1

CIRCUITOS DE DIODOS CON CARGA RC Y RLCristian Nicols Hurtado, Cristian Arias VargasUNIVERSIDAD DE CUNDINAMARCA-SEDE FUSAGASUGFACULTAD DE INGENIERA, INGENIERA ELECTRNICAnicrihumar@hotmail.com, cristian1996arias@hotmail.comEn esta prctica de laboratorio veremos las respuestas de los circuitos de diodos en serie con una carga RLC, se observara la seal de cada componente en las dos polarizaciones de un diodo y se comprobaran los clculos con las simulaciones y las mediciones.

In this lab we will see the answers circuit diode in series with an RLC each component signal is observed in the two polarizations of a diode and calculations with simulations and measurements were checked.Keywords: Diode, Diode load RLC,

Objetivo general Observar las seales generadas por las dos formas de polarizacin en serie del diodo con carga RLC. Objetivos Especficos

Entender el funcionamiento de un diodo polarizado en forma de rectificador monofsico de media onda positiva y negativa, con una carga RLC. Comprender las seales de salida presentes en cada uno de los elementos del circuito.IntroduccinLa prctica de laboratorio est enfocada a realizar los clculos y buscar la respuesta de polarizacin de un diodo, en polarizacin directa e inversa, con carga RLC (Resistencia Inductiva y Condensador) dando como resultado dos circuitos a probar y comprobar segn las simulaciones y los clculos realizados, en los cuales se ver la seal de cada elemento utilizado en cada uno de loscircuitos.Marco Teorico

1. DIODO SEMICONDUCTOR

Ahora que los materiales tanto tipo n como tipo p estn disponibles, podemos construir nuestro primer dispositivo electrnico de estado slido. El diodo semiconductor, con aplicaciones demasiado numerosas de mencionar, se crea uniendo un material tipo n a un material tipo p, nada ms que eso; slo la unin de un material con un portador mayoritario de electrones a uno con un portador mayoritario de huecos. La simplicidad bsica de su construccin refuerza la importancia del desarrollo de esta rea de estado slido.

Fig 1. Una unin tipo pn con polarizacin interna: (a) una distribucin de carga interna; (b) un smbolo de diodo, con la polaridad definida y la direccin de la corriente; (c) demostracin de que el flujo de portadores neto es cero en la terminal externa del dispositivo cuando VD = 0 V.[5]

Diodos con carga RLC

En este circuito so el interruptor S1 se cierra en t= 0, se puede utilizar la ley de tensiones de Kirchoff para escribir la ecuacin de la corriente de carga i como:

Con condiciones iniciales en t= 0 i(t)=0 y vc=vo. Al diferenciar la ecuacin anterior y dividir ambos miembros entre L, se obtiene:

Bajo condiciones de rgimen permanente, el capacitor esta cargado a la tensin de la fuente Vs, siendo corriente de rgimen permanente cero.La ecuacin caracterstica en el dominio de Laplace es:

Y las races de la ecuacin cuadrtica estn dadas por:

Dos propiedades importantes de un circuito de segundo orden son: el factor de amortiguamiento,

Y la frecuencia natural,

La solucin en funcin de la corriente, que depender de los valores de c y de w0, seguir alguno de tres casos posibles.

Caso 1: si , las races son iguales, s1=s2, y el circuito se conoce como crticamente amortiguado. La solucin ser de la forma:

Caso 2: si , las races sern reales y el circuito se dice que estar sobreamortiguado. La solucin toma la forma:

Caso 3: si , las races sern complejas y el circuito se dice que estar subamortiguado. Donde wr se conoce como la frecuencia de resonancia y la solucin toma la forma

Calculos

Mediciones

AnlisisCircuito de diodo en polarizacin directa con carga RL..Fig. 22. Circuito de Diodo polarizado en inversa con una carga RL.

Los Generadores utilizados para la prctica presentan un soporte de 50 y la carga utilizada total en este circuito era de 23.36, entonces las seales se distorsionaban y no se mostraban completas.Al ver la Fig. 4. Se aprecia un pequeo desfase, en cuanto a la seal de entrada con la seal de la resistencia, que no se puede observar muy bien porque las ondas se ven distorsionadas por la baja resistencia y en la Fig. 5 apreciamos el desfase de aproximadamente 45 grados que se presenta en la medida del inductor, y tanto en la Fig. 5 y la Fig. 6 se ve que el diodo tiene una recuperacin amortiguada.

