Universidad del cauca., Burbano Hernández., Bohórquez Torres y Orozco Ordoñez.

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Resumen— La presente práctica de laboratorio fue realizada

con el fin de poner a prueba una serie de circuitos modificadores

de señal, concretamente limitadores de diodo y fijadores de nivel

de diodo. Bajo modificaciones adecuadas en los circuitos y

registrando la forma de la onda de salida correspondiente trazada

por el osciloscopio se fueron comparando con la forma original de

la onda de la señal de entrada.

Palabras Clave— Diodo, Polarización, Limitador, Fijador de

Nivel.

Abstrac: the present practice was maked aiming to prove some

signal modifiers circuits, specifically a diode limiter and a diode

level setter. Under appropriate modifications on the circuits and

registering the waveform of the output signal watched on the

oscilloscope, it was compared with the input signal.

I. INTRODUCCIÓN

os diodos son una parte fundamental en el campo de la

electrónica actual, con su variedad de aplicaciones en

algunas de estas es necesario cuadrar los extremos de una señal

de ca o limitar el voltaje de ca para ciertos niveles

predeterminados, según lo requiera la aplicación. El dispositivo

utilizado para esto se conoce como “limitador”, como su

nombre lo indica esta práctica es de limitador de diodo y fijador

de nivel de diodo, esto nos permite transformar una señal

senoidal en una onda rectangular, limitar el semi ciclo negativo

o positivo entre otras funciones.

II. OBJETIVOS

Objetivo General:

Verificar efectos del limitador y rectificador de diodo.

Objetivos Específicos:

Determinar la relación entre una entrada tipo onda

senoidal y la salida 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

limitadores de diodo con polarización directa e inversa

Observar el efecto en la onda de salida de los fijadores

de nivel por diodo negativo y positivo.

III. MARCO TEÓRICO

A. Limitadores de diodos en serie

El comportamiento unidireccional de la corriente los diodos

semiconductores permite que los diodos actúen como

limitadores

Fig. 1 Diodo semiconductor como limitador en serie

Este sencillo circuito constituye un limitador en serie positivo

en (a) y negativo en (b), el nombre es debido a que es la parte

que limita, en las Fig. 1 y 2 se puede observar el

comportamiento de las configuraciones (a) y (b)

respectivamente.

Limitador de Diodo y

Fijador de Nivel de Diodo

C.A. Burbano Hernández1, F.J. Bohórquez Torres 2 y M. Orozco Ordoñez 3. Ingeniería física, Facultad de Ciencias Exactas y de la Educación, Universidad del Cauca

1burbanoh@unicauca 2franciscoj94@unicauca

3miguelorozco@unicauca

Tel:3132115024

L

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Fig. 2 Ciclo positivo limitado Fig. 1(a)

Fig. 3 Ciclo negativo limitado. Fig. 1(b)

B. Limitadores de diodos en paralelo

El circuito de la Fig. 4 es un ejemplo de limitador conectado

en paralelo dado que la salida está en paralelo con el diodo.

Fig. 4 Diodo semiconductor como limitador en paralelo

Durante el semi ciclo positivo, la polarización del diodo D1 es

inversa y tiene una elevada resistencia inversa la cual hace que

el voltaje de salida sea el semi ciclo positivo y recorta el semi

ciclo negativo debido a que D1 está en polarización directa y se

comporta como un circuito cerrado por lo tanto en el diodo no

aparece ningún voltaje como se puede ver en la Fig. 5.

Fig. 5 Fig. 2 Ciclo negativo limitado Fig. 4(a)

De la misma manera, pero invirtiendo la polarización del diodo,

el limitador de diodo en paralelo de la Fig. 4 (b) sirve para

eliminar el semi ciclo positivo, Fig. 6

Fig. 6 Fig. 2 Ciclo positivo limitado Fig. 4(b)

IV. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

Materiales:

Una fuente de alimentación cd variable y regulada.

Un transformador 110 V ca / 60 Hz en primario,

12-0-12 V ca / 60 Hz en secundario o un generador de

funciones con capacidad de tensión superior a 12Vpp.

Osciloscopio.

Una protoboard.

2 conectores caimán-banana.

Cables para conexionado.

1 resistor de 120 kΩ a 1/2 W.

2 diodos: 1N4005 (o equivalente).

Potenciómetro de 2 kΩ a 2 W.

Procedimiento 1:

1. Arme el circuito de la Figura 1.

2. observe la señal de salida y dibújela en fase temporal

con la de entrada.

