rrie nte de ca rga. E n el regulado r en paralelo de la figu ra 2-3. con los valores de V,u . Ir y Vw se ca lcula el valor de Rs me diante la ecu ación
V... = lOc / T = 30 X 10- A. se obtiene que :
R = 20 - 10 s 30 X 10- 3
3330
=
Para calcular el vataje de R s• note qu e en esta resistencia hay una caída de voltaje de 10 V. Por lo tanto
w:
v' Rs
=
lo'
AUTO EVALUACiÓN
=
(2.3 )
333
Las buena s prácticas de ingenie ría recomiendan sobredimensionar el resistor. Por 10 tanto. se utilizará un resístor de 330 n :!: 5% a l W. El " ataje del diodo se calc ula a partir de la cor riente m úxima. I z' que requiere el circu ito. En nuestro problema el valor máximo de l z = 25 roA (cuando = 5 mA l. Por lo tanto, el vataje mínimo W z es
'L
Wz = V X l z = 10 x 25 X 10- 3 = 250 mW
.... .................. .... .... .....
(2.4 )
Responda las siguientes pre guntas par a eva luar su apren d izaje . 1.
ílll'ersa).
2. S i las especificaciones del fabricante indican' que el
3. 4.
De nuevo una buena práctica de ingeniería recom ienda sobredimensionar el diodo. por lo que bastará un diodo de
500 mW. 5.
RES UMEN
1.
Un diodo Zener mantiene un voltaj e COJlslall1e Vz en su salida si está inversamente polarizado y func iona según sus características especi ficadas. 2. Cuando el diodo funciona en su vo ltaje Zcner, Vz- los cambios mín imos de vo ltaje en el diodo produ cen cambios de co rriente más o menos grandes, I z' en el diodo. 3. Las especificacio nes de los d iodos Zener inc luye n: a ) voltaje Zc ncr, V;.:, b ) intervalo de tolerancia del Vz, e) Hmites de la co rriente Zc ncr. ti) máxima disipa ción de e nergra y e) m úximu temperat ura de operació n. 4. Hay diodos Zc ner q ue producen voltajes entre uno y varios cie ntos de volts . 5. Los diodo s Zenc r se utilizan como reguladores de voltaje y tambié n l·tlm(~ patrón de referencia de voltaje.
Cua ndo un d iod o Ze ner se utiliza como regu lador de va haje debe tener po larizac ión (d irecta .
voltaje de salida de c ierto diodo Zcner es de 10 V ::!: 10% de to lerancia. el Vz de dic ho diodo está e ntre ,...--_ _ V Y V. La corriente de un diodo Zener de 1 W y 10 V debe limitarse a un valor máximo de A. Un diod o Zener de 20 Va l W conectado como regu lado r de vo ltaje en el circui to de la figura 2-3 produ ce en la carga un voltaje de salida de V (aprox i madamenre) . En el circu ito de la preg unta 4, VAA. es igual a 30 V. Ir vale 0.05 A , Y e l va lor de R s que permite el funcionamiento como reg ulador es de n.
.............................................................
L
r 14
E XP E RI ME NT O
2
PROCEDIMIENTO
........................................................................................................... .. .. .......... ..•. TABLA 2-1 .
MAT ER IA L NEC ES ARIO Fuente de alimentac ión: fuente de cd regulada variable. Equipo: rnultíme tro digital; multímetro; rnilia mperfmetro; trazador de curvas para la pregunt a de los pun tos ad icionales. Re sistores : 3 300 n a 112 W; 500 naS W; resis torcs para el proced imiento de punt os ad icionales. Sem ico nductores : IN3020 (otra opció n: cualquier d iodo Ze ner dc 10 V Y 1 W). Otros : interru ptor de un po lo un tiro ; caja co n diez rcsistores para la pregunta de los pu ntos ad icionales .
• •
1.
2. 3.
4.
2
0.0
6
.5
3
20
6
10
4
6.0
6
20
4
7.0
6
30
4
80
6
40
6
50
5
6.
soo c +
7.
9.
IOV
DMM
IW
s
2.0
B
V"
Rz
Ajus te el valor de V AA de m anera que la corr iente del diodo 1 sea de 2 mA. Mida el voltaje V AS del diodo y anótelo en la tabla 2-1. Calc ule R z y anote su valor en la tabl a 2-1. Re pi ta el paso 5 para tod o s los va lore s de corriente y a note los valores respe ctivos de VAS 'y R z en la tabla 2- 1.
Abra S interrump iendo la alimentación al circu ito. Pong a la salida de la fuente de alimentación en O V. Invierta la posición del diod o en el circuito. Cie rre S. Mida y anote en la tab la 2-2 la corriente directa del diodo para cada nive l de volt aje V AS en la tabla. Calcule la resistencia directa RF = V ABfl k. Anote los resultado s en la tabla 2-2 Con base en los resultados de las tablas 2- 1 y 2-2, trace en papel cuadri cu lado un a grá fica de: a) La corriente del diodo (ej c vert ical) en func ión de l vo ltaje de l diodo . b) Di buje una gráfica amp lificada de la corriente de l d iodo en función del vo ltaje dentro de la regió n Zener.
TABLA 2·2 .
+
Faso
...........................
A (5 W j
1, mA
Características voltaje-corriente: polarización directa ....
8. R
[,mA
VAB
.
Arm e el circuito de la figur a 2-4. El interrupto r S está ab ierto . VM es una fuen te de alimentación regulada , calibrad a a O V. M es un multímetro de 20 000 fllV cali brado en el rango de la co rriente más baja. Cierre S. Mida la corriente de l diodo 1, si la hay, con un VM calibrado a O V. Anote los resultados en la tabla 2-1. Ajus te la salida de VM de manera que el vo ltaje VAS medido en el diodo sea de 2.0 V. Mida la corrien te del diodo. Anote los resu ltados en la tabla 2-1. Rep ita el paso 3 por cada valor de VAS que aparezca en la tabla 2-1. Cambie el inter valo de M segú n se requiera. Calcule la resistencia R z del diod o (R z = VAslf) y anote los resu ltados obtenidos en la tabla 2- 1.
Rz
Paso
5.
Características voltaje-corrriente: polarización inversa
Polarización inversa
Paso 8
: ! I
Polarizacióndirecta VAS :
O
0.1
0.2
O.3
0.4
0.5
06
0.7
M
l. mA
Figura 2-4. Circuito experimental para observarel electo de la polarización inversa en un diodo Zener.
RF
I
e
e TE
A R A
R Í
sT teA s
D EL
D I O [)
o
15
Z E N E R
TABLA 2·3 Regutación de voltaje
,
,
Paso
lb mA
V"
Ir. m A
V AA
SOOl5Wl
11
ro v >W
+
'' ,
"3.3 ku
() M "
20
V"
+ 0 _1
12
V AS
12
V AS -
.
0. 1
" s
+
"
, TABLA 2-4 Características del diseño de un regulador de voltaje
Figura 2-5. Circu ito del regulador de voltaje del ex perimento.
V"
11,
l;~. mA
/1,
V' "J
10 e ) Dibuje la gráfi ca de la resistencia del d iodo e n función del vo ltaje , ta nto para la configuración
20
de polarización inversa como la de po la riza ción d irecta.
30
Puntos ad ic ionales (opcional) El diodo Ze ner co mo regulador de voltaje 10
11 .
12.
.
.
Arme el ci rcuito de la figura 2-5. E l interrupt or S está abierto. La salida de la fuente de alimentaci ón Fu es igua l a O V M es el miliampcrímctro calibrado para el intervalo de 100 mA. Cierre S. A umen te poco a poco el vo ltaje de alime ntación F u bast a que la corriente I z del diodo dé una lectura de 20 m A. Mida el voltaje de al imen tac i ón V,¡ ..\ y e! voltaje VIS en la carga . Anote los result ados en la tabla 2-3. Mida la corriente tota l/r" Anote los resultados en la tabla 2-3. Calcule el intervalo de variación de VA l! en el cual V AS es constante dentro de ::!::: 0. 1 V de su valor en el paso ll. M ida la variación de I z e I r dentro de este intervalo ; anote los resu ltado s en la tabla 2-3.
13.
14 .
15.
Diseñe un circuito regu lador con una fuen te de voltaje co nsta nte . v,\,\. y un diodo Zcncr cuyas características volt aje-cor rie nte haya de terminado de manera experimen ta l. Se necesi ta que el regulador mantenga un voltaj e ? e salida cons tante. V,ol' den tro de 0.2 V del valor promedio V".I' y para corrientes de carga en un interva lo de 10 a 30 m A. Dibu je un ci rcu ito que muestre los valor es de todos los componentes y voltaj es. Explique cómo obtuvo estos valore s. Pruebe el circui to y anote las medicio nes e n la ta bla 2-4. Como carg a var iable utilice una caja de d iez res iste nci as. Co n un tr azad o r de curvas o bse rve las característ icas de vo ltaje -corriente del diodo Zc ncr. Fot ografíe o di buje la cu rva en el m ismo papel c uadriculado del paso 9 .
.
16
EXPERIMENT O
2
PREGUNTAS Compare la polarizaci ón de un diodo de unión (experimento 1) con la de un diodo Zener en una aplicación normal. 2. Compare la característica de voltaje-corriente de la gráfica del diodo Zener del paso 9a) de este experimento con la de la figura 2-2. Expliq ue las diferencias. 3. ¿Qué parte de las características de un diodo Zener es la más útil en las aplicaciones de regulación de voleaje? ¿Por qué? lo
L
~
...
4. a ) ¿Cuál es la importanci a de la gráfica del paso 9b)? b) ¿Cómo se utiliza la gráfica del paso 9b) en el diseño de un regulador que emplea un diodo Zener de 10 V? 5. Con base en la tabla 2-3 explique cómo funciona este circuito regulador. 6. ¿El circuito regulador de la figura 2-5 permite compensar los cambios en el voltaje de entrada, V"'" así como los de la corriente de carga, /L? Explique.
_
EX PERIM EN T O
f3)
LOCALIZACiÓN DE FALLAS EN UN REGULADOR ZENER
INFORMACiÓN BÁSICA • o • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • •• • • • •• • • • •• • • • •• • • • • • • • •• •• • • • • • •• •
Existen métodos para ayudar altécnico a de tectar problemas e n un circuito electrónico que siguen uno de dos procesos b ásicos. Los dos procedi mientos requieren co noc imientos previos de qué se espera de un circuito. Sólo conociendo los parámetros del funcionamiento cor recto de un circuito se puede determinar si hay un problema y. de ser as í, en qué cons iste. Un procedim iento para localizar fallas. con oc ido como seguimiento de u /jales, cons iste en inyectar una seña l () voltaje en la entrada y med ir las señatcs. voltajes o cor rien tes de l c ircuito de la entrada la salida, hasta encontrar un valor incorrecto. El problema se reduce a una co mpo nente o pa rte situadas entre el último valor co rrecto y e l valor incorrecto. Otro procedimiento tamb ién consiste en aplicar una señalo voltaje de entrada; sin em bargo. en este caso las medic iones se realizan desde la salida. y se retrocede hada la entrada hasta encontrar el primer valo r co rrecto . El problema se loca liza ent re la última lectura incorrecta y e l primer valor correcto.
a
Circuito regulador Zener
.
La figura )- 1 muestra un circuito co n diodo Zener que se utiliza para mostrar los dos métodos de localización de fallas. Este circu ito co nsiste en un vclteje fuen te de entrada VAA conectado entre una línea de referencia común o tierra GlIJO, y un diodo rectificado r de silicio. O,. El resistor Rs es un re-
18
E X PE R¡ M EN T O
J
Figura 3-1. Circuito del diodo Ze ner.
sistor limitador en serie que absorbe la diferencia de voltaje entre el ánodo de Oj , y el voltaje generado en la combi nación en paralelo del d iodo Zcncr O 2 y la resistencia de carga R L . El diodo Zcncr regula el voltaje de R L e n 10 v. Con una fuente de voltaje de 25 V. la diferencia de 15 V que hay entre VAA y V,al se aplica en D I y R s. Los puntos de voltaje A, By e se miden en los pun tos señalados en e! c ircuito respec to aGND.
Condiciones inicia les
Para establecer si hay algún problema en este circui to es necesario conocer los valores correctos de voltaje y corriente del circuito. Una vez dete rminados, se pueden comparar con lecturas futuras y detectar diferencias para resolver prob lemas en el circuito. Los valores iniciales de s, Y de R L son am bos 10 kí1, Y VAA se establece en 25 V. VA> el voltaje que está en el voltaje fuente vale 25 V, como era de esperarse. También. como se esperaba, el voltaje que se mide en el punto e (Ve' voltaje a través de R¡J es 10 V, dado que D 2 tiene que mantener el voltaje de la carga en ese valor. Obse rve que los dos voltajes medidos cn los puntos A y e ocasionan que la polar izac ión de D I sea directa puesto que el voltaje VA es más positivo que Vc. Para ca lcular el voltaje de Vn util ice la segu nda aproximaci ón de un diodo (0.7 V)
tao En este aná lisis, R s es igual a 100 kí1 Y RL a 1 in. La primera vez que se activa el circuito el voltaje en Vsal mide menos que medio vott. lo cual indica que hay un problema e n el circui to. Si se usa el método de seguimiento de señales, primero se mide el voltaje VA . Se Ice 25 V, que es correcto. A continuación se lee el voltaje en Vil' cuyo valor es de 24 .3 V, también correc to. Po r último, se mide V e- cuyo valor es de 0.24 V. La última lectura cuyo valor fue correcto es en VB y e l primer valor incorrecto es el de V c. Esto indica que es muy probable que el problema esté entre V B y V c. Note que la dificultad también podría originarse por efecto del circuito de earga (R L en este caso). Una vez aislada el área del circuito en donde se localiza el problema, deben realizarse otras pruebas para determinar cuál es el problema real. Con la fuente de alimentación apagada, se conecta un óhmetro para medir R s Ydeterminar si su valor es incorrec to (lo que ocurre en este ejemplo) . R s se cambia a 10 kí1 Y se vuelve a probar el circuito verificando V"'I. Esta vez, la lectura de V'. I es 2.2 V. En las medic iones anteriores se determinó que los valores de VA y Vn eran correc tos antes de camb iar Rs. Es recomendable volver a verificar que la última lectura que se sabe que es correcta, todavía lo sea. Esto con firmará que el reemplazo de R s se hizo bien y que no creó un nuevo problema. VB de nuevo 24.3 V. Dado que Rs es la única componente que hay entre Vil y Ve> el problema debe localizarse en las componentes conectadas en el pun to C. Para revisar rápido D2 , se quita RL y se deja D 2 conectado sólo al punto C. Como D 2 es un diodo Zener de 10 V, si todo está bien, [a salida deberá aume ntar de inmediato a 10 V. De no ser así, la lectura será un valor diferente. La medic ión de Vsal después de quitar R L produce 10 V, lo que indica que D 2 está bien. Al medir R L con un óhmetr o se ve que R L vale 1 k!l en vez de 10 kí1. Al cambiar R L por 10 kfl por fin se ob tiene el valor correcto de Vsal. Al invertir el proceso anter ior, es decir, empezar por Vc y to mar lecturas en orden inverso, se llega a la misma área del circui to que tenía -iroble mas. El tipo de procedimiento utilizado dependerá e ::: la com plejidad de l circu ito. De cualquier ma nera, hab rá un flujo de señal en el circui to, que puede seguirse desd e la ent rada o la salida para lomar las mediciones en dirección al ext remo opuesto.
VA - 0.7 V = VR
25 - 0.7 = 24.3 V Para resumir, lo- punto s de los vo ltajes críticos de! circuito son: VA = 25 V, v, = 24.3 V Y V, = 10 V
R ESUMEN
1. Análisis de los proble mas ,le un circ uit o
Para ejemplificar la aplic ación del método de seguimiento de señales a fi n de loca liza r fallas de este circuito, suponga que los valores de R s Y R L se elig iero n ce manera incorrcc-
2.
Es necesario conocer el desempeño de un circuito para determ inar si su func ionami ento es correcto. El seguimiento de señales es un procedimiento para localizar fallas y consiste en aplicar una señal de entrada adecuada y probar d iversos pun tos de un circuito hasta deter minar en dónde está el prob lema.
LO C A LI Z A CiÓN
3.
4.
Las áreas en do nde puede haber problema se red uce n a la porción e ntre la última med ición correc ta y la primera incorrecta. o a un circ uito o compo nente conectado co n el pu nto donde: se o btuvo la pri mera med ición incorrecta. Una vez loca lizada e l área del problema. se requ ieren más pruebas hasta descubrir el problema real . o la co mponente defectuosa.
AUTO EVALUACiÓN
........ ... .... .. ... .. .. .. .. .... ... Evalúe su aprendizaje respond iendo a las sigui en tes preguntas. l.
2.
3. 4.
¿C uál de las componentes de la figura 3-1 tiene mayor probabilidad de estar si el valor del voltaje VB es O V Y el de VA es 25 V? El voltaje Vsol es de un poco más de 12 V. El voltaje de VB es correc to y el vo ltaje de Vccs 12.2 V. ¿En qué consis te el prob lema? El valor de VA' Va Y Ve es de 24 V cada uno . Tanto Rs como RL miden 10 kW. ¿C uál es el prob lema ? El valor de VA es 25 V, VlI vale 15 V Y Ve vale 0.7 V. ¿Qué está mal e n es te c ircuito?
DE
FALLAS
EN
UN
REG UL ADO R
Z EN ER
19
20
E X P E R I ME NTO
3
PROCEDIMIENTO
............................................................................................................................. Efectos de los c ambios en la resi stencia de carga •.••.••.•••••... •.•.••••.•... ..•.•.•.•••.... ..
MAT ERIA L N EC ESARIO Puente de alimentación; fuente de cd regulada y variable Equipo: multím etro dig ital. Resistores : dos cajas de d iez resís tores. Sem iconductores: un diodo rectificador de silicio lN34A; un d iodo Zener de 10 V. 1 W. IN3020. Diversos: un interru ptor de un po lo y un ti ro.
•
4.
5.
Parámetros del circ uito •••••.. ....... .. •.... .. .. Arme el circuit o mostrado en la figura 3-2. El valor de Rs Y de R(. es de IO k O . Ponga la fuent e de voltaje VAA a 25 V. Calcule los valores e sperados para el voltaje e n los p untos A. B Y C. Anote los resu ltados de est os cálc ulos en la tabla 3- 1. en la hoja de datos que e stá al final de este e xperimento. Mida y anote los voltajes VA' VB y Ve en la tab la 3- 1. Expliq ue la razó n de las d iscre pancias entre lo qu e calculó en el paso 2 y las med icione s ob ten idas e n el paso 3.
1.
2.
3.
6.
Los d iodos Zener está n d ise ñado s pa ra" mantener un voltaje independientemente de los cambios en las co ndiciones de la carga que se conecta en paralelo con ellos. Dism inuya el valor de RL hasta que el voltaje V...... sea igu al a 9.5 V (5% del valor del voltaje nomina l de D 2) . Anote el valor de Re. en la tab la 3-2. ¿Qué sucedería co n V..I si RL se abriera? Desco necte uno de los extremos de Re. • mida VA' VB y Ve y anote los valores . Explique los resultados de est e paso. Con base e n éstos. ¿có mo podría delectar el problema de l cir cu ito abierto ? ¿Cómo detectaría la presencia de un cort o circuito en la sa lida con base en los resultados de l pa so S? El vo ltaje Ve debe ser Odebido a l co rto circuito ( Ve Y GND tiene n el mismo potencial). Vuelva a conectar RLy haga en él un co rto c ircuito. M ida la corriente en el corto circu ito. Anote el valor e n la tabla 3-2. Mida la corriente en D 2 y ano te el valor. Utilice la ley de Ohm para ex plicar las dos lecturas de corriente obtenidas en este paso .
Efec tos de los pro blemas en D1 Y Rs ············································ D, A
l N34 A
8
n R,
/ v.... -=-
[
D,
'"-
/
10 V. l W
Figura 3-2. Circuito del expe rimento con el diodo z ener.
TABLA 3-1. Pa rámetros del circuito Puso
VA,
2
2.5
PRECAUCIÓN: C uando trabaje esta secció n, cerciórese de que el vo ltaje en VAA (25 V ) no se apli que directamente a D2 • ¿Qué pasaría co n D 2 si se hiciera caso om iso de esta adverte nc ia y todo el valor de VAA se ap licara a D 2?
e
VA
V,
R,
7. Eli mine el co rto c ircuito que hay e n RL. Inviert a la posición de D I en e l c ircu ito. Mid a el valo r de VA' VB y Ve Y a nó te los e n la tabla 3-2 . Expliq ue có mo se utilizan e sta s lecturas para dec id ir si el pro blema e stá en D J • 8. lla ga co rto ci rc uito só lo en DI ' Mida VA' VB y Ve y an óte lo s e n la tabla 3-2. Exp liq ue có mo se utiliza n est a s lecturas para sa be r si D I e sté en corto c irc uit o . 9. El imi ne el c o rto circuito e invierta la pos ic ión de DI para que e l ci rc uito vue lva a su co nd ición o rig ina!. 10. Aumente el valor de Rs hasta que el va haje del punto e d isminuya a 9.5 V (de nue vo 5% del voltaje regulado nomi nal). Anote el valor de la resiste ncia Rs en la tabla 3-2.
L
oe
A L I Z A
e
JÓN
TABLA 3·2. Resultados de las características del problema
Paso 4
v" Problema RL cambia
V
25
Vo V,
V
R" kD
9.5
5 RL se abre 6
RL encortocircuito
7 8 10
R"
kll
1,
1m
10
X
X
10
X
X
10
DI invertido
10
10
X
X
DJ en corto circuito
10
10
X
X
X
X
Rs aumenta
VAA aumenta
25
O
95
25
10
FA L L A S
E N
RE G Ú L A D
U N
oR
Z EN ER
21
Efectos de las variaciones en la fuente de alimentación
O
12 Rs disminuye 14 VAA disminuye 15
25
DE
10
5
9.5
10
10
X
X
10.5
10
10
X
X
13.
14.
15.
16.
11. Si R s se abre, no llega co rriente a R L ni a D 2 y el voltaje V,al es igual a O. ¿Qué sucede si se cortocircuita R s? No haga corto circuito con R s: [recuerde la nota de PRECA UCIÓN! Conforme R s disminuye, D 2 intentará mantener el voltaje Vsa l igual a 10 V. ¿Qué ocurre con e! valor de la corr iente que circ ula en RE.. y D 2 al diminu ir el valor de R s? 12. Reduzca el valor de e, a 5 kn . Mida el valor de VA' VB y Ve- y la co rriente que pasa por RL (lE.. ) y D2 (1m) y anótelos en la tabla 3-2.
.
Otro problem a posible de este circuito es la variación de los valores de la fuente de alimen tación que se detectan midiendo el voltaje en el punto A. Algunos problemas son obvios, y otros no. La interrupci ón total del suministro de la fuen te produce O Ven los tres puntos de voltaje. Suponga que Rses igual a 10 kfl. Disminu ya VAA hasta que el voltaje de V'a1 sea 9.5 V. Anote e! valor de VA en la tabla 3-2. Med iante la ley de Ohm explique por qué el voltaje de VAA produjo 9.5 V en V,al' Aumen te poco a poco V AA has ta que el voltaje Vsa l sea igual a 10.5 V. Mida el valor de VA y anótelo en la tabla 3-2. Red uzca de inmed iato VAA a 25 V después de esta lectura. ¿Qué ocurriría con D 2 si se aumentara aún más el valor de! voltaje de la fuente ? Regrese e l circuito a su condi ción original. Pida a ayuda para introduc ir a propósit o un problema en el circuito. Mida los tres voltajes de A, B y C. Anóte los en la tabla 3-3. Compare esto s valores co n los que anotó en las tablas 3- 1 y 3·2. A partir de estos valores , determine cuál es la falla en su circuito. Explique s~ evaluación y corr ija el circuito .
TABLA 3-3. Prob lema del circuito
Paso 16
................... ,
-
v,
v,
.
PRE G U N TA S
En el circuito de prueba, ¿cómo se detec ta un problema relacionado con un circu ito abierto? 2. Use la ley de Ohm para explicar las dos lecturas de corriente del paso 6. ¿Cómo creó el corto estas dos corrientes? 1.
3.
¿Qué ocurre con el valor de la corriente que pasa por RL y por D z durante la prueba al disminuir el valor de R s? 4. ¿Qué suced erá co n el tiempo al diodo Zenerde! circuito de prueba si VAA aumenta demas iado? ¿Cuál de las especificaciones del Zener es la que se rebasa?
EXPER IMENTO
DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS
INFORMACiÓN BÁSICA
El sentido de la vista es e l que más utilizamos. Por ello, cuando se mencionan dispos itivos capaces de transformar la luz en electricidad, nuestra imaginación remonta e l vuelo. La optoelectrónica es una tecno logía que combina la óptica y la e lectrónica. A este interesante campo pertenecen los diodos emisores de luz (LEO, light emitting diode ), las pantallas o displays de LED y los optoacopl adores .
LED El diodo emisor de luz (LEO) es una fuente luminosa de estado sólido. Los LED han reemplazado a los focos en d iversas aplicaciones de bido a las siguientes ventajas: 1. Consumen poco voltaje 2. Su vida útil es muy larga (más de 20 años) 3. Su tiempo de con mutació n es muy breve (nanoseg undos, os)
En los d iodos rectifica dores de polarización directa, los electrones libres y los huecos se recombinan en la unión. Cuando un electrón libre cae en un hueco. desc iende de un nive l de energía mayor a uno menor. Conforme esto sucede. el e lectró n radia energía en form a de calor y luz. Como el silicio es opaco (no es transparente) , no existe la pos ibilidad de que la luz irradie al exterior.
24
E X P E R I ME NTO
':
-
A
'/- - /. ,/- /e
•
G
100 n ÁNODO
~
VI' Ir/,/¡ ,VI , /¡,VI' , Ir! A
O
"/
'"
CÁTODO
=
~I
.
FIgura 4-3. al Ir'k:icüdor de s iete segmentos; b) diagrama esque-
Figu ra 4.1 . LED polarizado directamente.
matico.
Co nfigu r acion es d e LED
El caso del LED es diferente. En primer lugar, al fabricarlo se utilizan materiales semitranspare ntes en vez de silicio y en un LED con polarizac ión directa. se irradia ca lor y luz cuando los e lectrones libres y los huecos se recombi nan en la unión . Como el material es semitransparente. parte de la luz se irradia al medio externo. El símbolo esquem ático de un LED se muestra en la figura 4- 1. Mediante ele mentos tales co mo el galio . el arsénico y el fósforo. se producen LED que radian luz roja. verde. amarilla. ámbar o infrarroja (invisible) . Los LED que prod ucen radiación visible se utilizan en pantallas de instrume ntos, calculadoras y relojes digitales. El LED infrarrojo se utiliza en siste mas co ntra robo y en otras áreas que requieren radiación invisi ble. La caída de voltaje característica de los LED es de 1.5 a 2.5 V para corrien tes entre 10 y 40 mA . La caída de voltaje exacta depe nderá del colo r, tolerancia y otros factores . Para realizar un análisis y diseño preliminares recu rriremos a la segunda aproximació n de un diodo con una tensión mínima de activacíen de 2 V. El valor de la especificac ión del voltaje inverso es baja; por eje mplo. e l TIL22 l (un LED rojo que se utilizará en este expe rimento) tiene un valor de voltaje inverso máximo de 3 V. Es dec ir. si por accide nte se aplica un voltaje Inverso mayor a 3 V se podrran destruir o degradar las caracterfsticas del LED. Una manera de proteger un LED es co nectar en paralelo un diodo rectific ador. como e l de la figura 4-2. El voltaje de barrera del diodo rect ificador de 0.7 V evita que el voltaje inverso del LED rebase este valor. '5 V 00 l!
Figura 4· 2. Protección de un LED contra polarizac ión inversa.
Una co nfiguración de LED es un grupo de LED que despliega números, letras y otros símbolos; la más co mún es la pantalla de siete s egmentos de la figura 4- 3a). La pantalla tiene siete LED rec tangulares (de la A a la G) y cada uno de se llama segme llto porqu e forma parte del carácter presentado en la pantalla. La figura 4· 3b) muestra el diagrama esquem énco. donde un voltaje positivo alimenta todos los ánodos. Al aterrizar con una resistencia limitador a de corr iente uno o varios cátodos se puede n formar dígitos de O a 9. as í com o la mayoría de las letras del alfabeto y algunos signos de puntuación. Por ejemp lo, si se aterrizan los cátodos de A, B Y e, aparece un 7 en la figura 4-3a). O bien, si se aterriza n los c átod os de A, B, e. D y G, se obt iene un 3. Tamb ién hay arreglos de sie te segmentos que tiene n co nfiguración de cátodo común . en la cual se utilizan voltaje s de ánodo para act ivar los segmen tos.
Fotodiodos
.
La corriente de un diodo co n polarización inversa es peq ue~ ña deb ido a sus portadores minoritarios. La ca ntidad de éstos dependerá de la tempe ratura y de la luz que incida en la unión. Cuando la base de un diodo es opaca, la luz externa no llega a la unión; por lo tanto, no se detecta ningún efecto fo toeléctrico (transformac ión de la luz en electric idad). En cam bio. si la base del diodo es de vidrio. la luz que e ntra modifica la cantidad de corriente inversa . Los foradioelos so n ó ptimos por su sensibilidad a la luz. En estos diodos. una ventana de vid rio permite que la luz pase a través de la base y llegue a la unión. La luz incidente produce e lectrones libres y huecos; es decir. la luz aumenta la ca ntidad de portadores minoritarios. Cuan to más intensa sea la luz. mayor será la ca ntidad de portadores minoritarios produc idos. En la figura 4-4 se muestra e l símbolo esquemático de un fotod iodo; las flechas que en tran represe ntan la luz que incide. Observe también que la polarizació n del fotodiodo es inversa. De esta ma nera, si la intensidad luminos a au-
D IS P O SI TI V O S O PTOE L E C T R Ó N I C O S
25
RES U MEN
1.
Figura ~. Fotodiodo con polarización inversa.
2.
menta, la corriente inversa se increm ent a. Ésta es peque ña. en general. unas decen as de microampcrs. El fotodiod o es un ejemplo de f otodelt!cror, d ispositivo capaz de convertir la luz que incide en electri cidad. (O tros fotoderectores so n las fotorresistencias, los fotutransistores y los fcto-Darlingto ns.)
3.
4.
5.
6.
Optoacopladores .... .•...... ... ... .. ...... ... ..... Un oproacoplador combina, en una misma base, un LE O y un fotodetector. La figura 4-5 mues tra un acoplador form ado por un LEO y un fotodiodo: el primero está a la izqu ierda y el segundo. a la derecha. El voltaje que ali menta al LED fuerza la circulación de la corr ie nte a través del LEO. La luz que éste em ite incide en el fotod iodo y cre a una corriente inversa que pasa por el resistor R z• El va haje del fotodiodo es
7.
En un LEO los electrones libres y los huecos se teco mbina n en la unión . para producir calor y luz. Como se utilizan materiale s semitra nspare ntes, parte de la luz irrad ia al e xteri or. Con e l uso de diversos materiales. un fabricante puede producir LEO que emiten luz roja. verde . ama rilla e infrarroja. El voltaje típ ico en un LEO es de 1.5 a 2.5 V. co n corrientes de 10 a 40 roA. Las ventajas de lo s LED son bajo voltaje. larga du ració n y rápida co nmutación entre el encendido y el apagado . La co nfiguración más co mún de lEO es el ind icador de siete segmentos. pues perm ite desplegar núme ros de O a 9. así co mo algun as letr as del alfabeto. Un fotodiod o se o ptimiza por su sensibilidad a la luz. E n este tipo de diodo . la luz pasa por la unión y donde produce e lectrones lib res y huecos. Cuanto ma yor sea la intens idad luminosa, ma yor será la corriente inversa. Un o ptoacoplado r co nj unta en una misma base. un lEO y un fctode tector. En un acoplador de LED o fotodiodo. la luz del LEO controla la corriente inversa de l fotod iodo . Po r ello, los circuitos de en trada y de salida están aislados eléctricamente.
(4. 1)
Este voltaj e de salida depende rá de la magn itud de la corriente inversa. S i se modifica el voltaje que alimenta al LEO, varían la intensidad luminosa , la corri ent e del foto dio do y, en consec uencia. VSal' S i la corriente del LE O tie ne una variación de ca , V.. I tendrá la misma variación de ca. La principal ventaja del op toacoplador es el ais lamiento eléctrico entre el ci rcuito del LE O Yel circuito del fotodiodo ; es común que la resistencia en tre el circuito de entrada y el de salida sea mayor a los 10 10 n. Por ello , el optoacoplado r también se conoce como "optoaislador"; el único conta cto entre los circu itos de en trada y de salida es el haz lumi noso .
AUTO EVALUACiÓN ................................... Respo nda las sigu ien tes preguntas para evaluar su apren d izaje.
l.
3. 4.
R,
-
•
-=- Vu
5. 6.
En un LEO polarizado d irectamente, se irradia luz cuan_ do los electrones libres y los huecos se en la unión. Es cara cterístico q ue la caída de voltaje de los LED sea _ de 1.5 a 2.5 V para una corr iente de 10.1 mA. La config uració n más co mú n del LEO es e l indicador de -,--_ -,--_ . E l fotod iodo se o ptimiza por su se nsibilidad a ::. Oebe po larizarse ~ Un op toacop lador conjunta un y un fotodetector. La princ ipal ve ntaja del optoacoplador es su _ __ _ eléctrico .
•.•••• ••.•.•••.•........•.•.•.•...........•.••••.•........... Figura 4-5. Circuito cceeecceoce,
26
EXPER IM E NTO
"
PROCEDIMIENTO ............................................................................................................................. TABLA 4-1. Datos del LEO
MATERI AL NECESARIO
1, mA
Do s fuen tes de alim entaci ón: una de 15 V Yotra ajustable. de 1 a 15 V por lo me nos. Equipo: multí metr o d igital, m ultímetro . Resistorcs: dos de 270 íl a 1 W. Diodo : lN914 (o un diodo de pequeña señal equ ivalente). LED roj o : TI L22 1 (airas opciones: L itro nix RL-2000. o cualquier otro LED rojo capaz de so portar hasta 40 rttA]. LED verde: TlL222 (o tras opc iones: cualquie r LED ver de capaz de so portar hasta 50 mAl . Pan talla de siete segmentos: TI L3 12 (o su equivalente
10
V.-ojo V
V_
.
V
20
30 40
más cerca no ) .
Op toacop lador : 4N2 6 (o su equivalente más ce rcano).
Datos para un LEO verde ...... .. ... ...... ...•.• 5.
Datos para el LEO roj o .... .. .. .... .. .... •.. .. .. . Ó.
En el ci rc uito de la figura 4 -6 , ca m bie el LEO rojo por el verde . Rep ita los pasos 3 y 4 par a el LE O verde.
1. Rev ise el LED roj o. Observe que un lado de la base
2.
3. 4.
tiene un ex tremo plano. Aqu í se encue ntra el cátodo . (En mu chos LE O la co nexión dcl cátodo cs ligeramen te más cor ta que la del ánodo. Ésta es otra manera de identific ar al cá todo.) Arme e l ci rc uito de la figu ra 4-6 utilizando un LEO rojo. El m ultímetro se conec ta como amperí metro para medir la co rriente del LEO. E l voltímetro mide el voltaje del L EO . E l IN914 protege al LEO co ntra la aplicación accidental de un volt aj e invers o. Ajuste el voltaje de la fuen te, Vs' de manera q ue haya 10 mA en el LEO. A no te la lectura de l vo ltaje de l LED en la tabla 4 - 1. Ajuste el vo ltaje de la fuente hasta obtener las corrie ntes restantes de la tabla 4- 1. Anote cada voltaje de los LE O.
Uso de una pa nta lla de siete segmentos .. ... .. .•.••••..... ..•• •.•..•..•.•• 7. La figur a 4- 7a ) mu estra las co nexio nes de la pantall a
8.
9. 10. ,-~VV\~-:-lA }--...--..------, 270 n
•
v,
-;;. l N91 4
Figura 4-6 . Circuito para los datos de un LEO.
L
T1L221
v
•
11.
de siete segmentos que se utiliza en este experime nto (vista superior). Cu e nta con pu nto deci mal a la izqu ierd a (L DP, left decimal poim ) y punt o decimal a la derecha (RDP. riglu decimal point). Arme e l ci rcuito de la figura 4-7b) . La figura 4--7c) mue stra el d iagra ma esq ue mático de T1L3 12 . (Si emplea un com ponente distinto. su instru ctor le proporcionará un d iagrama con los números de conexión correc ros.) Aterr ice las co nexiones 1, 10 y-13. S i el ci rcui to trabaj a correctamente, aparecerá el d ígito 7. Desconecte la tierra de las conexio nes l . 10 Y 13. Observe las figuras 4- 7a ) y e). ¡,Q ué conexio nes hay que ate rrizar para que aparezca un O'! Aterrice estas conex iones y si el ci rcuito funci ona correcta men te. ano te los números en la tabla 4-2. Repita e l paso 10 para los dígitos que fal tan , de 1 a 9, y par a los puntos decimales.
DIS POSI TIV OS
"ra
A
2
O P T O E LECT RÓN I CO S
27
270n
3
5V
"
10
•
O
7
=
8 ~,
~,
3
LO'
f. A
O
• , " Figura 4-7. a) Terminales del TIL31 2; b) circuito deI 1ll312;
f. C
O
to
8
f. E 7
F
2
,,'
f. G
"
RO' O
el diagrama esquemá tico.
TABLA 4-2. Indicador de siete segmentos
Pantalla
Terminales aterrizada s
270 n
270n
O
v,
I
4N26
l N9 14
2
2
l.'
J 4
5
5
27 0 n
6 8V
lN 9 14
7 2
8
,
'O)
9
Figu ra 4-8. s) Circuito de un op toaco plador; b) crcuno con fuente senoidaL
LO P RDP
Gráfica de la transferencia de un
opto acoplado r
.
13.
Repita el paso 12 para los vol tajes de la fue nte de ali -
Arme e l c ircu ito de la fig ura 4- Sa). Aj us te la fuent e de vol taje a 2 V. Mi da y anote el vo ltaje de sa lida (la bIa 4 -4 ).
14.
Trace la gráfica de transfe re ncia. VuI _ e n funció n de Vs, del optoacoplador con los dato s de la tabla 4-3 en
mentaciún indicados en la tabla 4-3. 12.
la gráfica 4-1.
28
EXPERIMENT O
4
TABLA 4-3. Optoacopíador
Vs. V
V~
..
V
2
ra
4
6 g
io
e
a
"
6
10
, a o
12 14
V' aI(V}
Gráfic a 4-1. Optoacoplado r.
PREGUNTAS 1. ¿Cuál es la caída de voltaje en el LED rojo cuando la corriente es de 30 mA ? 2. Comente cualquier cambio en la brillantez del LED conforme varía la corriente que pasa por él. 3. Suponga que invierte el voltaje de la fuente de la figura 4-6. Si Vs = -1 5 V, ¿aproximadamente qué voltaje está presente en el LED? Exp lique de qué manera protege el diodo de silicio al LED. 4. ¿Cuá l es la caída de voltaje en el LED verde cuando la corriente es 30 mA ? Compárela con el voltaje del LED rojo para la misma corriente. 5. Suponga que en la figura 4-7b) se trata de desplegar un 8. Si la caída de voltaje entre la term inal 3 y la tierra es de 1.6 V, ¿cuánta corriente hay en el resistor de 270 il?
6.
Si en todos los LED de la pregunta 5 circula la misma comente, ¿cuánta corriente utiliza un solo LEO ? 7. ¿Qué letras de la palabra ''CATNAP'' no aparece n correctam ente? S uponga que tanto las letras mayúsculas como las minúsculas son aceptables 8. El indicador de siete seg mentos despliega el 1 con más brillo que el 8. Explique la razón. 9. ¿Cómo se puede rediseñar el circuito de manera que el 1 Y el 8 tengan el mismo brillo? lO. ¿Por qué se utiliza el lN9 14 en la figu ra 4-8a)? 11. ¿Cuán to varía el voltaje de salida en la figura 4-8a) cuando la fuente de alimentación cambia de 4 a 6 V? 12. Suponga que la fuente senoidal de la figura 4-gb) tiene un valor pico a pico de 4 V. Describa el voltaje de salida, VuI .
E X PE R IME NT O
~
L1MITADOR DE DIODO Y FIJADOR DE NIVEL DE DIODO
INFORMAC iÓ N BÁSICA
OBJETIVOS
En el campo de la elec trónica es frecue nte la necesidad de cuadrar los extremos de una señal de ca o de lim itar un voltaje e n ca dentro de c iertos niveles predeterminados . El dispositivo electrón ico utilizado para esto se conoce co mo "Iimi tador". Co n su ayuda se puede transformar una onda sencid al en una o nda rectangular; tamb ié n se puede limitar el scmicic lo nega· uve o positivo de un voltaje en ca . o ambos. y tambié n se pueden realizar otras útiles func iones de co nformac ión de onda.
Determinar la (elación entre una entrada tipo onda senoidal y la sali-
Limit adores de d iodos en se rie
.
