CIRCUITO BÁSICO
CONCEPTO DE RECTA DE CARGA
_ + VD Vo + _ RL ID Vi + _ Recta de carga: VD= Vi- ID· RL
Su intersección con la característica del diodo da el punto de trabajo de éste.
ID VD IQ VQ Q Vi Vi/RL Si Vi= Vmsenα ; α = ω ⋅ t ; ω = 2πf y utilizando el modelo aproximado del diodo
I V A K Rf Vγ 1/Rf 1/Rr Vγ V ≥ Vγ V < Vγ A K Rr Vγ
Para Vi≥ Vγ: RL I Vi Rf Vγ Vγ α 2π π π/2 φ π - φ f L m R R V V I + − ⋅ = senα γ 0 sen 0 = − ⋅ ⇒ = → = γ φ φ α V V I m ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = m V Vγ
φ arcsen -> ángulo de inicio de conducción
Vi I Para Vi< Vγ: RL I Vi Rr
Rr>> => I ≈ 0 (orden µA o nA)
Vγ
CIRCUITOS RECORTADORES
4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más negativa que VR+ Vγ
VR Vo + _ R Vi + _ D Vi Vo t Vi Vo R R R p f f + = 1 ≈ + = R R R p r r VR+Vγ VR+Vγ
4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más positiva que VR- Vγ
VR Vo + _ R Vi + _ D Vi Vo t t Vi Vo R R R p f f + = =R +R≈1 R p r r VR-Vγ VR-Vγ 4 Circuitos recortadores VR Vo + _ R Vi + _ D VR Vo + _ R Vi + _ D Vo t VR DIODOS IDEALES
4 Circuitos recortadores VR Vo + _ R Vi + _ D VR Vo + _ R Vi + _ D VR DIODOS IDEALES Vo t
4 Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador)
VR1 Vo + _ R Vi + _ D1 Vi Vo t Vi Vo VR1 VR2 p = 1 VR1 VR2 D1 ON D2 OFF D1 OFF D2 ON D1 OFF D2 OFF VR2> VR1 D2 DIODOS IDEALES
4 Circuito recortador simétrico VR Vo + _ R Vi + _ D1 Vi Vo t t Vi Vo -VR VR -VR VR VR D2 DIODOS IDEALES
4 Circuito recortador a 2 niveles con zeners
Vo + _ R Vi + _ Z1 Vi Vo t Vi Vo VZ1+ Vγ2 Z2 DIODOS NO IDEALES (Rf= Rz= 0; Rr= ∞; Vγ) VZ1+ Vγ2 - (VZ2+ Vγ1) - (VZ2+ Vγ1)
CIRCUITOS FIJADORES O
LIMITADORES (CLAMPERS)
Cambian el nivel de continua de la señal de entradaVR Vo + _ R Vi + _ D C Vm- VR + _
Suponiendo el diodo D ideal, y cumpliéndose que R⋅C >> T y Vm> VR
Vm t Vi Vo VR VR- 2Vm VR- Vm
0
sen
→
=
⋅
=
dc i m iV
t
V
V
ω
Voes senoidal con valor medio no nulo
m R o
V
V
V
dc=
−
(
)
(
)
R m R m i c i oV
t
V
V
V
V
V
V
V
+
−
=
−
−
=
−
=
1
sen
ω
CIRCUITOS RECTIFICADORES
Circuito que convierte una onda senoidal de entrada (bipolar) en una señal unipolar con componente media no nula
4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
_ + VD RL I Vi + _ Entrada c.a. Vm α = ωt Vi 0 π 2π Im α = ωt I 0 π 2π Idc
Regulación: Representa la variación de la tensión continua de salida en función de la corriente continua en la carga
100
Re
%
arg arg⋅
−
=
a c a c vacío dc dc dcV
V
V
g
f dc m dc dc f dc L dc f dc m L f m m dcR
I
V
V
V
R
I
R
I
R
I
V
R
R
V
I
I
−
=
⇒
+
=
+
=
⇒
+
=
=
π
π
π
π
1
Si RL= ∞ ó RL>> Rfentonces Vdc vacío= Vdc carga => %Reg. = 0 Si RL= 0 entonces Vdc carga = 0 => %Reg. = ∞
f dc m dc
I
R
V
V
=
−
π
* Teorema de Thevenin:Dos terminales cualesquiera de una red lineal pueden reemplazarse por un generador de fuerza electromotriz igual a la tensión en circuito abierto entre los terminales, en serie con la impedancia de salida vista desde estos puntos.