3. Registre en la Tabla 1.

Procedimiento 2:

1. Arme el circuito de la Figura 4.

2. observe la señal de salida y dibújela en fase temporal

con la de entrada.

3. Registre en la Tabla 1.

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Procedimiento 3:

1. Monte el circuito de la Figura 7.

Fig. 7 Limitador doble diodo

2. Cierre los interruptores S1 y S2, ubique el cursor del

potenciómetro en el punto medio de su intervalo de tal

forma que VFB = VGB = 3 V.

3. Abra S2. Observe y mida la onda de salida Vsal.

Registre en la Tabla 1.

4. Cierre S2 y abra S1. Observe y mida la onda de salida

Vsal. Registre en la Tabla 1.

5. Cierre S1. Observe y mida la onda de salida Vsal.

Registre en la Tabla 1.

6. Aumente en forma gradual el voltaje VAA hasta llegar

a 12. Observe y mida Vsal. Registre en la Tabla 1.

7. Disminuya el voltaje VAA hasta 6 V. Observe el

efecto sobre Vsal al variar el potenciómetro hacia

ambos lados de su posición central.

8. Establezca el potenciómetro de manera que la

polarización medida en D1 sea de +1.8 V y en D2 de -

4.2V. Dibuje esta forma de onda en la Tabla 1.

9. Establezca el potenciómetro de manera que la

polarización medida en D1 sea de +4.2 V y en D2 de -

1.8V. Dibuje esta forma de onda en la Tabla 1.

V. RESULTADOS

Fig. 8 Señal de entrada

Procedimiento 1:

Fig. 9 Comportamiento de la parte a

Fig. 10 Comportamiento de la parte b

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Procedimiento 2:

Fig. 11 Resultado de la parte a

Fig. 12 Resultado de la parte b

Procedimiento 3

Fig. 13 Resultado Paso 3

Fig. 14 Resultado Paso 4

Fig. 15 Resultado Paso 5

Fig. 16 Resultado Paso 6

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Fig. 17 Resultado Paso 7

Fig. 18 Resultado Paso 8

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Procedimiento 1

Parte (a): para el semi-ciclo positivo el diodo se encontrará en

la región inactiva y debido a esto se puede ver como un circuito

abierto, donde va caer todo el potencial de la fuente por tanto al

estar el voltaje de salida en serie con el diodo este será cero y

este ciclo se ve recortado

Para el semi-ciclo negativo el diodo se encuentra en la región

activa y se puede ver como un corto circuito debido a esto el

potencial sobre la resistencia es el potencial de la fuente los

efectos de trabajar con un diodo no ideal se ven cuando la onda

de salida se ve más pequeña que la onda de entrada.

Como se puede observar en la imagen el voltaje de salida es

mayor que el voltaje de entrada. Esto se debe a los instrumentos

de medición y al ruido presente en las señales que pasan por el

circuito.

Parte (b): Para el semi-ciclo positivo el diodo se encontrará en

estado activo, así se puede ver este como un corto circuito,

entonces el voltaje de entrada caerá todo en la resistencia y el

voltaje de salida será igual al voltaje de entrada.

Para el semi-ciclo negativo el diodo estará en polarización

inactiva, por lo que se puede ver como un circuito abierto. En

este caso la diferencia de potencial entre los extremos del diodo

será igual al voltaje de entrada por lo que en la resistencia no

caerá nada y el voltaje de salida será igual a cero.

Procedimiento 2

Parte (a): para el semi-ciclo positivo el diodo se encuentra en

la región inactiva, es por esto que se puede ver como un circuito

abierto y todo el potencial de la fuente por leyes de Kirchhoff

se encontrara en los terminales de salida y el voltaje de salida

será igual al voltaje de entrada.

En el semi-ciclo negativo el diodo se encuentra en polarización

directa y se puede ver como un corto circuito es por esto que la

caída de voltaje se da sobre la resistencia dejando igual a cero

el voltaje en la salida, por esto esté recorta la parte negativa.

Parte (b): para el semi-ciclo positivo el diodo se encontrará en

polarización activa, por lo tanto se puede ver como corto

circuito y la diferencia de potencial entre su extremos será cero,

así el voltaje de salida será cero, habiendo así un recorte del

semi-ciclo positivo.

Para el semi-ciclo negativo el diodo se encuentra en

polarización inversa, por lo tanto se puede ver como circuito

abierto y por leyes de Kirchhoff la diferencia de potencial entre

sus extremos será la misma de la fuente.

Procedimiento 3

Paso 3: al estar abierto S2, solo se considerará el efecto de D1.