El comportamiento unid ireccio nal de la corriente de algunos d iodos semi conductores permite que los diodos e n serie sirvan co mo limitudorc s. Considere cl circuito de la figura S- la ). Con un generador de ca se alimenta un voltaje senoid al, 1'"",. a un d iodo conectado e n serie con un resis tor R. En la figura 5· l b ). el voltaje de e ntrada, l'c"" Y el vo ltaje de salida. 1',,11_ se muestran co n la fase de tiempo adecuada. Durante el se mícíc lo positiv o, el cátodo d el d iodo es positivo en relació n con su ánodo ; es dec ir. el diod o está polarizado inversamen te. Por III tanto. no hay tlujo de corriente en el ci rcuito y la. salida v.... en R es Q. Durante el se miciclo negati vo. el diodo eSlá polarizado d irectamente y funciona co mo un interruptor cerrado que permite el paso de la co rriente e n R. El voltaje e n R es igua l a l semiciclo negativo. menos la caída de voltaje directo del d iodo.
da en forma de onda de. los limitadores de"diodo conectados en serie y . en paralelo . Observar el efecto en la onda de salida de los Iimitadores de diodo con polarización d irecta e inversa . Observar el efecto en la onda de salida de los fi-
jadores de nivel por diodo negativo y positivo.
30
E XPER IMENTO
5
D,
+
A
'" R
,
D
V.,I
D,
'.,
+
-r.
R
,,,
o
,,,
(>R R
>
'C2
D
B
,.,
•
,.,
'"
Figura 5-1. Diodo semiconductor utilizado para limitar e: semiciclo positivo de una se ñal de ca.
Este sencillo circuito constituye un limirador en serie positivo; es "posi tivo" debido a que el semiciclo positivo está limitado o fue eliminado de la sa lida. Se llama "limitadar en ser ie" porque la salida obtenida en el resistor de carga R está cn serie con el diodo. La figura 5-2a) muest ra que el diodo conectado en serie también se puede usar como lirnitador negativo si se invierte la polaridad del diodo e n el circuito. La s ondas de la figura 5-2b) muestran que durante el semiciclc positivo el diodo tiene polar ización directa, y perm ite que la corr iente fluya en R. El voltaje prese nte en R es positivo, y sig ue a los semiciclos de entr ada. De nuevo hay una caída de voltaj e en el diodo . D urante el semiciclo negativo el diodo tiene polarización negat iva. No hay corr iente. Por lo tanto, tampoco hay voltaje en R. Es decir, el diodo conectado en serie de la figura 5-2 es un \imitado r negativo.
V"I
,.: ~
+T\
v•• 1
'"
Figura 5-3. Diodo co nectado en parale lo que se usa para limitar el semiciclo neqativo.
Dur ante el semiciclo positivo, la polarización del diodo D I es inversa y tiene una elevada resistenc ia inversa, RR. R
YRRforman un divisor de voltaje. Si R es mucho menor que RR' prácticamente todo el semic iclo positivo aparece como voltaje de salida, v'al. en el diodo (figura 5-3b). Durante el sem iciclo negativo, D I está polarizado directamente. El diodo se comporta como un interruptor cerrado. Es deci r, el diodo conductor se comporta de manera ideal como si fue ra un cort o circuito. Por 10 tanto, en el diodo no aparece ningún voltaj e, como en la figura 5-3b). Puesto que el scmicicln negativo fue eliminado (limitado) de la salida, la figura 5-3a) es un ejemp lo de un limitador negativo. Invirtiendo la polaridad del diodo, el limitador de diodo en paralelo de la figura 5-4 sirve para eliminar el semic iclo positivo.
Limitadores en paralelo polarizados: limitación parcial
Lim itadores de d iodos en paral elo
.
El circuito de la figura 5-3a) es un ejemplo de un limitador de diodo conectado en paralel o. Se llama limitador en paralelo dado que la salida está en paralelo con el diodo .
D,
El circui to de la figur a 5-5 logra un límite parcial de los semiciclos nega tivo y posit ivo respecti vos de una onda senoídal de entrada. El diodo D¡ de la figura 5-5 está polarizado inversamente con la batería V A..\.' la cual mantiene el voltaje del ánodo
A
.,
R
+
'. , D
+ R
'V
v•• 1
+TS
'.~
D,
'.,
V••I - - - -,
-
-
,
B
,.,
'"
Figura 5·2. Diodo conectado en serie que se usa para limitar el semiciclo negativo de una señal de ca.
,.,
'"
Figura 5-4. Diodo conectado en paralelo q ue se usa para limitar el semic iclo positivo .
L1M[TAOO R
DE
D[O OO
Y F[JAOO R
DE
N 1Y E L
DE
OIO DO
31
negativo que el ánod o. el diodo conduce . y limita la parte del semícíclo negat ivo qu e se encuentra entre - v,u. Y el pico de - v",.
" 0,
Limlt adores de doble d iodo pelartzadcs
1.1
En la figura 5-60) se muestran dos limitadores de"diodo polarizados conectados (en paralelo) de man era que el circuito se comporta co mo !im itador parcial, tanto del semiciclo positivo como del negativo . El d iodo DI co nduce cuando el va haje v_ alcanza un valor negativo mayor que VKK I • y limita el scmi cicl o negativo al va lor de V KKI' El diodo O 2 conduce cuando vetll alcanza un valor positi vo mayor que VM 2' con lo cual limita e l semiciclo posi tivo al valor VM2 ' Puede observarse en la ond a de la figu ra 5·6b ) quc el circuito de la figura 5-00) co nvirtió una onda senoida l en una onda que se aproxima bastante a una onda cuadrada; es decir . sc cuad raron los extremos de la onda senoidal.
lb '
R gura 5·5 . Diodo en para lelo polariZado q ue limita parcia lmen te el
semiciclo negatiYO.
VAA nega tivo respecto a su cátodo . Dur ante el semiciclo positivo del voltaje de entrada , v..... el cátodo de D I se mantiene positivo. El d iodo actúa co mo interrup tor abierto y el semicíclo positivo aparece en la salida (fig ura 5-5b). Durante el semicic lo negativo el cátodo se vuelv e negativo ; si n embargo. e l diodo no conduce sino hasta que v...¡ es más negativo que el va haje de polarización. V,u, el cual mantiene negativo el va haje de l ánodo, VAA- Por lo tanto . la parte del semiciclo negativo que es menos negativa que VM aparece a la salida. C ua ndo el sc miciclo negativo de Ven' alca nza el nivel donde es más negativo que VAA • el cátodo se vuel ve más
Fijador de nivel mediante diodo
0,
'
..
Fij ador de nivel postuvo
E l efecto de un fijador de nivel positivo en una for ma de o nda de c a O V co mo su eje se p uede observar LJl la fig ura 5-7. E l fija dor de t.ivcl ag regó + 5 V de cd a la onda de 10 V pp (pico e pico). E l re sult ad o es qu e la forma de o nda de e ntrada . que varió e ntre + 5 y - 5 V. apare ce a la sao lida del circ uito co mo una señal q ue va ría crurc O )" t-IO V. y su eje esuí en + 5 V de cd La onda de salida se co mporta co mo si se hub ier :.: conectad o un a ba tería de +5 Ven
lb )
") Figur a 5-6. Lim itador de ccore diOdO polarizado .
e
+'tV\; 0 - - - -
_~
Figur a 5-7. Diagrama del
.
Ellimitado r de d iod o o recortador (como se le co noce tamb ién) mod ifica la onda de entrada limitando o " recor tando" pa rle de la onda. Otros c ircuitos de diodo. co nocid os como Iimítadores (o restauradores d e cd) no mod ifican la forma de la o nda de e ntrada. sino q ue le añaden un nivel de cd . Existen fija dores de nivel positi vos . negativos y po larizados .
" 0,
-
ENTRADA
+
""\.. .
circuito de un fijador de nivel posmvo .
R
o
32
E X P E R I M ENTO
5
+ +
1: 6J\¡___
- 15
e +
"\",
o
R
SAUDA
ENTRADA
Fig ura 5-8. El fijador de nivel negativo añade un eje --ed a la onda.
D
R
ENTRADA
+
SAU DA
Figura 5-9. Fijador de nivel
con JXllartzación negativa.
serie con la entrada. El ci rcuito funciona como sigue: durante el semícícto negativo de la onda senoidal de entrada de 10 V pp. el cátodo del diodo D tiene un valor negativo respecto de su ánodo; por 10 tanto. D conduce y carga a e a través de la resistencia de valor bajo del diodo con polarización directa. El capacitar e se carga hasta el valor pico del semiciclo negativo. 5 V. con la polaridad mostrada en la figura 5~7. Durante el semiciclo positi vo D está en corte puesto que su cátodo es positivo respecto al ánodo. Cuando se corta D, el capacitor e trata de descargarse a través de R. Sin embargo, si la constante de tiem po Re es grande en comparación con el periodo de la onda senoidal. el capacitor perderá muy poca carga y mantendrá los 5 V. En consecuencia, cuando llega el semiciclo negativo del segundo ciclo. el voltaje positivo de C cancela el voltaje negativo de entrada y el diodo D no conduce. NOTA: se considera que una constanJe de tiempo, RC. es grande cuando es igualo mayor que diez veces el periodo. l . de la onda de entrada. Es decir
Re
2:
lOt
(5. 1)
y t= -
1
F
:: : --V-V ~
- 17 V
-=- 3 V
(5. 2)
donde t está en segundos (s) y F es la frecuencia de la onda senoidal medida en hertz (Hz). Un ejemplo numérico servirá para ilustrar esta afirmación. Si la frecuencia de la onda de entrada es 1000 Hz. entonces t =
I~
=
1 X 10- 3 segundos (s)
(5.3)
Po r lo tanto, el producto RC debe ser ig ual o mayor que 10 X 1O ~3 s. La explicación anterior del circuito debe modificarse para reflejar el hecho de que en e se pierde un pequeño porcentaje de carga durante el semicíclo positivo. En consecuencia, el voltaje neto de e no es + 5 V. sino un poco menor. Esta pérdida se compensa. dura nte los picos del semiciclo negativo. cuando el cátodo de D es suficientemente negativo para activar el diodo D . y recargar e hasta su nivel de + 5 V
Fijador de nível negativo Un fijador de nivel negat ivo suma un nivel de cd negativo a una señal de ca. Esto se logra al invertir la polaridad del diodo, como en el circuito de la figura 5-8. En este circuito. e se carga durante el sermcíclo positivo de la señal de entrada. Si la señal de entrada varia entre + 15 y - 15V, el efecto neto es cargar C hasta - 15 V. La onda de salida ahora varía entre O y - 30 V; un multfmetro calibrado en volts de cd indicará que en la salida hay - 15 V.
L1 MI T A OO R DE
F"~ador
de nivel polarizado
D I ODO
12.
La figura 5-9 muestra un fijador de nivel negativo polarizado. En esre caso, una bateria de 3 V pola riza e l cátodo a + 3 V. Como D no puede co nducir hasta q ue su ánodo sea positivo en relación con el cátodo, el diodo debe esperar hasta
que el semicíclo posi tivo de la en trada aument e a más de +3 V en el ánodo . Entonces el diod o co nduce entre los niveles de + 3 V y + 10 V de la señal de en trada de la fig ura 5-9. En consecuencia. el capac itor e se carga hasta - 7 V. Después de esta ca rga inicia l, e l co mportamiento del circuito es similar al de la figura 5-8. El nivel de la onda de salida se fija abajo de +3 V (figura 5-9) y varía entre + 3 y - 17 V. Es posible hacer otras co nfiguraciones de fijadores de nivel. por ejemplo. los fijadores con polarización positi va. Su funcionamiento se analiza en la misma forma que la del fijador de nivel de la figura 5-9.
RESU MEN
1. 2.
3. 4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Un limitadcr de diodo en serie es un circuito en e l cual la salida está co nectada en serie con el diodo. Un lirnitador de diodo en paralelo es aqué l en el cua l la salida está co nectada en paralelo co n el diodo. Un limitador positivo elimina o limita el semiciclo po sitivo de una onda de salida. Cuando se lim ita o se elimina el sermctclo negativo de una onda de salida, el circuito que lo logra se llama li· mirador negati vo. La limitación co n diodos es posi ble de bido a la baja resistencia directa y -la elevada res istencia inversa de un diodo. El limitador positivo en para lelo presenta una resiste ncia infinita d urante el semiciclo negativo de una onda. Un limitador de diodo polarizado es aquél en el cual se co necta una fuente de polarización externa, al ánodo o al cátodo de l Iimitador de diodo, co mo se muestra en la figura 5-5. El circu ito de la figura 5-5 es un limitador en paralelo con polari zación nega tiva, que limita parte del semiciclc negati vo. En esa parte . que es más negativa que - VAA' el voltaje polarizado queda excluido de la salida. El circuito de la figura 5-5 funciona de la misma manera que el !imitador en paralelo , exce pto que la acció n limitadora se retrasa hasta que se alcanza el voltaje de polarización. El fijador de nivel de diodo no modifica la forma de la seña l de e ntrada, sólo añade un nivel de cd a una o nda de ca. Un fijador de nivel posit ivo añade un nivel de voltaje positivo a la se ñal; un fijador negati vo añade un nivel de voltaje negativo.
y
f iJ A DO R
DE NI V E L
DE
DIO DO
33
La polaridad del diodo determina si el circuit o es un fij ador de nivel positivo (figura 5-7) o un fijado r de nivel negativo (figura 5-8).
AUTO EVALUACiÓN ................................... Responda a las siguientes preg untas para e valuar su aprendizaje. l.
La entr ada se noidal del circuito de la figura 5- 1 tiene un valor pico positivo de + 9 V y un valor pico nega-
tivo de - 9 V. La onda de salida. Vsal' se _ a V [aproxi madamente), 2. El voltaje pico a pico de la onda se noidal de la figura 5-3 es de 20 V. Es decir, los límites pico positivo y negativ o respectivos son de + 10 y - JO V. El voltaj e de salida varía entr e y V (aprox imadamente). Esta salida está en fase en el tiempo con el sem iciclo de la onda de entrada. 3. En la figura 5-4. la o nda de sa lida esté en _ co n el diodo Dl4. En la figura 5·2, el d iodo O 2 actúa como un interruptor durante el semtcíclo negativ o. 5. En la figur a 5· 3 e l diodo D I actúa como un interruptor durante el semiciclo negativo. 6. La o nda se noidal de entrada del c ircuito de la figura 5-5 varía entre los valores pico + 15 y - 15. Y si VAA = 7 V. v.. l variará en tre los límites de _ y
V
En el circui to de la figura 5-6 el voltaje de entrada varía e ntre + 9 y - 9 V pp. La sa lida varía entre +6 y - 5 V. Sí se co nsidera que tanto D I co mo D 2 son interruptores ideales (resistenc ia cero al co nducir), ento ncesVKK I = V yV",u = V. 8. En el circuito de la figura 5-7. la onda varía entre + 12 y - 12 V. El nivel de cd de la salida medirá V. La ond a de sa lida variar á entre : -,----_-, y V 9. La frecuencia de la onda de e ntrada de la figura 5-8 es de 60 Hz. Para que el circu ito actúe co mo un fijador _ __ _ _ el valor de Re 2: s. 7.
34
E X PE R I ME N T O
5
PROCEDIMIENTO
M ATERIAL N ECESARIO Fuen te de alimentación : fuente de cd variabl e y regulada; fuente senoidal de 18 V pp derivada y aislada de la línea. Equipo: osciloscopi o, EVM . Resistores: 120 000 n a 112 W. Se miconductores: dos 1N5625 . Otros: dos interruptores de un polo un tiro; un pote nciómetro de 2500 n a 2 W; las componen tes necesarias para el paso 16 de los puntos adicionales.
y
-:
1\
\ X
N
V
V;
V
""
.
1. Si la calibración del oscilosco pio que va a emplear es vertical, establezca los controles del oscilosco pio para la ganancia vertical en una sens ibilidad de 5 V por cada división grande. 2. Arme el circuito de la figura 5- la ). DI es un diodo 1N5625. R = 120 000 H . El voltaje de entrada, lien aislado de la línea, es de 18 V pp Y60 Hz. Conecte la entrada vertical del oscilosco pio en Vent Y utilice este voltaje para la activación o sincroniz ación ex terna del osc iloscopio, como en la figura 5-10, o utilice la activación/ sincronización por línea (sincroniz ación ). 3. A! USk los contro les de Tiempo/div. (barrido) y activación (sincronizació n) para dos o tres ciclos. Centre éstos respecto a los ejes x y y, como en la figura 5-11. El ciclo indicado por M N (figura 5- 11 y la tabla 5-1) actúa como onda de entrada de referencia, ven" d urante las mediciones de fase.
"'"
lA
A M
X'
\ Limitador en serie
,
Y' Figura 5-11. Onda senoidal centrad a en los ejes x y y.
!,
NOTA : Si cue nta co n un osci loscopio de doble trazo, podrá realizar las mediciones de fase directamente. Utilice vent para la activación ex te rna, como en el paso 2. Aplique lien" la señal de referencia, a la entrada del canal vertical 1 y v,al' la señal de salida , al canal vertical 2. Ajuste el control Tiempo/divo a dos o tres ondas, co mo hizo antes.
TABLA 5-1. Limitado r en se rie
V Paso
Onda
pp
+9V
o
~ AmADEDO18Vp DC UNeA p
3
O
SINe R
EXT.
¡'V
9 +9 4
TIERRA
9 +9 5
Fig ura 5-10. Conexión del osci loscop io para observar el funcionamiento del c ircuito.
O
O
9
~- ------------------------------------~ . . .
M
V
<,
1'... /N
LI M ITA D OR
DE
D I OD O
4. Conecte la e ntrada vertical de l osc iloscopio en R. Observe y mida la ampli tud. Ano te en la labia 5- 1 e l V..I de la onda de salida e n fase temporal con el voltaje de entrada . 5. Invierta el d iod o de manera qu e esté co nectado como D 2 en la figura 5-2a). Ce rciórese de que la onda de entrad a siga centrada como en el paso l . Observe y mida la onda de salida. Dibuje es ta o nda en la tabla 5·1.
7.
DE
NI VE L D E D IODO
35
Limitad or de doble d io do pol arizado 8.
.
Co necte el c ircuito de la figur a 5-12. Los interru ptores 51 y 52 est án abie rto s. Po nga la salida de la fuente de alimentación dc cd regulada, VM' a 10 V, deja ndo el brazo variable del potenciómetro, el punto B, en el centro de su intervalo. Es deci r. el brazo se co loca de manera que el voltaje en cd medido entre F y B (VFB) sea igual al voltaje en cd medido entre B y G ( VSG ) ' Por lo tanto
.
PRECAUCiÓN : la fu ente de alimentación no debe ej"ta r aterrirada.
Arme el circuito de la figura 5-3a). Use el mismo DI y los valores de R y de v..... anteriores. Obs erve y mida la onda de voltaje de salida. vsa1' como lo hizo en los pasos l y 2. Dibuje esta forma de onda en la tabla 5-2. Invierta D . como en la figura 5-4fl). Observe y mida la salida de voltaje en forma de o nda vsa1. Registre esta forma en la tab la 5 -2.
El voltaje VM debe medirs.e entre las terminales positiva y negativa. co n esta última " notando" , Observe Vem en el osc ilo scopio para verifica r que la o nda de referen cia siga ce ntrada. com o en la tab la 5-2. Conecte el osc ilosco pio co n las termin ales de salida AB. Cierre S I- Observe y mid a la o nda de salida. V$OI' Oibújela en la tab la 5·2.
Limitació n en paralelo 6.
Y fi JA DO R
9.
TABLA 5-2 . Umrtado r en para lelo
v Paso
V
0"""
pp
+9 V V~1l1
O
-9 6
7
9
10
O",W
pp
+9 V
<,
<,
O
./
-9 12
+9
+9
O
O
9
9
+9
+9
O
lJ
O
-9
9
+9
+9
O
14
O
9
9
+9
+9
O
9 +9 11
V
p~o
O
-9
15
O
-9
V
<,
1'..
./
36
E X PE R I M E N TO
5
,
120 kn
"
o,
o,
s , '/
'"
• '1-
AlSl..ADO DE lÍN EA
14.
s, '/
'u
"-
13.
"~
mv
t8 Vpp
,
15.
2 .5kn
R,
-L
G
,
Figura 5- t 2. Circuito del experrnenlo (1imitador de doble diodo polari2ado).
Fijador de nivel (puntos adicionales) .. .••........... ............... ... ... ... . 16.
10. 11.
12.
Dismin uya el voltaje de VAA hasta 10 V. Con el osciloscopio con ectado en la salida. observe el efecto en Vs,¡J de la variació n de R 2 hacia ambos lados de su posició n ce ntral. Estab lezc a R2 de manera q ue la polariza ción medida en DI sea de + 3 V Y en D 2 de - 7 V. Dibuje esta forma de onda e n la tabla 5-2. Defina R1 de mane ra que la polarizac ión en D I sea de + 7 V Y en D 2 de - 3 V. Observe y mida Vsal • Dibuje la onda en la tabla 5·2.
Abra SI' Cierre 52' Observe y mida la o nda de salida. vs,¡J' Regfstrela e n la tabla 5-2. Cierre SI y 52' Observe y mida la onda de sa lida v..... Dibújela e n la tabla 5-2. Aumente en forma grad ual el voltaje VAA. hasta llegar a 18 V. Observe y mida v.,.]. Dibuje es ta forma de o nda en la tabla 5· 2.
Verifi que de ma ne ra exper imen tal el f uncionamiento de un fijad or de nivel positivo y negativo. Explique co n detalle los circ uitos que utilizó. incluya todos los va lores del circuito . la fue nte de se ñal y el tipo dc medicio nes. Anote sus resultados en for ma de tabl a. ( S UGERENCIA: e mplee un osciloscopi o de cd para co mparar la variación entre las se ñales de e ntrada y sa lida y par a med ir el ni ve l de cd de la sa lida).
............................................................................................................................. PREGUNTAS l.
2.
3.
¿E n un !imitador polarizado existe algun a relación entre la amp litud de la o nda de salida y el voltaje de polarización V...... ? Ju stifique su respuesta con base en los datos de la tabla 5-2. En relación co n las tablas 5-1 y 5-2 compare la amp litud y la for ma de onda de las salidas de un lim itador positivo en paralelo y en serie. En un limitador de diod o doble polarizado. ¿cuál es la relación. en caso de habe rla. entre la amplitud de la onda de salida y los voltajes de polarizac ión?
4.
5.
Ca lcule la corriente máx ima que puede fluir por el potenció metro de 2 500 n. R 2• de la figura 5- 12. Mu estre los cá lculos respectivos. ¿En qué pas o de l experime nto se necesita que [a corriente e n el potenciómetro R 2 sea máx ima? ¿Cuánto de esta corriente máxima está en R 2? Muestre los cálculos respectivos.
EXP ERIM E
Tür6\
RECTIFICACiÓN DE EDIA O DA Y DE ONDA COMPLETA
INFORMACiÓN BÁSICA
Los voltajes y corrientes en cd y ca sirven para alimentar a una gran variedad de dispositivos elec trónicos. Dado que la energía eléctrica de ca es más eficiente y su transmisión es más económica, en general. es la que transmiten y entregan las empresas de suministro de energía eléctrica. Es necesario rectificar (modificar) esta energía de ca, cambiándola a voltajes y corrientes en cd. Este experimento maneja los medios electrónicos que perm iten lograr la rectificación. La corriente directa es una corriente que fluye sólo en una dirección. Un diodo con características de corriente unidireccion al se presta en forma admirable para realizar la rectificación,-ya que sólo permite el flujo de la corriente en una dirección. Los rectificadore s de silicio, selenio, germanio y óxido de cobre son dispositivos de estado sólido que se utilizan como rectificadores de alimentación. Se utilizará un rectificador de silicio, que es el tipo con más amplio uso en la electrónica actual.
Rectificador de silicio
.
Un rectificador ideal se comp orta como un interr uptor cerrado de resistencia cero cuando tiene polarización directa y como un interruptor abierto de resistencia infinita cuando tiene polarización inversa. Es decir, está ENCENDIDO cuando su ánodo es positivo respec to del cátodo, APAGADO cuandoel ánodo es negativo respecto del cátodo. Si bien esta situación ideal
38
EXPERIMENT O
6
1.4
1.0 AMPE FlES
0.8
0.6 0.4
0.2 500
400 300 200
(' 1
"""",,,,,,,,,,"
(bl
(el
EN DIRECTA
vocrs
100
0.2
0.4
0.6
0.8
Figura 6-2. TIpos de rectificadores de silicio.
1.0
2
Fs pectñcactc nes d el re cti fica d or d e silicio 4
MICAOAMPEAES
Las carac teríst icas de un rectifi cador que por lo co mún proporc iona e l fabricante incluyen:
6
8 NorA: SE CAMBiÓ tA ESCALA DE tA
10
POLAAl ZACION EN INVERSA
Fig ura 6-1. Característica volt-ampe r de un recutcaooe de silicio .
l.
2. 3.
4. nunca ocurre en rea lidad, el rectificador de silicio se apro xima mucho a ella. La figur a 6-1 muest ra la ca racterística volt-amper de un rectificador de silicio. Cuand o está polarizado directamen te, e l rectificador tiene una resistencia directa e n extremo baja, R F • En la gráfica se observa que cuando hay 0.6 V en el diodo, éste permite e l paso de una corriente de 0.2 A a través de una resi stencia directa R F = 0.CJO.2 = 3 O. Cuando hay 0 .8 V en la res istencia , la corriente es de 0.8 A si RF = 0.8/0. 8 = 1 O. La resisten cia directa disminuye c uando la corr iente en el diodo au me nta. La carac terística de polarización inversa tamb ién es Interesante. Ahora el eje de la co rriente está en microarn pers y el eje de polarización inversa está en la esca la de 100 Y. A 300 V la corr iente es alrededor de 0.4 ~A , corres pondiente a una resistencia inversa de 300 0.4 X10
6
=
750 MO
A500V
500
8 X 10
6
~ 62.5 MO
5. 6_ 7. 8.
El voltaje inve rso pico (PIV}, es decir. la polarización inversa máx ima que es posible aplicar a un rectificador sin pro vocar su rup tura. Entrad a de voltaje senoidal máximo (nn s). Co rr iente directa recti fica da de med ia o nda promedio co n carga re sistiva, a una tempe ratu ra de ter minada. Corriente directa rec urrente pico. a una temperatura determinada. Vahaje directo máximo a valores especificados de enmente y tempe ratura. Corrie nte inversa má xima a voltaje inverso máximo. Tempe raturas de operació n y almace namíento. Un factor de corrección para determin ar la ca ntidad de corriente que pasa por un rect ificador a una temperatura dada.
Las características del rectificador de silic io. por ejemplo la cor riente máxima que puede manejar. la polarización inversa máxima (PIV) y e l voltaje de e ntrada máximo (rms). depe nden dc su co nstrucción y ta maño. Existe una gran varicdad de rectificadores de silic io co n los cuales se obtienen desde 200 mA a 1000 A Y cuyas especificacione s de P¡V varían de 100 V a más de 1000 v. Los rectificadores de silic io tienen formas y tamaños diversos. que incl uye n uno tipo peque ño sin rebordes con dos co necto res ax ia les (como los d iodos de ge rma nio) (figura 6-2a ). el que remata en un reborde (figura 6-2b) y la montura co n talón (figura 6-2c). Los tipos a ) y b) se conectan en un circuito como un rcsistor o un capacitor. El tipo e se atornilla en un c hasis metálico , que sirve co mo disipador de calor del rectificador.
RE CTIFICACIÓN
DE
MEDIA ONDA
Y DE
39
ONDA COM PLE T A
en Rl es un semicícto posi tivo. igual que el voltaje de entrada Ven" pero menor que éste. El proc edim iento según el cual el diodo co nduce durante uno de los semiciclcs del ciclo de entrada se llama rectifi cación de media onda.
D,
+ R,
Rectif icación de onda completa
Figura 6-3. Rectificador de diodo.
Rectifica ci ón de media onda ...... .. .... .. .•.. Considere el circu ito de la figura 6 -3. Se aplic a un voltaje senoidal de 6.3 V rms (18 V pp) a un diodo D I conectado en serie y al resís tor de carga R v El voltaje de entrada Ven, es un voltaje en ca que cambia de polaridad cada 11120 s. Durante el semícíclo positivo el ánod o es pos itivo respec to al cátodo y la corr iente fluye. Durante el semiciclo negativo no hay corr iente ya que e l ánodo es negativo respe cto al cátodo. Es e viden te q ue la corriente que pasa por el d iodo producirá una ca ída de vo ltaje en RL.' el res lstor de ca rga co neclado en serie. Adem ás, dad o que la variación de la corrien te reflejará las variaciones de l voltaje de entrada, el voltaje de salida vul en RL. deberá reflejar el semiciclo positivo. que produce la co m ente. En la figur a 6-4 se muestran las formas de onda de v~ y V w - Debe notarse que Vw no es un voltaje en ca, sino un voltaje en cd pulsante. La resiste ncia directa interna R F del d iodo rectificador es muy pequeña para prod ucir la salida máxim a, V..I' e n R L • La resistencia depe nderá del tipo de d iodo que se utilice. Cuanto mayor sea el valor especificado para la corrien te e n el diodo de estado sóli do, menor será la resistencia interna (RF ) del d iodo rectificador. La cafda de voltaje en el rectificador por lo co mún se limita 0.7 V. Enton ces. el voltaje Vw
T,
T 9V -.L
'-
,
I
I
Para rectificar los dos semícíclos de l voltaje de entra da se utilizan dos diodos en la confi guración del circui to de la figur a 6-5. Suponga q ue se ap lica un voltaje de 6.4 V nns (lB V pp) al circui to. Suponga también que se conectan dos resístores en serie del mismo valor R en paralelo co n la fuente de ca . El voltaje de 18 V pp aparece en los dos resistares conectados entre los puntos AC y el punto C es el puno to medio eléctrico ent re A y B. Por lo tanto, en cad a resísto r aparece un voltaje de 9 V pp. En algún momento durante un ciclo de ven,' si el punto A es positivo res pecto a C. ~ I punto B es negativo respecto a C. Cuando A es negativo respecto a C. el punto B es posi tivo respecto a C. El voltaje efectivo en la fase de tiempo correspond ie nte que cada uno de los d iodos ' ve' se muestra en la figura 6--6. El voltaje aplicado al ánod o de cada diod o es igual, pero de polaridad opuesta. en todo mome nto. Cuando A es positivo re specto a C. el ánod o de D I es pos itivo respec to a su cátodo. Por lo tanto. D I conduce. pero no D 2• Durante el seg undo se miciclc, B es positivo respecto a C. Por lo tanto, el ánodo de D 2 es posi tivo respec to a su cátodo y D 2 co nduce. en tanto que D I está desconectad o. D urante el ciclo total del voltaje de entrada siempre hay conducció n, ya sea a través de D J • o de D 2• Como ambos diod os tie nen un res ístor de carga de cátodo común, R L• el vo ltaje de salida de R L es co nsecuenci a de la co nducción a lterna a través de DI y D 2• La onda de sali-
,
ta v
1 ,,
.
,
I I I
I I I I
A A
~
~
Figura 6-4. FOfTT\B;s de onda del recurcecce.
, ,
, 'C
'.,v",,,
,
e
6.3
,
, 1, l a
o,
"
o,
• Figura 6-5. RectifiCador de onda completa.
-
'w
,¡O
E X PER I MEN T O
6
M 7n\- - -' ',,, 'D, )\JJ:}I---
de la mi tad del voltaje de sali da pico ob tenido en la rectificac ión de med ia onda.
V
Rectificadores de media onda y de onda completa aumentados por tra nsformador ... .. .•...........•..•........•..
Figur a 6-6. Formas de onda de rectificad or de onda completa.
Figu ra 6·7. Transformador reductor de potencia con derivación ceno tral secundaria .
da Vs..J a tra vés de R L e n la figura 6-6 no tiene espacios vacía s. como sucede en el caso del rectificador de medi a onda. La salida de un rectificado r de media o nda también es una co rrie nte directa pulsantc . En el d iagram a de la figu ra 6-5 los dos resistores iguaJes conectados al voltaje de entrada so n necesarios como punto medio de volt aje , e, para la co nexión del circuito y co mo referencia cero . Note que e l reststor de carga R L se co necta desde los cátodos hasta este centro de referencia C. Co nviene señalar q ue la o nda de salida V>;aI no tiene una amplitud pico de 9 V, co mo en el caso de un rectificador de media o nda q ue utiliza la misma fuen te de aliment ación , si· no menor qu e 4 V. La raz ón es que el voltaje po siti vo pica de A respecto de e es 4 V. no 9 V Yparte de los 4 '!- V se pierde al pasar por R. Si bien el rectificador de onda co mpleta de la figura 6-5 llena los espacios vacíos de la co nd ucc ió n, produce menos
t
t
La figura 6-5 no es un circu ito rectifi cador de fuente de alimentac ión de onda completa deb ido a que usa dos resistores R de deri vación en la parte cen tral. La ca ída de voltaje a través de R, c uando su d iodo respec tivo co nd uce. se resta de l voltaje VwJ y red uce el voltaje de salida. Los transf ormadores de potencia contienen un devanado prim ario y uno o var ios devanados sec unda rios aislado s. El dev anado primario se alimenta en la línea directa ; es decir, funcion a con la alime ntación de líne a de 120 V Y60 Hz. Los de vanados secundarios son devanados para amplificación. o bien para reducc ión de voltaje. La figura 6--7 es un diagrama del tran sformador TI que se utilizará en este experimento. Contiene un devanado primario de 120 V Yuno secundario con deri vación central de 26 V. El de vanado secundar io tiene calibrac ión de 1 A. Ésta es la corr iente máxim a q ue se puede obtener del secun dario. Se verá que la cone xión de la derivación central del secundario elimina la necesidad de los dos resístores de derivac ió n central R de la figura 6-5, y con esto se logra un circuito rectificado r de alimentac ió n práctico . El circuito de la figura 6-8 muestra có mo está co nec tado TI en un circuito rectificado r de onda completa. Los ánodos de los diodos rectificadores D I y D 2 se alimentan con los voltajes sec unda rios respec tivos AC y BC La polaridad de los voltajes siempre es opuesta . Dado qu e e es la derivac ión cen tral, ambos á nodos de l diodo recibe n 13 V rms. El resistor de ca rga, R L• se co necta de la unió n de los cátodos DI y D 2• punto D . a la derivación ce ntral del dev anado secundar io. pun to C. El vo ltaje de salida aparece en R L. Cuando se aplica voltaje al devanad o pr imario de TI' y los interruptores 52 y SJ es tán cerrados. D I y D 2 funcio nan co mo rectificadores de o nda co mpleta. Cada uno de estos d iodos " ven" só lo la mitad de l vo ltaje prese nte en el sec undario; estos diodos co nducen de manera altern a. C uando e l interruptor S2 está cerr ado y el SJ abierto. D I funcio na com o rectificado r de media o nda. Cuando S3está cerrado y S2 abierto. O 2 funciona como rectificad or de media onda . Desd e luego, los interruptores S2 y SJ se incluyen en este circu ito experime ntal co n objeto de mostrar la rectificació n de media o nda y de o nda completa. El circuito de un rectifi cador indus trial no cue nta co n estos interr uptores La fuente de ali mentación co n transformador tiene una ventaja en re lació n co n un c ircuito sin transformador. El voltaje de sa lida. V..I' de una fue nte alime ntada co n transformador está ais lado de la línea ya lJue no e xiste co nexión d irecta entre e l dev anado prima rio (línea) y el sec undario.
RECT IFI C A C IÓN
DE
M E D IA ONDA
s, A
120V/60Hz
e 8
Y D E O ND A COMP L E TA
41
D,
-
s,
D
¡ D,
+
- 'FIgura 6-8. Rectificador de voltaje experimental, de onda completa, alimentadocon transformador.
RESUM EN
1.
2.
3. 4.
5.
6.
7.
8.
Las compañías de suministro eléctrico distribuye n energía eléctrica de ca porque este método de distri bución es más eficiente y económico que la distribu ció n de cd. Como el funcionamiento de los dispositivos electrónicos requiere voltaje y corriente en cd, es necesario convertir la ca en cd mediante un procedim iento llamado rectifi cación . Los rectificadores de silicio se utilizan en electrónica más que cualquier otro rectificador de estado sólido. Los rectificadores de alimentación de silicio se usan más por el voltaje inverso pico (PIV), los voltajes directo e inverso pico que pueden soportar, la corriente directa promedio y la corriente directa recurrent e pico que producen a una temperatura dada, [as temperaturas de operación y de almacenamiento, y la entrada de voltaje senoidal máxima (rms) que puede n tolerar. Existe una gran variedad de rectificadores de alimentación de silicio. que c umplen con deman das de corrie nte de carga entre 200 mA y 1000 A. Un solo diodo rect ificador, conectado como se muestra en la figura 6-3 , funciona como rectificador de media onda, en cuyo caso sólo uno de los semiciclos de la onda de ca se aplica a la carga. Cuando se utilizan dos diodos rectificadores, como en la figura 6-8. se obtiene una rectificación de onda completa. En este caso, los dos semiciclos de la onda senoidal de entrada se procesa n de manera alterna mediante los diodos D I y D 2· La salida rectificada que produce un rectificador de media onda cons iste en impulsos de corriente unid irecciona les (figura 6-4). La salida rectificada de un rectificador de onda completa también consiste en impulsos de cor riente unidireccionales (figura 6-6), pero
en este caso se obtienen dos impulsos por cada onda senoidal de entrada. Los rectificadores transforman la onda de ca e n cd pulsante. 9. Cuando conduce, un rectificad or no se comporta como interruptor perfecto; tiene cierta resistencia interna (RF ) . Debido a esta resistencia se produce una pérdida de voltaje (caída) en cada diodo. 10. En general, los circuitos rectificadores de alimentación de onda completa utilizan transfonnadores de alimentación con devanados secundarios con derivación central. El hecho de que el de vanado secundario deltransformador que alimenta los rectificadores (figura 6-8) sea un devanado para amplificació n. o para reducción de voltaje, depende de lo que requiera el dispositivo electrónico para el que se usa la fuente de alimentación. 11. Cuando se usan transformadores para circuito s rectificadores de alimentación, la resistencia del devanado secundario es baja a fin de reducir las pérdidas de potencia en la salida.
AUTO EVALUACiÓN ................................... Responda a las siguientes preguntas para evaluar su aprendizaje. l.
Debido a que la energ ía eléctrica de cd se utiliza principalmente e n elec trónica. las empresas que suministran la energía eléctrica distribuyen energía de d . _ _ _ _ _ _ (verdadero ojalso). 2. es el procedimiento mediante el cual la ca se convierte en cd. 3. Un rectificador de media onda, como el de la figura 6-3. recibe una entrada de 60 V pp. La onda de salida en
42
EXPERIM ENTO
6
R/. , punto D respecto al punto e, es: . (positiva o negat ivaí. a) b) En fase con el semiciclo (positivo. negativo) del voltaje de entrada. e) Alrededo r de V pp. 4. Para invertir la polaridad de la onda de sa lida en un rectificador de media onda es necesario invertir el e- - - :-- del circuito. 5. En el rectificador de onda com pleta de la figura 6-8, el diodo DI conduce cua ndo se corta y vi· cevcrsa (suponga que tanto 52como 53están cerrados). 6. Si la frecue ncia de la fuente de la que el transformada r TI en la figura 6-8 recibe su alimentación es 60 Hz, la frecuencia de la onda de salida es _ Hz. (52 y 53 están cerr ados).
,-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
7.
En [a figura 6-8 el interruptor 52está abierto y 53está cerrado. El circuito funciona como un rectificador
8.
Para las mismas condic iones que en la pregunta 7. se produce un pulso de salida por cada semiciclo de onda senoidal de entrada. (verdadero o fa lso). 9. En la figura 6-8, cuan do los interruptores 52y S3 están abiertos. no hay sa lida en R/.. (verdadero ola/so). 10. Las relaciones de fase entre las ondas de entrada y de salida de la figura 6-8 se pueden observar mediante sincronización • o activación del osci loscopio o mediante sincronizaci ón o activación del osci loscopio.
-
-
-
-
-
-
- --
R E CT IFI CACI ÓN
oe
M ED I A
O ND A
y
D E
ON DA
C O M PL E TA
43
PROCEDIMIENTO •••........ .......••• ••• .. ....... .......... .......... ..... .. ......... ......••••• ••• ••.... .. .. ..••••••• ••...... ..... ..•.... ... MATERI AL NECES AR IO Equipo : osciloscopi o; EVM (vo ltímetro electró nico). Resistores : 10 000 n a -t W. Diodos de estad o sóli do : dos l N5625 . Otros: tres interruptores de un polo un tiro; transformador de 117 V en devanado prima rio y 26 V en de vanad o secundario co n deri vac ión ce ntral de I A (Triad F40X . o equivalente); ca ble co nector co n fusible.
1. Arme el circu ito de la figura 6-8 y establezca el osciloscopio en la función sy nc de líne a o activación. Ames
2.
3.
4.
5.
de continua r con el experimento. p ida al instructor que revise el circuito. Conecte la punta de entrad a vert ical del osciloscopio al ánodo de D ¡. la pu nta de tierra en el punto e. Cierre el interrup tor SJ ' E nciend a. Cierre el interruptor S2' pero mantenga S) abierto, Ajuste los co ntroles de la escala vertical. la ga nancia horizo ntal. el barrido y de sin cro nía/act ivació n para observar la onda de referenc ia V AC ' La onda que apa rece debe ser id éntica a la on da de referencia de la tabla 6-1. Mida con el osciloscopio el voltaje pico a pico de V ACo Anote los resultad os correspondientes en la tabla 6- 1. Con un EVM mida e l voltaje en cd , si lo hay. entre los puntos AC. Ano te los resultados e n la tabla 6- 1. Abra S2' Conecte la punta de entra da vert ica l del osciloscopio con el ánodo de O 2, Cierre S3' En la tabla 6- 1. dibuje VlI C' en la forma de onda obse rvada, con la fa-
6.
