practica2completa
- 1. UNIVERSIDAD FERMÍN TORO VICERECTORADO ACADÉMICO DECANATO DE INGENIERIA ESCUELA DE ELÉCTRICA SEDE CABUDARE PRE LABORATORIO PRACTICA 2 Orlando Rodriguez 20923217 Raul guedez 18526731 Lab. Electrónica I Saia “A”
- 2. ACTIVIDADES DE PRE – LABORATORIO
- 3. RESPUESTAS 1) DEFINA RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA. REALICE LOS DISEÑOS RESPECTIVOS. RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA: En la figura 1 se representa esquemáticamente un rectificador de media onda en el cual un diodo se interpone entre la fuente y la carga. Cuando la tensión vS de la fuente es positiva, el sentido de la corriente es favorable y se produce la circulación, por lo cual suponiendo el diodo ideal (y por lo tanto sin caída de tensión), será vL = vS. Cuando, en cambio, vS < 0, el diodo no conduce y entonces vL = 0. Esto se ilustra en la figura 2 para una típica señal senoidal. Se ha indicado tanto la tensión en la carga como la corriente que circula por ella y por la fuente (la tensión y las corrientes en este caso difieren únicamente en un factor de escala). Invirtiendo el diodo se logra una tensión negativa. Es interesante destacar que la tensión en la carga es unidireccional (positiva) pero no continua (constante). Esta forma de onda no es la deseable para alimentar dispositivos electrónicos, que generalmente requieren una alimentación constante. Este problema se solucionará más adelante con el empleo de filtros.
- 4. RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE: El circuito rectificador de media onda tiene como ventaja su sencillez, pero adolece de dos defectos: I. No permite utilizar toda la energía disponible, ya que los semiciclos negativos son desaprovechados. II. En el caso típico en el que la fuente es el secundario de un transformador tiende a producirse una magnetización del núcleo debido a que el campo magnético es unidireccional. Esta magnetización se traduce en que la saturación magnética se alcanza con valores menores de corriente, produciéndose deformaciones en la onda. Estos inconvenientes se resuelven con los rectificadores de onda completa. El primer ejemplo es el rectificador tipo puente, ilustrado en la figura 3. Cuando vS > 0, los diodos D1 y D2 están polarizados en forma directa y por lo tanto conducen, en tanto que D3 y D4 no conducen. Despreciando las caídas en los diodos por ser éstos ideales, resulta vL = vS > 0. Cuando la fase de la entrada se invierte, pasando a ser vS < 0, serán D3 y D4 quienes estarán en condiciones de conducir, en tanto que D1 y D2 se cortarán. El resultado es que la fuente se encuentra ahora aplicada a la carga en forma opuesta, de manera que vL = −vS > 0. Las formas de onda de la entrada y la salida se muestran en la figura 4.
- 5. Puede verificarse que ahora se aprovecha la totalidad de la onda de entrada, y, además, la corriente por la fuente ya no es unidireccional como la que circula por la carga, evitando la magnetización del núcleo del transformador. RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA CON PUNTO MEDIO: Un inconveniente del rectificador tipo puente es que no existe una referencia común de tensión (masa circuital) entre la fuente y la carga, resultando ambas flotantes entre sí. Una manera de resolver esto es utilizar dos fuentes en contrafase en lugar de una sola, y colocar en cada una de ellas un rectificador de media onda. Las fuentes en contrafase se logran con un transformador cuyo secundario está dividido en dos mitades, tomándose el punto medio como masa común, como se muestra en la figura 5. Cuando vS > 0, el diodo D1 conduce y D2 no, por lo tanto la tensión vS se aplica directamente a la carga a través de D1 y vL = vS > 0. Cuando vS < 0, conduce D2, por lo cual se aplica −vS a la carga, resultando vL = −vS > 0.
