121PROBLEMASseleccione AMMETER H. Observar que aparecen una etiqueta y otros datos con el medidorcuando se coloca en el circuito, los cuales puede eliminar haciendo doble clic sobre el indica-dor para obtener el cuadro de dilogo Ammeter. Elija Display y quite las marcas de verificacinde todas las posibilidades listadas. Haga clic en OK, y el ampermetro aparece como se muestraen la figura 2.146. Con la misma opcin Indicator puede obtener un voltmetro para el voltajea travs del resistor R2.

Antes de conectar todos los elementos, debern estar colocados en su posicin final. Para ellohaga clic en el elemento o medidor y mantenga oprimido el botn; lleve el elemento a la posicindeseada; los cuatro pequeos cuadrados oscuros alrededor del elemento y las etiquetas asocia-das indicarn que estn listos para trabajar con ellos.

Para cambiar de lugar una etiqueta o un valor, haga clic en el elemento para crear cuatro cuadra-dos pequeos alrededor de la cantidad y muvala a la posicin deseada, manteniendo el botnoprimido durante toda la operacin.

El cambio de la etiqueta V1 a E requiere un doble clic en la etiqueta V1 para que aparezca elcuadro de dilogo DC_POWER. Seleccione Label y escriba la nueva refDcs como E. Un clicen OK y la E aparecer en la pantalla. Siga este mismo procedimiento para cambiar cualquierade las etiquetas de cualesquier elementos del circuito.

Para cambiar el voltaje de 12 V a 20 V haga doble clic en el valor para que aparezca otra vezel cuadro de dilogo DC_POWER. Bajo Value, el Voltage(V) se pone en 20 V. Un clic en OK,y los 20 V aparecern al lado de la fuente de voltaje en la pantalla.

La rotacin de cualquiera de los elementos en el sentido de las manecillas del reloj se realizamediante la secuencia Ctrl-R. Cada rotacin girar 90 el elemento.

La conexin de los elementos se realiza colocando el cursor en el extremo de un elementohasta que aparece un pequeo crculo y un conjunto de retculas para designar el punto de inicio.Una vez en su lugar, haga clic en esa posicin y aparecer una x en esa terminal. Luego dirjaseal otro extremo del elemento y haga doble clic con el ratn; automticamente aparece un cablede conexin rojo con la ruta ms directa entre los dos elementos; el proceso se llama Automa-tic Wiring (Alambrado automtico).

Ahora que todos los componentes estn en su lugar es el momento de iniciar el anlisis delcircuito, una operacin que se puede realizar en una de tres formas. Una opcin es seleccionarSimulate en la parte superior de la pantalla, seguida de Run. La siguiente es la flecha verde enla barra de herramientas. La ltima es cambiar el interruptor que aparece en la parte superiorde la pantalla a la posicin 1. En cada caso aparece una solucin en los indicadores luego deunos segundos de parpadeo, lo cual indica que el paquete de software est repitiendo el an-lisis durante un tiempo. Para aceptar la solucin y detener la simulacin, ponga el interruptor enla posicin 0 o seleccione de nuevo la tecla de la figura de un rayo.

La corriente a travs del diodo es de 3.365 mA, la cual concuerda muy bien con los 3.32 mAdel ejemplo 2.13. El voltaje a travs del resistor R2 es de 18.722 V, que se aproxima mucho a los18.6 V del mismo ejemplo. Despus de la simulacin, el multmetro se puede desplegar en lapantalla como se muestra en la figura 2.146; para ello haga doble clic en el smbolo de medidor.Al hacer clic en cualquier parte del medidor, la parte superior es de color azul oscuro y puedellevar el medidor a cualquier lugar con slo hacer clic en la regin azul y arrastrarlo al sitiodeseado. La corriente de 193.379 mA se parece mucho a la de 212 mA del ejemplo 2.13. Las di-ferencias se deben sobre todo a que se supone que el voltaje a travs de cada diodo es de 0.7 V,en tanto que en realidad es diferente en cada uno de los diodos de la figura 2.146, puesto que lacorriente a travs de cada uno es diferente. No obstante, la solucin con Multisim se asemejamucho a la aproximada del ejemplo 2.13.