7.
8.
9.
se de tiempo adecuada e n relación con la onda de referencia . Mida y ano te el valor del voltaje pico a pico yel volt aje en cd, de haberlo. en Se. Ab ra S3' Conecte la punta de entr ada vertical del osciloscopio al pu nto D (a tra vés de RJ . Cierre S2' Dibuje la on da \'$.01 que observe en Rv con la fase que le corresponda en relación co n la ond a de referenc ia. Mida el voltaje pico a pico y el voltaje en cd, si lo hay. en RL . Ano te los resultados obtenidos e n la tabla 6- 1. Abra 52' Cierre S3' Dibuje la o nda de salida \ '>a/ observada e n RL• co mo en el punt o anteri or. Mida la amplitud pico a pico de la o nda y el voltaje cd . de haberlo. en R L • Ano te los resu ltados e n la tab la 6- 1. Cierre S2' Ahora todos los Inte rruptores est án cerra dos. Dibuje la o nda de salida 1" .1' Mida la amplitud pico a pico de la onda y el voltaje en cd, si lo hay, en R L. Anote los res ultados en la tabla 6- L
Punto adicion al ·········· 10.
····· ·· ·
.
Exp lique co n dctalle un procedimiento experimental que utilizar ía par a calcular la resi stencia directa de los rectificadores de l circu ito de la figura 6-8. Ap lique el proced imie nto anterior. Mida (o calcule) la resistenc ia de D I y D 2. Anote los resultados en la tabla 6-1
.
............PREGUNTAS 1. En el paso 2. ¿qué tipo de rect ificación se ob tiene? 2. ¿En qué difiere n el resultado del paso 8 y el del paso 5? ¿Por qué se prod uce esta d ifere ncia? 3. ¿Qué tipo de rectificació n se ob tie ne en e l paso 9 ? 4. Co mpare en relació n con la frec uencia de ent rada la frecuencia del volt aje de salida de : a ) un rectificador de media onda . b ) un rect ificador de onda completa . (Tome co mo re ferenc ia las o ndas dc la tabla 6-1.) 5. A partir de Jos datos obtenido s. ¿.qué con clu ye acerca de la relación entre e l voltaje e n cd en R,_ y el voltaje de entrada pico e n a ) un rec tific ador de media o nda ;
b ) un rec tificador de ond a co mpleta? Si es po sible. dé
6.
7.
una expresión matemá tica para esta relació n. Según sus dat os explique el func ionamiento de un a ) rectificador de med ia ond a ; b) un rectificador de onda comp leta . Explique de q ué manera puede aprovecharse el proce dimiento de este e xperimento para loc alizar fallas en un rec tificador de onda co mpleta. ¿Qué tipo s de problcmas po ne en ev ide ncia la ape rtura y el cierre de S I y S2?
44
E X PE RI M E N T O
6
TABLA 6-1.
Forma de onda
vem (AaC)
1.....-
<,
r-,
V ,/
<, <,
./
V
CD,
pp
V
.
ven' (8 a C)
vsal (DI)
,
v,al (D 2)
vsal (onda completa)
Resistencia directa (H)
D I:
D2:
E XP ERIM E NT O
~
FUENTE DE ALIMENTACiÓN Y FILTRO CON TRANSFORMADOR
INFORMACiÓN BÁSICA
OB.JETIVOS
Para rectificar una corri ente alterna transfo rmándola en una corriente d irecla pulsame se utiliz a e l circuito de la figura 7-1. Los pulsos se suavizan mediante circu itos de filtrado. En el experi mento 6 se est ud ió el rectificado r de onda completa. En este ex perime nto se observará el efecto prod ucido por el filtrado en el voltaje rectificado. Los capacita res. inductores y resístores son eleme ntos de filtrado. La efectividad de un ca pac itar co mo un filtro está en función de su capac itancia y de su reactanc ia. Las capacitancias mayo res tienen mejo r acción de filtrado. El filtrado de un induc tor está en (unción de su inductancia .
Medir los efectos de ele-
Filtro de entrada mediante capacitar
mentos de filtrado en el voltaje y rizo del vo ltaje de salida en cd .
Probar y comparar la efectMdad de : al un filt ro de ca pacitar; b) un filtro tipo 1T'.
.
Observe el circuito de la figura 7-m). Se ha co nectado e n para le lo un capacitor electro lítico C I co n el resistor de carga R del circuito anterior. C I se carga de manera alternada a través de cada secc ión del d iodo co nforme los diodos co nd ucen d urante los se miciclos cua ndo sus ánodos so n positivos respecto al cátodo co mún. La po laridad del voltaje que se genera en Cr, el cual se carga hasta un valor co rrespo nd iente a l pico del voltaje de e ntrada, carga pos itivamente al cátodo respecto de la tierra. La trayectoria a través de la cual el capccit or se descarga es la res istencia de carga co nectada en paralelo. que por lo co mú n es muy alta co mparada co n la resiste nc ia de los diodos. Por lo tanto. C I man tiene un voltaje en cd positivo elevado que 1'0-
Medir y comparar la re. gulación de fuentes de alimentación de media onda y onda completa de transformador.
EXPERIME NTO
0)
FUENTE DE ALIMENTACiÓN Y FILTRO CON TRANSFORMADOR
INFORM AC i Ó N BÁSICA
OBJETIVOS
...... .......... ... ............
Para rectificar una corrie nte alterna transform ándo la en una co rrie nte dir ecta pulsante se utiliza el ci rcuito de la figura 7-1. Lo s pulsos se suavizan mediante circuitos de filt rado. En el e xperimento 6 se estudió el rect ificador de onda completa. En este experimen to se ob servará el efecto producido por el filtrado en el voltaje rect ificado. Los capacitares, ind uctores y resisrores son eleme ntos de filtr ado . La efectividad de un capacitor co mo un filtro está en función de su ca pacitan cia y de su reactancia . Las capacitancias mayores tienen mejor acc ión de filtrado. El filtrado de un ind uctor es tá e n función de su ind uctancia.
Filtro de entrada mediante capacitar
Medir los efectos de elementos de filtrado en el voltaje y rizo del voltaje de salida en cd,
Probar y comparar la efectividad de: a) un f~ tro de capacitor; b) un filtro tipo 'Ir.
.
Observe el c ircu ito de la figura 7-ln). Se ha conectado en pa ralelo un capa citor elec trolítico C l co n e l resi sror de carga R del cir cu ito an terior. C l se carga de man era alternada a través de cada sección del d iod o conforme los diodos conduce n durante los semicicfos cuando sus ánodo s son pos iti vos respecto al cátodo co mú n. La po laridad del vol taje q ue se genera en Cl ' el cual se carga hasta un valor co rrespondiente al pico del volt aje de ent rada. carga pos itivamente al cá todo respecto de la tierr a. La trayectoria a travé s de la cual el capacitor se descarga es la resistencia de carg a co nectada e n paralelo . qu e po r lo co mú n es muy alta co mparada co n la res istencia de los diodos. Por lo tanto, el mant iene un vo ltaje e n cd posit ivo e levado que po-
Medir y comparar la re. gulación de fuentes de alimentación de media ond a y onda completa de transformador.
46
EXP E R IM E N T O
7
r,
I20Q IC
ro Hz
D,
I~
,,; v~ ,,
4---.r----J O,
,
SALIDA SIN
FILT RAR
Fi gu r a 7·1. Salida sin filtrar de un rectificado r de onda comp leta .
s, !,.....".
·:Ji
o, A
60 H,
O,
FUSIBlE
+
e, G
R,
,,, ,,
v~
,
~I
ov - - --- - - - - -
lb '
Fig ura 7-2. Efecto de l capacitar de filtrado en la salida del rectificador de onda comp leta
lanza los dos rectificadores hasta el co rto. Los diod os recrific adores só lo con ducen dura nte lo s picos de los scmiciclos positivos del voltaj e en ca de entrada y ree mp lazan la pe queña carga que el pierde durante el intervalo de descarga. Si se conecta un osc iloscopio en el se observa un voltaje en cd relativamente constante con un poco de rizo, como se muestra en la figura 7-2b). S i se co necta un vo ltímetro en el se mide un voltaje en cd u n poco menor que el valor pico del voltaje de en trada de cada rectificad or. En el caso de aplicaciones con una corriente de carga baja. el filtro capacitivo de la figura 7-20. ) es suficiente para mantener un nivel de cd más o menos co nstan te. En el casa de corrientes de carga mayores. se nece sita un filtro más efectivo si se desea un voltaje de salida sin rizo . Un filtro más eficaz es el llamado filtro 7T por su parecido esq uemático con la letra griega 7T mostrado en la figura 73. Se conec tan co n C I e l de vanado de una ind uctancia L y otro capac itar elec trolítico C2 . Ahora se aplica en R el vo l· taje en cd de salida. V¡.al. a través de C2 • de nomi nado VP(; ' El efecto de Cl ' L y C2 es mejorar el filtrado al aumentar la carga almace nada en esta s compo nentes reactivas. La co rriente de carga que se ob tie ne en esta fuente de alimentación genera menos rizo en la salida que la que generaría una carga equivalente en la salida de la figura 7-2a).
Com o el primer elemento de filtrado es el capacitar C l • se dice que es un filtro de e ntrada por capacit a r. Una de las caracterí stica s de es te tipo de filtro es que proporciona una salida de vo ltaje máxima en la carga. Com o se requieren capacitares grand es. C l y e z son de tipo electrolíti co y se conecta n con la polarida d mostrada . Por lo general. el manual de l fabricante espec ifica el valor máximo del capacitar de entrada que un rectificador puede manejar sin riesgo. La resistenc ia de los de vanados del inductor de núcleo de acero L conectado en serie con el resistor R funciona como d ivisor en va haje de cd. El voltaje en cd, VI'G' que existe entre el pu nto P y la tierra es menor que el voltaje V"Gque hay entre A y la tierra . Qué tanto me nor sea depe nde de la corri ente lE. qu e hay en tre L y la resistencia RE. de Lo puesto que la caída de voltaje en cd , VAP> a tra vés de L es igual a IE.RE.' La relació n es (7. 1)
En el caso de corrientes de carga elevadas es necesario emplear una indu ctancia grande cuya resistencia interna sea pequeña. La inductancia del inductor co n núcleo de hierro tiene una relación direc ta co n su efec tividad como elemento de
FU E N T E
S,
1~:J
DE A LIM ENTA Ci ÓN
T,
Y f iL T RO
CON
T RANS FO R MADO R
47
D, A
P
V+
60 H,
D,
+
+
C,
C,
R
FUSIBLE
G
Figura 7· 3. RectifiCador de onda com pleta con ñ trc tipo
T,
':r .
D,
.-.
p
A
izo v 60 H,
c,
R.
FUSIBLE
G
Figura 7-4. Fuente de alimentación co n resistor de drenaje o descarga, RB.
fi ltrado. Una característica del inductor es opon erse a cambios de corriente, en tanto que los ca pacitares se oponen a cambios de voltaje. El filtro tiende a promediar los pulsos rectificados recortando los picos y llenando los vacíos de los valles, es dec ir, proporciona un voltaje más o me nos constante a la carga .
Regulación de v oltaje
.
La regulación de una fue nte de voltaje es un índice que in-
Figu r a 7-5, Filtro lipo
':r
con resetor de drenaje .
dica cuanto varía e l voltaje de sa lida V cuando se carga. La ecuación del porce ntaje de regulació n es
Porcentaje do: regu lación = 100 X
(7.2)
donde V..w. es el voltaje sin carga y V...ón es el vohaje a carga plena. La regulación mejora co n un rcsisror de dre naje . RR [ fi gura 7-.f ). Este resisror produce una comente de drenado
e n tod as las cond icio nes de curgu. Tam bién Ro descarga 010 rapidez a el y C~ en cuanto se interrumpe la alim entac i ón. Si ni) fuera as í, es tos ccpacitorcs podrían co nvertirse e n un riesgo de descarga eléctrica al manten er car gas duo rantc lapsos prolo ngados después de interrumpir la alimenraci ón. Para lograr una buena regulac ió n la co rriente de d renado debe ser de 15 a l 2()'k> de la corr iente total. En la figura 7-5 se mues tra la ubicación del registro de d renado en un filtro 1i1X) 71'.
48
EXPE RIMENTO
7
RESUMEN l.
Los filtros se usan para suavizar la salida de cd pulsante de los rectificadores. Los elementos de los filtros son capacitores. inductores y resistores. 2. Cuánto mayor sea el valor de la capac itancia y la inductacia. mejor será la acción del filtrado de los filtros tipo -n convencionales 3. Para filtros de alimentación de corriente de repetidores se usan capacirores electrolíticos que proporcionan valores mayores de capacitancia en unidades relativamente pequeñas. 4. La config uración de filtro más popular es la unidad tipo '1T que usa un capacítor de entrada. un inductor o resistor y un capacitor de salida. conectados como en la figura 7-3. 5. La regulación de la alimentación de corriente es un indicador de la variación de la salida de voltaje con la carga. Una variación pequeña entre el voltaje sin carga y el voltaje a carga plena indica una buena regulación. Esta regulación se puede mejorar al agregar resísrores de drenaje como en las figuras 7-4 y 7-5.
AUTO EVALUACiÓN ................................... Responda a las siguientes preguntas para evaluar su aprendizaje.
1. La salida no filtrada del rectificador de onda completa en la figura 7-1 es (positiva, negativa) 2. El voltaje en cd p romedio en la salida de la figura 7-1 es alrededor de % de Vmiu." 3. En la figura 7-Za), [a salida de cd pura es aproximadamente igual a _ 4. El filtro en la salida de la figura 7-3 es un filtro 5.
6.
7.
El resistor R B en la figura 7-4 obtiene entre 15% y 20% de la corr iente total que suministra el rectificador. Este resistor, que está conectado en forma per_ manente en el circuito. se llama resístor Dos funciones que cumple el resistor, RB • en la figura 7-4 son: mejorar •y _ los capacitares el y el cuando se elimina la corriente del circu ito. Si en la figura 7-4 se abre el diodo D I' el voltaje de salida V sería (más alto. más bajo. igual) que el voltaje de salida si ambos diodos estuvieran en el circu ito.
........................................................... ..
T u f NTl
lH
All "'UlTA Cl i> N
V
fll~ RO
C ON
, . A N " O . "' A O O R
~9
PROCEDIMIENTO
............ .. ..... ..... ................ .........................•••..................... .......... ... ..... .................. U TEII IA L NEC ESARIO
S.
• Fuetne do ahmc:nlO>cióo: J-a 120 V rm>. ro HZ• Equil">: ""'iloscopio; EV~I n VO:l.l. R....... ~ rco n, 2700 n a ; W; 250 n a 2 W. • CapanlOrC<: do. de lOO F a SO V: 2S pF .. 50 V. • RCC1 1fteadof es de esl..d ,lid<:>: dn< de I N'i6 2S. o cq ui..lenle. Olt""' " . n, fo
At... S,. De:re ~ un m"..... para ql>t RL de>c~ a C , . Con "" vol!;moIro Iceri O'" CIl C, cuando se ha -
y. ""T~:
de>c~ado p
. iempu- es
""""ploelo.
ne<:es.ano,'
Jilt.., de'f""'s de 'p.1J}1' La alimentación cII.lIido el trabajo se h..>ce en 6.
u"" {"""te de .hmenlaclÓl"l.
S" slituy a C, con u n eap ac it<>< d e 25 "F a 50 V. (',cm: S,. Mid. V,., Y l. fo,, "a d e "nd, de , i7.0. Anole " " "'. . ullad o, e n la labio 7·1 . ('"ok " 1< Y a no'e lo
COl',,"
Alimentación po r tran sform ado r
con filtro capac it iv o •••.••.••..•..••.••.••.••.••.. l. ( "",,",ya el e.n.""'" de la r,pra 7·:!DI. S, <::IJ.;i AY.... .
Filtro de entrada ti po 11 mediante capacitor .... .... .......••.••..•.. •........ .... .....•..
GADO. T, es el m....... 1nnJ,..-mador do . hMCJIUcióoI ..... !lo<: "Iili.., CIl el up:n-. 6. e, es un capoc,,,,. de lOO pF a SO V. R , es ... «'Si ..... de d
Abr. S ,. Qu ite el c~k" C,. el dren:lJC Y .... """'kll'CS
jc CIl cd ";n carJ}l a ,... '6 de C, {pu nl' . '\ • G I Y v... (punu.. P. G l. Obscn..., Y mld.;¡ "'MI ,,,,,,iloscopio y .....' te l. f",lll.l de ,-JI de ";1.0 Y ' aje ¡»..." . pico A . GyPaG . 9. Ah.. S,. ('ono<:te el """ lo, dc c a'~ a de " 50 Jl . " 1'.' ra S,. Eh"'i"e C, dd Deje l• • O"a, <"m · I",,,,,n'or.. S,. ...",,1 c-..>k"", e, en el cifell;'''. Qui.e C, y .kje 1.. """" ",,,,..,,,n,,,, en .,l e'feUn". Rq . ila ~ .. r-'"' 8 y lO. 7.
In.:I<.. qLlC""'-;.., el elfe",I... :!. ('"1I;fTC S, . Con un voI';moIfO mid:.! V.... el ~,oll.;o & ..lid:.! & ro a lr.~6< & R, . ~. mida y ""'.e CIl l' lahl. 7·1 la fonna de "nd" de ri"" y .... amplilud pi. ro • 1"<'''. 3. Abu S , Ik""..g"" el ea p••: 'b>< C l 'ujele"n pcq""'l<> ti n <"!e b. "'....ho>do:; en la tobb 7 · 1. (,".. k"k la corrien.e de C4'84 /,. en el ,....¡.Ior de :!SO n y . ", . e el ",,,,l.;ido c'" la~ .. 7· L Muest re ....
("rr.
"n
>" .....
"'''·"'t".
. ,
,-
, ,
•
("':fU. 11
" 'n.0 !'>O
v... v
F~
V W
",
I C -"¡, ~~
.......
50
F "e " R ' M[' l< To '
TABLA 7 2 RocMicador dc onda complc", con fi"tro tipo
" (·"'.~ d
Si" ~"'!'''
"lo"
/"0" I'm o
/,,,,,,,,
s ro
,\_ G
s ro
r-e
" "
,I ·G
,
[JC .
r o",,,, J,' "",¡"
Je 2';0 II a 2 W
v
v
' Ji',
v
PI'
F" " "" ,1<' (",J"
" .
0 11 ' 0
'iro "-
C Lohi",,,,
P I,'
ra
A ·G
ra
r-e
C,
Rio",
lIi.'"
Oc.
v
OC
v
Fo"'., ,le
, b,m o
Ca,?" de 250 II a 2 W
S ilt ,'n':l: a
!'un'"
Co" Jició"
", "J~
v
pp
A_G
v I'-" m'~
Je 0" ,4;
"
/'_ G
Reg ulac i ó n d el rectificador de media o nda 13,
e,
.
Ab ra S" Coloque de n ueV(\ e o e l " irc uito . Eslo rc"ab lcce e l tillm li[><> 7T e n la figura 7 . ~ . 1'1re , i"or de dTt' naje I,>d a via es(á n me<:lado. E hm ine el re sis(,,, de "Ofl'-a de 2 50 U . Elimine D, del c ircu ito . Aho _ ra ' " lione un red i fje ador de med ia o nda y u n ti llm li[>< , 7f , in ca rg a
I ~.
15.
C iorTOS , M ida y a no' " c n la ' ahla 7-3 el ,'o ltaje cn cd , in carg a a (ra yés de lo s puntosA a G y P a G , Ob, erYO , nud , y a nIlle la r"' Ola de onda de rizo )' su volta j e p ic'o a pic'o e n 1", p unto , A a G y P a G Vuel,'o a <:o1o<:" r el re,j , tor d~ carga d ~ 25 0 II ~ n el ci,e u il", lI.ep" " la, med ic i"nes del 1""" 14
"" 'N r, '"
".' M"'T~<" oN'
'''T ' o "UN T' ,' N' ' u' M·' '''' '
SI
PREGUNTAS
LL, ,ifu;~n'<' F'«rU "'~' '" r"'i~"'n ~ lo ... da'''' la, 1_1. 7-2 ). 7· J. lla} "" da"'"
.'
"Qué ,.~~>r do: c'i""'"... ~, ....., d ....·' " ·,, .......' dem, ,.PI ..
(,
00,..,.
,
,
,
(l)
qu~"
"En ~u~ punh~ de "nnada" ....hda. en un '¡l"" "1'" JI. "' ...... ,1'" el ",,'~... d< "",' ' ."" q",,? En d n.",,,r.~.d,,..
."''''''''M'"
e," e,~ ¡PI.. '1"".,
,,1
En d R.",,,r,,,ado.. d.: ,..-..1.1 ~,,,,,plo.~. lfil ....~ 7 ~ ¡. ;.'1"': ...Ml" aum.,",,,, m;j" el "~ ...,,, oJc ....1""" d.: ,\l. C, .. C"~ .Pi.. 'I""'~ ~~~,,,
7.
... ""
S.
C.."'por< un fihnlCaf"'-'ili", lfil'ur> 7.2) .'''0 uO fil".. 'il'" 1r . P'If. un Je","fi,·.d, .. d.: ",,,,," """pl' . bl~'~UC 'u "''f'''''.-.(;' (-''''P''c I~ ,limcn'"" iún de "....Lo ,·"mpl.~a ). de "'" di, ,'CId:> mn un r,I' m "1'" 11 cnn u.... <~If;t d< 2:11) JI. cn ~uanU' ,al d "~I.JC~n ~d ~n l. ~n"..w} en l. .... hd;> .Id hll,,~ b) el "~l.W ele "'" "n la "nlr;>dl ) .'n 1, ""hda MI (,h ... hl'b~"" ~w kj . ,~ , d,r~",,,,,,. ~n d ,,41~JC "" ....I,da ~n"" k.. ,"'1,f......,.'" "" ,...... . "mpl<1~ } oJc _'d,~ ,,.,.,¡, n>n '''''T3. hpbq"" l.'J dil,''''''''.... >l ... !L.Iy. ~n d " ~'~1~ "" nI" ~nl'" b.> ",h"'"" de k-.. Je"'''fi.:...... d< , ,.,.,¡, n>mplc.. y do: m....h a ,,.,.,¡, ... '" ~,.~~
,,<...
E X PE R I MEN TO
f8\
LOCALIZACiÓN DE FALLAS EN FUENTES DE ALlMENTACION
INFORMAC iÓ N BÁSIC A
Fuenle de alime ntaci ó n positiva y negatlva .•...•..•...• Con frccllCJlCia .........="<. co"',,, con UIla fuenle de a ll""''''.ó .... ~~'" \101UIO> p""1Im y "'P"'''. V - Y V + . medid" '_lO a u" 'e"""" ..... mu... Una ",,,,,dI.....d, f"'ación en la fuen. 7.... lopa C'I<> (fi~un. &-1 )_ FJ cirro"o de la fl~ 8 ·1 .... idéft'ico a l do: la firwo. 7..... el« que R.. el "";,.... de drena.l'" ,eanplu' se d;~ c"",<> """'" de n:f<:rcnci.:> " de , ". l:l p..n... P, es P""";"" ~ 1', o ncpli... ","""""u G . E _ - . V + """" de>dc 1', a G y V - se mide de P, a G . 1.a 'Ul.in de la .eIii»cftci> del d,\I,..... R., Y Rw:;. junon ""'" .... respecI .... roi~ de carp de V + ~ V -. delenn,na la ampl;'ud del """"jo: V + ~ v -. Sok: que d valoflow de b. """"ies de V + a V - pan. e<-...lic"""", ,.,mil"o de C2rp .. eI m,,,,,,, valur de V + a b ,;",q en el CUClulOde la r" .. a 7--ol. FJ ci,""'lO de la fi~u'a &-1 no a urnenIa el voILl1jc de ulid.l de 00 k>l;ll cn la (uen te de ahmenu.:ioin. ' 00""" el '-o1Ll1.1" pos ili", d, 'I""" blc V + (de a GI e n la de . " ILlIJc J ato ,., V -(/', a G ). y c2J"lCi'"",s d ec1rol j,icos y. po, lo, .... n"~ "" """">a rio oboe.'",... la polilridad odccwoda .1 conec1orlcrs al ci,cu;'''. Oh..:'ve que la poloridad de C, e. lá indicada de m, ,,,,.. cooven;cn'c.~. q ue el PO"'" G es I""';'i"" re.peclO . P,.
e..
""""dad e,.e,.e, c ",
r.
;> ,,,,
"1 UO.' 01.'1,,, ,,,1 U.' ",,1> "I " ""~ U'O,' " ,,' U.''' ''.'' "..." J' r ." JI U" .' lLJ , ,,, . I,,,,,,, ""n "1' ''' .'- " ,' '' '''.'' "1 " I' .H" " 1' 1''' '' ''''' "." " '''' '-'-'' .' I·-'r u" '-'", ,,:1 '.I' ''''' " 1" . 1" r " "n. ) " ' '' ' 1' "·''.1' ' ·' ''' ' '' 1'' '' 1' ' ''1 ,\ " 1" ":,,<1,, "1" l'u,-' ,'u'-'"r ,o ,dn' Jo,u , ,.' '.• r"u," r ·'r H')' " ,lo ]O 'J" ,.'" I>t" 1" l' <> '!/ "1' ' '''''D '" '." " 1,\ "'1''' ,u' ''1 ' "'' Jl p r " 'r "" " ," r , ,, I ".' r "l" ", .. H" ,.'- ¡;" ~ " J"'l '" ", ,,J '" ,1 ,, ~ ," ' .-" ~ r ' 0"'1" " " lll" OI0r'Ul ." " ~' ~ "' ''J ..,'1'" " " <>1J< ',' U.' U""~ '. ) O '. ) " "" "L1,,~ , ,1 p ".,,~I _ ,1 " t ,\ 01' " " 1"0.1 ." X ' ~ "Jn"¡ ~1 "1 op ",--.u.,,,,,.,, "1 '-' P "'1"·' I-'P UUl.1 'POLJI "'1
,\ <; ,
O( ~I I J I ' II
"H"" "1J''
"
'\
"' IU.lLJ"' r"H", ,, ,,I"IO<: ./ <: 11
¡j , ,,
" '.' 0 ,'1" " )11
''' .-1 'u " l·"'l' ''';
\' I ·O ~ .I / ~ ¡¡ (~ )j
' 1/ '., 0 , ,' 1" ," .1
01' "u "I ~"" " " l.' u.' "., ,,1,, ,,",d "["'1"" I.' P JO I"' 10 " ' r 'L " ' ·". 1,)" 1~p " ,u' .'.I1 .' 101' ¡ .1 op ' 01" " 10 "" ,w-'O 'O{I '''I
""".""1"" '>"'" "'",,.,.""Iv.> .""/ '''IN'' '''' ' :'''' '''''1' ' '"'' '''' UI JI' " 1 .' '.),"'" .'.1','/' ."'.'!1,' 1\ l.".)., "1 ." /"" " "/' ,- ,'"'" ;\' ,, '."
'e
'11 /
'1
""
,"
• ,,1> d " 11 "1"'J1I ~1 ~P " "" " " ,.' f. ~'LlonJ "1 u.' " r " LW" '1 1" )"-) 01"""J< ,., ' 101' "",j I" "~ ol''' lI' '.' ¡op " ' 1"" ¡o ~'-'''"''.' '-" IS ~ 'L ",n ;1' 1 r¡ 0r + A 01''' ' 1'''' 10 """ '''.'~I-lp 0 1 ~ ,,, ~1 ':,1 "OJOIO\ op
0"';' ~ P UOD"AU.' p JOln"l"n., f. n" -"1"'01 .'''' OIU ~I' " ' " " ' " I~ "JIU;) " , [,,, ,0., "'1f. " " ' "pun.' ." <"1""" ·"1' '''1"1' '~I'nl"" ""1 ' ( "~U!l "P 01'1 " 1" " I OlJ"", uJ " P ' "" 0.' 01' I ~r <01'' '' 1''' "'1 ,,~I "1'")"" ' 1 \' I '~ ~-L f. I - ~ " "Id !) '"1 .' p q " WO., " " pow, oJ ' I""'J()" " IUOIU''' Llo ,.,u nl ~P ' .' "O' .1LP"().' U" 0,' u., "," ' 1",\
m u 1.1 OI ~ ~ p U O';1 () lU ~" Jn " un ,,,,,"., ,( ~ l ~
-'''"1'''''('0 OJ""OW ~P o,\ n " ,,,,,, p + A .-.rTIW' " l.'
·""1,,., '" """,,,.-, I ~ oni> " ni op or"lf" "
0r O)ll.'I) '''.' "1 01' p n' Lu;low "1 '1' op"."-hl' " ·' ''Jlo,,"' olo "P ·0"1'.1 ~r , 0Jl" I."" I".' " ' 1 ~P U ~" ' lJ o," 'p "' ! ·",1, 0, "u~ld o", np u L. () ["~ ,';nuJ mu o p~r~II ().' un 10UO, "'l0P , ,1 ' " , l J " ~\ lI O u ' S -",i.l"·' "1 uoo ",U .lLun~ d ·'; I' ~P ' '"'' "P ~r"'10" 1' 1 ' ) " \' ~p ~I'O) I'" I ~ "n o IJ"U~'" " nzu "' I JObw ()~.'nw ~Jl I '-l "' + ,\ '''~,"qH10 u 'S ' !) " l' 01' ~ r~ II' ''' I ~ "n D J< '"O~ ' , " . ~) " 0 ' ' .' ." b , d o, unJ .( + ,1 ) 0P'l'" op p.' ,,~~ f", I"" 1:1 " J ' 1"'" -"I'"n.' " " P"" ","P l' U~ "" "O (>" d TI (>",J ~[~' In,' I.' P P" ' LLOI " 1 " 1" ,,;1, .>",. " " " /","'."",,,1» ,0 ' ) n, ~ " d 1" V " ,unJ I.' P " P · 'p.lLU P' uo .' 1'" ' 1" " n ·t ' L oJn a'J 01 ~p ou n .'JD 10 ·'·" '-" '!o ''''> .i 1'.' o', "r"' I"-\
n
,,,,ún.,,,,I''''' U" U"~ '1" '" """U
o"owJllnw u n 010.' () 'o,,",u" II"''' Ll n " n.' uop -"U", C,' '\ p.> 01 0 ' ""lIO,,,'O' ,\ , oln l"" ' OY l 'OHn:UD I.' r '''1 _.• n,, 1.' p ",,,,n t 'OlIO ''''O'"1' ,i o , u ' P ·TI.' 'P' u~ ~r~' I()" I~P -""11"1'." '" .' ,)."'1",\ "'1 J~.'''U''.' " '."" - ~ ' O " ' ~ " ~" ''',,'' o w , 1'' op " ' U ~ " J " Lln"O ' ~ I I". I '"'' ' 1" ·--'' 1 "'",1
'o U'' '4" r ¡s·'
O ,-" U ~" P~ 1O
U9 !OI:!¡UU
'.J O ',) J"l,""d"~ l~ 'S ' 0 ' " ~I' ~ IÚ I"" I~ ",u Owm ,\ + ,j " P -'1''' ~P of"II()" I~ ~.'npo' '.) () ':) '''10.1 "" , ~ 'I",,,I,,.> ":1
fJ .. "''''~ OU'O,OJ un"
I~P ,." " " I.' r ,\ ,," J".'
01_ ,",' _ , . ,j ~
~ l>QOo , odOJd ~"b
lJü
o , wn ~
' 1-9 " , n 6 ,~
,
'~l ~ ,J--C- Cl
~IJ-,:$~T Jrd~ l ¡ r~~;: '~ T ~-. -v " W ~
•" O
I
•
'"
-
'H
'o
.
,,, , " ,,, ,",,'\'
t"
primoro. se d ne<''' ' ''';n de sc,,, ,,,c'w ,1" 1m " u"" "'lO d,· hu <'xl,-m,o.< de la comp" nen',,}' luq '.o m"Ii , Lo, "" Iore, ~' p~ dfi m' de 1,,-, resi>lene i", est:in rd,eio_ n;,de>s ,~>n I" s pa r; m"t ro, del " iK U" ". l.,,, , i g u ;~ ''' e ' "a lorc, " r" id" de ~ u ¡a r eo,," el c i,e uito de la f,gura ~- L c n do nde C, yC," m c "' I~,ci "'rc,d c I(XJ " F a 50 V. M, = 100n, U",y R" - 5 ().J(J n. la e... ~"' a e, ,; de "-'o ncd "d... y T , C' u n " "n , _ ¡"" ", ,,do , reduCl," ~ ; I cu yo d e v... ""do , ec'und"r i" e,"i cspe · ó f" , dn r aro I 1\ C, y "'1' e apa," !< 'Ie, de 25 ¡J. F a 50 V.
e,
l', al', .lOooon .1aP, . I(J oooJl R,. (A ... P ,) . l OO Jl
Re, i", nó , d ire ct... { R , ) de (J , n IJ., ( :ó 500 II I Re,i>le'K";a hac i" "t"" (JI, ) de D, " D,
>
J ),](1
Re, i"cne i... Jd dc van...do , ec undaTio de T, - 0 .2 Jl
Local izac ión de fa llas e n u na fu ent e de alimen tación
.
A l in'e n"" 1< ><" ,,1;,.'" r,lla' e n un d i ' I~ " i 'i ,· " ~ k "tri",,,,,, , "" o,:,,, iones ,c c neucn "an" n la fLlcn 'c de' a li", e""", iún. Por eJem [' h e n la fig ur" b _l . , i lo, vo l ' aj~s Jc ,alld a dc'e d I'r ,¡; y V"." ; S" " me 'H,re, qu" 1" n" , ma l " el rm r cn A. 1', Y/', '" may" r q LlC 1" n,,, m,," qlJi,,; el p ,." h l"",,, " , ,,,,,,,,,' '' ''',, ,'" 1" fu e rne ole . Iime," a, i,in. o ~ n l. car~a . va que un inere"" ',, t" ~ "ollde en la ,,,,,,,,en!c de C'Hg.. p" ,.,¡" ", d ,,,,,,. ~ >lo El pfim" r 1' ''''' e n el P""-,,,so de 1,..·... Ii",,·;,'," de 1, 11,,, ," a i, lar c l pr"hle ma h",, " l. ea rr" () la " lime n'"á;n dc"',, , neu anJ o la G Tg.. Je 1" " limc 'H", i' "." Si "hor . 1,,, b :o"" " del ""It,'je 011 ed O" " , Y /', >o ,n m'Y"f'" 4" e 1,,, ," "Ir ' .i'" d... J o, l ' + O) V - c'o n e ... rv.... y , ; el vol' ajc ,le r;w " " P , y / ', e, b"" ,,nle menm ~ ue d rizo e""hleeiJo co n ea rgu. d pro h lem" , e e,,,,,,,' '' ''''' en d U'U Il'" Je "'''p, S u, e m ~"r~(l," lo, v" lIa ios ~'" " ,-" V"." ; 'O" ~"j", "" " , i" c" '"¡" '. y/o el , i", !oJ a,ü c, m:i, al lO q LJC lo norma l el rrohle ma '" eneLlc n tr. l. f"e ' ''~ de . 1i "'c' ,,, ,,,i,; ,, P,,, a h,,-,a(i,..- " " n" L,II" " " h lú,, " ,e de a l"'''' '' l''''' ú O 'C req LJicrc mc,hr ' " ,,' O lo, ""ltajc, e n ed en m" lo, "o l"' jos de rim d e P ,. ", y A Te,peero dc' l. Lie rr• . Los ",s ul,. Jo, dc e, l"s "",J ie.. """ ,, ,,- , ;, ,in de g " ia P"'" " LI>c, O" ,¡'-,,,d o esL" d 1" 0h le nn
e"
('mndo lo rc,i"eoc'i" dc d rcnajc}' 1... c " r~a no cst:in C() _ "'-'Cl"d<,,, ...1e; n: u;,n . lo, e apaeilOrc, C , }' e, da n ;nd;ca e i,in de N" en ea" ~o a l cnnedM u n ,ihm el 'o del pu o1<\ 1' , " del pun'o A a P,. El me d ido r loe pr imero uno rc, i"cnc i" ,,,,,e, _ na a cem . Lue go. si , e de j.n e oncer a d., l. , \eTminab dd medidor. lo , ca pa, i lor ~s ,t C"rg,u,in 1""-'0 a I" ~" h,,, t" el " "b de la fuonl" de vo ltoje d" l óhmetm . Lo e
2: p. ra mcdi r la, Tesi"c n,i . , dirc cl. }' h",i a a rras de un dioJ o reu ifieaolor "" wncu on lo, pu nt. s do l (,hme lrO e n el di,.Jo y se le" la ''', isle'' e i" de,!'u';" ' " in" ierte lo I""iciú n de la, punl", "n el d i,,J,, Yse lec d" nu""" la re, i" e ne;, . l ." resi"e"" ia diree lo { R,. ) d"be , er " " ',,n 'c h"j... )' la rcsi"cn · e i, ha" i, .Ir:i, (RR) muy al,a. Si Jo s va[ore , d ~ R,. Y ol e R H ~'" muy parc e ido, . el ol ioolo c":i a ' ·cri. do ,
,
Si I"p,,; o Vp ,,, = O v. "' po,i hle ~ Ll C d p ",h lem... 'e d" h...... defec,"" Je a l~u " " Je la, , iguic n'c, co mpo ne,"c'" "J eah le de ,'o no, ,,i ,, c"'l.-od,, o d a, ij" ,Ided u' 'S • • ¡,¡ f"" hle 'I ue"'... do , eJ inte rrup,of oh ierro. di dev an."lo dd tr ...",form...d"r "h ien o " en em\l, e ircu ilO. eJ D , )' J), ",'cri. do'.J) e, en el ,,' lo c ire uito . g ) C, en cm to , ir<:uilo. ,,) R, ." llle, [". i) R,," M., "n emlo ClrCu 'lo {muy Jl< ""o r rob"b l,,!. Enl" nce, . el prnh km" con, i,' e c n ,le' "e' "r la ,'omponcn'c J eh' Lu,,,"}" reem · p l"" ,,1;¡ 1"" una que es'" b i~n . Esto puede ind uir mw" "o lt.je s l' " " i" e oc' ias. l' " "-'''' I' I./AJr pa rte". Si ,, 1 \·" 1,,, d o V,.,r; o 1'" " e' O V. la , iv uien'c revi, ;"n eCl n, i" c on mcd ir c l voltajc e n " I"' >lb l" q"" " , la fovi,i ú n de,,, ,,,, " ,u...' m ,le 1..., cn mpo ncn , te , . Si el ,'"ll"jo dc c a dc l ",,'u ndar;o e, nor m. L en Loncc' el e"h le co nec 'or. el fusible. d interr u]'t", }' el tr"n, f" rm"d, ,, c sL:i n b ic n. Si no ha y vo lt. Je ole ,'. e n el ' "' uod ,,,;,, . qu i'o ¡, c¡''';j ' d el e 'K hufe d" ,.... Y mid " e l vo l'.' je de c" cn 01enchu fe. Si ," "J lo ,", el no rm" L h. f'. a lo , ;gu ie nLc. ('"ncele un ,;h", o-
'.~ 'I, .I " I: "T'"
5t>
e......
1m ""'fe lu do.. ","""",le; de <:onII.... ,., dc l.> cb.vip. el i"","",,",'" S, el IDa!>::'.. indica que Ilay ~""""I ""_ en el c"....,....ceno", 1 y 2 l h cn k........,., lo cb.;;a.. el C3ble de c...
nexión. el ,nlCfTUpk". el f""ble Y el P 'rnaOO del ('3""r. .. · mado... ""in ~n_ Si el medido. ".lIea """ =¡,ten1.. de el fu,ible. el mle" uP'o,- y el ¡.. "".rio de T" Un, de "_1>' "0"' 1'''' ' '' 010' e,l>'
1.>. c>~ ...... ('e<:UCftIC de '1"" V + O V - ICn~"" , _ ....jo .y rizo l"""k. a. un "C, .bicnn, , , _ fup.. Lo .... """,,110 C> m:mpla.~ <:>lOS ~k>fC.. de uno COI uoo , .,... e~ilores en buen e>lad.l. Iw.l. que lank' d ..-.h repoca a >ti nk..- """"al.
e,
"""'.¡,....
