Practica 3 - recortadores, sujetadores y multiplicadores PDF

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1 Universidad de Pereira. LABORATORIO DE Y DIGITAL Ing. William RECORTADORES, SUJETADORES, MULTIPLICADORES. Grupo de trabajo 22 de agosto de 2017 Facultad de Programa de Universidad de Pereira, Pereira, Colombia. Universidad de Pereira. 2 Se con de circuitos que generan cambios sustanciales de la on...

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Universidad Tecnológica de Pereira.

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LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANÁLOGA Y DIGITAL Ing. William Rendón

RECORTADORES, SUJETADORES, MULTIPLICADORES. Grupo de trabajo 1–5

22 de agosto de 2017 Facultad de Ingenierías, Programa de Ingeniería Eléctrica, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia.

Universidad Tecnológica de Pereira.

2 Resumen— Se interactúa con topologías de circuitos que generan cambios sustanciales de la onda en su salida respecto a la entrada. Palabras clave— Recortador, Sujetador, Multiplicador.

I.

INTRODUCCIÓN

Un recortador es un circuito que permite obtener los valores de tensión deseados o requeridos para interconectar a otra red, mediante el uso de diodos y resistencias, esta topología permite controlar los picos de tensión ya sean positivos o negativos. El circuito sujetador de tensión se encarga subir o bajar aparte de mantener el nivel de tensión que presente a la entrada del mismo, si se aplica una fuente de corriente directa en su topología podremos cambiar el nivel al cual se desea tener la onda, sino el pico negativo de la onda estará en su potencial cero.

Figura 2. Primer numeral (S abierto)

Para cuando el interruptor S se acciona, se ve que el diodo entra en funcionamiento en conjunto con la fuente de tensión, se obtienen las siguientes formas de onda.

Por otra parte, los circuitos multiplicadores se encargan de aumentar el nivel de tensión haciendo uso de condensadores, los cuales almacenan energía y esta la devolverán a la red cuando está pasando por un ciclo negativo, con la suficiente capacitancia se puede decir que la tensión a la salida es DC.

II.

DATOS OBTENIDOS

El primer circuito a analizar es el siguiente:

Figura 1. Primer circuito a analizar.

Este es un circuito recortador, en el cual se trabaja con un diodo 1N4004. Al alimentar el circuito con la señal senoidal V i=8 sin (2 π .100 t)v para el primer numeral (S abierto) se compara la entrada y la salida veremos un par de señales superpuestas una sobre otra debido a que Rl es mucho más grande que R1 .

Figura 3. Recortador.

Para el numeral dos de la práctica se busca un circuito que genere la siguiente función característica.

Figura 4. Característica de transferencia deseada.

Para lograr dicho objetivo se llegó a la siguiente configuración circuital.

Figura 5. Circuito que cumple la característica de transferencia anterior.

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Llevando a la práctica este circuito se obtiene.

Figura 9. Forma de onda sujetador.

Figura 6. Característica de transferencia del circuito diseñado .

Al accionar el interruptor y la fuente entra en operación se obtiene lo siguiente.

En el numeral 3 se construye un circuito sujetador de tensión con la siguiente topología.

Figura 10. Característica de transferencia dos Figura 7. Circuito numeral tres.

Además de la siguiente forma de onda:

Cuando el selector S está en la posición vista se obtiene la siguiente característica de transferencia.

Figura 11. Forma de onda 2. Figura 8. Característica de transferencia del sujetador.

Además de la siguiente forma de onda después del tiempo de estabilización.

Para el numeral 4 se construye un circuito duplicador de cresta.

Figura 12. Circuito duplicador de cresta.

Para este circuito se encontró la siguiente forma de onda:

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Figura 13. Forma de onda del Duplicador.

En el numeral 5 se construye un circuito multiplicador de cresta con la siguiente topología.

Figura 14. Topología de multiplicador de cresta.

A este circuito se le registra la tensión en cada uno de los nodos marcados y se obtiene lo siguiente:

Figura Nodo 2.

