1. Universidad Juárez Autónoma de Tabasco
División Académica de Ingeniería y Arquitectura
Ingeniería Mecánica Eléctrica
Materia:
Electrónica básica
Título de la práctica:
Estudio del comportamiento de un rectificador
de media onda y de onda completa a través de
un osciloscopio
Integrantes:
Francisco López Hernández
Jesús del Carmen López López
David Balladares de la cruz
Omar Federico Hernández Treviño
Felipe de Jesús de dios castillo
Marzo 2014,
Cunduacán, Tabasco
2. Antecedentes:
RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA
Por su capacidad para conducir corriente en una dirección y bloquearla en la otra,
se utilizandiodos en circuitos llamados rectificadores que convierten voltaje de ca
en voltaje de cd. Se encuentran rectificadores en todas las fuentes de alimentación
de cd que operan con una fuente de voltaje de ca
Todos los dispositivos electrónicos activos requieren una fuente de cd constante
que provenga de una batería o una fuente de alimentación de cd. La fuente de
alimentación de cd convierte el voltaje de ca estándar de 120 V, 60 Hz disponible
en las tomas de corriente de pared en un voltaje cd constante.Se utiliza el voltaje
producido para alimentar todo tipo de circuito electrónico, incluyendo aparatos
electrónicos tales como televisiones, reproductores de DVD, computadoras,
controladores industriales y la mayoría de los sistemas y equipos de
instrumentaciónde laboratorio.
El rectificadorpuede ser de media onda o de onda completa. El
rectificadorconvierte el voltaje de entrada de ca en un voltaje de cd pulsante,
llamado voltaje rectificado demedia onda, como muestra la figura 2-1(b). El filtro
elimina los rizos de voltaje en el rectificadory produce un voltaje de cd
relativamente uniforme
La figura 2-2 ilustra el proceso llamado rectificación de media onda. Se conecta un
diodo a una fuente de ca y a un resistor de carga, RL, para forma un rectificador
de media onda.Cuando el voltaje senoidal de entrada (Vent) se hace positivo, el
diodo está polarizado endirecta y conduce corriente a través del resistor de carga,
como se muestra en la parte (a). La corriente produce un voltaje de salida a través
de la carga RL, cuya forma es igual a la forma del semiciclo positivo del voltaje de
entrada.
Cuando el voltaje de entrada se vuelve negativo durante el segundo semiciclo, el
diodo se polariza en inversa. No hay corriente, por lo que el voltaje a través del
resistor de carga es de 0 V, como lo muestra la figura 2-2(b). El resultado neto es
que sólo los semiciclos positivos del voltaje de entrada de ca aparecen a través de
3. la carga. Como la salida no cambia de polaridad, es un voltaje de cd pulsante con
una frecuencia de 60 Hz, como se muestra en la parte (c).
Rectificadores De Onda Completa
Un rectificador de onda completa permite corriente unidireccional (en un
sentido) a travésde la carga durante los 360° del ciclo de entrada, mientras que un
rectificador de media onda permitecorriente a través de la carga sólo durante la
mitad del ciclo. El resultado de la rectificaciónde onda completa es un voltaje de
salida con una frecuencia del doble de la frecuencia de entraday que pulsa cada
semiciclo de la entrada, como lo muestra la figura 2-11.
4. Rectificador de puente de onda completa
El rectificador de puente utiliza cuatro diodos conectados como ilustra la figura 2-
20. Cuandoel ciclo de entrada es positivo como en la parte (a), los diodos D1 y D2
están polarizados en directay conducen corriente en la dirección mostrada. Se
desarrolla un voltaje a través de RL parecidoal semiciclo positivo de entrada.
Durante este tiempo, los diodos D3 y D4 están polarizadosen inversa.
Cuando el semiciclo de entrada es negativo como en la figura 2-20(b), los diodos
D3 y D4 están polarizados en directa y conducen corriente en la misma dirección a
través de RL que durante el semiciclo positivo. Durante el semiciclo negativo, D1 y
D2 están polarizados en inversa. A consecuencia de esta acción a través de RL
aparece un voltaje de salida rectificado de onda completa.
Filtros
Un filtro de fuente de alimentación idealmente elimina los rizos del voltaje de salida
de un rectificador de media onda o de onda completa y produce un voltaje de cd
de nivel constante. El filtrado es necesario porque los circuitos electrónicos
requieren una fuente constante de voltaje y corriente continuos para proporcionar
alimentación y polarización para la operación apropiada. Los filtros se
implementan con capacitores, como se verá en esta sección.
Figura 2-3
5. La figura 2-25 muestra un rectificador de media onda con un filtro de entrada con
capacitor. Elfiltro simplemente está conectado de la salida del rectificador a tierra.
RL representa la resistencia equivalente de una carga. Se utilizará el rectificador
de media onda para ilustrar el principio básico y luego se ampliará el concepto a la
rectificación de onda completa.