PROBLEMAS l*Nota: Los asteriscos sealan los problemas ms difciles.

2.2 Anlisis por medio de la recta de carga

1. a. Utilizando de las caractersticas de la figura 2.147, determine ID, VD y VR para el circuito de lafigura 2.147a.

b. Repita la parte (a) utilizando el modelo aproximado del diodo y compare los resultados.c. Repita la parte (a) utilizando el modelo ideal del diodo y compare los resultados.

2. a. Con las caractersticas de la figura 2.147b, determine ID y VD para el circuito de la figura 2.148.b. Repita la parte (a) con R 5 0.47 kVc. Repita la parte (a) con R 5 0.18 kVd. El nivel de VD es relativamente cercano a 0.7 V en cada caso?

Cmo se comparan los niveles resultantes de ID? Comente como corresponda.

APLICACIONES

DEL DIODO

122 VD

ID

+

R

+

Si

0.33 kV8 V VR

(a)

+

E

0

30

25

20

15

10

5

ID (mA)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VD (V)0.7 V

(b)

FIG. 2.147

Problemas 1 y 2.

3. Determine el valor de R para el circuito de la figura 2.148 que producir una corriente a travs deldiodo de 10 mA si E 5 7 V. Use las caractersticas de la figura 2.147b para el diodo.

4. a. Con las caractersticas aproximadas del diodo de Si, determine VD, ID y VR para el circuito de lafigura 2.149.

b. Realice el mismo anlisis de la parte (a) con el modelo ideal para el diodo.c. Sugieren los resultados obtenidos en las partes (a) y (b) que el modelo ideal puede ser una buena

aproximacin de la respuesta real en algunas condiciones?

VD

ID

+

R

+

Si

2.2 kV30 V VR+

E

FIG. 2.149

Problema 4.

VD

ID

+

R+

Si

2.2 kV5 V VR

+

E

FIG. 2.148

Problemas 2 y 3.

123PROBLEMAS

(a)

(b) (c)

++

I

I

I

FIG. 2.150

Problema 5.

6. Determine Vo e ID para las redes de la figura 2.151.

(a) (b)

ID

ID

Vo Vo

FIG. 2.151

Problemas 6 y 49.

(a) (b)

Vo Vo

+

FIG. 2.152

Problema 7.

(a) (b)

Vo

ID

IDVo

FIG. 2.153

Problema 8.

*7. Determine el nivel de Vo para cada una de las redes de la figura 2.152.

*8. Determine Vo e ID para las redes de la figura 2.153.

2.3 Configuraciones de diodos en serie

5. Determine la corriente I para cada una de las configuraciones de la figura 2.150 utilizando el modeloequivalente del diodo.

APLICACIONES

DEL DIODO

124

2.4 Configuraciones en paralelo y en serie-paralelo

10. Determine Vo e ID para las redes de la figura 2.155.

(a) (b)

ID

Vo

ID

Vo

FIG. 2.155

Problemas 10 y 50.

(a) (b)

I I

VoVo

FIG. 2.156

Problema 11.

(a) (b)

k

Vo1 Vo1

Vo2 Vo2

FIG. 2.154

Problema 9.

*9. Determine Vo1 y Vo2 para las redes de la figura 2.154.

*11. Determine Vo e I para las redes de la figura 2.156.

12. Determine Vo1, Vo2 e I para la red de la figura 2.157.*13. Determine Vo e ID para las redes de la figura 2.158.

125PROBLEMAS

oV

5 V

0 V

k1

Si

Si

FIG. 2.159

Problema 18.

oV

5 V

5 V

0 V

Si

Si

k2.2

FIG. 2.160

Problema 19.

oV

FIG. 2.161

Problema 20.

oV

FIG. 2.162

Problema 21.

+

Vo1

IVo2

FIG. 2.157

Problema 12.