El equivalente Thevenin del rectificador de media onda (comportamiento en continua) es:
Vdc + _ Rf πm V RL Idc
4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (2 DIODOS) D1 RL I1 Vi + _ Entrada c.a. Vm α = ωt Vi 0 π 2π Im α = ωt I1 0 π 2π Vi + _ D2 I2 I Im α = ωt I2 0 π 2π Im α = ωt I 0 π 2π Idc f dc m dc dc f dc L dc f dc m L f m m dc
R
I
V
V
V
R
I
R
I
R
I
V
R
R
V
I
I
−
=
⇒
+
=
+
=
⇒
+
=
=
π
π
π
π
2
2
1
2
2
El equivalente Thevenin del rectificador de onda completa (comportamiento en continua) es:
Vdc + _ Rf πm V 2 RL Idc
4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS) D1 RL I Vi + _ C.A. Vm α = ωt Vi 0 π 2π Im α = ωt I1 0 π 2π D3 D2 D4 I1
4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS)
D1 RL I Vi + _ C.A. Vm α = ωt Vi 0 π 2π Im α = ωt I1 0 π 2π Im α = ωt I2 0 π 2π Im I Idc D3 D2 D4 I2
Rectificador en puente:
* Inconvenientes - 4 diodos * Ventajas
- Transformador sin toma intermedia
- Tensión inversa de pico VP(valor importante para elegir diodos). Suponiendo RL>> Rf:
VP= Vm
En rectificador onda completa con 2 diodos -> VP= 2Vm
CIRCUITOS DOBLADORES DE TENSIÓN
Vo≈ 2Vm + _ Vi + _ D1 C1 Vm + _ D2 C2
* En el semiperiodo negativo de Vi, D1 conduce => VC1max≈ Vm * En el semiperiodo positivo de Vi:
- D1 en corte
- C1 prácticamente no se descarga => se puede suponer VC1cte. - D2 conduce => VC2= Vi+ VC1=> VC2max= Vm+ Vm= 2Vm
D1 RL Vi + _ C.A. C2 C1 D2 + + _ _ Vm Vm Vo= 2Vm
* En el semiperiodo positivo de Vi, D1 conduce => VC1max≈ Vm * En el semiperiodo negativo de Vi:
- D1 en corte
- C1 prácticamente no se descarga => se puede suponer VC1cte. - D2 conduce => VC2max≈ Vm=>Vo= VC2+ VC1= 2Vm
FILTRADO CON CONDENSADORES
Vi= Vm*sen α
D (ideal)
RL Vo
C
A partir de una señal rectificada es posible obtener una tensión continua
Sin C Con C Vo Vm Suponiendo RL= ∞ Onda rectificada
Señal de salida con filtro Vm
Vo
4APROXIMACIONES AL RIZADO (Rectificador onda completa) Rizado alto Exp. Senoidal Rizado medio Sen. Exp. Rizado bajo Lineal
4EJEMPLO DE CÁLCULO
* Suponemos un rectificador de onda completa
* Se verifica RL⋅C >> T/2 => Se supone un rizado bajo y se puede tomar la aproximación lineal
t
descarga→ próximo a T/2 Vdc Vr Vot
Vm* Rizado bajo => aproximación lineal
V
mT/2
V
rV
dc2
r m dcV
V
V
=
−
2
T
I
Q
=
dc Carga perdida ≡I
V
V
V
V
C
f
I
C
T
I
C
Q
V
dc r dc dc r−
=
−
=
⇒
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
=
2
2
El rizado se puede definir como: dc rms
V
V
r
=
3
2
2
3
4
1
2
1
0 2 2 3 0 2⋅
=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−
+
⋅
⋅
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
⋅
⋅
=
∫
r r r r rmsV
V
d
V
V
V
π ππ
α
π
α
α
π
α
α
π
π
Vrms: Valor eficaz de la componente alterna (root mean square)
Vdc: Componente continua
Vr/2
-Vr/2 0 π α
Voac
Ahora se sustituye el valor de Vrmsen la fórmula del rizado:
L dc dc dc r dc rms
R
C
f
V
C
f
I
V
V
V
V
r
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
=
3
4
1
3
4
3
2
De la fórmula se deduce que r es inversamente proporcional a f, C, y RL
4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
L
R
C
f
r
⋅
⋅
⋅
⋅
=
3
2
1
DETECTOR DE PICOS O
DEMULADOR DE AM
El circuito rectificador de media onda con un filtro condensador se puede utilizar para detectar los valores de pico de las ondas de entrada
Vi= Vm*sen α
D (ideal)
RL Vo
C
Se tiene que cumplir que el periodo de la portadora tiene que ser mucho menor que la constante de descarga del condensador, y esta mucho menor que el periodo de la señal moduladora:
Tportadora<< RC << Tmoduladora