Durante el primer cuarto de ciclo positivo de la entrada, el diodo está polarizado en
directa, lo que permite que el capacitor se cargue a 0.7 V del valor pico de
entrada, como lo ilustra la figura 2-25(a). Cuando la entrada comienza a decrecer
por debajo de su valor pico, como se muestra en la parte (b), el capacitor retiene
su carga y el diodo se polariza en inversa porque el cátodo es más positivo que el
ánodo. Durante la parte restante del ciclo, el capacitor se descarga sólo a través
de la resistencia de carga a una velocidad determinada por la constante de tiempo
RLC, la cual es normalmente larga comparada con el periodo de la entrada.
Mientras mayor sea la constante de tiempo, menos se descargará el capacitor.
Durante el primer cuarto del siguiente ciclo, como se ilustra en la parte (c), el diodo
de nuevo se polarizará en directa cuando el voltaje de entrada excede el voltaje
del capacitor en aproximadamente 0.7 V
Figura 2-4
6. Osciloscopio.
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación
gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en
electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.
Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una
pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y
(vertical)representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma.
Los osciloscopios, clasificados según su funcionamiento interno, pueden ser
tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en
cualquiera de los dos casos, en teoría.
Utilización
En un osciloscopio puede existen, básicamente, dos tipos de controles que son
utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten,
consecuentemente, medir en la pantalla una gran línea roja que es una medición
de calor y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el
osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el
osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir.
Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano.
El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo
(segundos, milisegundos, microsegundos, etc., según la resolución del aparato). El
segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensión de entrada (en Voltios,
milivoltios, microvoltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato).
Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la
pantalla, permitiendo saber cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en
consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en
frecuencia. (En realidad se mide el periodo de una onda de una señal, y luego se
calcula la frecuencia)
7. Objetivo:
Visualizar a través de un osciloscopio, cual es el comportamiento de de un puente
rectificador de media onda y de onda completa.
Materiales y equipo:
Osciloscopio
5 diodos rectificadores
Protoboard
Transformador de 127 V a 12 o 6 V
1 capacitor de 1µF y 160V
Un par de caimanes
1 resistencia de 1kΩ
Desarrollo experimental:
Rectificador de media onda sin filtro
1. conectamos en el protoboard el rectificador de acuerdo al diagrama de la figura
2-2
2. calibrar el osciloscopio
3. conectar los testers del osciloscopio con el voltaje de salida rectificado
4. revisar que el acoplamiento del osciloscopio sea de cc
5. presionar el botón “autoconfigurar” para definir la gráfica del voltaje cc
Rectificador de media onda con filtro
1. conectamos en el protoboard el rectificador de acuerdo al diagrama de la figura
2-4
3. conectar los testers del osciloscopio con el voltaje de salida rectificado y filtrado
4. revisar que el acoplamiento del osciloscopio sea de cc
5. presionar el botón “autoconfigurar” para definir la gráfica del voltaje cc
8. Rectificador de puente de onda completa sin filtro
1. conectamos en el protoboard el rectificador de acuerdo al diagrama de la figura
2-3
3. conectar los testers del osciloscopio con el voltaje de salida rectificado y filtrado
4. revisar que el acoplamiento del osciloscopio sea de cc
5. presionar el botón “autoconfigurar” para definir la gráfica del voltaje cc
Rectificador de puente de onda completa con filtro
1. conectamos en el protoboard el rectificador de acuerdo al diagrama de la figura
2-3 pero en la salida del voltaje rectificado conectaremos un capacitor
3. conectar los testers del osciloscopio con el voltaje de salida rectificado y filtrado
4. revisar que el acoplamiento del osciloscopio sea de cc
5. presionar el botón “autoconfigurar” para definir la gráfica del voltaje cc
Rectificador de media onda sin filtro
9. Rectificador de media onda con filtro
Rectificador de puente de onda completa
sin filtro
Rectificador de puente de onda completa
con filtro
11. Caso Voltaje se salida (rms)
Rectificador de media onda sin
filtro
11.22
Rectificador de media onda con
filtro
23.6
Rectificador de puente de onda
sin filtro
11.82
Rectificador de puente de onda
con filtro
23.9
12. Conclusiones
Como pudimos observar con ayuda de diodos rectificadores podemos cambiar un
voltaje de ca a cc, además de que es importante que conozcamos como en
realidad funcionan estos dispositivos ya que son muy comunes en circuitos
electrónicos. También pudimos notar que un voltaje rectificado no se obtiene un
voltaje muy definido, pero con ayuda de un filtro (capacitor) podemos hacer más
finas estas señales y así lograr un voltaje totalmente en cc.
Referencias
1. dispositivos electrónicos, Thomas L. Floyd, 8º edición, editorial PEARSON