- 6. En este caso, por cada mitad del arrollamiento secundario circula corriente sólo en una mitad del ciclo, pero lo hace en sentidos opuestos, y como ambos arrollamientos rodean a un mismo núcleo y son simétricos, el núcleo recibe un campo magnético alternativo que no produce magnetización neta permanente. El punto medio del secundario puede utilizarse como masa circuital común entre el secundario y la carga. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON FILTRO CAPACITIVO: En la figura 6 se ilustra el circuito de un rectificador de media onda con filtro capacitivo. El capacitor y la resistencia configuran un filtro pasabajos. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que debido a la no linealidad del circuito que lo precede, el filtro no se limita a mantener el valor de continua (valor medio) de la onda rectificada y rechazar los armónicos. Con referencia a la figura 7, supongamos que inicialmente el capacitor está descargado. Mientras vS crece hacia valores positivos, el diodo se polarizará en forma directa y por lo tanto conducirá. Dado que la resistencia de la fuente y la resistencia dinámica del diodo se han considerado idealmente nulas, la tensión de salida (igual a la caída en el paralelo RL//C) seguirá a la de la entrada. Este proceso continuará hasta el momento t1 en que la tensión de entrada disminuya más rápidamente que la descarga de C a través de RL, ya que en ese caso el diodo pasará a estar polarizado inversamente y dejará de conducir. A partir de ese momento la tensión de salida se desvincula de la de la entrada, siguiendo la evolución exponencial de la descarga del capacitor a través de la resistencia de carga. Mientras tanto, la entrada continuará con su variación senoidal, se hará negativa y luego volverá a ser positiva. En un instante t2 la caída exponencial de la salida se cruzará con el ascenso senoidal de la entrada, y a partir de entonces el diodo volverá a conducir, repitiéndose el proceso anterior. Obsérvese que el diodo conduce sólo durante una fracción del período, por lo cual tanto su corriente de pico Ip como su corriente eficaz Irms pueden llegar a ser varias veces superiores a la corriente media, Imed. lo cual en general implica sobredimensionar los diodos.
- 7. Puede sorprender el hecho de que la corriente eficaz por el diodo sea mayor que la corriente eficaz por la carga (que para un rectificador con bajo ripple es aproximadamente igual a la corriente media). Esto se debe a que la fuente no está cargada siempre con la misma resistencia, a diferencia del rectificador completo incluido el capacitor, que está cargado con RL. Por eso, a pesar de que la fuente entrega a través del diodo la misma potencia media que termina recibiendo la resistencia de carga, su corriente eficaz es mayor. En el análisis del funcionamiento de este rectificador con filtro no nos detuvimos en la influencia de la constante de tiempo τ = RLC, cuestión que trataremos ahora. Evidentemente, cuanto mayor sea τ, más lenta será la caída durante el intervalo de corte del diodo, lo cual significa que el valor alcanzado en el instante t2 será más alto, aproximándose, para τ >> T, al valor de pico Vp. Esta situacion se ilustra en la figura 8.
- 8. Lo anterior tiene varias consecuencias. En primer lugar, el ripple disminuye y la tensión media en la carga se aproxima a la tensión de pico. En segundo lugar, tanto t1 como t2 se aproximan a los instantes donde hay picos, lo cual reduce el tiempo de conducción del diodo e incrementa su corriente eficaz y su corriente de pico, lo cual exige cuidado en el dimensionamiento del diodo para evitar su destrucción térmica. Por último, permite aproximar la caída por un segmento de recta, lo cual facilita el tratamiento analítico simplificado.
- 9. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO CAPACITIVO: En la figura 10 se ilustra el circuito de un rectificador de onda completa con filtro capacitivo. El funcionamiento de este circuito, ilustrado en la figura 11, es enteramente similar al de media onda, con la única diferencia de que la caída exponencial (o su aproximación lineal) se encuentra con el pico negativo rectificado, en lugar de con el siguiente pico positivo.