RESUMEN
' ol . bie rt. y dcbe " ,mp l. , a "",
Si el fusible e,I,; "hicrw 1. 1 ' el .' " deba " un. " ,horo.: . r· ta lClnl" " . 1"" un pro "' l" m.. en '~ta del , jn:ui · 'o. L> pl'UCN mi. ",,,,,;113 ,~"">;>Ie en .cc mpla'.;I' el fu"hlc y Clm.."·... el """. Il". Si el fusible.., funde de nocm. el problema """ en "" . pan", S. lOdI> la> '~""I""",n'... 'Iue ""W1 el a.b\c ~'C. .... Y el pi..... iodo: T, C>tin bOcn. e l publcma es un u... d.>no _ . de T" Vef,f"l""" "0.." _ dd ><>.. _
"""'1"'"""'''
","re
JI>'<'l
",.se. "'.. r...... e>U 00..<1
....'n: el
.
de.,""'" dc un "a""f... rnadof "'" col1o e'""," o
",...b''-'', da un .o lL:J.J ~ de ~~ en d
=ond~n"
oc
~cro"
muy
hoIJO, pe'" ~n~!o<: ~~ >
(uoo"' l,m!>i';n,1 (u,ibk
S Ur " " r " ahma que , í hay y" I'''.ie " n ' 0 e" el dc.' onad" ,""cuooo" o, p.." " que el .'al"r dc V""' V ,~; Y Vr1o circui"', " qu e ~'" re<:llf",udo ....", D , y f), e-<¿n obiL-n"". (Ob ...... o 'l"" ,¡ "..1<, uno de k.. =~il"od"r""Cri~ vo l· L:J.Je C11 .d en jO <:> meo,,' que el ~_ , 0.". po ..,btl obtl ~ que una de<,y"""", .-"n",,1 oc l ....." 'ld>r.... ocl lr.""~ ¿ ~ oque d c..bIc entre Lo 00" ""." """",,1 al "" P, """ abicno-. PaI. de""-= Lo "o"',.._"do..-.-"' o b <,-"",'''''' que nde Lo den,·....; .·'" <'Cm••1 al """'" P, a"",na ,,., ,eahLiDI mr:dici..• n,,, de 1e... -I""I" e",," l., "'''''po"",n,", .
l 'n .un1'<"I" de I~ .~ ~"enl~ de u'f ~. " .~p;o.:lll..-c:> ek. " o , I;';e '", ...'" IUf' ",n I~, eau,,", má. C" rnu"'" de u'" ""Iod. V t,-".i~ y un " zo ,ronde. De.&; ind ;"'~·,. e,· le p«-.bkm~ ,.mboérl ¡>UC
,,,,,1" ."""" ""
.I>ocr~'"
e,,,, el , ,,,,,,k_~ "'"
en
P,l; y r 1; lfo,...-. S_h"" I"":i
unp!"""
,"""" u "" .,''''' lo ocl "~l.>jO de nn>. " "'. t>m· ""'" 'u f""''''''''''a. lOo... fJ
L
l~" pu"'''' Jo 1"""1>.> de cd en " n" locnte de . fiment"'-'i de l (,f,ro (punto P ,l_ En 10000 C>l<. punlOS ef yolt>jC"" cd '" mide 10 ol pun«:> P, ~ En u,,", roc"'" d<: ro con fiflndn, .. ~ de cd al li ltro (V"" oc .. Ii~",. 8--11 t> ""')'_ que aloda de cd del (, Iln~ V~",- L" rebción eDUe V..." V~ ,Y el" eoído de vnIL:J.jO V"" en cf re..""'" /te lo ,00""'0< def liftm) es V...," V~ ..., " ~" 7, . ), El "" f'. je d" "izo,, ¡, safido dd fil,m en la loente de . I"" e olodún I V~",I es s", mprc m.".. ... que ef 'oltajO de rilO O lo "ntr. d" de un flhro " 1'" ". (V" .l. 4 El ""haje de r;", dc V + (l V - ... ,n ear~; es may'..q ue el v" ll,je de rizo de V + o V - , ,,' carF. , Lo ¡""me de afimen ,,,,,i,,,, debe p,,,d ,,,,¡. un m h' je de .i· n> rel oti. amenle b:ojo. "ull0 en ef e;L".de V " <> V -. SUpo",;"nrkl '1'" l. e~a es """".1. S Los ponu.. de......,.... de u en una r""nte de oli""",· ""-ión "'.......,¡ m.odor .",>: ..) en el de yanar!o pri _10 Ybl en el de _UDlbn;•. FJ YOll.>je en ea medOdo COI d 1""""'"" debe"'" ipol al "'~t>je de .. l¡' nc:L FJ YOl'~JC en ,,~ en d =unrbr", el' ~ f vü...-CSf'C' e,r'e~l... l"-~ el f.bnc:ante.. f.. El '~~L:J.JC en ..-.1 " 1" enl,""" de un fil,n, lil"-' 11"en """ (ue n'e de .f"""n"",i{,n ...", rectificad<_ de o nd> com _ plet. ",,'a,i i~u.l o fo m ilorl de f ""f '~JC p,ü,. p;ü l en el "'''.-und.," , J cf lr,1"'(' >f",,,J" f , 7. P.,.." h 'ofi"u' ("rra, cn " na ("e nl" J " ah men'aó ún" vece, es n..,,,e,,,,' ;" med ir fm , ...IOOJ'" en , d de c" 'mda y ",fido del fif'm , el ",ftaje de ,iw en "'" punl'" on , ,"r~''':' d "~'"Je d<: Ca en el I" ,""" i<> Y _und>r~' del l,.""I,~~ , l. r""'s'en.", f'~'" la afime ...""iÚll des<:<"",,-radolCn fa ""Iido y la ennada ocf fif' m . Lo re· y la '~""'lWicbd de Lo,. ,...... """->1>le> Y cl e" -, del o"-,,,i., S. Al k....h, r. rr_ >icmpre <:> ~ . i>bt el .... ~ bo\c"", en ~ de Lo. ...xci<>ne> del ," "-"" ~ ' p..n elim._ "'" m",o .t>uc....- fb """l"-""'-"'!C' de """ >C<.",.ion q"" 1'"-"'" 1.0, pruc:b:o>. 1\>< e.iempl<>. en el COI'" del eor· '''',.. de la r, ~ura 8-1. .. el y" f'. je en ,-.1 y d n zo en 1, .. l', ,,,d,,, lo, '''''''I''",,-,'''e,
f.
''''pec-
,.¡""'''''..
1''''''''''''
1."<"" I.I~" l'I(>N
" ' ; ""LLA'
'" n",mal, em"""e. la. c"m p.""''' 'e. <1<1 "i" un" <1< e"tta
",f".·
AUTOEVALUACIÓN ...................................
.
R""P"'f'd> I 1....gu,entes P"'IUDla> p¡u' .val........ "I""'n · dizajo.
r,'.....
e, '" e.
En el .in:u'I<> do la ' .l."¡ R. , '" R.,. J d Y\Iltaje'" V + u..."dodo "'"'" P, J G) ~ + 10 V. d "Olu}C V - ll'lenw P, J e,) • v. 2. En .1 .i",uil<> de b fi,...-. &- l. el Y\IlI'}C en e"d V..., '" 57 V. Si ~. 150 O.IS It. "n~...:eo ~ l.
, a
(l " " " V,"", ','.-<-"'"-',-,-~~ ~ 1,,1 c~..... del rolrro e•.., abo'• • el
efe"'o lIIb nul.>bIc xrá " ''''' (. . - w. 10.'"-;.........1 del n.., en la • . ,.. En La fi,un 8-1.\00 Y\Ilt.lja. V +) V - aaando eMP d,""'........ el ,,~t.ljo'" Ji.., ... fu =p> IUmctllÓ J la fn:cucnct.l de NO .". 60 tu. El pn.....
""J
""n
"'" ""'" en un . >uUduS, Los ~ de pucba'" cd dd . ........., de la f,~ 8-1 Clol;in eoo J "'",,",,-;CC. 6. 1..,. 1"''''''' de prueb.o del nEO dd circuilO de La ro,u· ... 8-1e>Ün.... J
7. F.n La roE"'" &-1. """ lu'MP.l>octta. .1 v ,,¡""""ia 1',1', (.s.:..:onc.."tado La
La ""
de La "'.
al,.....,......., ) .". O t I má>. probable de r.lI• .". ",:-o:-:c;ec
1pnmanode T, un Y\Ilt.lJCde"" de """,. Suponp """ .1 medo<\<.. funciono bocn••1 pn>bl...... puede dd>c"" o un
, . Se m
m_
.bieno. 00
9.
de """".lÓno ...n
Se Iu OCICClado que la f.ll,.n un, rUCD1e oc ,limen· 'a,:~ín ..,U en uD<, de k... de... """,r",ad,,= de .ih,·K>. .... Ieclu, ••uhzada .n uno dc ello<. con IIn 6Ilme,ro indi<. q"" R, '" 100 en. R. '" I Mfl, El ro<,¡r",ado:" ,,,'e.i," "" ""'hi
....
.
l.N
LUl. NT L'
1>" .\I . ,,,rNT"<" IÚN
$7
PROC EDIMI ENTO
.................................. .............. ............................................................................. MATER IAL NECESARIO
P""
•
FU" "1,' de " I,me nta, ;" n ' 120 V rn" , (,() Ik 1'<1 " ;1'' ' : " ,c il''''''' pi,,; ", ,,ItL,,,e 'm cice" " n;co " m"l ' i· me LTo R",,, ,, ' ' 100 n , d." Jo l 200 JI, 2 7(J(J II a , IV, d,,, J cl:'511 ,,:'W e'p"ei'''", >, J o, J e J()(J ;eI' " 50 V; d", dc 25 ¡LF " 50 V R<"<'I;f" ',,J"fe, M e, I"J " " ,Iod" , J ", d,' l r-;ú5 25, " eq u' "" icn'e . (Jt",, : tr, n, form, dnr T,. 120 V en p, ;m"rio. 2 6 . ~ Va l A. en ,"cu nJa"" con dc' , i" "ciú n ce,,,,,,I. Inl"rrUp '''' Je u n 1'' '1'' uOl ti,,, ; co"' I~"," nk' P"'" I" " oli, ",' ;(i n de fa ll" " ~a hle de ,' n ne \i<-, "
,
•
3.
..
5
Loc al izac ión d e fall as
Fuent e de alimentac ión de o nd a comp let a co n V + y V -
(,
c,-
MOle e l e i,e u;'" de 1" ¡¡!'-tu" B· I e , = = I ( ~ ) 1'-1' ,,50 V; C , . e, :'5 1'-1' , 50 V; D , Y D , ,,,n "-'-'l ir. "ado,e, J e ,i lo,,;o ,d" l t"56 :'5 ; 11(' - IlXJ W :" IV, 11" , 11", - 1200 , IV, '1', e, el 1" "d" , ,,, , J ,, r ulll",_e
n"
2
)' ""0," lo , re, ul", d" , e" IJ w hlo H_I O h« r"o y m;d" c n" LJ n ,,,,·i l.,,e,, I';" 1" lú rm, dc on da del Tiw , ;n ca r!';l . >t, frc'<: Llcr>c ;" )' e l volL'je p;eo " p;eo del Ti "" de r .;" 'ie rn. l' - , llc,,". J~ 1'+ , 1-- - Y Je ,\ el V - . '\ 0' ;te lo , '''u liad" , e n t, 1Jhlo H_I. (" "'Cc'" d", ""rl'''' ,le 125 Jl dc \'+ y \' - , r; j ' re pita 1", meJ ;ci" oc, del P",o:" . i\llOJod e {), co" el dc v, nad" , ec Hn d, rio dc T,. Se " ¡'''~n c "ro ",,,: ,,,to rectifica dor J e meJ i.. o nda 4U" , un"n i,"o V -+- y V - . J)e _,""nc"<'le 1" , carg a, de I ~ 5 !l C ie"e S , Rcp ;'" 1" , r """ ~ y ., }' "nole lo, rc,ullado, e n 1" ,,,hla S·L
.
Pid a a lO O oy u,tl n' e q ue P""'("IUC u n p ro hk ma c n la fu on' e de ,Ii ", c n' ,,, i,, n d e b I'¡'." ,a 8 , 1. Rc v i, " el " ircu ;[(', an " le I,>d " , 1" rn i, ;" ,,", T ~" Ii " "d "" y cn el o rMOl , egul do , 1\ n"le ",1 ", re .-,, ;"ne> eo el ; nf" , · me e, lá nJ " , de 1, ,,.- ,,1; , ,, ;(,0 de falb ' (fi:' "r, 8 _ ~) . rorm " 'I U" 'C ' ' ' '' ''' lO " " ~I,,, In , p m~c d ;", icrot ", de 10•.-,, 1;zo,' iú n do fa ll" ,. tin a "c z e" "on tr"d " el pro blcm, . " o " ij, lo ,
/110"
1'",,,,,
c"'.~" !I
v
, , e:
,"
" " t,
2511
a (;
250
,
l' +
e;
,
" "" ,1 " " ,\¡o "
,.
/'''fllUI d ,' " ,,,l.,
ClJ, V
¡-;o
1'0
1'" 2-"0
~" " iO
-
Fm ,,,',ro,,,,. 11,
V 1'1'
TABLA 8-2. Fuco'c de a1 imonto",,",
p,,,,,,,
, a (, ," , .
,, v v ,, , v
,la
,
Aa
v-
-
d~
(','1":<:"
'M " '" "n<.k\ cun
u
el),
"" v
11;;.;>
r", ,,,,, ,/,' ",,,la
¡-""" 'u,'n,-,,, , Hz
V pp
Nn :':i IJ
N"
"'0 N"
"'0 N" " :iO
1:\'FOR l\1E DE LOC ALlZAU (l:\ DE FAL L "S l'"mhre del ~" uJ . "n' c
bl'~" m~n'" ¡.;"
Gr"I''' ;
I-'<, -h.;
L D<'"-" h,, en 4uc' "'>n,¡,' e d p "" h le ma
1',,,,,,, ,1,' F""d" ,
-
\ ;'/I"i" ,."" ,',1
/in ¡, /1' ",-¡"
"
1-'""""., ,/,- """ /,, .,. V PI'
0",, ,.,.
60
EX I'ERtMUITü'
PREGUNTAS
,
En el c"-" , del ei rcui'o de la figura 8-1. ¡,cuál es la rela _ ci(¡n entre V +. V - .y el voltaje m,"¡' ." de V+, V - "' En el ci rcuito de la fi~ ura S- l . mm pare el f i", , in carga de V + }' \' - a lierra con el rizo m n carga plena_ Si ", i'le alg una d ifofOfló a, expliq ue po, qu é, Compare la, "I idas dc V + }' V - sio carga y el rizo de 1,,, rectificadores de oooa completa y med ia ooo a de la Ilgura S- l y expli q ue la difere ocia. si la hay Co mp. fe las ,alidas V + y V - a plena carga y el ri· w de lo, r",-,li(j,'adore, de o nd, co mpleta y media Onda de lo figura 8-1 y cxpl i4 uC las d i[erooc ia,
En la f igura 8- 1 el voltaje V + a 'icrra mide + 30 Vo . l voll,je V - a lierra es O V. ¡,Cuál es la causa mis prob, blc del proh Jcma" E n la fig ura 8-1 el vo l' aje de ca med¡do del ánodo de f) , al átlOdo de D, ~ , 60 V rms. E l ,""ltajc dc ca medido dc "ualq uiera de los i nod,,, a la conexi(m dc la deri " a~ i ón ccn".¡ del ",,,undorio es O, Las saliJ ,,-, en la, f"e" le, de cJ ( V+ }' V - ) "m 0 _,"Cml es lo falla en e;te circu,to?
EXPERIME NTO
~ 9·
RECTIFICADOR EN PUENTE
OBJETIVOS
INFORM AC i Ó N BÁSICA
o • • • •• • •••••••••• • o • • •• •••••• ••
Teoría y fu nciona miento .••. .•. .•...... .. . .. •. . ... ...... .•. .•. .• l..> figun 'l.' '" el di'r.<,ma dd c irc u" " do: un .........,;(.... M,k.. en pocnle .h · "","\>do \'"'" lf.n,r". m . J.". El al,,, "o l..jc dd tk".n..J. . >«u nd .r;o
J."
,-¡r.·ui'" r'JI"'k '"' oc l. '¡ ~ "¡O lllc Ola"",,: ''' I _' n ~" GU" ¡Ju" ", " el , cmi,-"..k, I'" ¡,j,-,, tsemi",d" 1) do: lo . OnJ¡, ",,,,,¡,Ll ./.:, lrn """, ,.. dur C>l.ÍtI ,Jcf.,..,J,... 1110"1_ En , """", 1;t. el ar. ...., n,'" I"N'"'' '" m...-;";,, "'''' ... cik.....~ YO, . ......, p.u ¡,· cod""' ,""""""'~ el ej· ~,do O,. 21 . - . D. "" "'--:''''''' ' ";,,,,"'.-..'& "" -.1•. 1\ ..., ...... ID. O, 'i<-nc ",.w~ en do,........ . T;unloio:" "" ... "",,"" """ ~ ' 0, " """ /J, ' ''''''''n P" b ril ....· ;.. , 'n'~""'" d,,--.",e d ,.,mi,·ie.' 1 """ """~." . en o" ,',,,,,, . 0' D , ~ 0 , ",n.,locen dOf>nle d "'mi....: ., 1 )' O, Y n, e" .., " n,,,·"'." La fil""" 'l.",,) mue" ,"" JUf"",e d " '",i,'id " 1'' ''''' ''<> Ir".,' un f'...·',. " iJo., ""ml'l,·,,,Je b ''''lTicnle 1""" 1", fe, ' ilk aJo.,re , IJ, y iJ ,. 1,.. " u,des e,· ,;in en ""f1e ,...., d 'e"" ",..le ,·a' I'. R,. b ,',"''''n'e ¡la"" 1"" R, .
Vefiflc:a' cpt la ccooocci60 en el caso de !XI rectificador en puente
es ccosecuenca de la conducci6n alternada. deOOS~OO
recteocs en serie.
.,.....,.-...¡"
'1,,,.
«...
ClbseMry mecIr es toro mas de onda de erurada y da salida,
">
",.. n,. 1""" d 1..:1
f, ~,.u
dcv,,,..d,, Cl) ~ p" D ,. ,..", la p,I~.KikJ ""..... >J• . " .:'1» m!*N' a b ,>no.i.:I do: " ~~JC p ",;'i I",>JocldJ JU.3n1e el
"""'.."'• • I R,. nur....., ,,1 ",m"' , ""1"'''''' ( , ~ l. D, Y D, ' '''' """ p>bt, en in''''.... ) ,., .l."""-.. ..,.~~ n S, O, ~ (J , , C>1U"icnn en el ,i".... ik~ n, y O, ~u:ri:In "" ID" un n.... " f,,·...J,... &.. 1JIC'd , ~ ,>no.i.:I l..:J. firU'3 ".~.) m 'lU<" d"'~nl'· d ..·m ·...· .' ro:f.'"'' (""m" " I" ~ I. "" de...·i•. ,·u.""', d 1'" ,,(<> (" <'S ''''~''''' "1" '''1 1¡I" " , ,, /l. d ;in. >J., ,1..- /J.. ,", I", i' i"" re,' I"·,'I"" .>1, ,';i'"J" Ycl ,';i1",I" ,1,- ll , e, ''''j''''''''' re'I"''''' " '"
Medir jos efectos de lSl dfcUto filtro en el VlJlta. je de cd de sakja Y el
de
reo.
62
1 ·. \ I ' L " ' ''''~ T ü·)
l.a mism> c on fi~ura c i ú n de fillr'" ' c puede utili,", on c l reC[i fiead ,,, en pllen te. lo mi smo q ue e n c ualq uicr o !ro eir_ c Ulio ' ec l,¡;c,J o r, E n e l c"o dd rcct ificador e n pue nte la c ' [l"c ifie ac' i(,n de ""It aje de los ca pacito ro, de l fillr<> de he ser f"" lo me nos el doN,' d~ 1 valor del ",c' itic ador de "00.1 complcla w" el mismo Lr,rlStú rmad, ,,.
'---
" J \[\
----el
RES U ME N
,i , ~K! " . P()r In (o"t". lo, rCC1 d'":ad,,,e s V, y V . tie nc n ¡" ,Iarizac iú n c n d irec," . cn ' " ni" q uc D, y D, licn e " p" lori"ooi"'o c n in w " " . En c Ola s Lond ic ic )Ilc , . D, y D, c oOOucen y [l"rm"en e l paso de C<>TT1cnic I~ " 111.' La p" la ridad e n R ,. e , la mi, ma q uc c n la fig ura 9-2d ), ,\ , í. D , eo ncc lJ do " " se rie «In D, rect ifioa d ura ntc e l ' c m;":iclo p" si' ;"" de la cn1Tada. en Unto q ue DI e'on cc "" I" IO n ,erie «In D. re ctit,c, dur ante el ",mic id o n c ~a (j v o. L nto n eos, u n rect ificad,)f en puc nte e, un rectificado r de onda c·om pleta. La dcri,'ac i(m ce n"al (CT) dd ,ec' u"d 'lr io no csta """",,,"da e n un recti fic ador e n puente. E n un r",,·t iI, c ador de c ircu ito co nve ncion at 01 el' si rve co mo reto" ") co mún , y el vol l, je de lo, d i,K!o, e , lo mita d del v" llaje del Ira n.' formador. Por lo ta nlo. si ' e ulili, a e l m ismo Ir.1nsfnr madnr, el "o ltaje de sali da d e u n = ' if,c ador de o nd a completa c on · venc iona l es ' ó lo la mi,,,d dd de un c irc uito e n puc nle
El rc e" ifL",,,lo , c n P" " " Cde ond a ,0mpICI" ( fi~u ra 9-1) utiliza cu> Lro d;"K!os rcc tif,c ador ", . Do é sto, . lo, poro, "p u" ' los (D , y D , o D, }' D, l co ncctado, c n serie c on la ", rg, e oOO uce n do mO" "ro a lternada , La sa lida de l re c·tifl c·ador e n pue nte e s una cd puls., nte (figur a '.J- IbJ, idé n'ica , la , a lida del rec tificador de onda co mp leta de do' d lO0 ' c ircuito, . la am pl itud del "o ltaje dd rcctil,e ad'}f c n p uc ntc es el do blc de la am plilud del r"" titlLador de ond, cu mple!' w,," e nc io""!. El rect ificador en puenle c ml,lea " n CT " e'u nd " io . 1'" ," a lisa r lo , a lida p rod uc ida por u n rec li fica dor Cn pue nte 'c uli liea u o fiUf() ¡ipo 7f, L(), c opa c ito re' " de l>e o calcula r de ma oer" q ue res ist a" In, vo ltaje s ma yo res qu e ' op roduce n en el rec ti fic ador e " p ue r" e,
"e
H"
.J.
AUTOEVALUACIÓN ........................... ........ e
- - - --\ ~<", ,, ,-- ---"
"
-_o,
,,
,
si ~u i c n le s
prc gu ola s pa ra evalua r s u apre n·
'-" 0
0,
,
,
'"'
'0
,, " . , ,,, ,' ,, ' ,QU " •' ,, >'., , ,
Res f" ", da a la, d i" Je,
,:, 'ó''' ,,. , ' , , " ., : v'"o ,, ,, , , , , , - : ;/ \ i .-"'~ , uf¡
F i ~ u r . 9· 2. E!cc1O de [Xl roctifieador on puon'e la . b ) on e l , emici· <:lo PO" iti",, ; Ic. di "n al ""m" id o ne g,1tiWl
E n la 11¡'u ra 9 · 1. u n rec t ificad or D , al>icrl" da r. com" (,,,,,d¡a¡ on da " resll]{ "do una rect ificación de de on d, (c""'I' Ic", j, En la f,g ura 9- 1, un D, prod uce vo lt, je e n 11,.>pero ,d1<> , i e c,' I"" i' i.-<> e n rd ac ión con D . _ ( w edad.,m . fa /."') Si el ""Itajc rm s del , ee uOOario de Tes de 50 V. "1 p ico del , e nll c id o ", ,, ¡t ivo e n Re es V (a pro ' il1l"dame nte). ¡C uj l es la fr~ c ue nc ia del rizo pre sc n,,-" cn R ,. e n lo figu ra 9-1'!
R >C'Tl "L",\ " "R
CED I M IEN T O ..PRO ,' ,
,
.. , .. , .. , .. , .. ,. ,
,
MATER IAL NEC ESA RI O ,
l
,
""',~ .
".1<.
,;"rr.
A;u" , k.....n"o l" do tt.I.. do: llcm p" ""'" '1""
~'I',,'. AI ~"
1••1......." .... d. «nl='o, h.,,-iz.... ul""••• q"" ~"" do: k.. SI""'I"," "''i'''''' al.,. -' 1 ..... m;á.:k, PO"';';''' . l. IzquIC,da. L1 •.."¡,, del" <,.. 1, la laNa <)..1 ~hda Y ."'~e." l. ",bI. <)..\ l.Il .mrli" "' .lol p..... I""',I"") ...1""" . ~all'"
,'ti
,,,Jo,, "'.
h""
mo """",.>d, .n
""nI...·" ( ' 1.... ~n ,n el "" ..,,-..1;_
_,& 1"'''''''' .0.1
..
l., .....:.1. , ...... ""1"••:,k'".,,'l'i'" 15 Vld" .",';n. l"ong, el ". Se, .........""" en eD. d hik , do: '. n. i,;" ~ n e y el h;k, de on /J. C....-rc s,. .
1''''' PO"';';"" ~ ,J"I ""..... ""~ .,,,.,, ' ''' .:" , 1""'" .1 ' j' .• '" la ~~.d,kul. ,Id "..."I,
(J,,,...: "'".ro..........." do: lu.·to",~ '" 1:'1l \. el I",m.· "" y 26.S VII A ,n el ...·...und..>'k'. ,'''0'''' ''''''''UI'i'''''' do; ..... "'...., un h..., ,,1>1.: do; 11"", ,,,.. fu,,"" , lII.n,upo,,, :'\i;>T~: k", ""","""",
, ., ., .,
",,,,,,,'n ' .",,-.1 .k manero '1"" k", ""m"",k.. do:l " ....'" '...
do: 100 ,,1' a:>tl V
R....1Ifo,.
do: "" pook. oJ,.",
63
' 1'" "'''-' " d,.. , id,,,, ,n l. I"'null•. ( " ' Ir"l"" ¿.I,..."
. ·2W , ~U . 5W
..
,
(" .!lb.-.:
1,~ul"''' "",il""'''ri", I" ' :..l, mlll~ml""';mcI'" dc ,'d ."', ........, '2 7UJl I. 5 til) 11 ~ W. [(1) 11 J I\\'. 2;\0 11 C~I1"'=: do",
"N .'-'l,N TI
.....1. . . «""... l.Il.-1.ll ... l. dl=~";" ><",,,,.1. "",,. U'1"" ",-, ,·.k.,,,, ....." .~u.ks. bu "" 1.1 ,,,01:1 dI',...
11...
l.'r~,...i • . s •• ",a.l"-"O k" .........."".
do:l .-eik.............,
"'. h...... k.. 1"'-" " dol ~ .1 7. La>.'Il .Ls .,..;" rd...... ..-b>.n el li< ml'" .',... la ,-.Ia"¡,,. ...... """ ,d•..-,
Func::ionamienlO del rectificador en puente
e
.
""~ .
;.
..., ...... """"n.lb ",......In "'" ......,.......,,... ""
h,k. do l"-'" "" F , el h. k. do: '..-.r.o m (; I ~ .. i""-..-rupo.,,-..,. dol S, , 1 S. Slg -n . t>oo:n.... mw la ,n.1.Il""""''''''' R, lo"",·. "" b"" """"'~ ..1"'" l.Il.n.1.I d.o 'd Ih ¡"'JC lo t ,... R,
l . A'"", el '
k'do: b lirur' ' ·.l l ........."' 0 , ,11•. T m' ' 'Dft'o.l
sil",..,
,,'" do:
.Id t'<'<1,f..·..J,.
pIe>do",.. k.. <'1" _ "."¡"',,, N,. "le 5l«.1 1l
J-]
:oo.rr" .-..-n:k .,.., do: que k.. ,"'.. ,f..·".¡,.. '" l.>rkb.l ....L> lA .. In· 1anIpIo."" do:l S, .1 :l, <"'~n ( -..1C .... ,,,...\ .
,
.'.
J
/-;,'I~ ,
~"'.
,~'
-.(\ . 31,f:
1
" ,", • >' r ".-, ,r • J "
./"
•
",
L
"
.
•
,,
•
l ".
"
"
1• ,
da"" ...... hl.ll'l · 1. ("""'. S ,. 105,. S. y S, ,,>o.I..ú ""'." 10h ,,· ~ m>o.l.> lo ,-.la l.Il"",.. Ih¡"'J<.-n l.Il l>I. " ·1 l · da "" f.", 1...... l. ,-...b "" ",1 ,,,•.-,,, ('""" S, . y .~, ••>0.1.>, j ....... " 1 ( ..... "'l"" S, .." l..........,,'" l' 0 1.....,-,.·, ,. ml.Lo l•• ".¡, <" 11., . llo¡"' · j,. "" l. 1.1->1. '1·1 b ,.....,-, ,'ti f"-,,, "·ml",,_I ...... 1:1 ,... . .Lo .le ,d"""o:;. ('''TI' S. , S, . Ol""r,,· , m,.j. 1, ,on.,j. ,'" 11., . Iht
"""1"
'S.
" •
ot>.n,. ,
,d,..,·",,,,.
.r....,
6J
": Xp r R' M ', N TO'
TA8l.A9-1
' ~ ""'
__
-
""puonl.'_ ... Mt..
r",,;o.;.. J
,• s
• t
,
.-,- .- .- ....,- ,-- .- .,-- ,- ,"
"
'.
, • •
•
c .".;odo:>
' J
•
C,~ooO~,;",.=-,r----r--""
ro.
'OO.'
u.
e, + \{"' .r/"" ~
+
e.
••
_.
'.
12.
•
lo. ctl('OC""'~' d~ fil"a
,., ~".:n c«Ui.., 9,
, , , , ~ c y mida el ~"II.j e de ,i ", e~ lre F y l. tierra yentre V + y la tierra , DIbuje l. "nc-.-iba el pru.<:dimicn,o uliliz:.tdo par.> d<:!<:m>inar el
--
Pu ntos adiciona les (opcIo nal) ••..•.••..•.•... 13.
Abu. S•. Dew:ooa."le dd ei,c,,;'" R•. C....ecte "" filo "o tipo .. e..Ue F y la he....a . rcmlIlC """ "" ...,..;...,.. de dr en de 5 600 n. R.. como m....'" la flfur.~. e.... 01 mili. mpcri mctrr><1c 100 mA de cd M m,," l. _ nle d"ttla IoIal -"" 7. :
~-
.
Filtrado de la sa lida d e un rectif icador en puente ..... .. ... ... ... ........ .•..•....•....•....•.
~... U(._
,•
-';'p;e"
Ci" ....e S" Con un mu ltimeuo dig." . 1. mido 01 . oha· je rm . 3 lr3" és de CD. E n b t,b], 9·2 .""tC cl ~"I t, je. Mida y an"'e en 1, cnl " m na "S in carga" el ">ilaje do '"d entre el punt" F y l. liCITa. V + a tie· rra y la e" ,",'i enle dc "d , C"n un ",d l",""pi" "b,",_
IJ.
De,em nnc l.o. n,iklCri>licn . in a complct¡o COI' doo diodo> Uliliundo .... mWDoo amlponenleO de fih'- quoc en e l ca><> del ' ecl lf lC>dor "" pucnlC. El valor del,..",;",,,, de dn:n R. o. de 2 700 n. U"" ua resiSlor de c:.,~ . de 250 n a 2 W. Dibuj e e l di.l'l'"'" dd . ircui'n; prq•..-e un> la l>l. Y'nol<: loo do' O>. E:llpliquc pa pa>
<
R " CTlfl C A" üR
TA8lJl 9-• . ROCl;fOcD
,-
,~CP
•
..
/"l)
/,,,,,,,,
,
,.
r'H N TF.
6~
,,"de 1l1li_
e"" C~~~ 1:100 fU
S ¡n<~'I'~
' b ll> NMI
L ~
,
1I,=~
<'D
m'
,~
W ,~
m'
1I;~
<'D
v
,~
,~
. x
r
" "
,.
•
.................... ...... ............. ..............•... .............. ................................................. ... ..
PREGUNTA S
....
1. ..ClOáI eIo la fta."1I< nc ~ ele nzo cIcI r~llr........ en pumI<~
I'>r.ojltst.r"'...... ~ . .."Ioce m
úpl""", La. d,rcrcnc;"" 11"" e,"""" ""'" W'll...,., de al Y do: tW> '" V~ pon el do: lI'Cdia oncb (p>O<> ~l. el ta.1'roc..... do: oncb Ct> 61 y d '. ....u rocador en J'U"'''' (r-> 1). 3. C~ los oaullado.... dd """,r". . . en """"'" en d f'-.' 7 Yk.........1'"""'"
!.
""",r.....
EXPERIMENTO
~
FAMILlARIZACIÓN CON LOS TRANSISTORES
OBJETIVOS ............................ ...
INFORMACi ÓN BÁSICA
Transistor: d is positivo fo r mado por tres elem entos
.
El ¡n'eré, c ien tífico de 1", se mico nducto res tr ojo cnn, ig<> lo in,'c ná ín de l reducid" • . lo c ual permite la m in i.tUTí,nó ó n del
tt"",.¡,.w, . Una ,-entaja del lra n, ¡, '"'' es ' " la majio y
Familiarizar enectcr con diversos tipos de transistores.
pe,,,
lim, m"oos ",,"e, iones de ci,c " ito. t: na de lo, desve ntap , de lo>!ron' ¡' lo-
1"''''.
re, es s u se", ih ilidod 01c a l,,,. pe ro u na ,"e nlaja e, que l'.ene 'a m uy E., isten diversos ' iro s de tr an, istor", . Se ruede n d asili ear de "c uerd o COn el 'ipo de ma 'e,i a l bj, ico con q ue se conslruyen . E n c"a ""legoria figuran 103 lra nsislore, de german ,o y "l icio, Lo ma yor: p"rte de 105 !fo" ,i s" \t~ , se hace n de , ib " in . Tamb ié n se c1»ifi,a n de ac uado co n el r roe e,o u[ilizad" p",a s u fa b, i" uc i(m. Ex iste n d ive rso, 'i p'" de lra ns i'lo"", d ~ u"km; lr on,,>lor de u nió n por crec imie nto . de un i"" por a leoe i,,", de c am po de a" ostfe, {jpo me ,eto, epifa, ialli po me>efa, p lano, y de c on'a, t'" dc ]>Un'a . Se pueden e la,ifie ar ta m bién se ~ ú n su ea poc'idad pa ra d i,ipar pn[en· eia; aq uí S" enc uentr a una a m plia gam a, de sde 1" , de baja po 'e ncia (de me n", de 50 m W ) ha Sla lo, de a lta potenc ia (Z W y m,¡, ), L", tran, istore s tie nen dm,r,a, fo,m as y lama,." (f,gura W- l) , Ex,,[e n variaoks e
Medir los efectos producidos por la polarización en directa (normal) y en inversa en la corriente emisor-base del clrccto emisor-base. Med ir los efectos p roducidos por la polarización en directa y en inversa en la corriente del co lector en el circu ito emisor-base. Medir leso.
68
EX f' "R ' M"~TO
'o
F;gu' .
>(l-,. Alguna,; formas de t,ansislO=
E MISOR
-, " , 'a
(S).Tvania Eloctric PffF
1-
+ 11
Transistores de unió n
l_
-, "~,
l'
".
COlECTOR
BASE
"
/
. 'co +tll
.
L<>s trans; storcs ,; nn una ex tens;ón del diodo dc sem;con· ductor, El tra" ,; " ", p ~ p rl\O, traJo en la figura 10-2 c, un ejemplo. U n transistor de un ión cons truido co n una cap a muy dclg,da de , ilici" tip" r.; en'rc do, capa , ·"rJ ues. s'" d c 'ilicio tipo p, De los placa' melálica, indi vidua tes q ue cstán en co ntacto C{'1 n los respect ivos cristales semicond uctores se to man !rc, co nexiones. La oble a P dc la izquierda se denomina "cmi,,,,"', la obtea ~ dc en medio. "b,,,," Yla oblea P de la derecha. "co lecl",·'. La ba,e tiene alredcdm Je 1 mil (0.001 pulg) de espesor. Para efectos de po b rizad ón, este tran,istor se pucde con,iderar como do , d iooos . El emisorbase c, un d iod o y el ""I ccu>r·b" c cs el otm diod " . Cuandn se utiliza como amplificador. el transi,\(>r '" pulan za CumOsc indica en la f igura 10-3, E l em isor-bas< se po lar iza en senlido dircct() u cn d irecció n de resistcnc;a mínima co n un V,·t·' el ""I""lor-ba se sc pülan za en ",ntido inverso . ü cn d irección de resistencia mhima con un Ve'" 1.0' hueeos sün los po "adorcs de corri ente mayoril." ios del d iodo em i,or·hase y , alen del cm i" " lipo P. Sólo una peq uáia eanli d,d J e lo, hueco, cmilid", P'" el emisor se combi oaflcon 105 el""lrooes libres de la base. Los dem ás (un 95%) atravicsan la delg,da "apo de matc , ia!, y son alfa rdo, P'" la lerminal ncg alivo de la balería cn el eo · I""lor, El circuito em iwr-co l""lm ,e complela en forma e ~ terna o trovés de la, dos bote,;"" VE' y V= conec tad., en "'-"rie. El rc, i, tor, R" limita el ,'alor má ximo de la co rrie ntc de co l""lor, De acuenJo con esla de scri¡x;ión del flujo de co rriente en un transistor. es e_ideole (fIg ura 10- 3) que el emis", c, la fucnte dc los p"nadnrcs de corricntc, ql10 la
EMISOR
"
/
COl FCTOR
corrienle em i",,-bosc c, m uy pequ eña y q uc la corricn to cn emioor-coleClOr es alta, También", ob",,," quc lo, eam · bias q ue se P'OOllCen en la polarizac ió n emioor-base ocas ionan camb ios en la clm icnto del cmi,o,- E, dec ir. un aumenlo de la polar i " a~ión en dircda pmd ucc un aumen lo en la CIl' rrien re de em isor y, por lo ta nto, en la co rrie nte del co lect"', La corriente de ba,e aumenta Odism inuye muy p"c o co n un aumenlo o di sminución en la corrie ntc del emi,,,,- Por lu lanto, es e,' idente que es fácil contro lar la corri ente del e()lecto r si se co mbia 10 polarización de la parte em isor-base, Ah",a lo, térmi no, "cmisor" }' "co leel('lr'" se puede n asoc iar con la, funcio nc, q ue dese mpe ñan Tambi¿n es po'ible fabricar un lran, i"", de unión con una co nfigura ció n r.;PN (ftg ura 10--4). Igual q ue en el caso anterior. la polari7.ació n del cm is",_ba sc debe rcalinrse en la dirección d irecta, en l'nlo q uc la del mledor·bo", se ha· ce en la di recc i6n in" e,,:.a. Dad o q ue en ",le caso se utiliza un cristal lipo N co mo cmi"n r }' cn l"" I'" y uno de tipo P comO bose. hay q ue inycn ir la, po laridadc, dc la batcría cn rclación con la po laridad de un lran, islur Pl"P. En el caso del t"n , i>1'" r.;PN, los eleclrones s()n los pon adllres de corr iente mayori tarIos Pa" el '"nsi""r pr.;p cstos fIO"adorcs so n los hucco"
EMISOR
-,
COLECTOR
,.""'LlAR'ZA C[ON
',",
EMISOR
r:
HU~~S
7
"
L0'
T R A N SI S TO RES
69
,0
COLEC TOR
,
I
000
'"'1
C O~
y '.
'"' ,v ce
Figura 10-7 . SllnWO esqucmaUco do al un ' ro""j ,,,,, PNP y 01 un
';J
tronsistor N PN
'1
10-5. f lujo da 00" 1",,',, dé el""',,,,,,,,,, por el ci,e uiro c>:tor· '" do ...., tro","Slor PNP. f ~LJra
La fig ura 10-5 c, un d ia~ram . simplificado en el quc , c mueslra la direcció n del flujo dc la corr;cnle de elec trones en el circuilO eximIO de un lraH,;, tor PNP. !'óote que una corriente de d_cuo"€< la que fluye en el c;rc u;lo e,krno y un flujo de hueco< d entro del cT ist,1 tipo P, La corrienle de , ignad.1 oomolulO es Uflli comenlc de fuga muy pequeña, y pur d momcn lo no se a n ~¡;z",á, L, corr ieme 4ue fluyc por el circuilO del cm i,o r e" la co rr;e nte 'l otal" y es igual a la ,ulna de las corri ente , de ba, e y colecu>,La flf u," 10-6 es un d iagrama simp lificado que muc"ra l. dir=ión del !lujo dc la corr ienle de eleclrones en el circu;to externo de un lran,i"lor NPN. Al co mpa rarlo con la fIgura W-S se ob serva que la direcció n del l1ujo de la corr ie nte , enel eircu ilo exlerno del lran, i; lo r NPN "" opu e" a a la del tipll PNP.
0'
,e
E>l, corrienlc de fuga (1"0) del:>e a ponadores minur il'rios en el co lector y la ba,", El ,'alor de Ir.ocS"ien el io' . , valo de unos m ieco., mpers ü,A), para el germanio y de un"" I\aooamp"'''' (nA) . cn el ea,,, de l sil icio y Jumenla de valor al aumeo' ar la temperatura, Un iml" " ' ante factor q ue afecla la operación del lran,,; ,_ lor e" l. tcmperatura de funciona"lie "'o. U na lempe ralura m'yor da una corrienlc may"r; a su vcz. e>lo pr"d uce más calor y má, eorrienle . Si esta re acción en cadena . co n"cida COmo ell1baimOJ ielttn. 1\(1 se interrum pe, puede dar COmo resu llado la dc,",ucci(m co mpk'a dcl lran,iSlor deb ido al eoI"r o'Ce,i,'o. El ,"'e..alo norma l de ' emp<--ratum dc ntro de l cua l c" pos ible operar un lransi>lor sin "e' go" est. ",,¡:>cei. ficado ¡>úI' el fabric an'e. ¡~" lran"i stOfOS de silicio loleran mejor el ca lor que los de german io, pm lo que 'u inlervalo dc te mpera tura de funeionam¡ento e, mucho más amplio q ue para 1", tran., i"",c s dc r,crm.n io.