Para el nodo 3 se tiene una tensión DC 32,9v:

Figura Nodo 3.

Para el nodo 4, como es el nodo de referencia su potencial es 0 v:

Para el primer nodo se aprecia que la señal que se visualiza es la entregada por el transformador.

Figura Nodo 4.

Para el nodo 5 se tiene una tensión DC de 49,6v: Figura Nodo 1.

Para el nodo dos se tiene una tensión DC de 16,5v:

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Finalmente para el nodo 8 se tiene una tensión DC de 96v:

Figura Nodo 5.

Para el nodo 6 se tiene una tensión DC de 65,6v: Figura Nodo 8.

III.

ANÁLISIS DE DATOS

Para el primer numeral con el circuito de la figura 1. Que es un recortador, se aprecia que para el primer inciso la onda de salida corresponde a la onda de entrada, pero al accionar el interruptor se nota que este entra en acción y se puede observar como la onda queda recortada en un valor establecido dependiendo del valor de la fuente DC. Figura Nodo 6.

Para el nodo 7 y 8 en la medición se usó una atenuación X10 de osciloscopio para tener unas mejores apreciaciones de los valores de la onda Vo.

Para el nodo 7 se tiene una tensión DC de 80v:

Para el numeral dos, se diseñó el circuito de la figura 5. El cual consta de un circuito recortador y uno rectificador, realizar este arreglo permite cumplir con los requerimientos solicitados. En el caso del circuito sujetador de tensión figura 7, se ve de manera clara la forma de onda esperada, en este caso variando los valores de R y C se puede obtener un tiempo de estabilización más corto, además la característica de transferencia muestra una línea recta la cual indica que la entrada es igual a la salida, pero su valor dependiente es el que nos muestra que sus niveles de tensión son distintos a pesar de estar en fase. Para este circuito y los siguientes se usan capacitores de 220µF ya que estos están disponibles en el almacén, además de que brindan una descarga más lenta gracias a su elevado valor de capacitancia. Además, en el circuito sujetador de tensión, inciso dos, se aprecia que la forma de onda, figura 11. Es posible apreciar como la fuente DC causa un desplazamiento que sube el nivel de tensión obteniendo nuevos valores de tensiones medias.

Figura Nodo 7.

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P=

V R

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V =√V

2 0 AVG

+V

2 0 RMS

Es importante tener siempre en el diseño los tiempos de estabilización y los picos de tensión que se dan mientras un circuito se estabiliza, además de tener en cuenta los tiempos de carga y descarga de condensadores.

2 2 V = √ 7.8 + 9.2

V =12.06 v P=

12.06 v 2 10000Ω

P=0.015 W Para el circuito del numeral 4, figura 12, se puede apreciar en la forma de onda, figura 13, el crecimiento de la tensión que pasa una forma DC con cierto rizado, dependiendo del valor de condensador empleado. Por último, el circuito multiplicador de cresta, figura 14. Haciendo uso de todos esos capacitores, a medida que aumenta el circuito va a haber más energía almacenada, tanto que al final en el nodo 8 se percibe una señal DC con una magnitud bastante considerable respecto de la entrada, figura Nodo 8. Para dicho nodo, se mide una tensión de 96v y en el pre informe se calculó un estimado de 98.8 v. Lo cual nos genera un error de:

Error=

96 v−98.8 v ∗100 % 98.8 v

Error=2.83 % Además se espera que cuando se desconecte el transformador de la red este se encargue de hacer una correcta descarga de los condensadores de manera suave, ya que sabemos que una corriente no puede crecer indefinidamente a través de una bobina. IV.

en modo DC para registrar la onda en todas sus componentes.

CONCLUSIONES

Se define la forma de onda de la señal entregada con base en la relación entre topológica de circuito, ecuación de circuito y característica de transferencia. Es importante siempre saber que tipo de señal se está midiendo para calibrar de forma adecuada los aparatos de medición en este caso es osciloscopio en la mayoría de circuitos es importante tener el canal...