- 10. Todas las conclusiones correspondientes al rectificador de media onda con filtro son cualitativamente aplicables a este caso, cambiando sólo las fórmulas. Puede observarse por simple inspección que para una misma constante de tiempo (compárese con la figura 7) el ripple disminuye y el valor medio aumenta. En este caso el valor de t1 responde a la misma fórmula. 2) MENCIONE LAS CARACTERÍSTICAS DE UN DIODO ZÉNER. El diodo Zéner es un tipo especial de diodo, que siempre se utiliza polarizado inversamente. Recordar que los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa), conducen siempre en el sentido de la flecha.
- 11. En este caso la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo. Si el diodo Zéner se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común. Cuando el diodo Zéner funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante. En el gráfico se ve el símbolo de diodo Zéner (A - ánodo, K - cátodo) y el sentido de la corriente para que funcione en la zona operativa. Se analizará el diodo Zéner, no como un elemento ideal, si no como un elemento real y se debe tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor. 3) DIBUJE LA CURVA CARACTERÍSTICA DE UN DIODO ZÉNER. Analizando la curva del diodo Zéner se ve que conforme se va aumentando negativamente el voltaje aplicado al diodo, la corriente que pasa por el aumenta muy poco.
- 12. Pero una vez que se llega a un determinado voltaje, llamada voltaje o tensión de Zéner (Vz), el aumento del voltaje (siempre negativamente) es muy pequeño, pudiendo considerarse constante. Para este voltaje, la corriente que atraviesa el diodo Zéner, puede variar en un gran rango de valores. A esta región se le llama la zona operativa. Esta es la característica del diodo Zéner que se aprovecha para que funcione como regulador de voltaje, pues el voltaje se mantiene prácticamente constante para una gran variación de corriente. 4) EXPLIQUE EL FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 1. Aquí el diodo está polarizado en inverso. Con este circuito obtendremos datos para graficar la curva en el tercer cuadrante. Debemos calcular el valor del resistor R. Este resistor determina la máxima corriente que soporta el Zéner sin dañarse por exceso de consumo de potencia. Entonces la máxima corriente viene dada por: Izmax = Pzener / Vz Para no quemar el Zéner vamos a trabajarlo, por ejemplo, al 70% de su potencia máxima. Entonces calculamos la nueva Iz. Por ley de voltajes, despejamos el valor de R del circuito dado en función de las tensiones y en función de la corriente que absorbe el Zéner. Usando el simulador Proteus se obtuvieron las siguientes tablas: Vcc 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Iz (mA) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,3mA 2,2mA Vz (Vol) 0 500mV 1V 1,5V 2V 2,5V 3V 3,5V 4V 4,5V 4,98V
- 13. 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 6,13 mA 13 mA 20 mA 27 mA 34,1 mA 41,2 mA 48,2 mA 50,3 mA 62,4 mA 69,5 mA 5,07V 5,09V 5,10V 5,11V 5,11V 5,12V 5,12V 5,13V 5,13V 5,13V Ahora invertimos el diodo. Significa que está polarizado en directo, los datos a leer estarán en el primer cuadrante. Utilizamos la misma R del montaje anterior, pero ojo, Vcc no puede pasar de 5V porque es muy probable que se queme algún componente por exceso de corriente. Al averiguar que componente se quemaría, se llenó la siguiente tabla: Vcc 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Iz (mA) 0 8,20 mA 4,81 mA 11,6 mA 18,6 mA 25,6 mA 32,7 mA 34,7 mA 46,8 mA 53,9 mA 61mA Vz(Vol) 0 -499 mV -663 mV -687 mV -698 mV -707 mV -712 mV -718 mV -723 mV -726 mV -729 mV En 13V se quemó la resistencia. En la primera tabla podemos observar como el voltaje después de superar el valor del diodo se fue manteniendo mientras que la corriente se iba incrementando infinitamente, mientras Vz se mantiene constante. Y ahora, en la segunda tabla vemos como se quemó la resistencia debido a que la corriente fue creciendo exponencialmente y también su potencia, haciendo que se quemara la resistencia. Esto sucedió, debido a que la tensión se hizo lo suficientemente grande por lo que alcanza un punto en que la corriente crece muy rápidamente con un pequeño aumento de tensión. 