Símbolos, bases y montaj e l e"" Y el emhalam;en'o ":",,;eo 1"", es la corrienle de co leclor q ue fluy e cuando la uni(m
formada 1"" colector-base "'''á polarilada en direc ción opue>con la unión emi"o,-·ba", CJ1 circuite, abierto (1\0 hay VEÚ'
la
figura 10-6. Flujo dé una corrionto de "ec"""e. "" .. ""," 110 ax· ,,"00 d
..
Lo, fig ura, 1O-7a)}' b) muc"ran 1", , ímoo los que represen'an los lra nSislúres p~ p y NP N. don de d de mento que tienc una llecha C' el c nú,or y su contraparte ,imétr;ca e, el co lector, El tran"i"or P:c es ap"e.{", a la di rccció n de la Ilech •. Los tr,n;; stores "" clasifican dc acuL-ruo eon " U capaci _ dad para d isipar potencia, Un tran" i, to,. u' ih"do Como am · plific ador dc aud io de bajo nivellendrá UM especifIcación de po tencia baja, 1"" dec ir, de 50 mW Un ,ran sistor empleado como amphfi<'ador de s. lida dcbe lener una c'pcc i. ficaci(rn de wans m.yor, Las cub ierlas de Jos lransistores de polencia ""lán d;s cñad as ospccial menle para favorecer un enfrian,ienlO ráp ido. Por ejemp lo. en alg uno, tra n, istOTe" de potencia se utilizJ.n ale' as rad;; les para d i, ipar el calor (f'gura 10-1), Otros tipos de transistores utiliun una envol· vente motálica m'mlada en el chasis melálieo del equipo en
70
EX PE R I " EN TO
l O
q "e se UI,li,,' , En este IrJo si,lor, e l co leclor se co necta con la c ubier ta del " onsi" ", y d cho, i, , e encargo dc d isipar el ca lor. La oSp"coricJ ción do polencia de e"le (jpo de lran,i,to r c, mayo r c ua ndo ;e mo nt.' e n e l c h" is metálico . como se de,,·rib;(,. y una espee ificac i(m dc pn 'c ncia mcoor c uandn no , e mOnla e n dichn chas is. La sigu iente es una dc las ab re, ialuro, ulilizad a, para do "ol" In, pa rá mcl ms dc un trans"tor:
h,,"
I'n.
/, .,
V,., Vn
P INZ AS D E PUNTA LA RGA
"
TRA NSJSTOR
Vollajc olimc n' odn a la base Corrie nte coiccl m a ba se (pa ra e" ilor co nfu, innes ". puode usor e l seg undo sub ,nd ice), Vnl'"je dc e ireu; 'n e ntre d e mc nlo , . por ejcmplo . enlre K y J , Vnll,je oWe colec' o" y bose
Reg las para trabajar c o n c irc u ito s q ue tienen transistores y para realizar mediciones en ellos
.
11).8 , Los p;nzoo o;",e n como d;,;;paoor ",,'or,OCo al soldar un tra noi" or c n un circuito.
Sc r<.XjUleren herrom ien' ", e' peciales para usa rlas cn circ ui· to, que llen e n ¡,ansi"o,es de bido al la maiio , educ idn do ó tos y de 50,' compone nto, asoci ados. Ade m,;' , PO' lo gen o'al. 01 equipo lfan,i ,lor;zado e,ü miniatur izad"y re' ulta ,mp'-'" ble ulIh,.ar lo, hc rr., mie n" , oo rma le,. Lo lista de he rramiento' e,¡>ccia ks incluye
1.o, " . n, i'lore, pueden do , tn';"e C"SI lI\>tOlll,illoamonlc. • diferen cia dc 1", bu lbo s quc ' o lc ran ,obrccargao de vuh aje moo e radas durante period o, largos . Un co rto <' ir_ cu"" emre la ba,e y el co lee "'r pro.J u" ido c n u n <:ir<:uiln en operación, eOt.i SIe mp re deslruir á un lrun, i, tor. En'onces. la ~p U O l ' d e pnooba do " n med ,d or o de una horra mionta q uo 1","0 eo cort o uo por d e 'o rmi n. lo, puede dc,¡ ru;r un (f"o-
•
f ¡ ~ u ra
Co rt"do,e, m iniat ura Pin," , miniatura m n p"o 'a de og uja U n" ,'","ed ad de ,,,,ea,, ,, do ;e" ici" Var illa pa ra ",Id "r 'i po lápiz de 25 W C aulín Lupa de Joyem o lupa C,," b",o,
Si b,e" lo, I'Jn,,,lo'e, ,,,n d i,po"I ' "'" de c"n,t rucc,ón ""Iida. "s fáeil daoa rl" , , i su ma ocj" n" e, adccuado . Cu aod" " obaje con tTon,i"o re, de baja P'"coc;a con mne ú o oc., lb "bie> . debe hacerlo con mu cho , u,d,do ya que 0,,1", m llOxi" nes son frá 2ilc< y ' " m m¡>cn mn facili d . d. L. m is m~ preea uci'-m dd", leoc" " 01 muncjan las com P' ,ne ntcs de 1", leo"s i,lore, . Cmn" ¿slas "'" de toma"o m; n;alura c, fácil m mpe' ' u, """c"o ne, M no ,e llen o el cuidado noce, a'i", I' ", a lo ~'a' u,'" vida m", 1ma. 1", tran >l , I" r"> y lo' cu",P'- 'nente, "" ~' i"d" , q ue , e u¡ilizan en é,' le, y e'l", ri"'" 'l1o, , ,,h, "",, c n'cs. dc beo m,,,"a rsc crm" ocn lC cn d;'p,,,í ' iv,, s de c ub icado
""0'-
Se c ,' itar;;n mucha, a ve r;a; e " lo, circu ilo; de e"ado s (~ Iido si ,'¡'sc," "n 1,,-, ' ;l~u i e n tc ' Ijoea miont,,, ,,1 l'" '''i''' con el lo"
In",rrió" d e l en u n <"in·ui l.. . No in", le oi rcl llo un tran ",ro ' d e un c,"' u" o con la alime nlaci ó n co ence ndido . De lo eOIlI,"'i". p uede d" i' " en forma permane"'c un " .nsi"" r d oh id" a b, e1 e".1das corr iento" h " n, il"r ia, que se llegon o E.enero'- Ccrc i("cse de '1 LOC la alimen ' ",,;(,o e, lá e n o pa ~"d " a,,[e, de iose rtor () rc lirar un " oosi"", u ,»ra c nm po ncole d e u n cl " " 'l".
\'a ln«s dc I' n la r i. ad ón }' de ,'o ltaje de colecl" r . Cerc i("ese de q ue la P' )larid"d del v" lIaje do p'-, I"'i,,;,,i<;n del co le"' or seu ""rree' " a n' c., de m ncc"ar la a limo,,' aci<',n. La I'" l"riz"ci"'o del <:o lee', ,,- d ebe ser ;n' ""a. Adem ás. el "01_ laje enll e el "",ledor y el e mi,or no dd ocrá e,,,,,,Jor 1", , a· I, ,,e, C' locc lhc ado " I'or 1" 1' ''«>. ole loc medi r c, "" "l'ltojcs y "i " ";" I,,, ,,1 " lo, "dec u"d" aole, de ",,,,ce l"r la a li",e,,· 'a ciú n al círc-u ilO.
"~"''-'~R'7.~C'O~· CON I.OS T ~ ~ ~ " ' T " " '- .
do: las ........ , ionr< del cimlilo . E> n".:o a" ... lOdo, la. <;OIIC,io"", >q;lÍn el d,a~ram.> MI e,,,,,,,· 10 aru. de """""1M la .lirncnUción. 1'0 dthe """""tan<: un Iranli.... I una r"""le M voha,. .in una 'esi>-lCnCia hm'ta· ckn en el e""u.lO. ~, i.<ÍÓn
"""r"...
Soldado d d Ir"..... l" .-. C....ndo .... ~ el .. olda· dode "->I0IO doebo ~ con T:lpido:L Sto_w:nd.a . . ..""Iin do po>c<" ..."''' 115 W ~ La> u .."",odades del """""'"'" debet1n ..... lo ..... biblc>. fCTflOC,a do el· Ior. Sto debo: u"liur el mismo lIpodo d ...ipado... de P""manio. PI " crear un di,ipadur ealorir"", ron fI""a. de croe""" b. nuemodad del trlrL,i>Il•• caciófl del e .~". e"mu sc mue5lra en la figu r:> 1().8.
Em pleo d e ¡:e.... .-adon:-< d e
fia e<>mn fu.....e d e ".,.. en cimli•.,. q l ie n Una ..Iod. « proJucid1 por un gcncrado.. de >chal podria de"'",i, "n u"""ido< debe ellilor2n.c al min'mo.1 inicio de la lny«<:ión de 11 odIal. C......., rr><:<,!,undad a.hn"... I, el ~" 1M' debe ~ do......-to al .....eurto . S"""1n """ .... po....bI<:. >e ~ 1m acoplamiem> c"'l""'¡,¡.... íi ~ l"'
c""",'"
hui""'"
R ESUMEN
l.
"'J"'"
2. 3.
~lorl ie~"'~"
d ••o haje. Todo el equipo de be e>la' ai.la· do de l. linca de alime"1>eión eléctrica. IX no sc, ",i. e. " e_ ee>ariu u"" un tran, r",mad", de ai, lam,enlll. " 1 med i, et "nllaje en 1", cireuil" , de tra osistores. hay que 'enc, cuida· clo:> de minim' . a, la po'ib ilidad de corto ci,cu ilo. acc ide nt.· "" enlre ¡e, m in. le, ron espaci amiento muy ee" ·ano. Un wnu eircu ilo "" ciden' . l puede apile" uo .oltaje in,,,.. ,,,,,!,, O.."",¡va. 1"" ele ""'nt". de l tr. " , ¡,! Of Yde " ruirl" .
4.
S leru:ia. h i. le la poo.ibilidad de Ja. i.k" du,ollle una med ición de rcsi'lencia. C.... ndo >e ulllI un óhmc1m de tipo cone.ión en pa,alelo en In< m'.....\ns de ""i...ncia baj •• .,. probable- q"" """"8"" ..... eomenle u..,.,,"••1 "an.."'" 'J lo de>1Juya. Debe 1CI't' naimetro. Una tczb. Úlil a:>ote en el ..,¡. ..,. 1 poIao-idad en b. oone.i<)nc,; del óhrneuo .....,. de "'. nf... 1M .... ~ de " .....""".....~ >i .. IIoCCt'IIIO ......r""" 11 """"""'" de in c<>mpi .,. de "po ItIk:huflblt. CINRdo toe m . b. raiSICnLia con ti " .... il-lor """",,\a en d eifnMlO.deben le........, en .,.,nla que Ioabri ftMM1""'ión a ...06 det Ir....' Se ra:om.ienda haca dos ouies de ""'. ~ do l. mi ncia in~irt,endo 1.. rone'""",,, del óh· !'V. l. rMdleión re<¡ueri
~ I tdl
llar un "
_ro
en .n'ena. E> f'eCfIle q"" In< ~oltí""'ltOS elert,ónic"OO CE....M ¡ ""'''en ron ti""' funció.. p;u-a rr><:
"",,,¡.1<,,
polari' d ire"tomen!e lo, funcio ne, det t, i" ,uficien'e. 1' ello. e'" func'jón . i" e para ,ealln , mc' só lido.
71
b.
7.
l.
'l.
lO
IL
12.
~1""""," dosp""I'",," de ",,\a oólodo""" .mplían el .k '" ~ opli.""io.""", del diodo r ola ceo!,al . el de l. b• •e. y la úlllm•. el mOle,i. 1del eulecto<. Es dec i, . 1", Ir. n. i.• l,,,e, co ntienen dos u/ti,, · " "' . l. unión del e mi",,, y la base, y l. del ""Icel" , j ' l. base I... caeacl..-i.u",a, de .... ".n.i"o",,, de .. /t1Ón dependen del ¡:rado de eonlaminaci('n .n em,5OI'. ba", y Cl~ lerto<. de la gClunctri~ dtl tran.i..o, y del méu>do., de fabricación Para efectos de pobriz.oción. d tran>imo un di'po>IIi"" de dos duJo.., el d.. Hlo em,....--Nsc 'J el doodo """""""-.......,. En 11 tnlI)<>IÍ' de l....p1icac""'CO. d diodo c:misor·bo.· >e . ""'" poIari....."x,., en d"""", ~ el dioodocokctur-bI.. ,...... polarización ...... ill-..a El c:mi>ol le",ilel o.,. 11 r.."." de 105 porta. dores de""'"""'"' dotoum del "".,........ El cokctur rcabe (,co;oIecta.) II .....l"" pone de 105 fMJ"Udurc> de corriente. Lo ......., <;CtIIC de 11 ba>c. El f1uju de ........... e dell'ro del >e realiza n'k:d,m,e los- ponaclyéll portador.. "''''M tlaTi", . La ,ed""id. e"...ienle de los portad,,,.,,, ",Ú"";I..,;". en l. unión <:<>lectOf-b"se ron el emi...... btc:n<' se CO""". mm" w rri
.-..,-.na
"'*'_
""'>1"""
72
E X PE R ,,, eN TO
13
Los IronsiSIOre, 'on ,ensih les , 1ca lo r. La s tem rcra' ura, a 1" q ue pueden orcr. Te"ón espec ificad.., por el fabricanlc. l<" lra n,i , ",,", sc ci o
14 .
15
lO
""0'-
EVALUACiÓN ..AUTO ................................ . Re sponda a l., ,ir uic nles pregun' " par, e..,l ua r ' u a prendizaje.
l.
La un;ó n cm iso r-base dc un tr,nsistor tienc pol ariza _ ción : 1, un ión COicClnT_base lie nc pob_ r;z.c ión 2. En un 'mn,i,{()r PNP el cmi,or e5 (/ '<' _ ';Iivu, Il cga lim ) respecto de la base , en lanlo q ue el colector e s ~ Ip o>i tim, Ilqalil'u) re'rce . to de la 00>0, 3. La, po l. ridades de la, ba le rías de un 'mmi"or ~P~ so n (in"er., n l . idénlicas) en rebe ién con l. , batcr ías de un Uansi '{< >r P:
............................................................
F /\ "
I L 1 /\ R I Z /\ ( 1 6 ~
CO N L OS
"
T " " NS l S T" " ES
11
PROCED IMIENTO ............................................................................................................................. TASLA 10-' , Ca,. ele,;st"""
MATER IAL N ECESA RIO
· ·
Fue n'e de al ime ntación, fuente, d o 1 ; Y 6 V. [-'..q uip": do, miliam f"'r imcln " de m ng<> múltipk (o mul· [imetros d e ZQ 000 H/ V); EVM, • Res; ,!ores; de lOO y 3ZQ11, !; W, • Semirondu,tores: tra n,i stores 2"'3904 y 21' 390 5 mon_ tados dc ma nera eorroe ta . O ' u cqu ivalc nlc. Otro s: un pn lcneió mc' m de 2500 n a 2 W; d o, intcrrupto,es de u n ¡x>lo un tiro,
1, .,
l'a .IO
, ""
1(',
m.'
V"o
V" 8
Va
rn'"
V•.,
, , ,
·
a Polariz ación
,
PNP
Arme el circ uito de la f,g u," 10-9 ca" los interru ptO"" S, Y S, ab ien o,. L. co nf'r uraciún de "-"e circuito sc llama amplificadar de ba.' ~ em ",in . La corr iente de entrada (/,) '" a plica e n l' cune,i"n del en",or, y 1, corrienle de sa lida (lel se mide en el ci rcuito d el co ketor. Co nfigure R, para el valm d o fC,i"eneia máxi· ¡no, wn ello," obti en e lo pulo,i ",ci"n mínima en el cm iwr 01 a plicar la alimel1lac i6" eléctrico. R, es un resi" or limitador dc co rrient c (o de po lari,aeió nl e n el circuito del em i,or. R , e, u n re,istor limitador c n el C,tcoito del colectot, Con;erve la ¡x>lar idad rorrecta de lo bOle ría y del medidor. Conftgure lo , med idore s M, y M , para " . lorc, alt"". Un, Ve7. c",,,oc·tada la . limen _ !aCión. disminuya el inle,,'alo del med idor h"t. qu e sca . decua do pa ra lecr el volor de la corriente , Ame,de W~('C!M la a li "'t''l luáó ~, p idu a Su i~S"uc!o" '1U" 0l"urbr 10'< eO'lrxim,r.< dd CJrCh lf O.
•
R,
1."'"
-
;;
(,t¡~~ ,tI'~t," •
I
V"
"
[
"
",
tf
'. /
v" -,
'
.
- -----±jll l. "
'"
..................................
i)
"
>'0
;
,,
C iene S, y S,. Ob ;e,"e y mid, la eo"ien'e prosen'ccn jos circu i' o, del cm i, or y co k etor. Haga 'u, med ieinnc, de maT"--ra preci sa para adverti r c ual quier dile rencia e ntre 1, .e 1" A note los dotos e n la tabla ](l- !. M ida el ,'alor de los vo lla.ics cmi"" _ba.' c (V" l. C condic io ne, del ci rcu ito . M ida el ",Ior de Ve. Y ,m" ,el o en tabla 10- 1. '"di quc la p
-
P o lariza ción
",a"." • I11 "
,
/
"-
Figuro ' (1-\1. M ed OC>;)rl(l ' ~. """"'"'e y " ' ''''1" e n los c
o 't
NPN
..................................
Abra SL' QUlte el tra nsistor PI'Pdel circ uito y , ust itúyalo ¡X>f el tra nsi"", I'PN , invie rta la polaridad de Vce y de Vél:, como en la f,gura JO- JO, C ierre S" Configure R, para el " . Io r dc fCs; stencia máxi ma. C ierre S,. O bscn'e y mida el va lor de I" y d~ le, A note lo> da to, en la ta bla 10- 1, M,d a los "alores de V"., Va Y V",. Y anótelo s e n la tabla 10- 1. Ind iquc la pol arid ad ,
I
I
74
E X P " R l M E ~ T O
'o
.• .
,'" 'N'''''
,
E
8.
". I
>,
•
9
>,
lOO"
10,
", 8'0 "
B."
11.
e,
25""",
'"
- 111 .. l.'V
Ve<
Configur e R, paTa el va l", de re , i" en, ia mínima Ca mhie los inlc"" lo, de l medi d,,, sOl; ún '" requiera. Oh, e,,'c y mida 1,.. 1, . V"o. Ves Y V",. Ano te lo, re,ultadu, en la ~\bb 10· 1. Ind iqu, la polaridad del vo llaje. ,>\ br.1 S,. ,\ hra e l c ircu ilo cm i,,,,-ba,,, a briendo el intc_ TTup'or S,. Cierre .\'L' O~'Ln'c y m ida y Reg¡," e 1"" dalús e n la tab la 10- 1. AOTa S,
1"." V,•.
S.
JI¡.±-----/'
"
Figur. 10..10. Me
w
............................................................................................................................. PR EGUNTAS 1. ¡,Qué e fect o produ,-e en la corric ntc del "" lce t'" un aumc nto en la po l." izJ ci ón de l e mi...,, '! 2, C alcu le la ~ orri en 'c dc basc (l. = 1" - le) para caJ a CO"j u" lo d e lectu ' a, en la l.o la JO· I A n
5
~,
Calcule e l "o l[aje p reso nte en R, ( V., =
'e
X R)l paf' ca, la co nju nlo de le ct uras e n la lab ia 10·1 . Co me n· te ace rca de la relac ió n entre V", y v,,, La ga ,," fKia de un ampli!i c ador se ca lcula divid ie ndo la co rrie "le de saliJ a (lc c n e, le "' rcr iment o ) e ntre la co rr ien te de e"uada (l, ). ¿C uá l e , la g ana nc;. en C(""ie n' o d el amp lifIc ad or d e ba , e corn ú" ulib e" do en ~ ,, ~ e 'poTimento e n cond ic ione , nor males de ~ pe ro c ;('n ' !
(;0 EX PE RIM E NTO
11 e
GANANCIA DE CORRIENTE (13) EN UNA CONFIGURACiÓN EN EMISOR CO MÚN
INFORMACi ÓN BÁSICA
............................................................................. Conl igu raeiones de los c ircui to s de transistores Un
In,,,,,,,,.. I"rn""¡'. "'1< Ir.,,; ck"",nl... "" ,~~""'la <'<1 un <¡«"il<> do: ".,'"
.......,.;0> d"lInto>:
1I (m,,,,... ak-rri=do" cmi"
,~"""". ~ )
"'" ... ,-.n......L
o"""" """,un y Jl ."'''''''''''' ,..,."un " o~"'-......- ..,.,,7.•"'1.>. 1 " "' U.k.. ""'. p«1,.............~r.n ,....... (,tu'" JI -Ia l bl Y"~ e "do: e>"... C","''',... lJM< ~,Ralb> pr'~ """ 13.< , 1000 '" f ,IW'l/...... FJ ~m"''' -.nzad<. a la f,tuo'a<..-... '1""'" u'ilu nu)". r""'·...-..:u PI'<'" p..'f. _~ '
i;o ,,,, "
;.. ,.. nlCl1k y I".,"",,~,
En""'.''''II'''''' '"
."""""'' ,...;gJ
- . . . en .. eoIf;d:,o """ 1 d< ,..... . ;.).,.. .......... '" PM--.....io. 101 Idm''''' ", ...-;" '" 'wltina ni d """.... do '1"" el ..... "'...,¡,, ~ .... u,,-u'l<> lk <""r~ y el do ""1",,, 1,1 e"':""" do: ~ «-IÓII "" C>lud.i "" el ('1""""""'''' lO. 1'-" lo ... ...r;~Uf ...· i.... d< ,ulIIIIÍIl.ésl<: '" .....:""..... > un po."".-.," .100 e". 1',..., n"''''''''k' ~ ,*"'. b ¡daiz.oo;i- uru boIctU 0:10:.01 .." ...... "'"no;,~ '"k..,,,,_ lo 'rnl""
= ,.
Ct...,.
""
401), En el ",l..."". "'d"""lIl~b un.> "'1'1.:11 de "~'~JC y. IU'~' l,n"~ .'rl ... "" O, El "" ·1' (tu"',,.., """,. cd,..,:"e'~ ,',,",,un IU'~ I~ ",,,,,1 .k ~..., ""hd,. D , 4"" el 1 '.. ,." "'rnun p.t. l. "n"~ )' I~ "'.
".1....
1011. ">l" eire",'" '" ""'''ce ,-""", ,/,. ,·"Je,-"" ,-m",'" " "','" ,;..,,{,,_
76
E XPE R J " " ~T ü"
'"
'o,
t';OTA: la figura 1]·] mueslra un 'ransi" or ~P ~ cO[Jed ado en 1,,-, lre' configUTacione', Para concel"r un lran"'lor Pt.l' b
Ganancia d e co rri ente de los transistores alfa (a ) . En el eas" del ci", uito dc ha", c·omún. la corriente del colector se ccdclinc como el cocien,e de la ",,; ación en la corriente del coleclo r. 11/,. (léase deba /,,) y la " riación en 10 corriente del emisor, M ", con el voltaje dcl c'ol"" ,or con'Wntc. Así,
°
(11 1)
'"
La ecuac ión ( 11 .2) c-'tab lcc~ que ~ e, el coc ienle de l. variación cn la corrienlC del colector. .llc. producida l'" la vari ación ~n la corr iente de base, M . , con el vo ltaj~ del colcctor. Va' e n un v.lor co nstantc. E, decir. ~ Cs el faclor de amplificac ión d ~ la corricnle de un amplificador <1< cmi,,,, ",orriz.do. Olm ,ímoolo para fl es h{eCuando Va es con".nt., el encicn'e !'>Irl M . es igual a ~ C"a ndo V, o ""' cnn' tanlc, A/(l.ll. es igual a
V., V.-.
])e
la ec"a ció" (11.3) sc oh,i cn~ la relación ( 11,4)
R, cvid~n'~ ~ u~ ""nforme '" se . ccrc. a 1, fl ""' cada "''' más grande. As í. un tran, istor cuya", es 0,98 liene "na ~ c'
Alfa S" conocc como codentr de tra"-'faellda de /a corrien te en , ,,,,tido di=,o, y se repr~"'n la como Ir¡"
NPN
" llcconecta a la base. La ganancia de corrienle ahora se representa por ~ (Jalclra griega bel,) y se define COIn O s;guc: (I U )
~l,~
lA """" ¡
~ --
"
lf~'\~
", --
""~,
'"
",,"
~
F'go'. 11·2. Cor riC'f11e en un
ampliticador con omisor alerrizailO,
RESUMEN
AUTOEVALUACIÓN ...................................
1. EftuN """(,'......,itlll de cm,,,,,," ~'enú..>ou COflfj~Ufa..... el ClXICll«: de b y.-.m de l~ '" ''''_ del """':tur. .1J... enlT<: b . ·.n...:iórI en b <:» '"""'" de _ • .1J.. cuando el vnI~JC <:ole<.lI..-<:m'. _'Va''''~'
R""f'O'l'b
~
las siguientes pr<:gulllao. para cv.l= ... ~Il
diuje.
l. 2 3.
'"
La ~an.>JlC" de corricCIlc en u... """r,~...... iórI CE ...
1""",,===
.cpr .......... La pnoIl<.'U de corriornoc de u'" oonfi~ ... a CE l. ...;"'1 de en..ada ...
,-
(11 S)
5.
6,
• e...""" "'" .,1,,.-,,.
' '''''''0'''."".
de Vn y V~ ..... te u'" ,d,cióo imp"n, n" eo!fe" y!l d >d. p"" eual·
quieto de 1..
,.- -
"~U lCo''''
Mm , ul..:
7.
o
1- "
el 1.6 ) 8.
.' .. , " bien;
e
( 11.7)
Si.. mHk lUlO de los y,k",. de " o !l. d ,~'" '" ,-.N.."" "'". ""'"",,;''00 eft l. <:cu;>¡:iúI'I ad ,..,u~ .
('OIlC<:L:l
Al del..-mi..... expcrimeflul"",...c el ... k.. de
en
p. cl .u{-
L:ljc de Va debe """,-":-C:-C;::L> MfIou b qIJC def1lle . P en t&••1I1'1O$ de l. <:>lfIicntc de ooled',.-)· de 1)0... c.' 11 (<<_ión JI . ) 10ft el circu ito de l. figuto lJ·) se mld ... .,'" los SI ~uie n 'e' v,lnros, ron 5 V; 1.. ¡.LA. /" = 4 .5 mA; 1., - 75 fLA , /,.., ~ 9,S mA. lIe,a debe "-"1'
V,,,.-
z. .so
ifu.l. C;;:;;:, ,:c::: El ,'a1m de " q ue , n'''' p'''nde . 1 v. l", de ¡l de'e rmi_ n,do , partir de l. , n><:<.lid """, de lJ pr<~ u "'. 7 '"
..•............................ ....... •••••.................
78
P X PP " L " " N I O
11
PROCEDIMIENTO ............................................................................................................................. MATERIAL NECESARIO
TABLA " -1. " eo >C'O'leO de ¡, oolT,ento p"-,Q
Fuc nte uc a limc mac i,in : do s fucn[c, de vollajc de cJ 0s de 2 500 y5 ()()() n a 2 W, do , in[erru!"ore" po" e o"en d i
•
l.
2,
3.
4
,' rOle d ó ",uito de la figur" U -3. M , y Al, ,on mi· "romil i" mpcrime,.-." mu lti rranr. o . o tie ne n un raTl¡;ú equiva le nte poro milia mperímctro, de 20 000 !l/V (m ulú me tros) _El va lor dc R, '" fija pM a q ue p rod uz . '" una r e , ist e n~ ia m"x im ,. ontc, de cnneLlar la al imc ntacitd ,, cn la lah la 11- 1. Aju,[ e R, p.".' q ue In ~ 30 ILA, }\ Ju, te U, para ma n o tenor V~c c n 6 V M ida y onot e el volo r dc I~. Aj Ll <1e R, p "'"4uel. =40 ~ ¡\ . ¡\j u<1 c R , p ar a m ' rl tc nc r \'0 : e n 6 V. M ,d , Y Ollotc el n lor d e 1"
, , ,
1., ¡LA
ru 30
P"o> 2 )' 3
'"
Pa'iú>2 y 4
jO
PO'iú< 3 y 4 l'a 'iú' 2 Y 5
' No' A: las "",¡en[os dolta s or> el va lo, a bsoluto de la ~ I!o moc ¡" endo los pa= ndica
t,e [as c""loo"" mc e n
5,
6.
""'O'" """
Vue lvo o .' j Ll<1,r R, y R, por, una /. de 50 I'-A Y un Va de 6 V ),1id, Y an"le e l volor de Ah r. S, y S" Ca lc ule fo co n lo" valore , med idos dc l. ' ah l, 11- L a""le e l " , Im .
'e-
,.
1 , '"
Figu ra "
-J. C,,"" I'o do pruuba p" a meO" fo en" " lrallslsto' NPN
............................................................................................................................. PREG U N TAS 1,
Co n bo.sc en el va l,lt de fo d ele,min;wo en e" e " peri _ men [o, e ncuenl re" Mu o" rc la [",mulo y SLl dcs , m>llo.
2.
¿ C Llál c, la dJferenc i, e ntre d ",10'- de fo ca lcu l,do on el P"-'" 5 (,·amhio c<""idc rab le en la e oHad,) y d v, _ lor de l3 c olcu l, do con lo, va k,res de 1", p" os 4 y 5 (c.,mhin ¡X:4uciioj'l
EX PE RIM E i'JTO
DATOS DE UN TRA NSISTOR Y CURVAS CARACTERíSTICAS DEL COLECTOR DE LA CONEXIÓN EN EMISOR COMÚN
INFORMACiÓN B ÁSICA
OBJETIVOS
... .... .... ... ... ..............
Datos de u n transistor
.
i.,,,
lro"," h>re, ,e d,"' iw, roll c" , ,,ele, i" i,," , e'l'" c ifi,," , p" ra ' <:S I" .nJe , • cierta< nc,"c, id"d e, de "p i"· ",,,,", " . El fa b" ,'a 'l!e pn ' ¡~"á ", ,, I" 'j" Je e¡pcrific"c ion<:s p o,a es" " e,,,,,,·ta ;" ie,,, . 1.,,, ,b ,% .
, J)",,,,, d" """ .,·,,-,,('('ú ¡,, m(' ('"",á,
"''''lO
J. l¡¡iof,'.I ,1" <'.lI " ·< 'iji<"!f"IÚJJ "'';''-''''''-'' h tn, \'" I",c, ,"eL,i ' "" "' I>fC , " b" ,a n en el .\·¡'·I,""" ,,,,ü¡,,,,, " ¡>.I'OI",,, ddi" id" 1"" el J FDFC {Joi ",. f.'In ' ,.""ic J)c,'i,,~ t''',~ i'' (,CI · i.,.g
Determinar con experimentos y graficar; la fam ilia de curvas caractensñcas de l colector (VCE cont ra lel para la configuración CE.
<¡¡""'m-ü,,,,'.', rcc"I' ,á..,¡¡"" .,.
mO" "'J' ·.
C",,,,'-;I1. y ""l'lI u liz"J" I ~" la I'IA (1-:1<'<"11""'" IJJ · y la :-JE~·li\ ({I.'alio" al H ',·" ",", ' .-\I"" "¡" "!JIf<'r.' k".""'''''"m). l." ddi" ió,in i,\
Familiarizar al lector con los dalas de los marua· les de transistores.
, UIIlizar un ceeceoo- ele
curvas
de transistores para desplegar la familia de caractérísticas promedio del colector, con la configuraciónCE.
81)
E X pE R I M E N T O
"
12
"'""~"'''I , ~,,;, mJ.. ",1""", ~ '" "'" n'"'l""'""' __" " " 'C ,
"
•
,c:P",-
"
,,'r~~ ~ r':-~ "-
.." T'.,." ,,,...,,,,,,,,, , ,,, . ""
", ' "T'" .
.. "
."' :
"
.. .. ,
" "
. >q- ... ..... .. , •• ,
,
,
, .
,
I
•
I
•
•
" ,
" "
,
"
Fi~u ra 1:l-2. Cantel",i.tica. promedio del ooIoct<>r "nla oonliguraciórT en emisor oom[jr¡ dol2N2 17 (RCA).
F' ~ "'~ 12-1 , lis ", pa,ciol 00 la" cometor;ot" o. 001 ZN4Q74 oon temperatu,", de c"b",na do 25 ' C
4,
: """"r"
00
,
,
,
"
'~
O> O>
"
¡ 4.1-Hd+ ~ _L
,
C~ruuaúli('(/s J O/ms da lo .' de ing e n ie ría . L . figu_ ra 12-1 mue'Ua algunas car. cter¡stica, dd 2N4074,
aunque aquL se om iten alguno, . No todos los manuales listan 1..., caraetL-ristic'''' dc los lronsistores de monera idéntica. Má, aún. l"s , imbu lu, utilizadu, . , i bicn no estáu ;mparcialmenle estandarizadu• . nu siempre so n lo. mi,mo,. Los té<; niro s deben familiarizarse con el manual de lran,istmc, quc rcquicran. Las solap"Sde estos m.nuales incluyen dalOs sobre dispusitiv", dc estad" ,;óhdo. sU funcionamienlú, símbolos y a p l i c ac i on ~', 5. Cun a" ca racterú ' ica .' de los transist ores . L, s cu,,'as caracterí 'ticas de lo, transi"OTcs que incluyen lu, ma_ nuales proporcionan información gráfica de un transi, · to'- Es'as curvas mueSU,n los efecto, de lo '''iación de lu, pacáme"", dd Ir. n,i,tor. por lo que son una impo,tante fuente d ~ información para d disdiador de circui_ tos y el técn,co,
Características promedio del colector para la conf iguración de CE
.
La figur. 12-2 ilustra la familia de curvas caracterí'ticas (VCE respecto de lel promedio del colector dei ua n,istor ti-
po PNP 2N2 l7 con la eontiguración en emisor comrín. Las curvas de e' ta familia se obtienen.l grafiear l c com" fun· ción de Va (para varios valores de Va )• • 1 tiempo 4ue la corrie nte de base se mantiene en valor constante. Observe que cada curva reflej a un nivel creciente del colector--corr i~ nte dd nivel may"r de la currie nte que entra en la ba· se. Es intere
base. Otro aspecto q u ~ , e debe atender es el pun'o doode tcrmina cada curva. Por ejemplo. en la corriente de polan"". ción de base de 0 .1 m"' , la curva termina en Va: ~ -1 2 Y. En e'te punto la corriente del eu lector es de casi 12 mA. El producto de Va e le en el punto terminal de la curva e,. por lo tan'". 144 mW Este valm se aproxima a 150 mW. l. di, ipación de potc<>cia nominal del tronsistor. Asimismo. el punto terminal de las demás curv..., cstá limitado a e'te vol" r de potencia. Un tran, istor no debe funcionar p'" arribo de e,te valm nominal de disipación de polenda, El área w mbrcoda a 1, izquierda dc las eu" 'a, indica l. región de saturación (de conducción máxima) del Iransi"",. Un eamhiu ligero en Va: produce un cambio consideranle en l c' El áre, somhreada debajo de l . = O se detlOmina reg ión ooría mayore, restricciones reialiv", . la disipación permisible Con ba :;e en la figura 12.2, ¡l , e calcula de l. siguiente manera; illc
, - -
-
".
( VO'
cun,
(12.1)
En la gráfica. se lee el valor de lc de dos valores consecutiV", de l. para un valor fij o de Va · Estos v. lores se sustituyen en la ecuación ( 12.1 ) y , e calcula el v.lor de ¡l. Po< ejemplo. si VeE - - 4 V e l. - 0.1 mA,lc - 10 mA (aproximad. meme). Asimismo. si Ve, - -4 Vele - 0.2 mA.
[l A t o ,
"'
• '. -
•
0 ,
" 'ro. •
,
....• "
-,
+ II~
D E U )-; T R A )-; S l S T O R
81
-B"-" "
"~
"
~""" •
f i9" " 12· 3. Circu;'o
le = 18 m."'. Dado q ue l. e le c"a n e n las mismas u n¡dodes (milimnpcrs), "S pos ible ,u'li lm' de mane ra di rec ta en la « ""ción ( 12 .1l . Por lo ta n'" . pa ra la, Cúndicio[le, e'l""'it' ·
cada"
'"
0.2
ro O. ,
A, imi, mo , , i Ve ,- = - 4 V e lB " 0 .3 mA , I,. = 26 m i\ . En "'te e",,,, ob.d o que l. = 0.2 m,-\ e le ~ J 8 mA c""ndo Vc - 4 V, e1 va l"r de ~" S 'a mh ié n do SO. Por Io tan(o , ,i el
,=
tr,,,, islo, funciona COn una po larizac ión de base de 0 .2 mA j ' Ve, = - 4 V. los camb io, linc a b e n la ,,,,,,ienl. de b",e. enlrC 0. 1 y 0.3 m A, prod uc-en camoio, lincab en la corrien_ te dd colec '",_
Circui tos de pru eb a para determ inar las característ ic as prom ed i o del colector (VCE res pecto de lel ··················· El c i,," iIO de pr ueba q ue ilu,tm la li gu ra 12- .1 sc ,,' i liza pora g , " li e~ ' la, C'u ' ''a, ,' ",Jc l" ;,t ica , dc un tron, i" ", :>-1 1':>-1 oon la conr.gu Taeiún de C E. mcd ,;,nie el m~l(,j" de pun ta a fll'OlJ . Para el lran, islor PN P ., e utiliza c l mi'mo ,' in-U IIO de p,ocw . sólo q uc w n 1"', fX,laridade> de la ha' erb y de l oled iL h ;"w nida.' . E n c " e ó rcui io la ,'"rrie nte de w se se e " ahic_ ,. e n un valor cspcc' ir,c'ado a l "j u,"" N L' El p" ",edi mie nto es el siguren lC; R L'" aj u"a ha sta el va lor dc refe renc ia de 1,. '" decir. e l v~l", para el que se deo"" IraZ-'Ir lo cu rva. ('f, ¡eme J e basc y R I man' ie ne c on' iJO"el nivel de l • . Co o mide la c Lrr,i e nlC JeI m icC' L" , en tanLo q ue M , midc c l vo ltajc del c ok ",o,. Se dige n de uoo on uno 1", valo "" rrc~k 'e"'n i " "d o' p",a el ""Itaje del
M,,,
Fill"' . 12-4. G,,'=do, de ruN as 00
micc' or. y se midc y ~ n') l a la úm;en te del "" Ice'n ,- \"" re, ulta d" , se h :a lin n y gra f,ca o. Pa ra obten er una b mili" de c " "'">. >e repil o e " e pm :oo imic"", para lo, -0 1<>,,", e sp.." i. ti e ad,,, de lo w rrie ntc de h"-' e
1-,,, gra bc'ad, ,," , " uio mc\lic(» de CU" 'as de ' ron, i" ,,,c, r>;,' req uieren un c i",u i'o de pr ucha exte rno; el r dc cur" .". Los "" nt" ' . les m" nua le-< del g ra fi"a d.. rr de e urv'a , se fij an " 1,,, " oln,., y c'C' rrienr", d e opc"""i"" "" ~ " eri do , . En 1" pan'a llo del tuIl;. de rayo> ea túd ic" " " porc c'c u O" g'en!. Ten pa nL" lb u na fa milia co mpleta Je e u,,'", c'a ' "ctcrí" i,' os, ,~""') mUe"'" lo flgu,a 12_2. ,i 1(" c" O" 0 1"" del !'Jarreador de c urvas >e ajlL' t"n Lk m.mcra aLkx'u:1d" b!e g ,. fi,,"dor de e u,,'a, c< un" un idad de l tod o a mó · n om~ (f,g ",," 12 -2 ) q ue e n su a , pec"'" fis,e o '" a>emej" a un o
Ex i"~ n ", imaras pa" o scilosco pio co n la, q u ~ es p",i _ ble fu l" ~rafi ", la, pa nta lla> d e lu, osc ilu,wpios l' h . g.rafic,dores de curv a" hlo pcrm ilC " btene r curvos y fa mil ias d~ curvas cacaCleri"icas para su empico inmediato
AUTO EVALUACiÓN
•• • ••• ••• • •• • •• • •• • •• • •• • •• • •• ••• •• Para c'om proh" r 'u ,pro rxhnic rC'I"mda la, si guie nto, preguntas.
1, Lo, " olore, nom lll"les m';x imo s ' 0" "a lore, limite
R ESUM EN
2, El fah riconl e de tran,i;1<"'" proporciona las e"""ter;" ica , d~ " " ' " media nle ta bla, (cuadro) o de mane ro
2.
Las hoj,,-, de ,,-'pcciflcacione, de 1m tran sisto res. iden ,ifica das por un número, incluyon la , iguien'c infor mación; a l mec" ,,,,' a. /» de , e,i pti va. el "Olores de e,pee ifleac i6 n ",,¡, imo , . dJ ea ," " ler; 'lic", el"" t ric", y el c urv os eara"l" ri, (2) Tam_ bién '" d ,,¡x)[]c de " nidades grafl<:adoro, de ,"""'as que "" Uliliz," co" ()seiloscopio de prn¡x'» ¡¡o geLleraL
, L,,,
4
5
(,
.,
~ rá fica ( CUPI O,) ,
",a'"
'r\
q uc no sc del",n reba "r El , imbnlo Vcm I'Ll'''''enta el ,'olt aje dcCC:O::;;ca • si el es", a bierlo , Las Irc, carac lc,;" ic", de tem pc,"Illf' q uo se do;"" ,"'on ,idera r ,,1 uhl i"' r un tron,i stor , on: ,, ) T(' leml"" " I
1"
4.
