Tema_17-1_Cambiadores_de_Nivel
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORESUNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ELECTRELECTRÓÓNICA I NICA I
ING. ING. JOEL MORENOJOEL MORENO
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel- Un Circuito cambiador de nivel es a aquel que “cambia” una señal a un
nivel de DC diferente.
- Cambian el nivel de continua de la señal de entrada.
- El circuito tiene:
- Un capacitor
- Un diodo y
- Un elemento resistivo;
- Pero también puede usar una fuente DC independiente para introducir un cambio de nivel adicional.
- τ >> RC
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel-- Ejemplo:Ejemplo: D ideal, RC>>T/2, valor práctico RC=5T => en T/2 el
condensador no se descarga prácticamente.
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel- Durante el intervalo t=0 → T/2
- Diodo On VO = 0 V.
- El capacitor se cargará a Vpico de la señal de entrada
- Vc= + V
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- Durante el intervalo T/2 → T
- La aplicación de la LVK alrededor del lazo de entrada dará como resultado:
-V – V– VO = 0 Vo = -2V
UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel
- RC es lo suficiente grande para establecer un periodo de descarga 5τmucho mayor que el periodo T/2 → T.
- Puede asumirse sobre una base aproximada que el capacitor mantiene toda su carga y, por tanto, el voltaje (debido a que V = Q/C) durante este periodo.
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- La forma de onda de entrada con
respecto a la salida que resulta:
UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel
Figura # 1: Señal de entrada
Figura # 2: Señal de Salida
- La señal de salida “cambia de nivel” a 0V durante el intervalo de 0 a T/2, pero, mantiene la misma excursión de voltaje total (2V) que la entrada.:
“ La excursión de voltaje total de la señal de salida es igual a la excursión de voltaje total de la señal de entrada “
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel-- PROBLEMAS # 1: PROBLEMAS # 1: Determinar Determinar vvOO, para el circuito de la figura para la , para el circuito de la figura para la
entrada que se indica. Con f=1000 entrada que se indica. Con f=1000 HzHz
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel
Circuitos cambiadores de nivel con diodos ideales (5Circuitos cambiadores de nivel con diodos ideales (5ττ=5RC>T/2)=5RC>T/2)
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ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.117.1-- Cambiador de NivelCambiador de Nivel- Circuito de cambio de nivel con una entrada senoidal
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo Zener
-- Circuito Equivalente de diodo ZenerCircuito Equivalente de diodo Zener
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo Zener
- Para el Regulador Zener básico puede suceder los siguientes
pasos:
Vi y R FIJAS
Vi FIJO y RL VARIABLE
Vi VARIABLE y RL FIJA
Circuito BCircuito Báásico aplicado a un zenersico aplicado a un zener
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi y R FIJASVi y R FIJAS
- V ≥ VZ, el diodo Zener está en estado “encendido”
- Si V < VZ, el diodo Zener está en estado “apagado”
- VL = VZ
- IR = IZ + IL- IZ = IR - IL
L
ZL R
VI =
RVVi
RV
I LRR
−==
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ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi y R FIJASVi y R FIJAS
- La potencia disipada por el diodo Zener está determinada por:PZ = VZ. IZ
el cual debe ser menor que la PZM especificada para el dispositivo.
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi FIJO y RVi FIJO y RLL VARIABLEVARIABLE
- La variación de RL puede llevar a que el diodo zener no trabaje en la zona de regulación hay que determinar un rango de trabajo conla RL
- Para la resistencia de carga mínima que encenderá el diodo Zener, simplemente se calcula el valor de RL y dará como resultado un voltaje de carga VL = VZ , Es decir:
L
LZL RR
ViRVV+
==.
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi FIJO y RVi FIJO y RLL VARIABLEVARIABLE
Z
ZL VVi
VRR−
=.
min
- Despejando RL de la ecuación anterior:
- La condición definida por la ecuación anterior establece el RL mínimo, pero a su vez especifica el IL máximo como:
Lmín
Z
L
LLmáx R
VRVI ==
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi FIJO y RVi FIJO y RLL VARIABLEVARIABLE
- Una vez que el diodo está en estado “encendido”, el voltaje a través de R permanece constante en:
- La IR permanece fija en:
VR = Vi– VZ
RVI R
R =
- La corriente Zener: IZ = IR - IL
Resultado un IResultado un IZZ mmíínimo cuando Inimo cuando ILL es un mes un mááximo, y un Iximo, y un IZZ mmááximo ximo cuando Icuando ILL es un valor mes un valor míínimo debido a que Inimo debido a que IRR es constante.es constante.
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
ElectrElectróónica Inica I Ingeniero Joel MorenoIngeniero Joel Moreno
17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi FIJO y RVi FIJO y RLL VARIABLEVARIABLE
- Dado que IZ está limitada a IZM como se especificó en la hoja de datos, afecta el rango de RL y por tanto de IL. Sustituyendo IZM por IZestablece el IL mínimo como:
ILmín = IR – IZM
y la resistencia de carga máxima como
minmax
L
ZL I
VR =
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
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17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi VARIABLE y RVi VARIABLE y RLL FIJAFIJA
- Para los valores fijos de RL, el voltaje vi debe ser lo suficiente grande para encender el diodo Zener.
- El voltaje de encendido mínimo Vi= Vi(min) está determinado por::
RRViRVV
L
LZL +==
.
L
ZL
RVRRVi ).(min +
=
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
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17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerVi VARIABLE y RVi VARIABLE y RLL FIJAFIJA
- El valor máximo de Vi está limitado por la corriente Zener máxima IZM. Debido a que IZM = IR – IL
IRmáx = IZM + IL
- Debido que a IL está fijo en VZ / RL es el valor máximo de IZ, el máximo Vi se define por:
Vimáx = VRmáx + VZ
Vimáx = IRmáx.R + VZ
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UNIDAD I: DIODOS SEMICONDUCTORES
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17.217.2-- Diodo ZenerDiodo ZenerAPLICACIONESAPLICACIONES
- Pueden establecerse dos o más niveles de referencia al colocar diodos Zener en serie