5) DEFINA REGULADOR ZÉNER E INDIQUE LAS ECUACIONES DE DISEÑO DE REGULADORES. Un regulador con diodo Zéner ideal mantiene un voltaje predeterminado fijo a su salida, sin importar las variaciones de voltaje en la fuente de alimentación y/o las variaciones de corriente en la carga. NOTA: En las fuentes de voltaje ideales (algunas utilizan, entre otros elementos el diodo Zéner), el voltaje de salida no varía conforme varía la carga. Pero las fuentes no son ideales y lo normal es que el voltaje de salida disminuya conforme la carga va aumentado, o sea conforme la demanda de corriente de la carga aumente PASOS PARA EL DISEÑO DE UN REGULADOR ZÉNER A) Se calcula la resistencia de entrada del regulador Ri. Se puede utilizar una de 2 condiciones:
- 14. CONDICIÓN 1: Ri = (Vsmin – Vz ) / (Ilmax + Izmin). CONDICIÓN 2: Ri = (Vsmax – Vz ) / (Ilmin + Izmax). B) Se determina el valor de Izmax y Izmin. Izmin = 0.1 * Izmax (es decir, el 10 % de Iz max). Izmax (máxima corriente del zener). Izmin (mínima corriente del zener). C) Se diseña el regulador. (comparar con la información del Savant, diseño electrónico). Rs = Ri Para este diseño debe conocerse como dato de entrada Vsmax y Vsmin, es decir el rango de voltaje que manejara el regulador. De igual manera la corriente de carga máxima y mínima (IL). La potencia del regulador es: PZ = VZ * IZMAX. Y la de la resistencia de entrada Ri es PR = Izmax + Izmin * (Vsmax – Vz). 6) ¿A QUÉ DENOMINAMOS RMAX Y RMIN EN UN REGULADOR ZENER? Rmax = Es el valor máximo de la resistencia limitadora. Rmin = Es el valor mínimo de la resistencia limitadora.
- 15. LABORATORIO DE ELECTRÓNICA I PROYECTO 2 SIMULACIÓN: Comportamiento del Diodo Zéner y Rectificador de Onda Completa. 1. ANÁLISIS DEL DIODO ZENER COMO COMPONENTE. 1. Dibujar en el simulador PROTEUS el siguiente circuito: 2. Ajustar los valores de Vi, proceda a simular y anote en la Tabla 1 los valores de IZ y VZ (Z, de “zéner”: sentido inverso). TABLA 1 Vi(V) 0 0.5 1 2.5 4 5.1 8 10 IZ(mA) 0 0 0 0 0 0.52 13 21.9 VZ(V) 0 0.5 1 2.5 4 4.99 5.13 5.19 3. Invertir el diodo, repita el paso 2, anote en la Tabla 2 los valores de IF y VF (F, de “forward”: sentido directo). TABLA 2 Vi(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.5 2 VI 0.5V R1 220 DZ 1N4733A +88.8 Volts +88.8 mA 5.1V0-20Vdc GND
- 16. IF(mA) 0 0.01 0.53 1.31 2.14 2.99 5.15 7.34 VF(V) 0 0.2 0.28 0.31 0.33 0.34 0.37 0.39 4. En el informe escrito dibujar la gráfica de las características Tensión- Corriente, con los valores obtenidos en las Tablas 1 y 2. Escriba las conclusiones. Gráfica de la Región Polarizada Inversamente Gráfica de la Región Polarizada Directamente -5 0 5 10 15 20 25 0 1 2 3 4 5 6 Iz(mA) Vz (v) Gráfico 1 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 If(mA) Vf (v) Gráfico 2
- 17. Curva Característica del diodo Zener En las gráficas del circuito 1, se pueden observar el comportamiento del mismo tanto en la región de polarización inversa como en la región de polarización directa. Como es de esperarse, en la región de polarización inversa, el diodo no conduce corriente en tanto la tensión de entrada Vi sea menor que la tensión del Zener Vz, en esta situación, la tensión del diodo será igual a la tensión Vi. Cuando la tensión Vi alcanza el valor de Vz, el diodo comenzara a conducir corriente, manteniendo a su salida niveles muy similares de tensión ante cualquier valor de tensión de entrada y actuara así como un regulador de tensión o fuente DC con valor de regulación de aproximadamente Vz, en este caso 5.1V. En contraste, los niveles de corriente presentaran variaciones importantes ante cualquier variación de la tensión de entrada. En el caso de la región de polarización directa, se puede observar que el diodo Zener se comporta como un diodo convencional, conduciendo corriente cuando el valor de voltaje presente en el ánodo es superior al valor de voltaje del cátodo y comportándose como un circuito abierto en caso contrario. La tensión de salida presentara una ligera caída de aproximadamente 0.7V.