5,
CE ' c , im boli?a por .===¡;-;~ y re p re, on"
6
7,
b
9. 10
de un tra nsi, lor. La ,le " '1 1r"0", I,,r es la med ida de la ca pacidad de la ba ,e pra controlar lo """icnte del c" lec l" r, Lo g ana ncia en co r" e" ,c de un lra nsislor con la c on~ · gu raei6n CE so pu' ,,1.' ob'e ne r med ian'e la fam ili" de
c:ce",
carae'c,;" ieas En la grállca de la I1 ~ u" I ~ - ~ . p ara uno Vo : mayor ' - 1 V e /, = O. I OlA. esde hecho inde pend;enlO de Yo;· En la ti Eura 12_2. euand<> Vc" = - 4 V ol, ~ ;O:C:;CC:=CC. mA . Ir - 40 mA. En 01 circuilo de pruoh" d e la f,t u' a 12-3 e l pmpó.li.
;;:¡;:¡;¡;;;;;;¡======
to de R, e, man lencr ",g"n varia Va med ,a me e l ojusto de
U ~
ll,, ·ro, [lE
T " A ~ S I ST O .
8,.1
PROCEDIMIENTO
MATE RIAL N EC ESAR I O
5 6,
fue nte de alime ntaci ón : do , fue ntes d e vollaje d e cd, bajo y con "alores "a r;ables . F.quipo : do" micromiliamperímc tro" muilirmngo (o mul[imetro , de 20000 H tv) ; EV M, grancador de cu rvos. • Res;S[ores: 47 0 O a; W. Semieond uctorcs: 2 N3904 con co nector o e4u iva k nle, Otro,,: f'0knciú rndros de 2 500 n a 2 W: dos ;me rmp lore, de un polo un lim. El sigu ie nte f'mcedimie nu> req uiere una aclaración pre,.;, . Al mod ifICar lo> ra ngo, de lo s medidores de cmriente. es po"ble que ¡'S lectu ra, no co inc idan e ntre un intervalo y otro. En real idad . lo, med iJorc, sí genera n la lectura de la corriente real en el ci rc u ito, La diocrepan c;a , urge de va riacione, en la resi stenc ia de l med ido r al p, ,,,r de un interva · lo a olro. A, í. oc pmd uce un cambio en la re,i>leneia lola l del circuito 4ue .feu a la corri e nte del circu ilu. Por lo taOl<>. al mochficar ;nte"'alo s, es neces ario rcaju"" lo, contmles del cireuilo afecl . do pa ra co mpensar lo, ca mb i" , cn la re, i,tencia dd med idor. Otro factor quc sc d ebe co nsidc rar es la ;nte racción del colcelor y d~ la bas e, Es necesar;o aj u,lar o1[a ve, el con_ trol de la corr ie nte de la ba ,e,i varia d ""I 'í mc'n> del <,,). lector para manlc nc r f . c n un v.lor fijo
7, 8,
Graficador d e cu rvas t ipo Tektro nix (autó nom o) 9.
JO.
Ve' respecto de le . ••••••••.•••••••••••••••••••••••
,
;
,
Arme <1 c ircuito de la figura 12-) , Estab le",a V"" en lA V Y V" en O VeS , est" a bie rto , [)elerm;ne /l. , para que V" "ca de O V. M , YM, deben e"ar en d interva · lo de milwmpers mJl"" a f in de prot eger lo, med ido.re>. La amp litud >e d igc dc, p ués de conectar la alime ntaci" n. Rcv i>e 1"" con exione> del c ircu ito a ntc, de ConeC tar la ah memociÓn. C ierre 5,. Aju ste R, de mancra q ue e n M, la leerura >ea de 10 I'-A dc corrien'c (/.). Aju,le de nue"o R,. eaa n_ do >ea nccesario en los paso , 3 }' 4, pa ra m,nte ncr l. - 10 I-'A, La lectura de M, de l>cri ser O ( Va ~ O), leo el " olor de Ic Y , ,,,,t d o c n l. tabla 12-J. Poco, poco . jUstC Vc, por cad . "a lor d e VCE que in_ duye I. t.blo 12·1. Ob ",,,'e el ,·alor d e 1, pa ra cada "a lor de Vu y a n" ,do en la tJbla J 2- l. Aju"c V cc para que V CE = O V. Est.blcz,," /l. , que /.= 20 ",A Y mJ nteng. 1" e n c, le " olor d uron[e 1"" poso' 5 y 6 .
1"""
Lea el "alor de 1" y ,n'"e1o e n b lab ia 12 - 1, Aju,le 10' "alor", de Vcc por cad a 'ah de Va q ue regisrra la la bia 12-1. Ob,erve y an ole el "1,,, dc 1,. para c.da valor dc \'u. Mo nito rcc f. Y rcaj u"c /l.J. , i es nece>ario, para ma nle "e r /. - 20 ¡J.A. Rep ila 1m p,sos de l 4 ha", el G P'lra tooos lo, "al,~ re, dc I. dc la tabla 12· 1. Abra S " Con lu, d'tos de la tJbla 12-1 graflq ue la> c urva, car acterística, dd co lector P'lra lo config ura_ ció n e n cmi, orcom ún dd 2 N3904 ; atil icc papel milimé'rico. Ve,·"' el ~j e horiw rl1al e I c • el eje vertIcal.
.
EstahlezC'a los co ntrole, dd graficador de cu rv. , ' c · gún la> inslmcci"ne, del fabrl ca nle , El aum ento de la corrienle d e ba se deberá se r d e JO ",!l/paso, lo, vol t, co lector. em isor dc 5 V {d ivisió n hori7.0nlal . El cjc vCrlical del g raficador de cm"", >e dcfln e co mo 2 Ndi,i , ión. i.m valorc, del cje vertical a hora C<>rre,pond e" ./c Y los d el eje horizontal. V". como en la figura 12-5 Confif ure el f rafica dor de curv", pa ra u n Ir.n,ist or /<;p:-¡ Jn, erte un transi,t'" 2/<;3904e n el e nch afe i""a proc bas del graficador de cu ,,'a, . Rc aju"c In, co ntroles del in' tru me nu> basta logra, el funcionamic n'o de sea do, Debe rá aparecer un juego de cur"" de V(~· respeCiO de Ir
TAllLA 12- 1 , Di>1<>s de l. pr uet>a da Ve< ra spocto da le
(con1;gam·
CÓff de CE )' rorr"nte de ba se ba¡a
1,. mA
'.
e"~
ro
O
2,5
,
Va, V
7,5
m
0.5
"
17..'
zc
20
'" 'so" m •
1"~P f"'''''NT()'~
Mol
12.
,----+--"
,,
s:
-f---
-+--,," •
•
'. •
FIguta 11-6. ~
h Stw::u d O l _.
<»_ ""-.
Ah",. pend'cular al cJe "","_1.1. la cual in_ {C''''c"t.,i La, CU,yos de 1., c I n cn" y 8 (fi~u . ,.12 -51_ b ) Desde los 1J'l'IlOS" Y8 ,....,., linea> pcrpcndioculafG Iuci.a el cje venical. al qlOC iIWcroOcu n i e y o. MOda La c->dad de d,y.......,. de la cuadricula. que hay _re e y D Y mulllplóqlOda pur el r...,..,.. de calibnción que cmpI« (2 mAl. fJ """,'ud<> "'" el ,·.Ior de :!.Ir- (Ejemplo; ,.; eD "" 2! d,,'t.iorIc>. cnlOfl:!.le · 2; X 2 rnA - 5 mAl· el Con la ronf,tu'...·ión " .. n.1 del ~,.f,c..d"..de ClIf...... La d,fC.c C$ de 10 ¡LA, "'" lo Lamo. :!.I. - lO ¡LA dI SU>lilUy. k.. y .. k""...boc",""" c..n b fÓfmul. dc
"
o
0 0
fl
1 "~''1'''ljc
"d'buJc la., cun 'a, dc 'C'pIIC>la Y' .eftalc l. "''''''Ch' C
o
00
o , o
00
o , o o, o o, o
0 0
o
0 •• • •• ••• " 0
o
00
o
00
o, o
00
o
0 0
o
0 0
o
00
o , o
0 0
o
00 0 " 0 •
5 X 10
10XW '
•
o o , o o, o o • • o. o
0 .0 •• •• • •
•
•
= :'000
o • • o • • o • • o • • o • • o. o • • o. o. o o o • • • • • ••
PR EGUNTAS
e,"" 1
,
<",y.., C......1 c'j,,"".., pn>mcd,,, del ,~~""I'" Y k... da, de La ,.. 1>1. 12-1 cak:ulc el .alo. de 11 en' ..., l. - 20 ¡LA ,.J,() ¡LA. , i Vn- - 20 V Mu.:,."c ~ ...." k.. cílc uk",. Cakulc 1.0 dJ.ir-05ft del coIcctn.- del 2.' 0'/0-1 me. d.-c b ....,... 12-1 pa<:I ...... ,, ~u ....""" .. k_e> de ' . Y
En el ci'eu'lo de la fipl" J 2·), "'lllé crcc'" pnxluc,,;i la ,n,,,,,,ión de 1.0 P'~and"" de V. ? . Qué "lVa al <:<>mJWar 1.. cu...- ca.-a.:t<.";",ic.. de Vn .o."",-.e, de 1,_olCn:f'CII'C"
'" '. :I.l1OC>lrC uno,
I~
----
EXPE RI M E :-J T O
CÓMO PROBAR DIODOS DE ESTADO SOLIDO Y TRANSISTORES
IN FORMACIÓN BÁSICA .............................................................................
Cómo probar u n d iod o c o n u n óhmetro
.
u" I" cn i ~ o on el"'lfÓnica dc,," ser cap'''. de verificar el 1"unc ionarni,' rllo de todo COnll>o"onto de e'tado <61i,lo y de " ,,,,, ' ¡ I~" de un c qu il~) dowóni00, Y" " " . "1 dar se"' ieio a " "e. co","" ir " flO "lLC"O O Irah"J"" enn m,~k 1,,, ,le 1" Ix>r.llmi o. Asi",i,"'o, d ~ ,t"d ¡" nl~ ' Iu~ trah"j" con el c4u ipo dc la",-",tori" dc,," ~'t ar ~n po' ihilid" d de proh" r la, componcrlle' de! circuilo, Si Ull circuito 1""lb en cl bhor a"'r;o. e! c"udiallle del" "";" ,u',i el motivo Ysi la razón C' lo r" lIa dc U"" cO"'lxlHcfl!e. ddl<"rá delect" r cuál es la P"'''' ",criada. En la nl"Yor¡" de lo, Ca'OS es po' ible re\';," ' lo' ,h,~I", ,le "",a l Y lo, ,,:elif,cadorc, de o, l"do , ólido desconccwdO' ,Id circui'o con un (¡I"nel", "",",'
°
OBJETIVOS ........ ..... ..................
Probar diodos de estado sólido con un óhmetro.
Probar diodos de esta do sólido con aparatos de prueba de 'pasa o no pasa",
Probar transistores con un 6hmetro.
Probar transistores y diodos de estado sólido con un probador de transistores.
8h
F X" I: K 'MENTO
Si la re Si "~'Kia d iTe" '" d,' 1d ii~"". Sin cmha rgo, cu""do el ,¡i,,_ d o mues"a un" "" i' I<"ll ci" d i r~ct" ha';a y un ~ "" " te- fleia i n" ~rs" e1e,'ad" , '" " na huc na cOlldieiún. ,l. Lo> proeh" del di(~¡" e'(ln un óhm C1ro " o .lr del"" " " '(1_ li",,, r 'l {" ¡ "" e;' )" ti,· ohm., ¡'vjv {'O I"""''', el v,, 11Jj. e ll las [e r"' i"oks ' icl med idor no sc,á sul, cie nto p"ra [lo l"i,.",.
1
,1,-
Cómo probar un transistor con un óhmetro
P""
.
e"" "yud" de
Ull " hm,' I'" eo "'·enci,,,,"1 ~s frce'u""te q ue el I<-'<: n ieo p ueda det c'u ar un " "n si'IOl ddecluo, ,, con u lla [lrue l>" fuerJ de ci'cu ilo . 1"" [lTILcc h", de la "" ;" c' n" i" ,e "'o hnn en1Tc ( 1) cm i"" y I>u,,,, e ) co kclor y h,,,e y n ) co _ Icuor y cmi " " . Par-, med ir la Te ,; " c"c;a c n"c do , ¡,' ''" ina , b , las ter m;" ale, dd ó hm,' IrO p'i mer<> se con e,,'m ~" uu" d irección, y " co nLi" "acü ;n ' e invic n<'". En ulla dc csla' po-" C;" ,,"s d" 1" ' am i"a les , l. r~, i" e nc i" c ntre (1 ) e"' i,or y h"", Y (1 ) co lector y ~' " dd ", "" muy ob'"ia, 10 ((J O O JlL:h. En la ,Iirecc ión op uc"a, la "'., i' lc nú, e<:r rcLui" ",,,, nte I>aja. Esla rc, i, totlC ia J ;re" . ' o C' dc HK) O mc no, . En g" "é ral h. y IX"' " d ilá ,'n"i" Cilla, lec" U' "S e nlre co k "'m y c m i,o" Si U" lI'a ll5i'tor no I"',a e,," prue ba e, 4ue c, "¡ " vc ri" do. Si la pa"" a ri n es l~ lS i h l e que o"ó d efed u,lSo. E< prdc rih le u,;I;za r un prulxLdor d ~ ' ", n, i"o,e" UIl g r" ~ e" ,l or ,k Cu"'as o ,,1 fUlleion,"nient" d~ 1 ' ", n'; ' 10 ' en u il c;rc u;,o e" o l"" ""i("" q ue un óh m,' If
Cómo re v isa r t ransisto re s y diodos con un probador de transisto res .. Lo, probdo, c' de Ir~,,, i,,,,,,, s SOl< in, ' ru,neil \<" p" r" rcvi _ >cOI Ira,,,;" m ", }' d i" I" , de e' t"do , úJi(lo. iOxi " ,'" I'e , Ill' " ,le pm h"d u,,,, de 1';rr" i ,l or~ ' (1) pmh"d o r " ¡p ido ,'" ci reui_ 'o, ¡ 1 ) p rohadnr ¡; I~' n ,,,," cllimic ,,IO, y ( .1) I'r" b, do r CSl ;', ,, ,la r 1"'''' lahor;"m;o, C"d" t ilX' e, 1'' ''' u]\;, f" ",' i,; " ,¡" ic';,Ade", ", . los ;""I,""dorc , J e ,un", '"'' i",lic"d" r,·, co llfi,hks J ol ('lIlei" " "", i"" I" de un 1," ,,, i' I"'El I" oh "dor e" cire'" i'" v" rif ie" si U" tr;""i " or ' Iu,' h Jll ,' i" " ,,h" ,le 1Tl "" c' ra ,,,le c L,,,,b l'n "O ciTe ullo 1" si¡" l<' 1" ,_ e ie,,,¡,,. l ." ,,"paó,b d de l Lr", ,, i" or P''';' " ""'1' 1,I;ca r" " " " . 1 ;1 " ,,~ " Ila , o¡,al v,' '' '''a l dé '" dC" ' '''I''-' '' o . l.," \I';II" " lm e,
~:f-~ .
"- .f '" -.•J .' '
•
,.
'e '~ '
Fig ura 13-1, Ana"",,,,, de sem'oon
(HK:kok
Te., chmg s ys rcms)
' 111" sc re"" i, " " co " c"c pro had", 1":rlTli'~ " , al><." a l léc nico si el ' " "" iMor c,la dc, co nc c lado , si " ún I'u n, io ,," . Lo " ~n toja, dc sde IlIego , es q uc no C' " o e~'orio d ~"' o nc c' ar _ lo d el cir, u il0 . ~kd i a n ' c lo, prol" Kiore , de Ir,,"si,, o ,,,s I"r-, ,,,",,\enimien. to e n g c "~ rol ' c ", ,,Ii, a ll lre, l i l ~ " Jo p rud",,, ( J) g" ", i1ci. de la c"l'r ienlc d ire'.:' a o !>el" de ull Ira" , i" o'O (2 ) ,'ome nle de fu!,a h,,' e a COb :lo, co n " mi, or ;\hierl" (lw ) , y O ) con,,, ein: ui'o dc l , (Mct," a em i" " y I>a",. A I~ ,,,)( ,, p..obaJOTCSde m''' ''c' i1 i,,, ic'n'o ;"d "y,," una flll,,-,i' ., " P"-'" o no p"",", 0 '''" ,,, rnhi,' n e,"e lll,,,' co n I\l~ d io, P" ' " id" " ,ific" r 1,,, ekn"-'nlo, del lr.u, i' IO', , i ," ' o, '" dc ,wIll",c n. El pro~ldo .. de la Il gu· ' " 13- 1 t ieB" " ola, ",,,,, f,,"e i"'t<", y I'u~dc rev i"" d i
°
("'J ~" r
I'~ O ~ ,, ~
I' I O D O '
" ' TAn o
'"
T,mbién •• i,len 1',,,>I>aJ<)<.,, I'" ra ' wir",., I, .",i",,,,,, y rro ¡r", ~ C«' , de . lIa 1">I. ".; ia.
7.
2-
4.
5.
6.
T k A N " ''' ' ~r '
M7
probador p roou<'C "n. inJ icad ,"" Je l>u\:na " m"la e,,., J iciÚ,, Lt>s grar", .J<>n.." oc eu,,'a, wml>iC" "m e.ed,, ",", d,,· po' iü >", p;>,a "",J i, el ru""i,~'ami"",,, Jc "" "a",i.· de
1"'''''''
Pan di"d"• ..., <"" 1.. "'""'1';110. de Jid." medi'¡',.. '" conc«afl en el d ioo.k> • lin .... ~";>r ... ~i''''n(:'' Yen "'plNl:l '" reoll1" un. ""tunocn diodo la =i'lC'nCia ~ ele'M cuando ~L;l poWiado .... m:or>cr.l in.......... y boja Món ~ d"...:,a. En b m;o~-..ri~ de b Jio"".. hu.:..... 1~ ,"'ación ene", el valor mc' may.... T. m/oioón n ",.i= I;to; un........ UJr . - .... 6hntcl.... Si b UnOÓll "'1Ó p:>brind> bI la (JI pooición. b ..".¡". I""";>lor lOO '" de'hc e ~ el ....lu;. "rorriet\", de ... ioórI mh;..... y par.o ello boy 'l"'-" dtt" los ;ftltn:olos abadon:o. puo:d.. enflar Innao...,.. y dn<. bisttn ~ a JI'U"f- d,''''n> de ei",uilO. I"0badoo n 'ipo ..-ilJ\Konlo ) ~ ("OIindD par.o Iallonlafio. En los prol>O
d,,,,,,,,,.,.
3.
y
'o,¡""ro C''''"',o.
RESUMEN
1.
' '' '.11)0
1""'''*
.tI"'"
AUTOEVALUAC IÓN ................................... p.ar-a coml"ul"" .... al'",ooi,...; . nos!,,-....:b la> .igulenl'" prcgun<=.
l.
l:n .-..leirneeroCOO«tOmo:. ,1IlCma del no;:dido-". 2- 1.... "-"Si. .... ...... di"""" de un d i
-=~~;;~.Ialla. baja l y la ""¡,,ene.. inwno ... (a/Ia, baja ~
;
.1.
1....
"'~ioón
oun: la ..... '!ene;;,
in~,
"" di
la d'-u .... K1' ~ mt.....
.." ===-:::====;
1... "",i"",,,,,ia di"",... de: l a un ión e"';_'~
",i"....
ItJaiÑIJI1• ..-.. ~frc""" 5. ""'";-:'" Con loo proba.
"""nos U ..., ""'-"'- condocfOf>e'. pucd<- ~ «:g ' de 'l"C
no e
( " <'~"'. faI"" )
l\,~
I'X "
' " " l '.
'!.,,,
lJ
PROCEDIMIENTO ............. ...... ...... .............................. ... ......... ... .. ........... .. .......... ... .... ...... ........ ......... MAT ER IAL NECESARIO
"
"""mo de al"''''"' ad,\,,, rut'nl" de wl'aj<- ~" cd ~ajo. h lni l''': I'''''''''''~ <.l.' tra..o1";.., ,,to l>-.lja y "n "-,
,
I lI.~enlll""
1>,
7,
1"""
la p~.ond.od y 'oh..;: de 1:1_ .cm';",, 1es del
UhmcIm ""'" 1", no:di.:ione, de .... ....rrni naJc,; ....._ diaroIe ... mili ,.." " d'l""al. Ha¡:a uu poutba de "" de " ....1¡focador de ..lirio de 110 y. el di.rl" l. """"""'" b, ",,,,,¡,,,,les del ,ih....1 ro ni " " dd di,rlI~ In,·,,·... b, "..n nin>b del ,i/unclm )' )lIlJ<'h<
"'<.k_''''
,
~.
R"I' ila \o< ra-""' del I . 1 3 p;>r> la >.dial de corri~"1C ha';". d iodo 2. Mida y an"'e en la labia 1.1·1 . I"'r, "Iu. ,,'i. " " l. el " , Ior d" la, "";",-nc;;,, K. y Kt' en : n¡ la ,n,ió" E a Il lem i" .. " ba",): "1 cn la unió n e a Jl (,'01<'01,,, 'l b,",,). y e) E" e lo mi",," cok,<' "r) . b\ la ",bla Ll_ I inJ i' I"Csi d ucno o "",11>. Rc"i la los 1"'' ''' S Y(, ~I 'r~n,i,,, .. 2.
OI.ra ,,"' . la 1I:''''c ,''';'' de di,rlI•. A"",, ~ la<......,¡ici,..e' de rc' i""","'ia !>.ajJ . N, . ~" ta c< ,lumn> ~""la r; LX¡(" d ireel. ·· de la lahla D -l. y la d" re ' ;'"C",,;a ,,1,>"aJa. cn la e" ¡u,,,n . ·'I·ol. ri' ."eió.. im 'C'",," , Ca lcule l' "I\,,'e 1" rebei,;" 1", re, i>t"""; "' i,,,'cr · ' a y d irecta del ,Ii,nk) cn la lah lJ 13-1, E.. l. c '~umna "b,"do" iodiq uc _i d di,rlI) '" l>ucno malo.
e"',,,
.' °
"" _ ~"...
r"lltA .)- 1 . _
,
--
Pruebas con u n probador de transistores ...•............•.. ••..•..•..•..•..•. S,
'l. IIJ,
l.ea b, in" "" .." ¡..n...,, de cómo u_ el t"'*'ador de u-alL'¡'''''''' que '" le lula ,,-,il'naC'rie y el m.. del n del Iran, i",...-. y en la coIU"\I\a "" 1'1.'<1;"," 1", di,,","'" I"""ba . 4"" '" ruede n rOJ I;, ar, I'ru d ", ¡'" d ,,, d i"
Rr .. " ..... ;". II
¡',J,m " " ~'" ;''''''~'
(,••1"....,", 1>;" 1,,
"·d ;lic."""
/"~Qrl"~·~,,,
d,,,, ,,,
Rd
/o'" ,«h
l.-r""""."1,,
,
12n V I~, odo >
d< ",,..1 2
, ,,~ , i._
---
"'';'¡
T'-';", .- I Jo, 1: . B
-~(".lI
,
Jo, Ea( '
Tr. n.,;....~ ! d -f: .U
,~-
("
"U
,
,k, l e . <"
- - - ----------~~
,1<
fmb
~ '"b'I<'''''''
,~"n,,-~, ,le
"".1,·1"
,,,,,,,,,h>,..,
~-< pu
",.h,...
- , -,
Rroif,,;>Jor
T.-..""" 1 T""",¡"'.. 2
.......... ..........................••......................... .............................................. .•..............
PREGUNTA S
,
C""'P"" "" """It:od el JIOI'l"'Ó de 1t.>dos i..........~. C<>mp>n: "" ~I""" de las ~ dellrusiulll' con Óhm. ll" (laN.o I}- 11CUOI l......11"'.....",. de Ir....· ........... (uN.o 1l.2 ~C"ml.... "'d~de .......l,...¡"" ilJl('R"'_....
t...o.".
~Qué pttallCioneo ... debetlle'....- ~-"'" '" ¡wueb>s de ' oMi." ""';" no un dKxJo? ~C"'l '" b d il"crrnci,;, """" un prul>..do......ln.... ~ •• • cuilO y uno r....... dt cim"lO? ¿Qué~ica\.'"
dorde
1~<.i'olOJC;?
puedeoo ~CUOI ............·
E X PE RIMEN T O
~ 14 8
POLARIZACION y GANANCIA DEL • A MPLIFICADOR EN EMISOR COMUN
INFORMACiÓN BAslCA
El transistor c o m o amplificador de CA .... ....•.•..•.•..•. b el e.pon"'....... 11 """,,"ó que en un l~"""'.. "" la " .... f,~~;" L> ",""Oenle de b-c n>bto b "''''......., del "'....." AdmIa>.. el ~_ . en lo come"'" del cr~ m m~Y'. que el ; nh> de b
('f~
comen'" de 1;>al;e. La rc
.....
Jo le
" - - -- (V, _ , c <>nM a l1t c )
:o. l.
a
I
L 1", ~ " .. ~, ~i_·"'u" ,,"'~ . ,J<>I",;"..-;,;" rn J"....,,' 4) PO'" clk, ",m_ ""'" se defin.'; ., ,,,,,, Lo , ......ncü J""a .............c J,ruw dd "a...,"'. " ... 10", ... fi:",..,¡,:." Cli}. • u_o 0:<>1......" .. bu« .....id ,-,¡",,0P0·..... .... "",","'. ~:.a..,. .. '" b> "'...........""" de J"obf,.~:"", "'" _rlif... de a"'¡"~ <..Ji<, y 'cie ..
·"""n-.
w: w'ili,......... "".... '.... de
lA". ampiific:oolo .... ,k- " a""¡...,,...:s '" u " I",a aml'lif",.u "."cnlc. y
""hap de cd "ca. En eMe c.p.,,.,,,,,,,,,,, "" " "'an k.. ampIiIKü"", de ~,> .......1< ,- "" llaje d~ n , ,l...~, ~ "" el "mr h f;,'" '~'" ,.... ,E 1""-.1< "'.1 "." .m _
,,", fu""ú,,,,,,.
,
EX ~¡¡R I"' ¡¡"'Tf>"
92
<,
.,
~ fV'
----1~
)
-. -. l·.
~
..,
I'.
-. -
~
.,
o ~ ~
-
,,
_ C
_a""",_. L.
,• , ,
",PN <:<>nIio;pJRKlo <:<>mI>""",- o»
F'lI ' " , .... , . T,_
,,
,
f'~ufa
14·1 '" el diag,.m. del cireui'" de un ,ron,,,· ' o, NP~ c, "' lí~u ,"do como ampllfic.do. de c' <"n cmi,." . I~ ",il"'¡". R, YR, "" u, an para 1> polari'''''iún en d"" cla del ci'eu;I\' b,,,, ·cmi,m . Vre allmen" la rorri. " 'e dd col",·,,,, y el v,,¡'oje de fuente del di"i "" de P'" po],, ;,.a. ci(m de l. ha"' . R , y R,. La seijal de enlrada V "" ,",,, pI; "00 la ba, e med ian'. C, y la senal de ..lid. V ~"" el CU!< de e"" k, h"l. "hora e>ludiado wbre 1.." ca, .c'e';,lic• • de k.. t>emos que un P""!ue'''' a"menl" en l. e'" me",. de bo.. . p,,.].-;e un aumen,,, """''' me.... ~f.ode de l. corTienrc del """'-'tOf. l:n3 Ii gc'''' di,mi"""_'" de la corrierne de ..... U"" dic Y del C01cck..- ..... n en fase. El pado de Co.. pro"""a el flujO de una con-ien le de b.osc ..noi....1 (l. + I, l. !;n el ciclo . ~"; llCk """ de Iipu ",,,,,id.l de l. "n de ha", I"'" " ,,.n ~"; ""iü!"", ",,,,"d,,,,", en r... de l. " .. ,riente del " ,1""",.. C" "ooO cI .mplifi"adn, fun<:i,m. en l; p'-"";ún line. l de La, ea,"ck,í sli ~ .., dell,.n,i "I"'. S U I~' n g J
",It.j.
lee,,,, ",,"...
r
c,.
•,
If."';"".......
pro""".
e,""
r."".
'''..ación.
FOVUO'. 14-2. ~ _ "" la ... ' ..... "" la - . en la ... '. . . O» lO Y
_
,,, ,
,
,
comen"
'r-"
e..........
q... lo del rolecIuf. 2 toA f. = 100 ¡u\. En el ciclo de co.-rioctote de~ . i~ de lo Iipn 1+2. la corrioen
V ...... 2 mA •• 1 mAy....d"'. 2 mA . En .... ci""'ilo. P'"" lo W>IO. ..... e. mbio de la """""'" de la ,..",qJ en la ..... de 100 mA J"'WOC' ..... cambio de 2 mA .... la conicnIe de a>......... pon. ..... P""-nocia de COfrienIe JI de :!O. Al a"mcnUf lo ca. por RL y. PO" lo Uf"o, la ,,"ida de ",-~"je en R~ e. "'OjlOf. Cuanlo majlOf" la ,,:tí de vol· uje en el ,-.,.;,,,.. de ca" .a. ...... d, ..... ,.....)'<' V<' g~n lo relación Ve - \ 're -Vat.
doodc V" . la (;;lida de ",-,llaje en el re,iSl O" de
,
( 14 2) c.'~ a .
es (14 3)
,
-
'1{
(... t 1I
+
' 1{
f l{lC''',\)
" 0\ 00> L<>Ol1_ "" """"1 """ """ _ ''''''w""",,,," """ -""""" ,'''''-'v 'I-t~ olO'6j
" ,1
u''' '''''''.''''I' rl ~p '" ·u.... P ""UlU~'~¡' ~Jr'I"" I~ ....,\ rl":'I.c.':>S " N -' '1J';,f ''''1''' "1' '''''.''1' 1"1' '1"'1 ""'" ~"" """'l'" ... CL'P'''...., "" "'.....'''l 'u'U.-"''-''lL >l' r·"tdc "" """'l '1 >p ". . ...." '.' 1"•.c.",,, "1' ....,.. .., ""'.." " ...od ...... ,, ~n.' -....'1"1' 1',......."'''.''''''''l'od "1' ' P ..·... ""'J'p '1 "" ' >p "'''''''''ucl'od >p ~""" ..,,, '1 ...'.....'L'l' Ir".> p ·.., "rl,od "1' ;>fr'I"·' [,1 ·t· tl ""d'! rl U~ .H"""'" ",," IJ ''''''W~ PI' "'1""" P rJ"" ., ~ .,,'~ ;>foil",' 1"1' ""1'''01',,) '"1 ·" ' l·' '-'I''·' ·''''' ' '''·> -' '''''''1-'''''w~ .",,'.' ~","'" ~'.' "1' " roll un ' . 4 '"" ", ,, ./ .~ "''''1 ' 1 "" " '1' ~l '.' ,,1 ."'~ r "r'~" (1 c t >(' ., r" ' I" " ' 1' "" '-"1' un u." nl' l'u " ,' ' 1{ e 'H ,·"'.. 1 'r'''l " ,rd " ~W,,., ",,,.' nJ "U" "U"S~.' .'U '~ 'NP 10'" U"...,..' 'f'" "''''1 "1' u"'.>r:-L u~l'od >r "" "~,~ El
~
....... ' -10;-'-----
'L
-- ~
.L"""
'P .. u "p"U'Ull.'PI' "'''' .po'''':> "" 1"''''' oun" ~~
•• afelloll. ap JOS!II.!P &IUe!p;lW U9Pez¡JeIOd
(t
"e--1
L~~_ '.\ _
:[
..
''' -''q
J ._, '.
,..... ..> ,,,-"'pud .-mb
" '" v'x
-n
"
.
-.4 el .J.d" "'.' '->1' u...."'I u" !"""":>!:"" ' I ,q' I'~"1 ",, :1,'1. rJrtl " pucu ",,:'u".1 r~Ullu"" "N '''*J'''lw~ UlS '1"..'" .1 ~p .,:'u.....* ' 1 .J:> "1' "'Jl""J.-.u.- ,J"" 01 ~ ' N J"l '1'" ~I'''''''¡ >nb"\"""'''''''P ""n .~ ':>J.>:>S 'o':'u"l'-.I", ' d"'l 'P ruo":"">UI "un ~~ "1' ¡n¡'" "1'P:>....-:>UJ(Q q ...ro .~ ·n 1,) •...c~ :>q=op "'I'""'-I,piw" I~ >nb q ",,-, o~ 'P 1""'" '1 'P """"'--"'-'J q ...... ' 11 'P C!"""".<:U q ""b ,,"'-"'" "'1""'" Q ',)'P~'lL~~,""" q '5 ·D 'P lar." , .., 'P:>ou>ta " q eJN ",X)I:>:>.>"" ono ,..,., "" " N """,,) JI"L.........' ,... 'x'I""'!J'ldw~ 1"1' <>.> "P p<.>rI",,,4 '1 DWIt"'-'P """'.... • ,,~ >p '.' JOIt:ltU "JJ'I< "',......'" 1:>P .1"1"' "1' 1"1''''' ' 1 " '" :>I'''~l~ U" _oJ'~"_ ..'",.. u"" l' 'OJ"" -. '" "1" >([ .","'1 rl ~' r l "r " rllo" I':>P, "''''1 "1 "" Ol"ll'''' l' ~JlU~ "'.'II'''''!'I' "! ,~"" h '""I,">P '''''''''' ~ , soq I "~'" r ' l ·",,,q "1~r I"~·" "! "1' , 1'", .¡'" P U'" "'~J no "''I!I' " "1' I."~' >P :>fOll" " un 'J" "''' '~ "" '''''''q"I :>P o' .-.p Ir~ ,,", rl:>P ~' U 'W' ''' 01u,'" ,!",u.>n" u~ :>""U'''''''I' ,< C,u:>wrn: .....~ 1"1' :>,u.->UJo>.> 01 :>nb ' '1'''<1 ·r .> :>p (1":> "1' 1J9l"""",:>obp ru" cJ-"l" ' N .--.p '~:"'P I~ '> /I""'.> "",'.) -' .... :>P "",,-'u, """"..,.....-'1 PI' "" .oq q" '5 ..1I·.....mc I"I' ......!""-' P uo:> "I"l1OJOd "" (~I:·QUO'> ~ l<"" P ·tTl un;JI)'" "p J,) ....""-"*'" 1" "",""""",' q
0
•
•
0
•• 0
•
••• •• •
•
0
•
•
0
•
•
0
0
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ugpezm qe¡SiI
" U9!:>eZ!Jl1lod ap SOpolílW
.!"",,"•.
!'"
,uu:>""' ...........
un :>:>uI'~d "" 'lUI-''''l''U:>I-''''''~ '"1 >p 1. '-""1 IOc............ .. ""l -< " "J '1"''''''' "1' 1....""., _ ............. :>p """"-p "PI" """'1'" "",HOl"P ,,'. '"'l1t.,.,,>lj'I'1"''' """ ':"':'Iql' tJo,j
'rr-n
'''''''':'0''.''' ""1 ~,u.'1"""
.1":'lo~ '" Á ~-""" -' ..,..,... -u.> ,nlQ:>p< I~.-u Ir~:>< "p >f.'I''':>p "PI"' T I "" ·opr.> -I)'ldw. I"'P' >r ~'U:>UJO:> ,,"' nU ..""""" I"1"'I'OWl> P -' (,"ti 1
""n
nl .., ~"'" :>P fp.~ (IUOO,) • oOll l u ""I~ oeqwo """" - J l1:> IOc.. ~:>O '1 . . ~"-""'q() ...A ' :O¡U....""'" "'l"~ "" P ( ~ '" ' <'<1 "" un "-'lU-~ ""pI q ~""'I' ~--rl unl!!J"
t''''''
:>1'.,,,,,
:>1'.,,,,,
.""'J
."""""" lOO" ""'"""' .., "lI "l'U" .. "" U9Ql!l"-'0
'\
-
1"''''' """
_ _ ..
H.
" 0 " 0.)
. 0" .. · '
H e<
"",,",,"w
LJ
u .>P)Uft\. ;'
'OOLlI-II' 4 "V
, 1<,
V ';) "V H V"
A
~ O ", V 7I~ V ·'O .
"
9 -1
e X P E R I M E N T O"
RTh . la rC., istenc ia de Thevenin. eq ui.ole a la rc, islcncia en p"ra ld o de R , y R,
R ,R,_ R , + R,
(14.6)
El , iguienre pa,o "-, ~ ok ul a r la c' ''Tiontc del cmisor según la siguieme ecuación q ue se ded ucc co n la, kycs dc Kirch _ ho rl ( 14.7)
La corrienlc de la ba, e (1,) sc cak ula co n la rdación p",a la gana ncia de corriente. med iante la co rrienre de emi,,,,r ' luO se >cab, de ca lcubr y la l' dellran ,i,l",". (l4.S)
A l com binar lo, eeu,ciones (14.7) y (l4.8l)' u, ando 0.7 V como u na ace plab le segu nda apr", imaá í n de V~", la fórmu_ la de l. se co nvierte en
Duranle "" e proceso. el amphf,,'ador de be funciona r so!>rc su reg ió n linea l. Tambi¿n es po'iblc dclcrminar <'on experimen'o s el in_ ten." lo de operaci6n line, 1d e esle aml'li flcado,- En la en · " ada se inyec to una ,e nol de oud io, por ejemplo una o ndl seno idal de ] 000 Hz. y <'o n un o sciloscop io se mO nilOrea 1" sahda en el col eC[or. Anlcs de empeza r, el o'e nuador del generodor de la se'-la l se fija en su .. '1", minim". La ",Iid a del gencrador se inerementa y la o nda respec ti va , e ob,er"a en el o sci losco pio. La señal de entrada se mide ,,'bre el inte' ..010 en el que , por ob se..aci 6n en el o, ciloscopio, es ev i· dente que no hay d istors i6 n en lo se'-lal de sa lid" Con esto meJ,ciún se obtie ne el inte",'alo de en lmd a d e lo se;lal en la cual no , e prod uce di ' to"ió n.
RE SUMEN
].
2.
J:::1J' - 0.7
(14.9J
I'R& + R"
Con C, sO acopl. la scña] de cnlroda con la base y co n e , se ¡;OllCcta la , erial de , alida con la etapa siguie nte (aquí no , e mueslra). R,. produ ce la de generación d o cd y co m_ pensa los combios de corrien te deb,do s a lo temperalura y a otm_' ..,ri>cione , . Si un amplifICador e,tá bien dise ñado. el ""i, tor del emi"" . R,:. compcn"" los combios de tempe ra_ tu, a y las var iacio ne, en el va lor de l' del rran, i"or. dado q ue au n cu ando dos tran,istores ten gon el mISmo n úmero 2N. e,i"en variociollC' en 1>. C&de,vío R&en 1., frecue ncias de c, q ue el circu ito dc be manejar. R,. "-, d r,,-, istor de CaI_ ga del co lec"'r.
3.
5.
.
El amp lificad or de emi , or aterrizad o ", un ampl ificado r de e,mionte. voltaj e y pOlencia . Co n expe rimen to, es I'os iblc determinar la gap.. n ~i " de vohajc del amplificador inycc. tando en la enrrada una señal d e vollaje med,do, Se mide. ento nce,. el volt aje d e la señal de salido (co n un o,ci losco pio o un vo l,[met ro de ca) : el cocie nte de la >eñal de , al ida y la se" al d e entrada es el que requ irc la gana nc'ia de mita· Je. 10.< d ecir Ganal\C io de ..oltaje = 1',,,,
(l 4 .l0J
de CE se usan en audio, radio. telev'-'ión y aIra, ' pli. c·oelo ne,. Las condici o ne, de po larización de un ompliflC ador de CE sin d IS to rsión son: a ) la unión em i" ,,-ba., e lie· ne I'0 larizoc ió n en d irec ta y b) la u nión col ector-ba," llene polarizaci ón en invc",a . La corri ente de I'0 lari" ciú n de la ba ' e. /., en un amo pl ificador de CE es la co rriente de cd de la base que ddlne el pu nto de operación del circuito y de term ina la co rrien te d e cole,:tor de estado estae ionario, U na inyección de "'nal de ca. i.. en lo ba, e aumenla y d isminuye de ma nera alterna la coniente de la ba",. co mo indica la ligura 14 _2. Esto es. la co m ente de la ba se es la sum a algebm iea d e " e i. La COrtiellle del co lector d el ampli fIcador COrrtspon· d iente a la corrieote d e la , eñol de b,se es ¡:lib' y lacorrienre tola] de colee " ". /e + 1';, (figura 14-2) , En tanto el omplifie'<1or funcione por tod , la I'oreiún b nea l de ,us caracterlslieas. de 0.1 a 0.2 V. V. K (figu. ra 14-3 J. la señ al de so lida. es fiel reprodu cción de la cntrada . Si el ampliftead of se so breexc ita po r una señal de entr,da d ema , iado ele..ado (r.gura ]4-3) O si opera en lo porc ión ob n",,1 de Su, coroclcrí sticas. lo señ al de solid a se di'torsio na. es dec ir, la on da de SJ lid, e, di"i n" , la de entrado. La fig ura ]4·4 ilustra un ci rcuito de po larizac-ión me· dia nrc di'i 'o' de ,'últaje. en el cuol el re., i"or del emiso r. R,. s"m inist'o realimen tación negati va o degeneración p"-ra com pen sar la tendenci a del lrJ nsi"or • aumenlar su co rrienl e cnn!' lrme . u menla el ealor RJ y R¡ SOn porle del d i..i" " de vteneio, R&. en lo figura 14_4 también "tabil i,., el eircuito para 1,,,, d i,'e"'''' va lore , de ¡:l de 1,,,, Iran·
'e-
4,
6.
