laboratorio 2 circuitos electrónicos 1

8/18/2019 Laboratorio 2 Circuitos Electrónicos 1

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cIRCUITOS

CIRCUITOS ELECTRONICOS

Prácticas - Laboratorio

Práctica 2: Diodos


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Área de Tecnología Electrónica

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Práctica 2: Diodos (Montaje y medida en laboratorio)

Índice:

1. Material de prácticas

2. Medida de las características del diodo

2.2. Diodo de unión p-n

2.3. Diodo zener

3.

El diodo como componente en un circuito en continua

4. Circuitos recortadores de señal

5.

Circuito convertidor de tensión alterna en continua

5.1. Circuito rectificador de media onda

5.2. Filtrado capacitivo de la señal rectificada

5.3. Estabilización de la señal filtrada con diodo zener


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En esta práctica se abordará el montaje y medida de circuitos con diodos de unión p-n.

Para ello utilizaremos el instrumental disponible en los laboratorios de electrónica

básica:- Fuentes de tensión.

-

Multímetros digitales (voltímetro y amperímetro).

- Generador de señal (senoidal, cuadrada, triangular).

-

Osciloscopio

En el primer apartado se medirán las características principales de los diodos:

-

Tensión de codo (V) y resistencia dinámica (R f ) en diodos.

- Tensión de codo (V), tensión zener (Vz), resistencia dinámica (R f ) y resistencia

en zona zener (R z) para los diodos zener.

Una vez conocidas las características de los diodos, pasaremos a realizar el montaje dedistintos circuitos de aplicación de diodos, tanto de continua como de alterna. En todos

los casos se medirán las principales variables de los circuitos (tensión, corriente).

1. Material de prácticas

El material necesario para el desarrollo de la práctica es el siguiente:

- Placa de inserción.

-

Resistencias: 100; 470; 1k ; 1k2; 3k3.

- Condensadores electrolíticos: 10F; 100F.

-

Diodo rectificador: 2 diodos D1N4148.

-

Diodo zener: 1 diodo zener de 5.1V.


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2. Medida de las características del diodo

2.1. Diodo de unión p-nEl objetivo de este apartado es la obtención de los principales parámetros del diodo, que

nos permite obtener los modelos de funcionamiento del mismo, la tensión de codo (V )

y la resistencia dinámica (R f ). Para ello, considere el circuito de la figura 1.

Figura 1. Circuito con diodo

a) Diseñe el valor de la resistencia R1, conectada en serie con el diodo, para que a la

máxima tensión de la fuente Vin, que en nuestro caso será de 7 voltios, la potencia

disipada por el diodo sea inferior a 80mW y la potencia disipada por la resistencia R1

sea menor a 200mW. Considere que la tensión de codo del diodo es de 0.7V.

PD < 80mW R1 > ……..….

PR1 < 200mW R1 > ……..….

Resistencia seleccionada R1 = ……..….

b) Monte el circuito de la figura 1, con la resistencia seleccionada en el apartado a).

Haciendo uso de los multímetros que dispone en su puesto de trabajo, rellene la

siguiente tabla:

Tensión de entrada Tensión del diodo Intensidad del diodo

Vin = 1V VD = ID =

Vin = 3V VD = ID =

Vin = 5V VD = ID =

Vin = 7V VD = ID =

c) A la vista de los resultados de la tabla anterior, determine el valor experimental de la

tensión de codo del diodo y de su resistencia dinámica. Comente los resultados.

V = ……………….……… R f = ………………………..

D1N4148

R1

0

Vin


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2.2. Diodo zener

En este apartado obtendremos los parámetros principales de un diodo zener. Para ello,

utilizaremos el circuito de la figura 2.

Figura 2. Circuito con diodo zener

a) Diseñe el valor de la resistencia del circuito, R1, para que la máxima potencia

disipado por la misma no supere los 200mW y que la máxima potencia disipada por el

diodo zener no supere los 80mW. Para los valores extremos de la tensión de entrada,

consulte la tabla del apartado siguiente. Considere que la tensión de codo del diodo es

0.7V y que la tensión zener del mismo es 5.1V

Diodo en directa: PD < 80mW R1 > ……..….

Diodo en zona zener: PD < 80mW R1 > ……..….

PR1 < 200mW R1 > ……..….

Resistencia seleccionada R1 = ……..….

b) Monte el circuito de la figura 2, con la resistencia seleccionada en el apartado

anterior. Rellene la siguiente tabla

Tensión de entrada Tensión del diodo Intensidad del diodo

Vin = -8V VD = ID =

Vin = -7V VD = ID =Vin = -6V VD = ID =

Vin = -5V VD = ID =

Vin = +1V VD = ID =

Vin = +3V VD = ID =

Vin = +5V VD = ID =

c) Con los resultados de la tabla anterior obtenga los siguientes parámetros del diodo

zener. Comente los resultados.

V = ……………… R f = …………….. Vz = ……………… R z = ………………

Dz

R1

0

Vin


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3. El diodo como componente en un circuito en continua

En este apartado evaluaremos el funcionamiento del diodo como dispositivo en uncircuito de continua. Para ello, monte el circuito de la figura 3.