- 18. 5. En el informe escrito dibuje la curva característica de un diodo Zener de 9V. Explique detalladamente las características. Curva Característica del diodo Zener de 9V En la siguiente grafica se puede ver la curva característica de un diodo Zener de 9V. Al ser utilizado en su región de polarización inversa, el circuito se comportará como un regulador de voltaje de 9V cuando la tensión de entrada en el Zener sea superior a este valor, esto quiere decir que ante cualquier tensión de entrada, la tensión de salida seguirá siendo aproximadamente igual a 9V en tanto que la corriente si presentará variaciones importantes en su valor. Por otra parte, el diodo se comporta como un diodo convencional en su región de polarización directa, permitiendo la circulación de corriente cuando la tensión aplicada al ánodo es superior a la tensión aplicada al cátodo y comportándose como circuito abierto cuando esta tendencia se invierte
- 19. 2. ANÁLISIS DEL RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA I 1. Monte en el simulador PROTEUS el siguiente circuito 2. Coloque el Canal_1 (CH1) del osciloscopio virtual en paralelo a la entrada Vi, y el Canal_2 (CH2) con la resistencia RL (Vo), ajuste los controles, proceda a simular y dibuje la forma de onda, en Vi y Vo que luego anexara en el informe escrito. 3. Dibuje el recorrido de la corriente en el puente rectificador en la siguiente grafica para el ½ ciclo positivo. TR1 TRAN-2P2S BR1 1N4007 X 4 R1 120 Vo Vac N1 : N2 Vi
- 20. 3. ANÁLISIS DEL RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA II. 1. Dibuje en el simulador PROTEUS el siguiente circuito 2. Coloque el Canal_1 (CH1) del osciloscopio virtual en paralelo a la entrada Vi, y el Canal_2 (CH2) con la resistencia RL (Vo), ajuste los controles, proceda a simular y dibuje la forma de onda, en Vi y Vo que luego anexara en el informe escrito. Vac Vi RL 120 BR1 DF10M Vo Vac N1 : N2 Vi RL 100 D1 1N4007 D2 1N4007 TR1 TRAN-2P3S
- 21. 3. Establezca un cuadro comparativo de: Diferencias, Similitudes, Ventajas y Desventajas, en cuanto al análisis del rectificador de onda completa I y II. Rectificador I Rectificador II Similitudes Ambos transfieren energía de entrada a la salida durante ambas mitades del ciclo de entrada Diferencias El Rectificador I emplea 4 diodos para cumplir su labor mientras que el Rectificador II emplea solo 2 diodos El Rectificador I presenta una caída de tensión mayor (el doble) que la del Rectificador II, ya que en cada semiciclo en el Recficador I conducen 2 diodos mientras en el Rectificador II conduce 1 solo diodo Ventajas Evita la magnetización del núcleo del transformador No requiere de transformación con derivación central Solo se hace necesaria la mitad del numero de No se produce magnetización neta permanente El punto medio del secundario puede utilizarse como masa circuital común entre el
