Se enfatiza en reconocer las variables de tensión de salida cuando esta se somete a una configuración de multiplicación de voltaje, y ejercicios basados en recortadores

1. Circuitos Sujetadores y Recortadores
José Jair Arias Castro
Universidad Autónoma de Occidente
Cali – Colombia
jojaaricas@hotmail.com
I. RESUMEN
En el presente informe se pretende demostrar
el adecuado comportamiento de elementos en
conjunto como diodos, diodos zener,
capacitores y resistencias, a través de
conocimientos previos basados en el análisis
de circuitos para así permitir observar los
fenómenos que estos generan frente a
diferentes configuraciones que se presentan en
nuestra vida cotidiana. Además se enfatiza en
reconocer las variables de tensión de salida
cuando esta se somete a una configuración de
multiplicación de voltaje, y ejercicios basados
en recortadores a través de recursos
bibliográficos brindados por el docente. No se
debe dejar a un lado el papel de la simulación
la cual para el desarrollo de esta práctica va a
servir como base en la corroboración de
resultados.
II. INTRODUCCIÓN
Para el presente informe se pretende resolver
variables de acuerdo a circuitos limitadores, y
sujetadores, diseñados con anterioridad y basados en
referencias bibliográficas, en totalidad se resolvieron
tres circuitos: el primero consta de 3 condensadores
en conjunto con diodos zener, los cuales cumplen la
función de triplicar una tensión dada, para el
segundo caso se encuentra un circuito alimentado
por una fuente DC de 10 voltios la cual emite pulsos
positivos y negativos de tensión, en conjunto con
diodos de caída de 0.7 voltios, diodos zener de 2.3
voltios y resistencias de 500, 2k y 1k ohmios, por
ultimo para el tercer circuito con referencia
bibliográfica se tiene un recortador compuesto por la
misma fuente pero en adición un diodo zener
anticipado de una resistencia de protección el cual
regula el voltaje a cierto valor que se pretende
descubrir. Un objetivo de esta práctica es saber la
labor que cumplen estos limitadores y sujetadores a
la hora de recibir una tipo de señal y limitar el factor
de la señal a un valor específico que se pueda
requerir. Cabe resaltar la importancia que tiene el
diodo zener, este puede usarse en aplicaciones de
regulación de voltaje, tal y como se muestra en el
circuito de la Figura 1. Esto es posible gracias a que
su voltaje de ruptura es casi constante sobre un
amplio intervalo de corrientes de polarización
inversa.
III. MARCO TEORICO
Para el buen desarrollo del análisis de circuitos
sujetadores y limitadores de tensión se deben tener
en cuenta algunos conceptos claves sobre los cuales
se van a basar los cálculos .
Multiplicadores de Voltaje
Este tipo de circuito rectificador, se alimenta de una
señal alterna, entregando posteriormente una tensión
con un gran incremento en DC, esta magnitud es un
número entero de veces la amplitud máxima de la
señal alterna que los excitó. Los circuitos
multiplicadores se componen por lo general de un
transformador el cual entrega un valor de tensión de
entrada rms, diodos que rectifican la señal y
capacitores que cumplen con la labor de filtrado, la
tensión que eleva el transformador alimenta a un
conjunto de diodos y capacitores, los diodos entran
en conducción en algunos de los semiciclos de la
señal para cargar a los capacitores es así como en
consiguiente los mismos diodos se polarizan
posteriormente en inverso para evitar que se
descarguen, al final se tiene un conjunto de
capacitores cargados con tres veces el voltaje
entregado por parte de la señal de entrada que
entregan el voltaje en la salida del circuito.
Circuitos sujetadores
El circuito conformado con diodos, llamado
sujetador o fijador de nivel, se emplea para aumentar
o devolver un nivel de dc a una señal eléctrica de
llegada. Pueden existir dos tipos de sujetadores, un
sujetador positivo y uno negativo.
Sujetador positivo
Para el presente caso de sujetador positivo el diodo
se polariza en directa con el semi ciclo negativo de la
señal lo que permite que el valor se cargue con el
nivel de tensión de entrada, en adición con la
disminución de 0.7 a cargo del diodo. Por otro lado

