trabajo preparatorio 3

GUÍA DE PRÁCTICA No.3

Tema:RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA CON FILTRO CAPACITIVO

1. Objetivos.

Verificar el funcionamiento del circuito rectificador de media onda con filtro capacitivo.

Verificar el funcionamiento del circuito rectificador de onda completa con filtro capacitivo.

Comparar datos calculados, simulados y medidos.

2. Materiales y Equipos.

Materiales:* Diodos* Resistencias* Capacitores* Cables* Protoboard

Herramientas:* Generador de ondas.* Osciloscopio.* Multímetro.

3. Procedimiento

3.1 Armar el circuito filtro con rectificador de media onda.3.1.1 Obtener la forma de onda del voltaje de salida y el voltaje de rizado

pico-pico con el osciloscopio.3.1.2 Con el uso del multímetro determinar el voltaje medio y voltaje eficaz.3.1.3 Duplique la frecuencia y mida el voltaje de rizado pico - pico

3.2 Armar el circuito filtro con rectificador de onda completa.3.2.1 Obtener la forma de onda del voltaje de salida y el voltaje de rizado

pico-pico con el osciloscopio.3.2.2 Con el uso del multímetro determinar el voltaje medio y voltaje eficaz.3.2.3 Duplique la frecuencia y mida el voltaje de rizado pico - pico

3.3 Realizar el cuadro con los resultados obtenidos y comparar con los calculados y simulados.

4. Bibliografía.

Dorf Richard y Svoboda James A., Circuitos eléctricos, 2006, 6ta edición. Boylestad,Roberth Nashelsky. Electrónica, Teoría de Circuitos, febrero 2000,

Prentica Hall Belove Charles. Circuitos Electrónicos Discretos e Integrados, 1993, Mac. Graw

Hill Milman & Halkias. Electrónica Integrada, 1972, Mac- Graw Hill, ISBN 79-172657

Savat, Roden, Carpenter. Diseño Electrónico, Circuitos y Sistemas, 1992,Addison –Wesley Iberoamericana, S.A., ISBN 0-201-62925-9.

Smith Sedra. Dispositivos Electrónicos y Amplificadores, 1909, Mac. Graw Hill Malvino Paul. Principios de Electrónica, 2007, Mac. Graw Hill

DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOSELECTRÓNICA I

TRABAJO PREPARATORIO LABORATORIO No. 3

Tema de la práctica: RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA CON CARGA RESISTIVA Y FILTRO CAPACITIVO.

Realizado por: Miguel Acevedo

1. Consultar sobre: 1. La función de un filtro.

Un Filtro electrónico es un elemento que deja pasar señales eléctricas a través de él, a una cierta frecuencia o rangos de frecuencia mientras previene el paso de otras, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. Es un dispositivo que separa, pasa o suprime un grupo de señales de una mezcla de señales.

2. Tipos de filtros.

Los tipos de filtros pueden ser: analógicos o digitales, los filtros analógicos son aquellos en el que la señal puede tomar cualquier valor dentro de un intervalo, mientras que la señal de los filtros digitales toma solo valores discretos.Los filtros también son clasificados dependiendo de las funciones que realizan. Los filtros son sistemas de dos puertos, uno de entrada y otro de salida, que funcionan en el dominio de la frecuencia. Su operación se basa en bloquear señales en términos de su contenido espectral, dejando pasar señales cuya frecuencia se encuentra dentro de cierto rango conocido como banda de paso y rechazando aquellas señales fuera de este rango, conocido como banda de rechazo. Un filtro trabaja sobre señales de entrada produciendo una señal de salida cuyo contenido espectral depende del tipo de filtro.

Hay diferentes tipos de filtros dependiendo de la aplicación específica que realizan. En términos prácticos, hay cuatro tipos básicos de filtros (Paso bajo, paso alto, paso banda y elimina banda)

3. Valores recomendados para el factor de rizado.

El factor de rizado es un indicador de la efectividad, este se representa como un porcentaje, tiene que ser muy bajo para tener mayor efectividad. En muchos dispositivos electrónicos, debe ser alrededor de 0,001 [0,1%]. El factor de rizado para el rectificador de onda-completa es: r= √(π^2/8)-1=0.48 Mientas menor sea el factor de rizado, mejor será el filtro. El factor de rizado puede reducirse incrementando el valor del capacitor del filtro.

2. Diseñe una fuente de corriente continua utilizando un rectificador de media onda con carga resistiva y filtro capacitivo que cumpla con las siguientes especificaciones: VDC, IDC, r (factor de rizado). Cada grupo se impone.

Idc=0,3 mAVdc=3Vr=1.02%

R=V DC

I DC

= 3V0.3 mA

=10 kΩ

r= 1

2∗√3∗f∗c∗R

c= 1r∗2∗f∗R∗√3

= 10.0102∗2∗60∗10 k∗√3

=47,17 uf

V DC=Vop

1+1

2∗f ∗R∗C

Vop=V DC (1+ 12∗f ∗R∗c )

Vop=3 v∗(1+ 12∗60∗10 k∗47,17 u )=2.95 v

Vp=Vop+Vγ=2,95+0,7=3,65 v

2.1.Utilizando el simulador, obtener la forma de onda del voltaje de salida.

2.2.Compruebe el voltaje medio con el uso del multímetro.