Vo

ID

FIG. 2.158

Problemas 13 y 51.

20. Determine el nivel de Vo para la compuerta de la figura 2.161.21. Determine Vo para la configuracin de la figura 2.162.

2.5 Compuertas AND/OR

14. Determine Vo para la red de la figura 2.39 con 0 V en ambas entradas.15. Determine Vo para la red de la figura 2.39 con 10 V en ambas entradas.16. Determine Vo para la red de la figura 2.42 con 0 V en ambas entradas.17. Determine Vo para la red de la figura 2.42 con 10 V en ambas entradas.18. Determine Vo para la compuerta OR lgica negativa de la figura 2.159.19. Determine Vo para la compuerta AND lgica negativa de la figura 2.160.

2.6 Entradas senoidales; rectificacin de media onda

22. Suponiendo un diodo ideal, trace vi, vd e id para el rectificador de media onda de la figura 2.163. Laentrada es una forma de onda senoidal con una frecuencia de 60 Hz.

23. Repita el problema 22 con un diodo de silicio (VK 5 0.7 V)24. Repita el problema 22 con una carga de 6.8 kV aplicada como se muestra en la figura 2.164. Trace

vL e iL.

APLICACIONES

DEL DIODO

126

Si

1 k

10 kvi vo

iR

0 t

vi

10 V

10 V

+

+

FIG. 2.166

Problema 26.

2.2 kV 6.8 kV

Li

RL v L

+

+

id

vd

viIdeal Vcd = 2 V

FIG. 2.164

Problema 24.

vo (Vcd)

1

2

FIG. 2.165

Problema 25.

4.7 k 56 kvi

Imx

0 t

vi

160 V

+

Si

Si

FIG. 2.167

Problema 27.

2.2 k

t

vi

100 V

100 V

+

+

oviv Diodos ideales

FIG. 2.168

Problema 29.

+

+

k2.2vi

id

vd

Vcd = 2 VIdeal

FIG. 2.163

Problemas 22 a 24.

25. Para la red de la figura 2.166; trace vo y determine Vcd.*26. Para la red de la figura 2.166; trace vo e iR.

*27. a. Dada Pmx 5 14 mV para cada uno de los diodos de la figura 2.167, determine los valores nomi-nales de corriente mxima de cada diodo (utilizando el modelo equivalente aproximado).

b. Determine Imx para Vimx 5 160 V.c. Determine la corriente a travs de cada diodo en Vimx utilizando los resultados de la parte (b)d. Si slo hubiera un diodo, determine la corriente a travs de l y comprela con los valores nomi-

nales mximos.

2.7 Rectificacin de onda completa

28. Un rectificador de onda completa en configuracin de puente con una entrada senoidal de 120 V rmstiene un resistor de carga de 1 kV.a. Si se emplean diodos de silicio, cul es el voltaje disponible en la carga?b. Determine el valor nominal de PIV de cada diodo.c. Encuentre la corriente mxima a travs de cada diodo durante la conduccin.d. Cul es la potencia nominal requerida de cada diodo?

29. Determine vo y el valor nominal de PIV de cada uno de los diodos de la configuracin de la figura 2.168.

127PROBLEMAS

2.2 k2.2 k2.2 k

t

vi

100 V

100 V

+

+

ovivDiodos ideales

FIG. 2.169

Problema 30.

2.2 k

2.2 k

t

vi

170 V

170 V

+

+ oviv

Diodos ideales

2.2 k

FIG. 2.170

Problema 31.

+

5 V

vo vo

1 1

22

FIG. 2.171

Problema 32.

(a) (b)

vovo +

5 V

FIG. 2.172

Problema 33.

*30. Trace vo para la red de la figura 2.169 y determine el voltaje de cd disponible.

*31. Trace vo para la red de la figura 2.170 y determine el voltaje de cd disponible.

2.8 Recortadores

32. Determine vo para cada una de las redes de la figura 2.171 con la entrada mostrada.

33. Determine vo para cada una de las redes de la figura 2.172 con la entrada mostrada.

APLICACIONES

DEL DIODO

128

(a) (b)

1 kvi

+

+

vo

vo

+

2 V Ideal

FIG. 2.173

Problema 34.