Gana ncia de voltaje
l<» rran, iswre, de una co nr'g urac ió n dc ampl ifieadnr
7.
8.
."""'.... ('o,''',",'''' """'lar que el " ~I,,,, de 11 enore or~n· del m....." upo le!- doc'T. con el m"mn núme. ro de JI :I) ~.C) ' ~ri~ c<>n ~ m ph{ ud . R, penn"e que l. del <~n.,,"" se m~men~ rofl>,anle en el ,n· ....... k> de 'ar~in de 11 U de mluje de ...... defi"", "'...... el """ien\e del ..>luje de 1:1 .."ul de ..locb Y el "~"J<' ele 1:I.rn.1ele enIra
">l''''''
9
P"''''''' ,al"""".
~ .. de
el""" ""
••
mIt.je = -
"-
lO.
El .... pllf....,¡... de: Ir i"".. c<>n CE (~ , ....."".. de wol..,... en Clln'...... e y """,nci.1
AUTO EVALUACiÓN ................................... P",. '~"" I"'''''''''' . I"cn,j,""je ,e' f'<",d. la, ' ¡~u IC"l". ¡>re · ~ u n t"'-
1. La ~ "n.n"la d" ",It. jo del ,mplik , d",. d, la ligur.
1' ·4 e. dc ~O. C" ,,,,d() e, se ah,e 1, r."n" K" dd . "' . phlk" I", doho: (m,m""',,,. ,¡¡m,,,,,,ú', u, 1" mi",,,, l. 2. S, en la flgula 1. -. el val", 'C'I'C"'"'' de R, Y R, ,." 22 l U y 4,1 U l. R. - 100 y ~'h "'...... d.>1 en un "'leO-aJ.. de f,,,,....,,,,,;a; enlle 20 y 20 000 lb.. El ,-..... de R, e n el di ... "". e. de I ~ 11. I'J ,~." m:i •• mnde Xcde C. que !",'""'Ie ,*,Ido.. de ....J;" el ."uIa...... ~ oo..c ~ ItncT p.UnUl.ilinen IJirn-"'..........¡. j - El "~'"J<' de la l med"¡' en el "''''-••:..... ,." de 25 Y_1.. ,.. . _ c... do:- "~ , .,,, dol ,mpl, f",>
,i""'"
............................. ...............................
7
PROCEDIMI ENTO
•••••••.• .. . .. . .. . .. .. . . _
-
.
MAT ER IAL NECES ARI O
3.
~ de .:Jirr>eT>bcióa,oo. m ul'ill'lClro digiL>l; gcncndo< "'. ...>idal de AF. !k>.i'hM"CS: 560. 1000 U. 8 .2. 18 eo a '" W. Cap;u;i~, rc" <10:", de 25 ~ I' a SO V; 100 ~F a SO V. ~"mi""OO " C lo 'e >: 2N39Oo1 (o "'1m_Oliente) con e nc'hufe :..iee uado ¡ntC"ITUp l O' de un un lim
• •
O,"',,
,I,""'"i"
4
P"'"
S
Estabilización de la po lariza c ión .•...•.•.•.•.
"'rmc:
el eircuolOde 1.> ('SUla 1 4 . ~. Cicm: S,_ ~I ido la C en 1.> taN. 14· 1. M ida """ un mul,ímnm cfi Sit:LI el YOka,., ba>oe a """" V. . el _<>luje de: cM;· .... V~. 1 el Y1<:100 "" 1.> t.bh 14- I COOI la ley de: Ohm W,I....TI y la ecuación ( 14.7) calcule d yak.- de con.idcnndn t>na ~ de: loo. " En qué dI(....,., eoIOS dos cálculos ? Eo· pliqoc el porq ué de la d,f"""""a> '1"" se oblen¡:an.
1. 2.
C<>noclC un p;:llUadl. dt lCñal de audio """ t>na . .1,· d> mini .... de 1000 l b Cft las l<:nI1,na"" de ""'~ del amplof,C»X. C.-..cetc el eab le de la e-nlI'adI...-u . cal de un """ilosoopoo en 1", teTriina1cs dO ...11da del ¡W->' nhcncr la amplifJG>aloda del¡«:n",..¡nr de audio ju"" ",ha"" del p'm ~ l de d i""" i,'" par. '1"" al"" "'''>' l. m,h ima "". da "'n" idal , in di,,,,,,,i(,n. M,d, la ampli'ud p ien . p i. e" de ,,>la onda de ",l id. y de la ot1da d" ""l,ad• . En 1. "lila 14_1 .' n '~ e 1". ,".,ul,. d",. ),fida lOmhié n 1" V",. ), V,~ y 'eg¡""'~" e n 1. tah la 14 ·1 ; en ésta dib ,,;n d istor>.iónm el _;1<>0,",,",,. M ida /e- V... Vu 110 omplilUd pie<> • p;ro de los . ol..jc> de 1." ",,/\;ola, de mb'ad> Y<1<: .... ido. Aoole ...... _aloro y d ,buje _ on
'r
f,.
Efecto d el c apacitar e n der ivación con emiso r sobre la gana nc ia •.•.•.•.• .•.•.•.•..•... C on el ,=il""e<>I'i" cnn«lad" e n l. ",I jda <1<:1 a mplio ficad ,.. (fi gu,. 14 ·S) .ju'le el ate nuodor de l ~ener.J", de au dja "",a ob te ne' el SO f"" óento de 1> ,,,/;,/,, m~ · X"" " sú, di."""iún do! amplifit'ado '7. Olisc:,vc, mid a y .nole e n 1;, la hla 14-2 el vol,... pie" , p i"o de la se¡,al de e ntrada j ho."'n la """ ~ a de ca Cn' Te cm i". y ti"", •. 8. C.!cuk 13 g..........;. de e. del . mplificad" ,. y . ...·""la "" la u bl. 14·2. 9 . Sin moción del a1enuador del sero:r:Idor de a ud.... ",l¡r" e, del eircwlll. lO. R,-piu los pasos 1 y S. 11. C"", un cuno circu,,,, .:Jndedor de ..... .. 12. R"J*a loo paso... 7 YS. " Qué d«l<> produo:e en el de"''''1 "''''' elel .mpllflCad<.- un """" circui'" "" ..... 1 6.
""'"
a ,..
, - ------r-Cj. '. 1'"
~
--
Ao'....
...........
F....
.. _ -..- e_'.'..... __
P"l ~ . I>" C10 '"
y
G "~"~ CI ~
DU
~"""''''<:ADO.
I ~
.,,
~. ,
C...._ . "'"
"••
"
",
\'"
, ,
!.I&A 14.-l- e p
,-
.... .
~ ."""
~.
.
_,-
r
"~
,
,-
s,,¡w
,
,.,
,~
,
0000AI1• ........1
C~
\"1'1'
tAi".J"
l .. ,SO R CO "'UN
,~
b"'_
,~
r.......
u 9.10
11. 12
............................................................................................................................. PREGUNTAS ..Cu.íI '" d pmp;,. - .-ok eun b
r.a"" ·
dc C, '"" b f' p"a
I ~·S··
;,Qué
.,r",...,...'.....0_
,Jc b ea del aml•
do> '" d<:>o............~a (',? . Qué ere<.~" 1......, en el fnncio....an..en'" dd .ml'hfK"d<.. "m ili< R,?
EX PER I MEN TO
®
IMPEDANCIA, POTENCIA Y RELACIONES DE FASE EN UN AMPLIFICADOR EN EMISOR COMÚN
OB.JETIVOS
INFORM AC i ÓN BÁSIC A • • • • • ' •• •• • • • • • • •• • • • •• o • • • • • • • • • • o • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Imped anc ia de e nlrada ....... .•... .•..•....•....•..•.•..•..•.•..
"""ad.•.z.....
1... , m¡>edc'nl:iJ do R"",. de nn amphf...·adu< ... defi .... como' el coeñ>l de en1"""-a, ,._ Y lo "..m eme de: b ",i'W de
UIlrada. i_
,-
' _ - -
lIS. il
'-
,,- ... po.oedl: ",,""'br de nunn:> upcrirncnt2l yaodo _ •• Iotcs al lo o.:"",,¡tín (l ~d)..
m~;",u, '"_
e .... y W>l,lu -
e.,. un mi<:rooompc:rimctro .. W1 m,liampaimcuo de (a >e mid< lo
base,
.-"""tu.
wolt¡..... B puI<:ro:lÓmCIro R, '" conect> en"" los ""..... " y B e..mo muc.1t3 la (¡,uu ¡S· l . R, ... yaci. hO>Ul q... el y...lt.:I~. ..~ en R, '1- 1;0 . ... el Y1" de 1. !dI.>1 medido entre k", 1""11"" B Y C. AC\.Inli ión R, "" ,,,, ir. dd e¡,eui." y ... mide:. Lo n::,, """"ia óhmICa de II:, .... ,han ¡t u. I ;o R.u ,mpc:d"""';l de: rnl,.. d> de un amphf",..dor en cml.." c~)m ~n ;Iumen....1cune,,' ''' en el ""'CU lto de en,rad> u..... ,e.limenl...,¡''''' de:gc......u liv•. En el e~ pc'i me n 'o 14"" obse,,6 quoe si el ' e,i",,, de l cm,,.,, . R" no llene de, in ci 6" .!OC proo uee u..... dege"",,,,,i';" , La ""ITiente
..... ........... ... ........ ....
Medir la irnpedanc:ia , de entrada Y salida da ..... ampIiicador de CE.
Dell'!rl1'Wla" la gan¡n:;ia de polEl"Cia en ceceeIesdelX!~
de CE.
ceeeve- con
IX!
osccce
eso-
la (ase de la SElI'\al del YCfuje de entrada y sak:la en IX! ampiIicador de
CE.
.
loo
~~.I' ~I "" NTO
"
,
,.
• <>-.---111~ "«
0, 0,
,
._ . - $:'
""• •
,
'"
".
V"
•
0,
T . O,
"
""" M,
<
-_.
"
.
.".
----.,, '~r¡ • ..a "" ~~. ,."
'.
~
r-.,....15-1.e-cuoo ..
e...· ' ·...
.
. (,.l' '-
Gaoa"".. de poI""",a La ,mpe""""" de ",lioh,7__ del amplif",ador >edelermo,. en forma e'l'efi""",'al al anad ir un I"Meoc ió mclf<> IR...} en el circu,'" de ...lid. (figora I S- I), El pl'UCOllim;"ntu "" el >i g,oOcn lc: l. de ...lida. ",.oh prime ro >e mide sin earg,ao . "'>nlinU"';"n loe c,-""",Ia l. carga =,i,¡ iva co mo", mue"" ~ ," .ju.1O h."T' qu< 1, M ue '"~ ." ,J,al de , . lida. Y"". e> igual . la mOl od del yalor inici. 1med ido de X", >e rel;" del dr· euilo y . e mide su n;., i,¡encia. El valor med ,do en ,>11 m••' . pue•. l. ¡mreda"";. de :;alida. 7...... . dd amplili" ado r, Al medir b. impeda oci. , de entrad. y ... lida. h. y 'lue teTIC' euidau" en mante""r , in dis lOr, ió n la, >e", le. de en ·
",,",1
v"'.
Ganancia de potencia . ••.. ...•••.••..••..•..••..
"'-
(lS .3)
(IU)
A l , u, tiluir In, v, l,,,,,, de P... )' p... en l. eeu"".ln (15.2) '" obl iene
--
O S.5)
R",
G, n,nci. de poTencia (d ll) - lO log
".
(1 5 ,6)
"~o
Re lacio nes d e fase ... .•.. .•.. .•..•.. ....•...... .. En el .mplif",ador en cm,.." comun el voltaje: eñal de entrado en b ba>e. v_o<:JbocrYC el dn:ll'lO de 1. f' ~ ura 15-2FJ YOItoje: de .."lido enlfe el cole
varia ,n - - . : "'" la""",ca-
cole<1or. i•. """" n:be.... '" puede demoo.lraor al .piar b ley
le del
(15.11
O S,2)
So >e""n u,;e el .aIa" Y uli4l es po y .."Iida b da.ir
-
"_
1... g.nanci. en poIenci . de Iln a.mplifK:ad<".
e>Ú • potenr.:iaJ de 'ic:ma)
ra...""..
1... de poi""","" en un amplifK:mn. a d ronmoe de la 1">ICnC'i.I de b >eflal de salida. Y de b de entrada,
r.; »
---_t.·,
... ~ Ó I t _ _ 1_
Imped anc ia de sa lida •...•..••..••..•..•.. •.. •...
". '. ' '. --
,~
,-, ,.' ,,
La ccuac:ión ( 15-11 indoa """ el voItoJC f...".... dcl coIa:Ior. V no- a igu.ol • b """" de b ""~ de .......;e. ¡€e X R L Un.~ dd res""", de =1'<>-' R,.• Y el .... ll.JC cnrrc el roIccror Y 1. llm"' . v,.. So Vcr esta f,JO. "",ru.."" i. ... mento. el wolIa;e en R ¿ tombién >e illCfemema y. por \o lanIO. Va d ÍYninu· ye. c... furme i. di
'u"","'•.
En un transi>.lor NPN (fig llr. 15-2). cuanlo M posi'i"" "" luce el vulloje de l. "'''al de cnlr3<:. "_ llÚs la <'< MTienle loc1,,,., ",",rorm. mio nq . li..., '" ~ ""e es le . o ltaje. m... di,m,nllye la ",.....icnTe de cok\:tc.-. ])e , hí que j, está en frISe " .. "... , DaJ" '1"" v~ ""l Odesf.,;aili) 1800 ,e,p,,,'" de i, . enl' '''''''. Yn l.mb;';n e>tá desf.",· do 180 0 en ,e1ac;ón cnn ". ~ . Para
.""""'la
' '' P f. IH N <:' A . P O~f.NC'A
~
"A'"
10 1
, ,;:..
"-
RU,A C'ON"S IH
..
'. ".
y
...
'- ' ....
........ . ~ e-.:to .. kry 0& ~ dot Kin:HlcII M apoca ....
_
dOl • •".,.
,
'. IVI
"'c,,_q""VCC _ij'lL ~'"
FI9o""5--). En .... - . . . fase On un o", plif", ,.&.o- ca cm i",r común,," uu un <»<:ilos· ""Pi<> Mmo ,Ium. lo fi· gu,. 15·2. Al iniei3r. la entrad a "erticallamb,én '" e<>nccta O" OSle punt o, 1::1 nivd hor izonta l , e aj usla de manero q ue ¡o Id , 1de enu . da en la ba , e inicie en el pun!" de c,u,'e co n e! eje cern, y el . ..,miciclo posi tivo de lo oooa """"id "1 pre· codo 01scmiciclo ncgati'o. como mu","o la fig ura 15·3. L, entrado >ertieal entonces se cambia al c<>ke~ " del u.",.. t,,, 11a ",lida.., ol>er:i oobreexci.a",,_
,."ne· P""':"""
0.
_
.... _
.....,. 0& _
5.
_
' 80" teSPOClO
...,...... .. -.;.o
.".
eireu it" de colec to r. R", ,e 3j US13 h, ,,, qu o el , oltaje de la carga. "....
,-
r;
('.J''''
Gomn de p" lcn::i• • - - . p_ ,_
-R..
donde R_ Y R.. ..,.. .... ~ ,_ , . ........ cooocidos
RESUMEN
l . llo ,mpe. de e.-ra.h. n se de r,,,,, como
-'-
z...." R_
de un ....pl,foca-
<> medidos de 1. imped;onci.. de en!rW y p i . de l rircuno. 6 , La pn.ncia de po&cro.-i>. de "" iUTlplifocadoo' por la renenI se e>.po=> ea dcclbcles (da ) como
'. '-
G2:un::i>. de p
(l51J
dende ,,_ es d 0011.>.1" de 1a ..rw al 1.1 base e '- la e<>rrienlc de 1.1 >etW al La base. 1 PaU, \O, R,. en d citeu;'" de la 1>0."" romo dc.cnl>e la fi~u . fa IS·\' se inyttt> una onda. senoidal de 3..d' <1 en la bo.. y .. aJu, to /t. ha sta q ue el "Oltoje, >.' en R, '"" igu.1 • 4, La impocl. ncia de salida. R",. de un . mplifie>d<>r de CE '" mide en forma experimen tal si 50 C
1. En ........ plifocadordec.E. d "'Olu je de la.aw eAo1 de ~ en b~ ,
,_o
d
10 2
F. X Pr, R ' M E N f O ' 1
AUTOEVALUACIÓN ................................... p.., ova l... . u ..,..,ndi...jc ""'I,o..d.. , ¡,..icn lCS pn: . Lt,;
, ..ntU.
,
n, ,,,,
el
13 ·( R. se aj""" h.>~ ql>< ""¡"J" VAl' - V... P•• alcubr la Onpahn
"" lo
ampl ,r",Moo es
~
med..
de
1::" .. (,pra l S· ( , _ - O.S V _ . . ... - I V_rR, ~ 1 000 ... 1... Imp«bnri> de "finada del .mpl'r"'.....
0"'
_
3. El 001...1'1' de 1. (,tu
medodo e n e l coleclO< del ;unph r", aW< J , ·1 .. de -1.6 V . in c"'P- SI .. l. u"d. >C c~......, .. un;, calJ"a dc 250 ~ . el l/ol .." ..... medodo, en '" "2I'S' dd colcc l q... di 'l'"'" de mil""" Uletn.a la "". iI:lI de de 1> base. como describe la fl8ura 1$.1. y ""~ ennecIado par, ub>e" . r l. , dial ok "" lid., .....
","",.1.
'" aju,'a
poI. que ' P'''''''.
una 000, ,,,,,,,¡<.la!. cuyo
""r.'-
>c midd" p",;livo 'p.rezca an'.". del ... micid " " " '. Cuando el osd l"",,,p,,, se COnec,. en're J. ba'e y I.I;C""'., el sc micicin de IJ onda "' Il( ~. d.1 que "" Cdanei. de enlroJa de 1 000 • Y un. impclc .mplir",adur c> de C~,,~,-~ L. ~.n.nci.o de rorencia del .mpli f,ca&>r de la p"'. gunlJ. 6 c> de dB
'""cdc
.......... .....••........... ... ........... .....•........... .
' ''"''''~Nr e ~.
"O Tf "" C ' A v
~ L l A r , O N F. ~
D•. fA'L
103
PROCEDI M IE NT O
....... ....••••••••.•.......... ............. .............•. ..... ........ .. ... ... ... ........... .. ............................. Impedanc ia de sali da . ••••••••.•. •.•...........•.• 5. N" - jF _ d " j •..-/ que b sel>al do: ¡.ahd .. """'oda. v_ ..... it=!
MAT E R IA L N ECE SAR IO
hoente de .,¡imenl pbcb y aMI v
: fucnlC :1;0. re·
vai3bIes.
Equipo>: """" Ioo<:opio. mullimclru ....;d,¡l de AF.
d i ~ i td ,
_
ador ><:.
6.
~ S60 -, dos do: 1. 8.1. 18 k- " '1> ...... C3p3C""""" dos de 25 JLF .. so V, 100 JLF" .so v. • s.-m. :"nduc"""", 2NJ':K» " cquiv*"'c. • Quuo, inlClTupIOf de un polo un tiro; po;ió mctro de
S 000 . " 2
.. b mil3 """'oda en el pmo 3<1. Rcti r-c R... del e""""o. M oda y ....."" ~ 8Ic es el . ...... do: b impcd.onc.. do: lida. R....
~ ..:
la im pc
e3mi
w.
",,11.>;'" del lIans,;I",.
Imped ancia d e e nt rad a ..•. ... .•. ... ..... •.••.•••
Ganancia en potencia ...... ....... .. ............•
l . Arme el eireuil<' de la figu,a 15-1. r . .. R, ulillee un ro,¡"", de 1 k - . R.. , es Un l>"'cneiómelroc,l"""",io mido y "'ti"'" e n la .abl. IS· I 01 ...-.le.jo p i"" • p;eo de a l ",,, en ,tC; h l "N <> .... en Se. yel v.. en la ....lid• . 4. Ca lcule Y. al R. o=I.md<> 1'..- de y... . Anuce el en 1.. ..bU 1S-1. Calcule y .noIe '- y R_ Mueotre lUSdlculos.
7. Cok " le y aflo'e en l. ubla 1S· l 1" t Ofla ncia de ""ha· je y de IX,(e""i" (éóla on de<:ibcle..> dd circuilu con C O,~ " . M"e, (,e sus dle" I"•.
Efecto de un re ststc r de em isor sin deriva ci ó n
.D."
". .. ~ y .. - - . . . ". ... .
TAa.A '!>- 1. -
,"
8
..1 NI> wmbir ~I ",,-el d~ la ~ d~ ~,tUasipro obo.erliflC~ di.m,nuYÓ "" f.,.."...
deo""'-
",,,,r,,,,,lO""?
oo'
ee ce C..._ ..
,~
,-2·'
•
'K
'"
'-
.
'.
'.
V. r V...
'~
'-o
,~
o
p- ; . " It>ila¡'-
"'
1 04
EX ~f . ' ''E NTO
, .
11.
()boen.e doo eic:.... do .. onda do •••hda D1ibújeb etI
.. tabl. 1S-2 ron l. f.... en liempo en rel.a
b ) Cuando e , e
Pu nt os ad ic io nales 12.
1J.
Relaciones de fase .. .•...•..••.. ......•••.. •••... 9 lO.
Abra S,. C"I"q ue e , en el Ón:UiIO. Cierre s,. (""n un " 'ci lo"""I" " ob.. ,,," d", cid", de la ond a de la ",, ¡wl de e ntr :>da. Dil>újda en J. u bl. 15·2
Explique con lOdo c dol ei rcui'u de la " SUR 15· 1 dir.... ",n'c al de e:\le e.""n menlo . Aphque el p
..................................................•.. ... ...........•••••••...................................................
PREGUNTAS
l . al Si dc>ear. malir en fOfma d"'x!a ". (e l ...4...je en R.l ~por qllt ,io tr'ili..,- un osc, llema eléctrico? b) ¿Por ' Iué en gene,a l no se n:c"m iend a uliJi." inSI' " men" ", 1],>lanle S' 2. ¿Q ué cr......., boy en Lo impcdaroc" de enloda .. .., "'. tira el <:aJI«,.... de der,"X1Ón.c,. de la fi ~ ..... IS-l ? JlI>lir",... ... ~ ron loo daI<.. """ obIenS"
"",í. """"...
J.
4.
¿Cuál <:> Lo ",laclÓn en rasc en ' ic:ron etI ..... e.l'"f1men.... g)
EXPERIMENTO
~
LOCALlZACION DE FALLAS EN UN AMPLIFICADOR DE CE
INFORMAC iÓ N BÁSICA ......... .. " ' "
.
"
Prueba d inámica de un am plific ad or CE •....•...••. ...•• b 0>lC • • pctimell\O .., ~ romo ""'f'IifictuJali<1l. <... Ji#or.tiOn. ...... señal de ........JI' que b que "",¡be ... la C1lInt;, definición elemenlOl de ampllrICado. "'~1Cn' una llWId':t de prot>M $.U f~ icnto en fiwma dinimica. CltoKr"" el amplio focab CE de: la r.&usa 16-1 . Suponp que lo pnancia de WlI,a}< de CSIe .-,i,rocado... .,. de SO Yque f......iona romo ampbrocado... lonul (o ...... ,~ de enInda lit: inycct;o. """ iCIIol _ 1 de SO ...V. ... b Wida deh.rl ~ ..... sdI:Il scnoidal no d~ de l.S V. Bu o . . puebo d •.w..i de ori:W. Ci docir. si lo odW de .... 1(\;1 $In d1i1<>tenlt de ahll'lCftlaCl6n. runc ~ _ de ma ",,_
""'Y'.
rao.al.. f ~
t.o. ¡n..rumc""," que oc U>.UI
pruebo un ; .....r..du< de s.ai..al >etUd.o1 que funcione e n el inl<: r~alo de f= UCftCi del .mpl i f'~ y u n osello.c pata I.'ajet. de 1"".., 1101.... do c nlra,J..¡, y ... lid>. En d e~m plo . ",aior. '" ""umc que la ela!", '" "'v¡.,., en ... l"",IrJad , Sin em/'larg<>, 5uponga que e n 1.. lenn; n.a les de ...lid a dd aml'lrlread<>. 00 hay .. ñal e'¡>c
C>.U
OBJETIVOS
..... ....... ... ......... .. .....
Re
fl..nciOna de Il"a"lera rorrecta,
las normas de voltaje de cd Yresisten-
()}tener
cia de
forma corecta. e i'If9r1' CUéI esla causa del probIema en las rreoccoes de vottaje Y resistencia de un a:npIificador de-
tecncsc. l oca liz a r las fallas de
un amplificador defec-
tuoso.
«
•
-.-,~
e
'.
fa", ........
."
.
-f~
O
<•
• r
-.
r..TOW>A
~~
<
' BU>
,
no"
"'.0'"
'v -'-k:
• '.....
~ ,~
<.
o
-L
.....
Flgur. 111-1. U... 1",..... do 1'fOOO'
U~
.",p" IOcador c.
"'-"" ~
.... _
,..,I do< enuMb del amp!i f""""'" Y,., ub.........~ c......... """'......,'1*>. s. lo. >t'1\;lI c:> nomuI. la>. punlalo de p. dd """,~. "'" c. ",1>ivI al pml<> B (t-c: l del ~mphr,ud"r_ Si ... del ampiif..,ñw es.......w . ... w:t\al ~I de e>lc: putIIO..,,1 aY b m ...... que la ck Iu 1CmIi.....'" de eNroda. SI "'. hoy >dial en la tQ:;c. hoy dof, ~bk:< c.II""""'_La p";mera. q"" el C::tpaC.IOf. e" Olé m-no . La ""gunia. """ la lemllrW de la ~ ""P cono " '" b "erra (debido ~ un trano¡".... U uttll " ""I">nenle de· f<:<'1"''''''. en el C","'"t<> de 1. Pata delee....-un <~I"'< i . l... . bi<.'f1< ' ~I~ conectar un Ca l'"Óln. de 0. 1 ...1' en e, y ,1b>crv., l. ",ñal de ",¡;
~n
cm"
"""j.
la l'" nl3 de pr ueb o del
"" -ih" ,,,p;" .e Conec ta a
la ho",. S i
,.., "pa'ccc un. sejj, l "'f",fica <¡uc cn c l circu it" oc la ha ", hay un Coru, ei,mi'". También c, f'O'iblc dclClm ina,.i el ea¡uci'o,. C,. c,t;i ,bien" medi.n' c un ",,[uim ic"'o dc ><:.ul. Supon ga '1'" cl e.."u;'" de ennada. ",e1a.d.. C,. fUlIClonan m n n" rm.o li·
1do ",'','''''' ""ca y _
ar lo oé!\aI
cono..... >c debe a...li7.ar el fu....ionounicnlO en ni del ..... pli rICad. I. ..Qué r-- dcbrri ~ird ...., ~ deIcmoirw cuOI de la> """Jk"lC"Ies " """"Iionc> a.... r...sa~ La pi"""" prueba "" ddcrm;...,- si el llans.islor .... botn , ~ ello se u,;liza .... ~dc tr1ns.i .. ores; ... lu ~iera oC
n'Cm¡>!.za .
Si no ><: d;'I"""'c de un ",,>bod<" tá averiad". y el ","ullo aún no funcion• . e l problcm. C, l:\ en el "" i,l or. en l. , con."ion". cn'n: resi""r. , y tr.n · ""O"'' o cn la fuente de . Hm"n'",ión
•
•
,,.
... .. ,
''''''':;.e
~
-,
.~ ,
Normas del vo l taje de cd ..•..•. ............•. .. 1..,. prueha; dinámIca., de un .mpll flcanamienlOcorr«; lo eon Ca. Si en l• .aTida n" apar<:o c. u"" .elial y 11" cap", i'o' e, . e, y e" funcion,n en forma
."., ..... "....
12'1
-
,
- L
Flgur. 16--2. VOl'""'" 00 cd oqu.....,on'.. a "'. de .. ' ;guetO
16' 1,
1."<:'-1.1'- '-<'10'
1>1
Medic iones de l voltaj e en c d •..•.•.--.•.•.•.•. Ella ..,....,.,... ocn<: de pno.:L, .., reahurán _ ion.:>- cn la fwale de a1'mcnlXión Y en ~ .. c~ del lJ;> .......... Pn ..........:ar .",w; mcd~ d i«lIico dd>c ooro:occ._ vd..". <'ti W1 oralilO odénlico ""YO> flla:iooam ~ 1I:&...-maI. L:Jo; voILajcs "" lo. lit'.... 16-:! """ lo< <:un:>p<1ft""""" al funci<>namienlo "onn.. 1de .... e .. m ph f,,:~. AM. 1> r.....1e de .. Iimeo,.óún e. de 9 v, lOn el emi"...-ho.y 1.2 V. ~ 1.9 Y Y en el cokcto,. 6.6 V 1',0.1<" """lO; ""I'aja ""' IC>ro:,,,.1 pun'" eum~n (GI. i.Oo>ó " t n,r",.n? El hc.:h<. de que h.y. 1,2 V en el re.i.,..,.del cm;,o,. in· Ji"" qLl(! J¡ay ca rri"IrIe ell el ,'mi"" . 1..,. 1.9 V en la ba, e , c ,pn,,;n ,"n al 'oltaje quc ,e podr ia '''l''' ro, de la ." iún dd di";.. ~ de '''haje de R, y R,. Al de,""""" e'." la base del !r on~.h'" y "",di,. V"" se ,mticnen 1.'1<> Y. ~ uc C ' el , 'ohaje de n,.'en in, V", . !CMC c, Iireramenle moy'~ ~"" el ,oltaje V..., ""'¡id<> en l. ha>.: C~>rl el 'Tan,i"o' cn el "reuno. El mltaje n:Glcido VIG\ 1.90 V) ... debe a 1. ",-, ilin de c.'ga del i>kv. d<: m"""ro espedr..... el "Teulh> de la ba",. El quoe d val"" de \'.., '" 1.90 Y 'U~lCTe '1"" C1i>.lC uno h)Ul<.... de la cotnenle de la t>.:L..... , !Cm, además de R, . Eot> 00.. lTa~o;:tori.a e> lo lOO"'" ~ m "" ,... """ <'ti ",--n.o con R I , .. dro'...,21 una ..... de :!.-l V en R,. d =;>10< 0.1 eul«wr. ...... YOIt>p di: lo lirw-" 1t'>-2. pe. l ., ~i
di"
"
.
"
-
,
'"
2 .4
rcco
- 2.55 mA
(16 . 1)
=:!4{l OlA
(16 .2)
(16.31
'"l~ '''
n I
11" " "'PI.I'll-'-IlIl R
D[ C [
107
pucdc _deO.65 ~ O .7~ V C~pr,, ~ , m odMncnl el_ F-" un n .... ....... f'Pf' el aniso< debe o.cr ",,~ ... n:spa."tO de lo. t-c; en uno PSI'. '"" pooilJYO ""J'C'. , de lo. t-c. I ~ unión ~- t-c de ~ ". debe e:I1af pobri -
..... "" r....... inv'CnoL ~ en
""'I'Iifoc>dor SI':'< d ",*,,-,_ P"'J lJ'''; <'ti uno Pl'P. ". nepli"" ~ de lo. ~ . 1.... volujes roIector-t-c dq>c:ndo:n del dildoo del ",n;uik> Y de l volu je de lo. fllC1lle de a1imenl.Oción. V:arÍIll ca>i el \'OILlIje 10 .. 1 de bo 'eri>, Po,. eJemplo• •i '" u,," una ""eri~ de9 V. d ;01<:....' . · 1" del ,,,loo';': de colector-h.,., "" de S .. R.9 V 100' el
Inferen c ias a partir de medic io nes de voltaje en cd ........... ....•... .. . .. .. ._...-.. .•.•••• Con las !nga cietIos voIlaJ"" _ les ~n ~I <~ . l . V.. '" 9 Y. El \'OIt>,., de ah""-'fUC"'" lOla1 mcd>do en d """"'.... indic.. '1"" el ciTe.. "" del roIo..--oor no ~ (OIn<'nlC. SUl""'r" que .... hoy probIern;l en d ~• la f.n. podrio det-cne .. ,. 1una parI~ desconoectado del ci,,,,,ilO de em isor CR, o cua1qUI.a... · ~ m , "" por \o '1"" no h. y p..l.· , i,.ación en d"""l. en l. "",,in emi"''''-Nsc Od) l. ba.. e"á e" " " Te) ó reui' " C\'" l. "ena. P"" 1<> quo "" h.y ¡'lOla, iLJ, i .i'u""ii.... "",á en """"
Ea>. """'1.......-oiociden C\>rl ~.. C1"""",,,,'" ..-.t« ... oan"""", de lRIbisu".. pon en .... ~ ' p
dano...c.... moo '1"" "" un ..... p1,fIC..,¡,. de <:lO. 1, es !na,..que I.. y '1"" l. '" 1, - Ir¡;" ! .......~ 1. k.. \'OI'~jes..., m,o.n en relac;'in con el relolariza,i('"
Al «:ah....- mcd,eiono.. . de ",>lr.jC e..,le el l;esgo de: dan.. ""mp:>n<:nlt:S o .11r~",i."". ml>mO, H.hrj '1"" """'" "",da· do' ra'. e" ila' que 1 punw d<:1 ""I'imc'm I'mJW".c~ n COf' ' "" ei'eui,o enlre 1 lermn",1c>
108
E XP ER 'M EN T O 1 6
" ,. Para medi r vo llajes del tra nsi' lor '" prefer;ble u>ar un multimetm e1eclrón;eo O un mult imetro de 20 000 JlN, en vez de med ido",-, <'on imped ancia de entrada baja.
La m~d i eió n de la re, i"eneia d~ los circuitos de transistores. que s;<'mpre u ,eal;", eOll la alimemadim de eIIer_~{a eI,'c trka de,-co ~"Clad<" permite de<""lar compon~nte ' de fed uo-,,,,, . Sin em¡"reo. si se uti li lJ un óltmelro convenciona l, las icd ura, pueden -'er muy engaño"" y. que la ¡"teri. co n energía del óhme'm ,umini'lra un ""Itaje al circuito y éste provoca el flujo de corriente en el 'ra n, ü " r. Esta tra_ yeetoria para lela a tra ,fs del tran,istor afectará las lecturas del ei", uito e,"emo.
,.'., I _" ,. ,
. I
"m.
10 . " _
-
.
,
"
M
,1-.
e
•
,,... ---- -- .
Med icio nes de res istencia .......... .•.... .. ...
,
'. 100 "
" 40 ' "
.
"".
• L
Figura 16-3. El""'" d e un óhmQko y L01 Iran,,,1Of"" la rne(lie;';'l de la f""'.t
PRECAlIClÓN: 'efif ique el 'oltaje y la po laridad de las punlos. así Como la re-,i,tenei a del medidor anles de probar el ci"u iIO. de lo co ntrario Jl'-->dria dañar las compo nen_ tes del circ uito. Supo nga , por ejemplo. que desea med ir la Tesi,tencia de 16-3. hnagine que el óhmetro M está conectado en el circuito de manera que la terminal po, i'i,a do la batería se co nCCla a la base y la negati" a tierra. Puesto q u ~ ésta c. la co ndición para la polarizac;ón en d irecta en la un ió n emisor-b.se de l lransi' lor NPN , la corr ie nte fiuye en esta , c': ci6 n. Por lo lanto. la res istencia del emisor a la base. R,.• , e, lá en :;cric con R, y. en efeclo en para lelo con R, y afecta la resi stenc ia medida co n el óhme lm . La lec'ura no proporciona un. med id. exac ta de R, en el circuito exl ernO. Eslas mediciones ambigua., -'e e,ilan COn la función o{¡ms de un mul!;metro digilal. en ,el; de un mull;melro. Esta función produce vollajes bajos en las terminales de l óhmetro de manera que c1 tran,iSlor, o las unione s de d iodo. no se polarú an en forma directa . Por lo tan 'o, un óltmetrn de hoja por su:> ' igla' en ing lé' ) mide 1" re'i, ten potencia (LP cia, extern"-' ",,, les de determ inados pu mos de prueba de l circuito COn lran,i,lor y no 1,,-, re,istencias en paralelo de tr.nsistores o un iones de d iodo . Ohse,"e el ,'ireuito de la f'gu ra 16-3. ¿Qué resistencia> se pueden o blener , i 1,,-, mediciones se re. lizan en las term;· nale, del transistor re 'peclo del pun 'o COmún G. si se em · plea la función ohm s de ull multimetro digital y q ue el circuito funciona en forma correcla? La res islenc ia medida entre el emis or E y G debe sef de 220 n en la base. y de l punlo B al G, de 10 000 n. La resiste ncia del colec tor e a G debe ser la Suma de R" R , Y R,; en este caso, 50 loon. Es· tos v, lores son. por lo lanto. el e,lándar o norma del circu ilo de la fig um 16-3 (con el intem,ptof S, ab ierto), Los valores medido, '" co mparan con esta' normas.
R,. de la base a la ¡ierra. en la figura
n.
Lo> ddeclO> mlh evidente, en lo, r~,i>lore , "lO la, , bertur"s o desconexiones, las cuales se deteclan con f"c ilidad. Por eje mplo , -,i la re,i, lencia en'", E y G "" infinita (=) , pued e ser q ue R, eslé , biena, que el cable que coneCla las termina les superiores de R, y el emi sor eslé abierto o q ue esté desconectado el cableado entre la termin.l inferior de R,}' G. Con la verifie.eión de la TC,i,tenciaentre 1,,-, ter· minaie> de R, :;c puede saber si el re,i slor no tiene problema, De ser así, mediante prue¡"s de con linuidad eotre E y G se sabrá q ué está desconectado. As;m;,mo, una ,erificación de resislencia enlre B y G ind ica si la res iSlenc i. en la base de l circu ito es no rm.l (10 000 O). Si hay una desconex ión. otras medicio ne, de· terminarán
RESU MEN
l.
La secuenci a po," loc'lizar f.ll,s en un am plificador de CE cS la , iguienle; a) Verifiq ue que la alimemoción e1éct ric. esté conec tad" b) Se rea li,a una prueba d inámica de iny~ cci6n de seña l y ,eguimiento de señal para determ inar si el amplificador es nOfma L el De !lO ser así, se prueba el lran, i"or.
es el """"",l. se ",ah>..>n medicionn de ..olla,. de ed en Ins elementos delIran.."'" respx.o. l. lerm"..1 ~on"in y ... c<>mparan con ... ""'~ del ....plifoclldur. 6 ) S, .........,h.a de 0lRS componen"" del cite ui", "" oc pueden dcf. la pnocbadonm."," del .mpIiflCab de ca (f.p;a 16-1) ~w: en in)'CCUt ..... señ>I scnoilW etI l.1 cntraty oboen-..- con WI osciloscopio 1.1 f · ... de 1.1 en 1.11 ...:Jid&. S; el """,Itod<> .. que a 0fIda de h,b "" CId. dJ.t~ Y el amphfocadnr pn>ducc la !:an:on un Sin cmh:lrgo.convICne rcconbr que 1"" prue. óllme ba> ~ \IIm""" no sicmp.-e son conr.ables. Lü prueba> de V en la "",.. " u ~ i ó n de blb. de un ~ ircu,lo llenen por objeti vo dcle eSlá ",'criada. En un amp lificador de ""iUl pt:qlJCi\' qu.e funcio"" de m.nero """mal, el i"ler..alo del voll.jc ricanle,
ti) S,
"""'*""'"
2.
J.
4
S
V,.,..
hra
AUTO EVALUACiÓN ...................................
t . .1Uaf .u
apno-rid,;ujc mpond.
w
';!uictlttll ""'.
l . Lo plWCi.> del amplif"'adu< de CE de l.1 ro,..,.. 16-1 , C1WIdo fu........... como amphf....oo. hnal .. de 100. U"" otftaI de 10 ... V en la entrad> >¡»fCCtf1 .... l.1 . !ida como .... 1tñ:d de V .... COftd.......
toa'"
fUllC'JOflat1lICtltO """",,,.
U"" orrll c inyeeu en la ba>e de WI Irllnsisro< (fi~"'o. 16- 11 produ.:e UN ...1Id> nn a la<:nlnld.o no a ~ >eo\;ol en La ¡.;oli(b.la co.u... rn;is probable: de b. falla a l . FJ "'Olto.,. mcd>do etI el cm ..... ("" Iclación con el puM> conuinl dellranm.or de l.1 (,pro. 16-2 adeO Vo el del _ . de 9 V. y el de 1.1 ha"". de 1.96 V, la
2.
-,--,--,:::::-c
rn;is probable de 1.1 falb. a ==:;c=~ En WI ~; ..";to en l'I>nciona. rara el amplif,cador de La ""'fUn.. 5 el ""I"je en el emi"", debe ...- mayor que V. 7. Si el resi s1O<. R•• de l. lir un If>. J t;lol1 abierto, al . -e-rilie.. lo. resi'le",,;a enl'" k" PU""" e y G wú de
-l.
S.
9. 10,
causo.
"'==:-; "
Si el emi",,, de la li gUr> 16· 2 h;ci<,. corto CO
110 rX" 'i R I M[i J
PROC EDIMI ENTO .............................................................................................................................
4,
",18 kf!
ENTRADA
Mediciones del voltaje de cd
'6-4. A m~"icaclor
de ca oxpc rimoo",1.