- 22. vueltas para el devanado secundario secundario y la carga Desventajas Si una terminal de la fuente se conecta a tierra, ninguna terminal de la resistencia de carga puede aterrizarse Requiere transformador con derivación central 4. DISEÑO 1. Diseñe un Regulador de Voltaje con un Diodo Zener, simule en la herramienta PROTEUS, verifique el correcto funcionamiento, luego cambie el Zener por un I.C. (Circuito Integrado) Regulador y establezca la comparación. LABORATORIO 1. Identifica en el siguiente esquema y nombra los elementos que intervienen en la etapa de: Entrada. Reducción de tensión. Rectificación. Filtrado. Regulación. Salida. Entrada: El elemento que interviene en la etapa de entrada es la fuente de tensión AC de 120 Vac. Vac N1 : N2 Vi R1 167.22 TR1 TRAN-2P3S C1 2.74mF R2 155 D5 1N4733A D6 LED-RED BR1 DF10M
- 23. Reducción de tensión: El elemento que interviene en la etapa de reducción de tensión es el transformador T el cual atenúa la señal AC de 120 Vac a 12 Vac. Rectificación: El elemento que interviene en la etapa de rectificación es el puente rectificador DF10M. Filtrado: el elemento que interviene en la etapa de filtrado es el capacitor C1, el cual se encarga de reducir los rizos de salida del puente rectificador. Regulación: Los elementos que intervienen en la etapa de regulación son la resistencia R1 y el diodo Zener, que al trabajar con la configuración mostrada (polarización inversa) funcionara como un regulador de voltaje igual a 5.1V. Salida: los elementos que intervienen en la etapa de salida son la resistencia R2 y el diodo LED. 2. Haga los cálculos para el condensador C1 y las resistencias R1 y R2. Para calcular R2, se debe utilizar la información de la hoja de datos del LED Rojo TLSU114P donde podemos observar que el dispositivo tiene una caída de tensión típica de 2V cuando sobre el circula una corriente de 20mA, en tanto la tensión del diodo zener utilizado es de 5.1V. De esta manera, el valor de resistencia R2 vendrá dado por la siguiente ecuación: 𝑅2 = 𝑉𝑧 − 𝑉𝑙𝑒𝑑 𝐼𝐿 𝑅2 = 5.1 − 2 20𝑚 𝑅2 = 155 𝛺 Por otra parte, podemos ver en el datasheet que la corriente máxima y mínima de operación del diodo LED es de 30mA y 10mA respectivamente, con lo cual podemos utilizar estas corrientes como ILmax e ILmin. Podemos calcular Izmax empleando la siguiente fórmula:
- 24. 𝐼𝑧𝑚𝑎𝑥 = ILmin ∗ ( 𝑉𝑧 − 𝑉𝑠𝑚𝑖𝑛) + 𝐼𝐿𝑚𝑎𝑥 ∗ (𝑉𝑠𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑧) 𝑉𝑠𝑚𝑖𝑛 − 0.9 ∗ 𝑉𝑧 − 0.1 ∗ 𝑉𝑠𝑚𝑎𝑥 Considerando que el voltaje a la salida del transformador será una sinusoidal con amplitud de 12V, luego pasara por el puente rectificador donde se rectificara y sufrirá una caída de tensión de 1.4V (0.7 por cada uno de los dos diodos que conducen en cada semiciclo) y finalmente pasa por una etapa de filtrado donde consideraremos en este diseño un valor de rizo de 0.1V, tendremos que Vsmax y Vsmin tendrán valores de 10.6V y 10.5V respectivamente. 