2.3.Calcule el voltaje de rizado pico-pico y compruebe con el osciloscopio.

Vrpp=Vc=1c∫0

T

Idc∗dt

Vrpp= Idcc

∫0

T

dt= Idcc

∗(T )= Idc∗Tc

Vrpp= Idcf∗c

= 0.3 mA60∗47,17 uf

=0.105 v

2.4.Calcule el Vrms. Compruebe el valor calculado con el uso del multímetro.

Vrms2= 1T∫

0

T

V RIz2∗dt

V RIZ=−2Vrp

T∗t+Vrp

Vrms2= 1T∫

0

T

(−2VrpT

∗t+Vrp)2

∗dt

Vrms2= 1T∫

0

T

( 4 Vrp2

T 2 ∗t 2−4 Vrp2

T∗t+Vrp2)∗dt

Vrms2= 1T∗( 4Vrp2

T2 ∗T 3

3−

4Vrp2

T∗T 2

2+Vrp2∗T )

Vrms2=Vrp2

3

Vrms=Vrp

√3= Vrpp

2∗√3=0.09506 v

2∗√3=0,0274 v=27,44 mV

2.5.Duplique la frecuencia: Calcule el voltaje de rizado pico-pico y compruebe con el osciloscopio.

Vrpp=Vc=1c∫0

T

Idc∗dt

Vrpp= Idcc

∫0

T

dt= Idcc

∗(T )= Idc∗Tc

Vrpp= Idcf∗c

= 0.3 mA120∗47,17 uf

=52,99 mv=0,0529 V

2.6.Realizar el cuadro con los resultados obtenidos.

VOLTAJES Vomedio Vrpp

f1 / f2

Vrms

Valor calculado. 3v 0,105v/ 0,0529v 0,0274vValor medido 3,01v 0,095v/ 0,0474v 0,0287v

3. Diseñe una fuente de corriente continua utilizando un rectificador de onda completa con carga resistiva y filtro capacitivo que cumpla con las siguientes especificaciones: VDC, IDC, r (factor de rizado). Cada grupo se impone.

Idc=0,5 mAVdc=5Vr=1.09%

R=V DC

I DC

= 5V0.5 mA

=10 kΩ

r= 1

4∗√3∗f∗c∗R

c= 1r∗4∗f∗R∗√3

= 10.0109∗4∗60∗10 k∗√3

=22,07 uf

V DC=Vop

1+1

4∗f ∗R∗C

Vop=V DC (1+ 14∗f ∗R∗c )

Vop=5 v∗(1+ 14∗60∗10 k∗22,07 u )=4,907 v

Vp=Vop+2Vγ=2,95+1,4=6,31v

3.1.Utilizando el simulador, obtener la forma de onda del voltaje de salida.

3.2.Compruebe el voltaje medio con el uso del multímetro.

3.3.Calcule el voltaje de rizado pico-pico y compruebe con el osciloscopio.

Vrpp=Vc=1c∫0

T2

Idc∗dt

Vrpp= Idcc∫0

T2

dt= Idcc

∗(T )= Idc∗T2∗c

Vrpp= Idc2∗f ∗c

= 0.5 mA2∗60∗22,07 uf

=0,188 v

3.4.Calcule el Vrms. Compruebe el valor calculado con el uso del multímetro.

Vrms2= 1T∫

0

T

V RIz2∗dt

V RIZ=−2Vrp

T∗t+Vrp

Vrms2= 1T∫

0

T

(−2VrpT

∗t+Vrp)2

∗dt

Vrms2= 1T∫

0

T

( 4 Vrp2

T 2 ∗t 2−4 Vrp2

T∗t+Vrp2)∗dt

Vrms2= 1T∗( 4 Vrp2

T2 ∗T 3

3−

4 Vrp2

T∗T 2

2+Vrp2∗T )

Vrms2=Vrp2

3

Vrms=Vrp

√3= Vrpp

2∗√3=0.150 v

2∗√3=0,0433 v=43,3 mV

3.5.Duplique la frecuencia: Calcule el voltaje de rizado pico-pico y compruebe con el osciloscopio.

Vrpp=Vc=1c∫0

T2

Idc∗dt

Vrpp= Idcc∫0

T2

dt= Idcc

∗(T )= Idc∗T2∗c

Vrpp= Idc2∗f ∗c

= 0.5 mA2∗120∗22,07 uf

=0,0943 v

3.6.Realizar el cuadro con los resultados obtenidos.

VOLTAJES Vomedio Vrpp

f1 / f2

Vrms

Valor calculado. 5 V 0,188v / 0,0943v 0,0433vValor medido 5,061 V 0,150v / 0,0746v 0,0473v

4. Preguntas:

4.1.Que ocurre con el factor de rizado si el valor de la frecuencia se duplica.

Si se duplica la frecuencia se disminuye el factor de rizado y la corriente se vuelve más continua es decir optimiza el filtro.

4.2.Que ocurre con la corriente en el diodo al utilizar un rectificador de media onda con filtro capacitivo.

La corriente del diodo varia durante 2 periodos en el primero cuando el diodo actúa en polarización directa permite el paso de corriente sin restricción y el en segundo periodo cuando el diodo actúa en polarización inversa no existe corriente en el diodo.

4.3.Grafique la forma de onda de corriente en el capacitor.

Fecha: 02-05-2014