Figura 3. Circuito de continua con diodo

Rellene la siguiente tabla:

Tensiónentrada

Intensidaddiodo 1

Intensidaddiodo 2

Estado de los diodos TensiónsalidaDiodo 1 Diodo 2

Vin = -1V ID1 = ID2 = V0 =

Vin = +1V ID1 = ID2 = V0 =

Vin = +3V ID1 = ID2 = V0 =

Vin = +5V ID1 = ID2 = V0 =

Vin = +7V ID1 = ID2 = V0 =

Vin = +9V ID1 = ID2 = V0 =

Vin = +11V ID1 = ID2 = V0 =

Determine para qué valor de tensión de entrada conmuta cada uno de los diodos entre

los estados OFF y ON.

Diodo 1 conmutación OFF/ON: Vin = ………………………

Diodo 2 conmutación OFF/ON: Vin = ………………………

D2 D1N4148

D1N4148

Vo

0

Vin

+

-

1k

4V

D1

3.3k


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4. Circuitos recortadores de señal

En este apartado se analizarán tres circuitos recortadores de señal con diferentes tipos deseñal de entrada (senoidal, cuadrada, triangular).

Ejemplo 1.

Considere el circuito recortador de la siguiente figura. Monte el circuito en la placa de

pruebas.

Figura 4. Circuito recortador de señal. Ejemplo 1.

La señal de entrada es una onda cuadrada de 6 voltios de amplitud y 1kHz de

frecuencia. Conecte directamente el generador de señal al osciloscopio (medida en

vacio) y ajuste la señal de entrada a los valores indicados. Una vez ajustada, conecte elgenerador de funciones al circuito.

Visualice en el osciloscopio la señal de entrada y la salida del circuito. Represéntelas

indicando los valores máximos y mínimos de cada una de las señales.

Justifique los resultados.

2V

0

1k

D1N4148

Vin

-

Vo

+


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Ejemplo 2.

Monte el circuito recortador de la figura 5.


La señal de entrada es una onda triangular de 6 voltios de amplitud y 1kHz de

frecuencia.

Represente las tensiones de entrada y de salida del circuito, indicando los valores

máximos y mínimos de cada una de estas señales.


2V

0

1k

D1N4148

Vin

-

Vo

+


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Ejemplo 3.

Considere el circuito recortador mostrado en la figura 6.

La tensión de entrada, en este caso, es una señal senoidal de 6 voltios de amplitud yfrecuencia de 1kHz. Ajuste esta tensión con el generador de señal y el osciloscopio en

vacio y posteriormente conecte el generador al circuito.


Represente las tensiones de entrada y de salida del circuito, indicando los valores

máximos y mínimos de cada una de estas señales.


2V

0

1k

D1N4148

Vin

-

Vo

+


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5. Circuito convertidor de tensión alterna en tensión continua

En este apartado se analizará el comportamiento de un circuito convertidor AC/DC.

Para ello, montaremos en la placa de inserción cada uno de los subsistemas que formanel circuito convertidor y mediremos las tensiones que se obtienen en cada una de ellas,

calculando los distintos parámetros característicos de este tipo de convertidores.

5.1. Circuito rectificador de media onda

Monte en la placa el circuito rectificador de media de la figura 7.

La tensión de entrada del circuito (que en el esquema general del convertidor se

correspondería con la salida del transformador) es una señal senoidal de 10 voltios de

amplitud y una frecuencia de 50Hz. Ajuste la salida del generador de funciones para

obtener esta tensión y alimente el circuito.

Figura 7. Circuito rectificador de media onda.

Con la ayuda del osciloscopio, represente la tensión de entrada y la de salida del

circuito, indicando los valores más representativos de ambas, especialmente los valores

de pico.

1.2k

D1N4148

Vo

-

Vin

+

0


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5.2. Filtrado capacitivo de la señal rectificada

Para realizar el filtrado paso bajo de la señal rectificada, se añade un condensador

electrolítico, tal y como se indica en la figura 8.

Figura 8. Filtrado capacitivo de la señal rectificada.

Conecte un condensador de 10F.

Represente las tensiones de entrada y salida en el osciloscopio y dibújelas en la

siguiente gráfica.

Con la ayuda de los cursores del osciloscopio obtenga el rizado de la señal de salida y

su valor medio.

Vr =

V0m =

C 1.2k

D1N4148

Vo

-

Vin

+

0


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Conecte ahora un condensador de 100F y repita los pasos del punto anterior.

Vr =

V0m =

Justifique las diferencias entre los resultados obtenidos para una capacidad de 10F y lacapacidad de 100F.

Indique las ventajas e inconvenientes de utilizar un valor u otro de capacidad


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5.3. Estabilización de la señal filtrada con diodo zener

El último paso para obtener una señal continua es la estabilización de la tensión desalida de la etapa de filtrado, para reducir el rizado de la señal. La forma más sencilla de

estabilizar esta tensión es mediante el uso de un diodo zener.

Considere el circuito de la figura 9, donde a la etapa de filtrado (con condensador de

100F) se ha añadido un diodo zener de 5.1V de tensión zener.

Figura 9. Circuito convertidor AC/DC con estabilizado de señal con zener.

Monte el circuito de la figura anterior y represente las señales de entrada y salida del

mismo en la siguiente gráfica. Indique los valores máximos y mínimos de ambas

tensiones.

Justifique los resultados obtenidos.

C 1.2k

D1N4148

Vo

-

470

Vin

+

0

Dz

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