MATERIA L NEC ESARIO
•
Fuenlc de alimen' ación: fuen' c de ed oariable. regulada y de bajo voltaje. Equ ipo; osciloocopi" . mull;mctm digilal; generador de " ndas ",noidales de AF. Re,i ,l ore" 560. 1()()() n, 8.2, 18 en a '" W. Capac'lores: dc.s de 25 ",1' a 50 Vo lOO ",1' a 50 V Scmico nductores: 2N3904 Oequ iva lenlc , Otro" un intcrruplor de \ln polo \lO tifO : componemcs defcc' uo, as para aTIJlar el eircui'o de la ligura 16-4 .
Prueba del funcio namiento dinámico del amplificador
..
1, Arme el circuilo de la ftgura 1&-4. Inyecte en la entra· da una onda ","aidal de 30 mV pico a pico, Cierre S,. Observe }' mida con el o",iloscap ia la sali~ a pico a pico del ampliftcador y an"le el resulwd" en la tahla 1&-1 . ~ Observe. mida y anote en la labio 16-1 el ,'oltaje pico a p;eo de la sejjal en la base y en el coleetm del ampldieador. 3. O m el ge nera do r aú n eon cclado a la entrad a del am pli fica dOT. des conecte e ,. Oh,er ve . mida y ano_
..
Desconecte el generador de señoles de Ja ent rada del , mpliftcad"r. Cak ule}' a"')te en la labia 16-2 los voltajes Jc cd nOTIJlale, del em i, o,., h""" y 0<)1"",,,, del ' ransistor, Suponga que la COm en'" en emi,o.. es de 4 .0 mA 6, Mida con respecto al pun ' o enmtin ('ierra) 1"" voltajes dd emisor, bose y eOleClOr. An" le lo, re, ultaJ" " en la 'abla 16· 2. 7, Abra S ,; J~""'ncrl e R" el re,ist"r del emi"o,- Calcu· le los vollaje s de los elem emos del lransiSlor p,ra c,la condición y ,n"le " ' los valores en la labla 16-L 8, Cierre S ,. Mid, Y"nole en la tabla 16· 2 los voltajes dc los elementos dellran,i;lor. 9 Abra S, Reemplace el resi, 'o< del emisor, Desconec' e la mnexi
FigO,"
k en la labi a 16 · I el ",, \taje de la ond a de la enlra da . base. coleCl'" }' salida del ampli li cador. Esto, valorcs son los parámelros del c jre uilo cuando C, e, lá ahierto . Reemplaee e, y Je, concete e, del eircUik). Obsc"'<, mida y aoote 1", 'ollajes de la onJ a en la entraJ a, oo· se , "" lector}' s, lid., . ¡,Qué er""lo produ,'" un capoeilor de deri,'ación en om;s", ahierto (CS ) en la gananc;, de ca y en 1", nivele, de po larización Je oo'!
- (.".c_
~~
u
,
,
Or<'",,"i
~~
.k/ ""'f'IijIo>do;
(.", -
ll:>/",l<' 1"""""'1
'"-
-
'w
f:",,,,,,",,,
M,'<1iJ<>
\¡'/,'Iir (....
f:" ;n-J.,
i,'"
Ib/".,... I","",'" ~al
lb/",i<' f M
E,b-.1o
/O/diJo
f..""""",
Io/MiJo
Eml""
••• rO""1'"
T.oaA 1&-3. _ _ ras;,;""""",
--
f~,.",
15 .
R.'"''''''"''' a'..." " . ';/ Eni-.J"
," .J.J.z
c_
Localización de falla s en el amplificador de CE ........ .. •..••..•..••..•.. ...... ... .. .. ... ..... .. 16.
Medicio nes de la reststencla -_... .•.•..•....•. I~
c~kule los ~.lolcncia de k ... dnncno,.. del ~mpl'f",ado." up:rimenllll y "nc"ck.. "" la ,~t>I .. 16-3.
AI>r3 S " Elija la fu "" ~ ;,, de mcd",io.lfI de ohm, de 00ja p'>I"""''''-~l,dl J "",... e en l. I~t>l. J(>.J ,''' ,..¡",enci:>< de 1:1 1>:»<:. eme"" y ,~>lo.......". =p.'h'.id pun'o .-urnun IGl.
PI.b ~ on o ...."'>ndo... _ i _ Mbo ",,(1 ;unpI,fi. c:od:Jr l r,l' ~'" 16-·U. •"""al" bl. bl~ dd ""':"'10 y '''ti'lft paso a~' c~ ~ "" el mi"",,'ordm de ,,,,,1,,.......;" . '\n"'~ k.. """loo.. "" el informe ~ d<: k ..-aliz.:l.:.;" de b lw m..."" .. de n".~-;'·",_
'" Ul,h......n 1." 1""'"",.1,.
e, }" 1;0> fall~ " ... ell,em-
ro' le ""fm;l~_
e
112
~ x r ~~ I " ~ N TO
"
PREGUNTAS ¿Por qué es nú•• i{':nlflcaliv3 la pIlId>.o d,"';"'¡<-tI del funcionamiento de un amplifICador que las pnoebo< de ........~ de cd Y de =istaocia estáti<:u? 2. llo t6cnic;o del oquimicnl<> de sdW pcnni~ ...,W las fallas de UIl ompllflCadot de dos fo mh) IU""'*'res ( ~ l a .. na efap,l cspccifoca del ua ""... F.1ploquc cóm<> _ ew. Iécnica par:! Óefer1n1 en qué ct.>pa de Ir.................. 1.0. f"'b en un omplif"'-" dc lres cupa. Los tnmistor.. se COIIoCCW'I de ~ b oaIida del primero se acople con Cap><'IWlaa a b . trada del segundo J 1.0. .... id.I. del >qU»do se acoplc "'.. capacitancia a la CftIfada dellefCero. 3. Com~ los voltajes C>limadoo J mc:dMInJ de la labia I b-2 pan un amplIfIcador que f"no.iuna COI fu.ma ""'. l.
~.
F.. p lique si se presentan di"",epand...
4. llIIeft'R'lC YCIl'bq ue los. mltajes de los elemenl
5.
Interpret<: J e.ptique: 1.. "01i./CS de los ekmenlOil del ' U"";SlOl con el dc colector . bierto (13-
""'¡."..
bl.o. 16-2 ).
6.
1.
8.
¿Es úli l ~ el funcionamieni>&cncia del circu ito eU"",,, de un amplifocador wa lraouislor? Suponga un voltaje dc cono circuno de base a """_ enl. figura l e,..¡. Ca lcule loo voIta.... en relación 000 el punlo común q lrans~.
Mues" "
se meduia en b
dleu.....
e1cmcn1
EX PE R IMENTO
~ 17 ·
EMISOR-SEGUIDOR (AMPLIFICADOR DE COLECTOR COMÚN)
INFORMACiÓN BÁSICA •• • ••• •
• •
• •• • •
0
_ •• •
o• • • •
Emi sor-seg uido r .•..•..•.••.•..•..•.•..•.•..•.•..•.•..•....•..•.•.• El .mphfocodur "",,"L>dor de . . COI'I'IO .....i--..~1:uiJor.
ooItaJ~
es do
es un
cj...-u ilO
~
romun. mh cC;'
con ,,,,noi.,,,,, ClIy. ¡a03nCI' d<:
.Iredcdo.,.. de uno COfl &-1113""" de oom.",1C y p
pohtw:... de entr.,.¡.. .......y de.aJid.> boj:L ~
pedmcia....., amplifICador .., util..... en
~K'"'ioo
caraclnúticas de im· de xopUml''''I1O de
~ i a,
La r,~ 11- I cs el d":rama del a.anlO de .... ""'.... ..,~uidoo" con floetlIC de ,rncnc mcdianlc el ....... e,.i::1 ~>lfdcCOlp. R,..se<:<>nccU en el Y el ........;. de lo ocñaI de ¡,aJio;b,. ..... >c dcs<:arp en CSk .~ de "'" do;ri • • ióoL B coIe<'Iot se """"""'" en ,.,.,.... d"uu "'.. V...... . loctr:a o I<:rmirW """'un do ca. dado.. q... el <..pacilnr e, f..ncioN como den_ación de ha)l irnpeara 1 ". ('«:U' l' .. de enl r"""" y de .. lida. En el e'«:U"" de la f,gura 17-1 Vrr es la (" cn'" de alime ,,,,,,,ión del co· Ieck"'. Su lcrmi....l p' >siliva '" 00",,,,, : 1;> al w k.." ...daJ" que oc u"liza el "an~",,,. I>:f'N. Una ca 'aclcr i' '¡,·a d¡, ' in' iva del " i"" II" de ,~)k"l " r " omún" Ol erTi",do e, que el re",lor del cm i"" . R,. no ' iene un e'p'•..-il'" en d,·riva,·¡ó" para la
d
114 E XpeR I Mc, N TO ' 7
te, po ' en~ i " asi com o 1", impedancia., dc entrada y salida Sin em barj!.o. la> , iguiemes ecuacIones aproximadas ;on la ba,c para un di, cno A.
~
ganancia de voltaje -
A, = gana ncia de corriente =
(171 )
,
(17 ,2)
-o
+
A" = ganancia de polencia =
1
Rc,i"encia de entrad a R' M =
R",i"" ncia de , alida R",
, -"o
= ', + (1
- ,,) )(R e
(17.3)
(17.4)
+ ' o) (17.5)
Figura 17_' . Emioof,ooQ"KJor con fu,",'" do alimcntaeOón
co"ienlC aItL·m a. Por d io. en R, oportXe uno , erlol de ,'oil aje de ,alida de CJ cuando se aplico o lo base uno señal de vnl"'je en ca.
, - o
E n la ecuacló n (1 7.5 )" Y,_ son la; re;p"ctivas resistencias del emi,,,r y la b" se de l modelo T equ i"J lente de un tron, i,_ tor. e, decir. do, dc 1", parámetms de T; Rc. e, la re, i"cn· ci, intern, de la fuente de se¡laL Las fórmula, ap" " imada, " m válida, "\1,, pa," lo, circu itos para los que se ded ujeron y se basan en ,upo,icionc, rciac ionadas con valorc, típicos de los parámetros de T. como son '¡, ~ 5 00Jl
Relaciones de fase ...•...•......•. ........•.... .. ' , =30U Para e'tablecer la fa"" de la, ""ñale, de enlr"dJ y , a]jda "" dcbe considerar que en oste transi" ", ~P~ . dUTanto el ,emi· cielo positivo de la 5e[]J I de entrad,. aunlCnta la corriente de la bJ'e . En cons"" uenÓ" . la corr iente de col"" " " y la del em i" " aume ntan. En el cireuito del emi"" exte rno la corriente fluye a tr,vés de R, en la dlrección que il\dica la flecha. El volfaje en em isor in"an'á neo, v"" el e'ual o, iEU"1 a i""R, . ahora es m.b pos iti"" rc' pccto a l' tierra de lo que era ante. de la ""i,a l de ca. Por lo tanto. conforme el voltaje de la base se hace posit ivo. 10 sigue el voltaje en eln i",,-. De igual ma nera. conformc el ",,\taje de basc so hace nCE"tivn duranle el scmieicio ncgativo do V, .., el voltajc en emi, ,,, ",. sc vud ve mcno, positi,'o, cs decir, má, negativo. Por lo tanto. las se ñales M em rOlda y salida en un circuito emisor-segu;dor están en fasc. El hcoho de que la fase dc la señal de , alida del cmi"" sif(G O imite la fa"" de la , eñal de c~, trad a dio origen al nombre de "emisor -seguidor".
V,,,,.
" = 0 .975
Conviene se" , lar. además. que la resistel\d a de entrada de la ctapa de cokctor w mún ,e aICeta no ,,\lo por " y R,.. ,i· nOtambién por cualq uier resi'tenC'ia contttada COn la ba"" Por lo tanto. si XLes una resistel\cia de valor bajo. su efecto de dcri ,'ac' i(m en el circ uito "fec tará R, ... l .a ganancia dc voltaje y la, impedancia, do entrad, j ' salid, del amplillcarlm en emisor·scguidor , e cakulan medianle los método s antes emp le,dos para los amplificadores en emisor c(>mL'Jn y d" ha"" común. La z.,nonc ia de poreneia sc calculo . pan;r dc los v,lorcs ob lenido, en f",maC-'_ perimenl al de R<~. R",. """ Y " '->l ' Po r lo tanto;
Impedanci a y ganancia •... .......•. ... ..... .....
f' '->l (potencia de salida ) =
Con el J nálisis motemático de U" amp]jficador dc col"",or ""m ún que funeionc dc manera Jin,,"L ' c ob' ienen ecuac iones compleja s para calcular lo gananci, de "o ltaje. corr ien-
Gan,ncia de potenela =
(7 7 )
'"' ',.
(17 8)
F Ml' OR_' E(] U '~ OR
(AMe r, ' f ' CA!) ú R [) E C OLE CT O "
RESUMEN
C O MÚ N)
lIS
AUTOEVALUACIÓN
...................................
El ampli ficadm dc co icc lOr c "mú~ (ee¡ la mb ié n se conoc e c o mo c ol ec'" , ll1errjzad" O e miso,-segu ido, En e l , mplifica dor CC el colec'of f e ~ re., de ma nera dire<:.a a V IT Y a tierr a en ca La impe<.J ancia de en lrada de un ~m p \jf icador de CC es alla: la impe<.Ja ncia de salida , baja. El amplifi<:adm de ce no .iene gananci a, de ..ollaje Su g "nanci~ de voll,je es más o menos de L es dec ir. unitaria. El . mpli n cado r de tiene gananeia de wrrient e y po te nci a. La "'nal de e nlrad a a un amp liftc,dor de se inyecla e n la base: la se ijal de sa l ida se obt iene del emi ,,,, El em isor de un am plil i ,-ador de ce e stá , in deri,'ación cuando fu nc iono con ca. La fa se de lo sejj . l de , a lida del em i,or es id éntica a la do la ba",
Para e,'aluar ' u aprendizaje re'ponda la, ,iruientos pregu ntas. 1.
El a mplific ador emi sor -seguido, de la figura 17-l tam-
2
bién se conoce como E n la fig ura 17· 1
-'
4
ce
ce
S.
G
;Cc;-==-=Y.
"n' -
O _ "" " , , "
4 V. "~I e, de ca si
E n el em;,,,, ap'rece una señ. 1qu o ' ;e nde. negativo cu ando se ap lic. a la ba se una ",¡¡al que liende a
e,,:;;::;,,:::; (n<'.~ al
j, -o/p osj¡ i vo ). El , 'oltaje de e ntrada e n un emi«,,_soguidor es de 6 V Su impedancia de entrada e , de 50 000 n. La po te nei a d e e ntrad a e s de m\\'. E n el .mplif icodor de la prq.unta 5 la pOloncia de "" lid. e , de 0. 1 \\'. La lo'an"ncia de pOlencia del c ircUIto
es de ::;:0;;:;::,,:::;: En el a mpli fIC ador de la, pregu ntos 4 y 5 la iml"'dan _ Il (apro ximadac ia de salida cs de men te) .
PROCEDIMI ENT O
,
M ATER I AL N EC E S ARI O
• •
1""""" de ""mctUcio"'o fllC1lle de ..... t.>.JC en al t»¡.~ "'JUbd..>. ('Un ,':UUbICSf.quiJn multirnclft,d,~t.>.I . ",",,,",
,·ñJn.,
""",lo>..,,.,.....
.....*bla.. R~"", r ao. 12 lXXl fl; 470 kll a '1> W. C"apa<,k...,.: 25 Id' a 50 v 100 tJ'. SO V.
,
C ierno S ,. Aumen'e pnco" p<>rWk.i:l del !=C' r:lllor . quo en k.. pum fJF &1 ei,,,,, ,oo ionado oc 150 m V. Moda ~... "'" el .....-ik ,:. .pio )· :>n<>k'cl " .... ludo .... lo l:lbb 17·1 . M>d:I Y_ el "'¡t.>.j< do: b ~ do: cnlnda. y. . (1*"k.. AC). C.lculc y ........ b pn>n& .-oIl:ljc v..Jo·_
Scmi.., ,...¡............: 21'2102 o a¡ui, ·. lcn ll:. Qu....: Uc> inlo:n\l{ll"'" ok un pulo un loro; p"tc"".. imc-
' m ok
50011.
Impedancia de e ntrada
,
.
s,.
Gananc ia d e v o ltaj e .•...•..•....... ..•...... ..... 1,
",,,·u,'"
Ar"", d de l. fi? Llr> 17·2 . Ab" .1', Y .~,' )' '·'e· m: S,, I\ .nga en u m la ,.lida del 1:< """ " 1..- de Al', ('"n,,"" un "", il" ,,,op'o entre h, p ULlI"" []f' y "j,b l. _ 1" pa," qu" ' " ye" mn elar id,d . (\,,, " 1 """I"",,,)' ¡,, med ir:! el 'O l<>r pico " p.e" d" 1" sc~:o l en d,·'."" irra4", pu n'.", del ci"''' ,lu,
Abm rl '-Mem.","" Aumcnl. Lo ""lid> del ~eoer:l d".- de AF b3"3 q uo 1'... c.l¿ al mi.m.. ni, el que en el p"'" :l. Ü'" el ( ",· ¡ ~ "",,,,i,, " 0..- ..10.1,," m"b )' anm" ro la l,bla 17-1 el ".It.je de l. scll. 1. "• • , enlre ~" PU",,,' Afi. C,k "l" la e"",e,"e de lJ .,"nal de o"trodo do
la b",". "•.•. ''' ''¡' ''yond" l'..
f'-~mIL1"
1',,, M" e ,l ,~
k ", d l"ul", y
. "'~"
i.... ~n 1, labl, 17-1.
,-------.---- -',.,'. -,
1 =:zv
<10>"
"
-,
l .l bl
, '.
,
L M I ' ' ' R ·S ''
TABLA 17' G,na ooio o c v
.\
\' , ~-
1'" "
v
v
(;,,,,,,,,,.;,,
Col,-uk lo re' ¡' l
-",,,,
,
{AM " l. J I'[ C I\[)() R
DE'
CO I. Fe TO "
C O M L' N'
11 7
,
poW"'O
,_,,,
~"'.
,.
,
X,." , u'liluyeoo" ( ",
'" -
i?" ,_
li,.j' i?"...
u
w
Gananc ia de potencia
.
)' \' <", ~ n
8 Reo'
~
v""
--
Ca le u le lo gan an" ,a d e po lc n"i a c<>n la ¡"rmula
, ¡ ~ ui e n l e
,~
(1 7. 10)
Mue' ''e " " d le" I" , Y oo,,,e R"" en la [a bla 17- 1 Tambicn ca lc ule la po[ ~",--i, de en " , d" ;¡.. R,,, Y registreia en l' t" bla 17-1.
Relaciones de fase Impedanc ia de salida
.
9.
.
C<", el proeed im ien lCl indica do en In, expe rimento> a n\e T io r~' _ de[crmine la rclac i"n d~ rase e n"e la, [0'_ " "" de onda de e n[raJ a }' de , a bd a, Dibuje las t, ,,mas de nnd a e n lo r" e de tem poral curre'p'-\ndieIHe do la I>bl,17 _3
6. C ierr e el interr uptor S , Di,m inuy" b ", lid, del ge nerado , ha, ta q ue 1',,, miua l OO mY. S, , ¡ ~ue abi"" ". ~ i_ d, Y , note en la labia 17-2 el v" ll,jc d~ , . Iida v.., (e n n~
7, Cierre S,. El Tes;stor R e" " , hora en el circ uito . " j Ll.'_ " u ~ , ,,!Iua co n carga sea la m i_ [e X, h.sla que el vollaje tad del va lor de l'"" en el po,,, 6 , A rK)te ",,,.,1'. Abra S , ~'l ida y .' nole la res i'leoc ia de [(l. ' É' IC es el " olnr dc 1, iml"' d,oc i, do >ali,la del ci rcL" t" , R" u. Tamb ién ca l
Puntos adicionales lO. 11,
.
h l,liqU. d,mo ca lcular ía el "alor apro",nau" ue" del ",n , i",,, q ue se en c
U",
TABLA 17-3 Rola cior= 0 0 fa oo
TABLA 17.2 Im p_ de potencio
'. '. , v
T'
ncia o c ""IKJa. potcoo ia d o ""Iido y 9"n"ooio
i?, ~ i?""
a
.:". w
'"
}' ,,'mJa
~
j-
j-
j-
j-
_
(;ao""cia ,le ¡>ol,' ne¡a ,)a liJ a
.............................................................................................................................
11M
f'X' ~~I"F.Nt{)
17
PREGUNTAS
,
... """Ir de .... ""l<" cxpcrimeJl13b romc:nle la ta o
5
de YOhaje en emiwr.>q;uidor. e"""""" la irnp
6.
"""'~a
"'*'....... J.
.¿.
, De qut ........." afOl...... lo m.>.~ni' .... dcl rni>.\oJr de P " I.orilaC;r.,. N,. de la fl~ur.l 17·1 a lo i"'roda""'" de enlrada U""¡_,,, ) del ...........01 ¿De '1"'".......".., afcet.l Lo ~n;l"" del rntil<.. en ""'¡_ ..... N,. de la f'"",," 17-1 a la iml""i3nc... de c:nlrada
Ikl ..In...
,",'?
¿Qué rebt .. -.."uidor1 bpliquc con todo ~k: el n.a..dn '1"" UI,I"" ""'" dcocrmi....,- ... ,,,I...,ioooef, de fa><: en el ";I'<:UIIO del ex¡>en menIU. i Cómo y ..""""""'" .1< ""'ilo5eopio ............. prucb.o.
7_ Suponta ""'" ~ "l'"tu¡rru
.......
...,,,...s
J~_ " I
~ .... fóm>uLo
Jol""""'" de P""""''' en "",i_-..,-
EX PER I M ENTO
fí8l.
ANÁLISIS DE LA LíNEA DE CARGA DE UN AMPLIFICADOR DE TRANSISTORES
INFORMACi ÓN BÁSICA
..................•.... -_
-
.
Coa""" "" d.,ea 'eprOOUCIr una ",n.1de elltroJ a , in di"(J"i(m, lo, ampli · f~odor .. , un ~mpljfic:>dor lineal es n",-""",,, clq:i. "'" do el punro de ' -.pcnIOión. l» c3r3C'IefÍ~lca. del {r~nsi>"Jf y "'• .............. del CIrcuIto te>po.-¡' \'O.
Curvas de d isipac ió n del colector ••..•..•..•. ..... ......•.. U f,glll' J 8·] e. Un.l familia lípica de curvos cara<:lcrí,l ic", del culee," , de un ka" i' l'" "",..ctado en la configur a, ;'-' " en em;,,,, c" ", ún, E,,", <""a. m.., _ el < p.u:l valor .. c<¡uif1COS de """'""le> de b:I>c o polar iuci6n . boi" . n. SI n embarro. del.,. · ~ resII "e'o..o. en las parle> de la ",,", en q"" el tTal"l:'>lStu< "" puede ~. E5t2s n:stricciones ~n u.... coouión con la d isipación del "*"or pem>ioib&e , ... n,...,l de IernpcnlUf:ll ~ ífoco. 1'\Jr.,..... ¡to.d D de ....... de , lea:ión 1\1':'11 ~"'&l9.., hm,tl, u.... d,,,p3' U<>C' . la b mili. de l• • e.....• 1., ' '''''' le,i>lic"," de l oole<:lo.-. Si no .. inclu yo una <·U"" de má.. m. di~p", i6 n. el lé<:oico puede graf¡,·arla co n r' C1 liil.i1 .obre b familia de Curo
"" :!S
... .._ . _... .,, < ~
" •
,
j:
'
..
•
" J
.-
.-..-a_ ,
,
I
,
.. "
"
Figou'" 1..2- \IoIIa¡es ... al .... lO..."'" "" .... ...-c*'_ <10 .... _ ~a'-".
FiOura 1S.• . Ca'XIOI'i.-s ," ," , <>.10;)
, a, "ar ",·t~r¡,h,·a. , L.a ,'u,,-a "'1'''''''"'' 100 mW en ,,-.&.. 1" . p"" I<'> : e . dc<;ir. (" ,' .. ,,-dc nad•• de In. de e.la ,'U";' "" ch~cn
p"'"""
v,'.' X le _
l OO m W
1 1 ~,
I)
Por ejemplo>. el punto 2 V Y50 mA ••ti,r"". "'u cnM;ó(,n. al ig",,¡ que el punl" 10 V Y 10 mA. etc¿,.ra. l... c, , .dc l"" g , ~ un:> ""nc da pi" la ccu.,"¡
<'"'''"
Un ejemplo coo v"I" ",,_ nu"";" " ", """,Ir..á edoci, i. cn 1.1 linea 01a..menllO " d i,m i· nuci"n del " 01", de Re. " la, dcm., e"nJ i,'i""", pe,");, neee" 'g uar ' l;na Ve7, m,h . un ejem plo nu mérk<> da rá b rcspuc,_ la. En I"'ime, lugar. , i R,. d i,m; nuye " un ,"1m di: lOO n .h", c..,.".dc naJ a, de la li",," de ""'8. (2) ,un
Ver
Na eU'VO.
A
O.
,
I r = - - = W mA l OO
, Linea de ca rga de ro
.
1, = O.
fJ f ... n dc func...... m"""'~ """",iendo q no h>y arp
1
!-
, O. \ ', ¡
1
I
(v",.. O, ¡,. = v_;_:) en el eje
,,'
_ ,,1 I: I
...__.... _-_-"...
~
,
Al , u" i'" ir 1", " , Iore, V", - 10 V Y 1, =
RI. -
¡ I
",,.._
, ,~"""'''"'''"
Figuro ~.
1 8~ _
,
- ~""", ,,, . ,,
. ' _ ...~ '--'.--l-::--. , • • -"7;'_
;
,.
,
"'''
l ;ooo do ca '9" trazada cuarOO , e oonoce n '" 1''''''0
b ta linc a (2) C d~ la h nco de ca rg> ()) "m
J..,
I lOO
= 5
, =250n
U,mo prededr
Cf"'racoo Q y 01 voI"'j" do la rucn'" de alimcntaoQo,
e,
40 x 10
OlA en la
C on un "" i"nr de ca rga de c"k c!"r de 250 II e l,a" ' pMicodor funcio na en el p u" IO desead" Q
,-,
.','
W
~O
m."
,
~:,; po , ihk prca e n la ,nte"e, ci (m de la lín e, de c arga co n la ,ur"" , .1r.'C1ed st ica = 0 .3 OlA Es to 'igoi!" '" qu e la , o m c ,,,e de h,," dc 0 .3 OlA prod uce una c omenle de !9 OlA q Ué \l u· ye en e l CifCU '!" de l ,oleet'" d ~ u n transi"" r 2t"64'J. U t ran, ;1<>r de e O ~ef"a q ue 1", e amh ios en la wrrie n'e de l ""lector e", tán en f" ná'm line, 1dc lo s comb,o, en la cnrri" n'e de hase. den ,n¡ de lo , valores lím; le de 0 .1 a 0 .3 OlA Con la line" de , ar!,-" '"mh ién se puede dc'lcrm"tar la g, na nei, "" cortiento del " mpli licador. An [e, , e def,,, i,, la g, ,,anó . de ,,,mie nte com o el CDuenlC del cambio d e 1, corrie n'e de ",Iida y en 1, co n ierlte de en lfada Es decir
'R
"'0,/('
1, = O. L. línca de r arg, 3 t ie lle U11 pu nt<> en c'om ún co n la, [[oca, 1 y 2 . ",m .sr; dc h, .i" de la h n<:. J_ ~ o lc ~ u c en l0' tres ca ~" la linea de " a'
paciún m:íxim a de 100 mA . El m"lOd o genera l poro 01 1ran do de ]jn "as de c a rga~ ' dircclo ; iem pr e y cu" ndo ' 0 "n"N C-a n los valo res de /l L y Ve" Sup<)nt a q"e se i~ n()ra el valor de Re. pero que ,j se conoce el pun'o de operac ió n del am plificador de ¡ro n,i,,,,, (El pun'o de opera" j" n Se define por la, c,,,,di cionc , del c s· tad" dc rep"'" del am plif icador, e, de" ir, 1", ,'al"",s de cd de Va Y de 1" ", ,,ndo n" hay se;;al. ) Si el pu nto dc "pera, ió" Q "' v{~, = 5.25 V, le = I() OlA Yla fuente de ""haJe = 10 V. la línc, dc Larga , e Ira ", , n1re Q y el punto le = O, V,.,. = 10 . Lom" e" la f,g uro 1~_4 . Ob,er"e q "e la I[ne , do <" Tga int" " "" I" e l eje de mili"m _ pers del co k ctor e n el pun t" Vn · ~ O. f" = 40 OlA. Ah ",a y. es p",ihk "a k u lar 11,. 'i n pro blem. p,,, , 1,. V", i R,. cuando Va ~ O P" r lo 10"'0
V""
(I S__1)
En e l ejem plo "it "d" o bse rva mo , q""
"' le.. =
0 .4 - 0 .2 - 0 .2
m."
RE SUM EN
AUTOEVALUACIÓN ...................................
La fom ih. de ca. >ctcrí, !ie", de eolect,.. p",med io (fi~ ura 18_1) mucstra ,',imo varia la corr ie nte de c<>1""1"'. Jo en función de l. corr;"nte de b. se. l •. y del voll.je de c:olc..1 ",. V( l . en dc1erm in.do Iranoio"'" q ue fu,",'io1U a una temperatura """",ir", a. Pan. que 1... p;ifoas ocan útila. 4"urndeduipoción rnhunadel Ir.... i"'" se debe d,bujat oobn: las del colecta. La línea de """,a de o:l es una H..... rcrt:o que se d,bu.· Ja """'" l. familia de cu"'.. catac1crí>lic... El funeo>namie nto del amphrkador se puede rredocir eUn c, la linca y P"'" dibuj.r!. "" , uponc q ue "" co noc... Vcc y R,., lo< punto" de la línc. "" eakul . n de l. man.... . ituienlc : .d las cooo-dcnaIl ..... corricnle de _ (poIariz.o d r _ m eiórl Q del amplifi ,·_d<,... 4. Con l. line. de Cafg. es pos ible prcdecir la< yari""ion,, , de lo currienle de .. lid. y .1 vo ltaje de .. lida de un>. dercrmin:>da omrada de ",,,.1 de 00;e. Estas Yari.· cio,,,,,,, si",en panI del ..mirur la , . """,;;, de con;"'" re del ampl iflCado.• . 1.
P..-. cvaluar su apreMIl.aje rcsp'mda 1.. siguientes pregun"'-<.
l.
!in la fIg ura 18· 1 1. cuna earacl..¡, tica q... se idenl>flca por 0.4 es l. gri fic. que iOO ie. la re lac ión 01>,re Y del Ir.......... 2:-0649. en el q"" la CO"t>CI'IlC de _ oc INJIII .
2.
F... la fl g...... 1 &. 2la i ~ d<:la .......... di
"anc1Cfi
" "'m<"
~~-""''''''
...,',¡,"""'" ), 4
S.
e /roo mA En la ¡>Iegunt. 2 el p",JLM:lo de Veo e l e OS de
~~_~ m W
El J>. coo<:iOO del <:<>l«wr de b I &.t es iCual a mW, La línea de car¡. es la dcf,noda po:>< la eaoacioo'iII V« = le x R<+ Va .donde Va )" RL ..... anIidadeo fi...... e le Y Va 50Il o""obles. Si Vrr • 2O V )" RL • SOD a. 1... puntos c Uremos de la Ir""a de carca son
r,JU'"
:==;===
V".'
V, O m A . n el eje Y O V. mA en el ej. k. 6 , En la fitu," 18, 4 suponga que cl pum" dc o¡><:r." ,.;ón de l am ph ficador eSlá en 0.2 mA de 1. co niente de b...,. En nlc punlo. el ~nh .je del cole.-tex es de V Y la COfricnte del colee_ de mA.
.................
.
A ~ AL ' SIS e e
L A LI NfA DE " AK <1A DE
In' A .. ' l l F , C A DO .
IlE TRA" S U T O . Es
In
PROCE DIMIENTO
MATERIAL N EC ESARIO
4. Co n l. linea
f uenle de . limenlación: fuente de ",I de ed de 0-50 [.LA Y 0-10 mI\ (o inter'V..... equivaJeno... en un ....ltímetro). Raisrores: 1 , 60S kO . 'h W, Scm~ 2!O\l04" equ.nlcnte. • Orrno: un i:ue:rn.,.or di: 1m polo un tEro; ~ de 10 000 O . 2 W; equip.> , """'pone,,,.. p.a", las pt-e~unla< de PUnlO od,c;.,,,,,1
f>a:""""'"
[. En la figura 18· 5, 1. I" milo. de ,'ar. d L"fÍ" ic", del co· I<.'C lor dd lron".l' lt lip" :lN.lIlO4. trace una L' u"'a de di,;pac ió" I".I" de alomeMoción de ,,""".... Ver - 10 V. M.....,., .... cálc uho para "'" punIllO ea · ltem<>< de lo línea di: CafJlOl, Dcu:rmine la i;cdo 1$1LA. ldenlif"l"" ""'" pu'" 10en 1. 1;""0 de.:ar¡:a pu< Q,. ""nlO de opet;l<.'i<\n l . J """le en l. l.bla 18-1 1., " ,,"""nod.. fe Y Vn de Q,
y Vc~eu ,nd()a) l. " 10 fLA; b) 1, = ZO I'A; c) l . - 25 fLA, ti) 1, - 30 1'/\ . ldenlif,q ue m m" Q, la inler>cc· c~>n de l. li"". de c. ,~. y l. cu,v. de l. comente de ~ e R. c en lo roIumna dehajo del e,,,,.beudo "Valor medidl,de la lí...... de c..g. ... Mida 1", V("C y VT..- Anole k... ","ul"' dd enc. buado "V.lo, medido de l. línea de c.'!'.... en l•• Ol~umn•• ' e>Wli ••" . Ro p'la lo . ns , 'alorc. medido " calcule la ~ .n.nci. de corr ien· le de l colector del lran>i..", que fune;"". en Q, eua ... do el c;un bjo ,,,ul de l. Cncia di: voJ~ dd <:<>Je,:. "". en las mi""", <:ondicioun<1 A""", ....
M I.
pa'.
....
t<>blo 111-2_ 8.
Repu. el
r-o 1 pat. Q,. el
punto de .-.peraciM 2.
,.
, DO
F~
~
'0
. ~ ¡,¡ ~ JO 35 40 .~ se
1IOl.'''-"' COU "',.,.. r .._
18__-5. Co,••" .. rloOC.o. "'"
2N600a (G",.." I é"",'rCl .
v", IV)
<;Oi«;1ar.., omiwr <:o
por.'"
IN
EX p E R' M EI' TO
TABLA 18-'
"
Medic iooco de 10 lioc o do cor ga
\'ulur "",did" de lu lim'" J,' ,W ta 1". ¡AA
le, m..\
V rr:,
\ álor medid" Je la li!Jea <1< w '"8a
,
Ir._ ¡AA
1"
I', ~_.
V
1',_" V
ro
"
'"
2\
'" TABLA 1$-2 C álculos
P,,"w Je
ga..... ne"' de la 1i",*, de "'''11''
ss¿
GalJd"da de comáuc <1<1 <'ol,,'ro, = - -
Gwwn"¡a de ",,'raje drl mhwr
",
apr",dÓR
"-'1',,_ ~ --
"-'1'",
{!, ( 15 iA'\ ) (J, (2.\ ¡A'\)
Puntos adicionales 9.
.
Explique con todo detalle el procedi mienlO que 'e ~u¡ rio para dc'crm;n>r con cxperimento, la corrientc y cl voll, je m,ix;nlO' dc clltrada dc Co 4u" puedc mallej' T sin de'torsión el amplif
ItJ
ga que la enlral1a cs una ()¡xJa ",,,oida! de I ())) Hz. MueSlre el d;agrama del drcu ito. También expHque e"me> mediría la comente y 1, ran,,,o;a de " ollOje elle,. Arme el ci", ui"'. mida 1, g" " a"ee. de Q, y Q,)' .m)le los datos cn una tabla,
PR EGUNTAS
,
h pli4 uC4ué ' igniflc, la cun a de d¡,ipación mhima ¿Cuál cs la fuociú n de la linea de ca rp de ed" ~Qué \T\\mm~ó"lI
<,
se ¡w,,,\~~ I''lla U~-[~1
UII"
Si la, g" na",;i" dc eo"ee"tecll Q, y Q, m),on igualo>, npliquc lo TOLÓn.
7
\;T\C;\ uc
carp dc eJ o ¿Cuál c, l' Ji fe ronci, dc 1", ,'alo,", do 1" Ii ,, ~, J e ",r!',' de la tabla IS- I y 1" , ,-al", os moJ edo, -,' hph'l uC la, Ji ferenciK ¡.Lo opcr.óón del c,rc u;t" experimcll l
Punto ad icional·· ········ ·· ·.. ···· ······ ·· ······,,·· S.
C"m~ "<é lo relaó ó" e" <,,, lo, ganonciO' de voltaje en éo" iente d;rcc·t" )' " ILe< "" cn el circuito experimenlal
EXPER I M ENTO
~ 19·
AMPLIFICADOR CON TRANSISTORES EN CASCADA
INFORMACiÓN ........................
BÁ SICA
,
.
'
c.u..fl1m ..."""', ..,.,. I ~ .. , mplif,cado........ '~'''I',:I ado. .. "" ".,,:adl p!iflC.:>mún n l. de em,..,.. >lClTit.:Ido,_("o_ ~.u....-.i.. """.. . mpl,f",adur<:> tien..:.. pilo""';"" de .. ~,.",. •~,"""" " y po po"""""'- Se c mplun "" .. ~ <1: 11..... ,,11..:.:;. do: pur qrmpk.. ampl,f..· orn
1"uneK> " la
,,,.....da.
."",.¡".,
I;c,,~ ) . ~
.._
_~
_.as
;q>IiocXkwon
Métodos de acop lamiento •..••..•...•..•...•...•...•..•...•...
",>1,,,,,,,,1\<,"" 1:b. ."U(U-,dc ~ .... mpl,f",ado~<. . ,,, 1......·..:" '" ""'" 1',,,-,-
F.n cl ...
I,-.m.>do ..n ( ',,,, d ~", '" ["1'" ."''PLf l. .~
im~d:I",'''' ""
""1'<1.1 .... L
pr'""""
l-'''' b '"'I",l;,,,,u "" "n1,aJ~ "" b ,i~' "icn'c c'''I''_ n'n un ;>do,.,wdo •
. ..., '1," ' .......1" moj""", """,(,.,...,,,-,,, Jc I"~,."_ cu < tr,,", 1, or"" ,,1.,,_ 1_" ",' ,,,,1 ,·,m I'b ",,-J ..,,1IC 1',. cn b h;,," J o 'J,. e, , ¡", c 1'; ";' "¡,I,,, ,' 1 ",·,'L",J""" Jd '"''''1-''' or '1', Jd ,-¡ r.-""" de ¡~ ,l;l " '_ "c ¡ '; " (k 1., h.,,,,'. I,u 1" .I;"¡",,- ¡,;,, J o
U",
"",J,
,-¡,..-''''''
J"
"J",.., "'_".
126
l XI'l . ' ''' F N TO "
o
0,
,.=-3t , ....::r;~
--
--
o,
-, ,..-
,
"
..
'g-"
l' -r'''
~
o.
~
"-'lI"'-
' "1.10''''''''- < k > _ on
.o,,-..o.
~oon
la ""... y 1lI ""ubili>.ación de Lo I"obrizac ión ... IOVa mo· d,a nlC el divi"... del ""haje de R, Y R, al la balcri. V"" Y 01 re..." '" H, on el c mi".... C, es". C'a, epafle.
e,
"'
min ución del voltaje de >eilal ...... en el c..loc"'" de Q,. f¡;I< . 0 ltajOde lermina el valor de 1lI """loI'nle en el C;n:UilO d< al1r.ldade la No"" de Q, . b e.idcn'e que l. res4.. e neia de carg. de c. dc Q, (uno de los rael''''''' que: dcIermina que b co rrie nle de sena l se ocOflle • l. 1)0.., de Q,) se al lL'U por el acopla mie nto de Re de . mrli rocod. .. "" en cI",ada. L. combi nac i6 n de ac ''I'lamien '''. Yoch . ble. La f,~ " ra 1<)· ) C' el diagrama dd c;rcu,to de un amp lific.d,,,. de tr.n,i""res e n una conf,gur.-
,1< Re
Exi..e n 0Ut>II:. métdi:d de O, coo ... =galOlal. Efl uu.... _ po.<-. .... I'uneion<:< dc: las eompon::,,"c,; de las ~ O, y O, ..... 1.. mio-ma que las de sus comp"..",ncs equiv.leN"" del ampl, fM:aClo... acoplado por tr;>rt!Jormador de la fig..... 19·1 . S, ... cons.idcr. el func~ienIo de a ampl,f",aJ,.vcs ;oroplÑol hay que laI<:r a l euclCriwica de la F"\"""'" aapa Y mod,foar el nivel de la ldIal que oc ........... t i . la oqunda "'-- Por ejemplo. SI en la r,~ 19 ·2 e. es!U.ier.I at>ieno. R. fwrionMia cOmo carp de la señal de ea y de la earp de cd de 0 ,_Cuando e, so: COfIa como carga del enlecIo:. de ea de Q,. Aloelancia de in· signi flCanle e n la frecue ncia de 1. seil>.l de en lr.t. y que l. balena. V"" ..fl'ClCC una Iny"","'" de impedancia InUY baj . par. l. seil. l de co; es dec ir. Vn; funcK", • .• nle l• ..,nal. <'On'I