Para el semi-ciclo positivo el diodo 1 se encuentra polarizado

en forma activa es por esto que se puede ver como un corto

circuito y el voltaje sobre a y b es igual a cero ya que por leyes

de Kirchhoff el potencial cae en R1.

Para el semi-ciclo negativo el diodo 1 está en región inactiva y

se puede ver como un circuito abierto, por leyes de Kirchhoff el

potencial en ab es el mismo de entrada.

Paso 4: al estar abierto S1, solo se considerará el efecto de D2.

Para el semi-ciclo positivo el diodo 2 se encuentra inactivo, por

lo que se verá como circuito abierto. En este caso, no hay

corriente por el circuito, por lo que en la resistencia no caerá

voltaje y todo estará entre los terminales a y b. Y así el voltaje

de salida es el mismo que el de entrada.

Para el semi-ciclo negativo el diodo 2 se encuentra activo, por

lo que se verá como corto circuito, así el voltaje de entrada caerá

en su mayor parte en R1 y el voltaje de salida será prácticamente

cero. En la figura de este paso, se puede ver que el voltaje de

salida en cierto punto para este semi-ciclo es un poco diferente

de cero, esto se le atribuye al voltaje que cae en la pequeña

resistencia del potenciómetro.

Paso 5: para el semi-ciclo positivo el diodo 1 se encuentra en

polarización directa y el diodo 2 se encuentra en polarización

inversa, es por esto que la caída de potencial se da sobre el

diodo 2 que se remplaza por un circuito abierto pero hay que

considerar el efecto de la fuente de 6 V el cual para valores

mayores al mismo recorta la onda de entrada, puesto que la

fuente dc estará polarizando el cátodo de D1 con 6 V y este se

comportará como circuito abierto para valores de voltaje de

entrada menores a este voltaje. Después de este voltaje, D1 se

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comportará como corto circuito, ya que el ánodo estará a un

potencial mayor que el cátodo, por lo que el voltaje de salida

será igual al de la fuente dc.

Para el semi-ciclo negativo D1 se encuentra en región inactiva

y d2 en región activa. Debido a esto la caída de potencial se da

sobre d1 y por el voltaje dc de la fuente los valores menores a -

6v de entrada se ven recortados en la señal de salida, puesto que

al estar la fuente polarizando el ánodo de D2 negativamente,

este se comportará como circuito abierto sólo hasta el punto en

el que el voltaje de entrada sea menor al voltaje de la fuente, ya

que al ser el voltaje de entrada menor, D2 se comportará como

corto circuito y el voltaje de salida será igual al de la fuente dc.

Paso 6: Para este paso, el comportamiento del circuito es el

mismo descrito en el paso 7. La diferencia que se ve al cambiar

de valor el voltaje de la fuente dc, es que el voltaje pico a pico

de la señal de salida aumenta o disminuye con respecto a esta

fuente.

Paso 7: El potenciómetro está en balanceado, cuando lo

variamos lo que genera es un desbalance y lo que se observa es

que hace el recorte, ya sea mayor en la parte positiva o mayor

en la parte negativa dependiendo de la variación.

Las gráficas siguientes se interpretan de manera similar, donde

las variaciones se producen por las modificaciones requeridas

en el funcionamiento y prueba del circuito.

VII. CONCLUSIONES.

La posibilidad de modificar una señal según los

requerimientos necesarios en un circuito en particular

utilizando diodos es posible gracias a que éstos se

encienden para polaridades específicas de voltaje. Para

estos casos se puede tener control de la corriente que

circula en las distintas zonas del circuito simplemente

teniendo en cuenta la ubicación estratégica de los diodos.

En un diodo, bajo condiciones tolerables de voltaje y

corriente se elimina parcial o totalmente la parte positiva

o negativa de una señal senoidal en función a la resistencia

interna del diodo, que es representativamente baja cuando

se encuentra en polarización directa y alta cuando se

polariza inversamente. Esta resistencia es la que define la

eficiencia de un diodo para usarlo en circuitos

generalmente rectificadores.

La limitación con diodos es posible debido a la baja

resistencia directa y -la elevada resistencia inversa de un

diodo.

VIII. REFERENCIAS

[1] Adel S. Sedra, Circuitos Microelectrónicas, (Editorial Oxford University

Press México, S.A de C.V, 2002), pág. 78–126

[2] R. Boylestad, L. Nashelsky. Electrónica: Teoría de Circuitos.

México. 6 Edición. Prentice Hall. 1997. pp 1-16