+

+5.3 V 7.3 V

1

2

vo

iR

FIG. 2.175

Problema 36.

(a)

+

1

2

vo

vo

FIG. 2.176

Problema 37.

(a) (b)

+

4 V

Si+

vo

vo

2

1

FIG. 2.174

Problema 35.

2.9 Sujetadores

37. Trace vo para cada una de las redes de la figura 2.176 con la entrada mostrada.

38. Trace vo para cada una de las redes de la figura 2.177 con la entrada mostrada. Sera una buenaaproximacin considerar que el diodo es ideal en ambas configuraciones? Por qu?

*34. Determine vo para cada una de las redes de la figura 2.173 con la entrada mostrada.

*35. Determine vo para cada una de las redes de la figura 2.174 con la entrada mostrada.

36. Trace iR y vo para la red de la figura 2.175 con la entrada mostrada.

129PROBLEMAS

(a)

+

E

1

2

vo

1

2

vo

FIG. 2.177

Problema 38.

Diodos ideales

Diseo

FIG. 2.179

Problema 40.

Design

Diodos silicio

Diseo

FIG. 2.180

Problema 41.

+

1

2

vo

FIG. 2.178

Problema 39.

*40. Disee un sujetador para que realice la funcin indicada en la figura 2.179.

*41. Disee un sujetador para que realice la funcin indicada en la figura 2.180.

*39. Para la red de la figura 2.178:a. Calcule 5t.b. Compare 5t con la mitad del periodo de la seal aplicada c. Trace vo.

APLICACIONES

DEL DIODO

130

PZmx

Vi

FIG. 2.183

Problemas 44 y 52.

VZ

RS

FIG. 2.182

Problema 43.

45. Disee un regulador de voltaje que mantendr un voltaje de salida de 20 V a travs de una carga de1 kV con una entrada que variar entre 30 y 50 V. Es decir, determine el valor apropiado de RS y lacorriente mxima IZM.

46. Trace la salida de la red de la figura 2.140 si la entrada es una onda cuadrada de 50 V. Repita para unaonda cuadrada de 5 V.

2.11 Circuitos multiplicadores de voltaje

47. Determine el voltaje disponible con el duplicador de voltaje de la figura 2.118 si el voltaje secunda-rio del transformador es de 120 V (rms).

48. Determine los valores nominales de PIV requeridas de los diodos de la figura 2.118 en funcin delvalor pico del voltaje secundario Vm.

2.14 Anlisis por computadora

49. Analice la red de la figura 2.151 con PSpice para Windows.50. Analice la red de la figura 2.155 con PSpice para Windows.51. Analice la red de la figura 2.158 con PSpice para Windows.52. Realice un anlisis general de la red Zener de la figura 2.183 utilizando PSpice para Windows.53. Repita el problema 49 utilizando Multisim.54. Repita el problema 50 utilizando Multisim.55. Repita el problema 51 utilizando Multisim.56. Repita el problema 52 utilizando Multisim.

*43. a. Disee la red de la figura 2.182 para mantener VL a 12 V con una variacin de la carga (IL) de 0mA a 200 mA. Es decir, determine RS y VZ.

b. Determine PZ mx para el diodo Zener de la parte (a)*44. Para la red de la figura 2.183, determine el intervalo de Vi que mantendr VL a 8 V y que no exceder

la potencia nominal mxima del diodo Zener.

VZ = 10 VPZmx = 400 mW

1

2

VL

ILIZIR

FIG. 2.181

Problema 42.

2.10 Diodos Zener

*42. a. Determine VL, IL, IZ e IR para la red de la figura 2.181 si RL 5 180 V.b. Repita la parte (a) si RL 5 470 V.c. Determine el valor de RL que establecer las condiciones de potencia mxima para el diodo Zener.d. Determine el valor mnimo de RL para garantizar que el diodo est encendido.