𝐼𝑧𝑚𝑎𝑥 = 10𝑚 ∗ (5.1 − 10.5) + 30𝑚 ∗ (10.6 − 5.1) 10.5 − 0.9 ∗ 5.1 − 0.1 ∗ 10.6 𝐼𝑧𝑚𝑎𝑥 = 10𝑚 ∗ (5.1 − 10.5) + 30𝑚 ∗ (10.6 − 5.1) 10.5 − 0.9 ∗ 5.1 − 0.1 ∗ 10.6 𝐼𝑧𝑚𝑎𝑥 = 22.89 𝑚𝐴 Procedemos a calcular R1 de la siguiente manera: 𝑅1 = 𝑉𝑠𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑧 𝐼𝐿𝑚𝑖𝑛 + 𝐼𝑧𝑚𝑎𝑥 𝑅1 = 10.6 − 5.1 10𝑚 + 22.89𝑚 𝑅1 = 167.22 𝛺 La ecuación para el cálculo de la capacitancia en el condensador C1 viene dada por: 𝐶1 = 𝑉𝑠𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑧 𝛥𝑉 ∗ 𝑓𝑝 ∗ 𝑅1 Tomando en cuenta que la frecuencia fp es el número de pulsos por segundo que a su vez es dos veces la frecuencia de la señal de entrada, es decir 120 Hz, tendremos que:
- 25. 𝐶1 = 10.6 − 5.1 120 ∗ 0.1 ∗ 167.22 𝐶1 = 2.74 𝑚𝐹 3. Con la ayuda del osciloscopio, visualice la forma de onda en el zener. ¿Cuál es su interpretación? En la simulación se puede observar como la tensión en el diodo Zener (señal azul) fue transformada de una forma de onda AC sinusoidal a una onda continua o DC como consecuencia de un proceso de rectificación y filtrado llevados a cabo en el puente de diodos y el capacitor. Esta señal luego es regulada al valor de voltaje deseado que es aproximadamente igual a Vz. 4. ¿Cuál es el voltaje de salida en el zener? 5.12Vdc 5. Dibuja el esquema reemplazando el Zener por el IC LM7805 (regulador).
- 26. 6. Monte el circuito, repita los puntos 3 y 4 y compárelo con el circuito del Zener, establezca un cuadro de diferencias y similitudes. En la simulación se puede observar como la tensión a la salida del regulador (señal azul) fue transformada de una forma de onda AC sinusoidal a una onda continua o DC como consecuencia de un proceso de rectificación y filtrado llevados a cabo en el puente de diodos y el capacitor que luego son inyectados como onda de entrada en el regulador y este finalmente se encarga de llevar a la salida el nivel de voltaje deseado. ¿Cuál es el voltaje de salida en el regulador? 5Vdc. Semejanzas y diferencias entre el circuito con diodo Zener y el circuito con regulador LM7805. Vac N1 : N2 Vi R1 167.22 TR1 TRAN-2P3S C1 2.74mF R2 155 D6 LED-RED VI 1 VO 3 GND 2 U1 7805 C2 0.33uF C3 0.1uF BR1 DF10M
- 27. LM7805 y Zener 1N4733A Semejanzas Ambos pueden emplearse como regulador de voltaje de 5V cuando el voltaje de entrada es mayor de 5V Su voltaje de salida cae por debajo de 5V cuando la tensión de entrada es inferior a 5V En ambos casos los voltajes y corrientes de la fuente y la carga pueden variar ampliamente pero el voltaje a la salida siempre se mantendrá constante Diferencias El voltaje de entrada al LM7805 debe ser al menos de 8V para que el regulador entregue 5V a la salida, mientras que en el Zéner el voltaje de entrada no debe ser tan distinto para que actué como regulador El LM7805 requiere capacitores de acople a la entrada y a la salida, mientras el diodo zéner no los requiere El LM7805 mantiene un valor de voltaje a la salida fijo para valores de entrada superiores a 8V mientras el voltaje de salida del Zéner presenta ligeras variaciones (en el orden de unos pocos miliamperes) cuando la tensión aplicada a la entrada varía.