Circuito de diodo en polarizacin inversa con carga RL.

Fig. 23. Circuito de Diodo polarizado en inversa con una carga RL.

Se presenta la misma distorsin de ondas por la seal del generador utilizado.En las seales obtenidas se observa el mismo comportamiento que en el anterior circuito, con un cambio bastante notable el sentido de la seal es inverso al del primer circuito, ya que la polarizacin del diodo en este caso solo permite el paso del voltaje en la onda negativa de la seal de entrada.

Circuito de diodo en polarizacin directa con carga RC.

Fig. 24. Circuito de Diodo polarizado en directo con una carga RC.Se sigue presentando la distorsin aunque en este caso es menos visible porque el generador est funcionando a una frecuencia mucho menor y el condensador sirve como filtro para la seal, en otras palabras acomoda un poco la seal, la estabiliza un poco y en este caso la resistencia es un poco mayor, con un valor de 25 aproximadamente.En la Fig. 14 Se observa la onda tomada sobre la resistencia del circuito en la cual vemos que el ciclo de voltaje en cero es un poco ms extenso que el ciclo de seal negativa ya que en el momento que por la resistencia inicia a circular un voltaje la seal de entrada ya a iniciado el ciclo positivo de la onda y poco antes de finalizar el ciclo positivo de la onda de entrada, la seal en la resistencia a llegado a 0.En la Fig. 15 Observamos que la seal que se presenta en el capacitor es prcticamente una lnea que tiene un rango de voltaje de 160mV, en este caso la seal presenta una pequea variacin en su seal, que no es posible observar en la grfica porque el rango en el que se tom la imagen es bastante grande en comparacin, pero en esta notamos que el condensador en un circuito alimentado con un Voltaje AC funciona como un regulador de voltaje, ya que sostiene la seal casi hasta el voltaje pico positivo de la onda de entrada.En la Fig. 16 Que fue obtenida al medir la onda sobre el diodo observamos que sale una onda seno perfecta que inicia prcticamente desde 0V, esto se debe a el condensador que est sujetando el voltaje en un nivel aproximado de 5voltios, lo que hace que la seal se vea completamente su ciclo, pero solo en la regin positiva por la polarizacin directa del diodo.

Circuito de diodo en polarizacin inverza con carga RC. Fig. 25. Circuito de Diodo polarizado en directo con una carga RC.

Al igual que en los anteriores circuitos por la cuestin de la baja impedancia total las seales presentan una pequea variacin, este circuito tiene el mismo comportamiento que el circuito anterior con el mismo cambio que se observ en el circuito de Diodo polarizado en inversa con una carga RL, la forma de la seal e contraria al circuito anterior, porque el diodo se encuentra polarizado en inversa.

CONCLUCIONES Para una mejor seal en cada elemento del circuito es importante tener una resistencia total del circuito superior o igual a 50 porque es el rango mnimo de los generadores de funciones del laboratorio Al medir la seal sobre el diodo, no es posible mirar la seal de entrada por que se genera un corto al mirar una seal rectificada (seal en el diodo) seal DC, y la seal de entrada en AC. En las seales tomadas sobre el diodo con carga RL se ve y se demuestra que el diodo utilizado para la prctica tiene una recuperacin amortiguada. En los circuitos donde se usaron condensadores se not una mejora muy grande de la seal, ya que este funciona como un corto en un circuito alimentado con voltaje alterno. La seal de la bobina en comparacin con la seal en el diodo es opuesta, lo que demuestra que la bobina genera un Angulo de desfase con respecto a la seal de entrada.

Referencias

Electronica de potencia Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones, MUHAMMAD H. RASHID Tercera edicin. Editorial Person Pretice Hall.Tema 7.- Convertidores ac/dc: rectificacin Prof. J.D. Aguilar Pea Departamento de Electrnica. Universidad JanDiodos con carga RC y RL Instituto Tecnolgico de DurangoErik Montenegro Daz #04040751 http://goo.gl/dX0VvuElectronica: Teoria de circuitos y dispositivos electrnicos. Robert L. Boylestad decima edicin. Editorial Person