2. para el semi ciclo positivo el capacitor se comporta
como una fuente que se suma al voltaje de entrada.
Sujetador negativo
En este caso el diodo y el capacitor se conectan de
forma inversa, obteniendo una salida que desplaza el
valor de la tensión a un umbral negativo.
Circuito limitador
Primero debemos conocer que un circuito limitador
nos permite eliminar o desechar parte de una señal
de tensión que entra a un determinado nodo en el
circuito, trabajando en conjunto con resistencias y
diodos los cuales se encargan de pasar la señal por
una rectificación, las ventajas que nos ofrece un
limitador es que podemos elegir la señal más
conveniente para el funcionamiento de un circuito, es
decir tomar señales positivas o solamente negativas,
no obstante se sabe que esta misma ventaja la tienen
los procesos de rectificación conocidos previamente,
de forma que contextualizando el concepto este
puede evitar tensiones que podrían ser perjudiciales
para el circuito.
IV. ANÁLISIS Y RESULTADOS
 Circuito Sujetador
Grafica 1. Representación gráfica del circuito
sujetador.
Grafica 2. Simulación en PSpice del circuito
sujetador.
En la Grafica 1. Permite observar el circuito
sujetador el cual trabaja con corriente alterna. Como
este tiene una fuente AC, al circuito le pueden entrar
tanto ciclos positivos como ciclos negativos.
푽풑 = 12√2
푽풑 = 16.97푉
En el momento en el que el semi ciclo positivo entra
al circuito, el diodo D1 presenta una polarización en
directa cargando el condensador C3 con el valor pico
de la fuente menos la caída de tensión presente en el
diodo polarizado el cual es 0.7v, cuando el
condensador C3 se carga, los diodos D2 y D3
polarizados en directa, conducen dando paso a que el
condensador C1 quede cargado con el mismo valor
de C3 menos la caída de tensión de los dos diodos
por los cuales paso1.4V.
푪ퟑ = 16.97 − 0.7
푪ퟑ = 16.27푉
푪ퟏ = 16.97 − 1.4
푪ퟏ = 14.87푉
Ahora bien cuando el semi ciclo negativo interviene
en el circuito el diodo D1 va a estar polarizado en
inversa, por tanto este elemento no puede conducir,
en consiguiente la tensión de C3 llega al nodo del
condensador C2 y por diferencia de potencial este se
va a cargar con un valor pico de la fuente más el
valor de C3 menos la caída existente en el diodo D2
que es 0.7V, cuando C3 queda cargado, la tensión
que sale de él es positiva, polarizando el diodo D3 en
directa y cargando C1 con el valor de C2 menos la
caída de tensión del diodo D3.
Finalmente el condensador C1 va a estar cargado
con el valor que adquirió con el semi ciclo positivo
más lo que adquirió con la onda negativa, estos
resultados se pueden corroborar por medio de la
simulación realizada en PSpice Grafica 2.
푪ퟐ = 16.27 − 0.7 + 16.97
푪ퟐ = 32.54푉
푪ퟏ = 14.87 + 32.54 − 0.7
푪ퟏ = 46.71푉
Si este circuito se presentara en primera
aproximación es decir fuera ideal, se puede decir que
el condensador C3 queda cargado con la misma
tensión del valor pico proveniente de la fuente, por

3. otro lado el condensador C2 se va a cargar dos veces
el valor pico de la fuente y finalmente el
condensador C3 tres veces el valor pico de la fuente,
pero como se está teniendo en cuenta la segunda
aproximación estos valores se ven influenciados por
el voltaje de umbral en el que los diodos se activan.
 CIRCUITO LIMITADOR 1
Grafica 3. Representación gráfica del primer
circuito limitador
Grafica 4. Simulación en Multisim de la primera
parte del primer circuito limitador.
En esta segunda parte del laboratorio se tiene un
primer circuito limitador con fuente DC de pulso a
10 V la cual emite con una frecuencia de 0.05KHz,
el objetivo es que se pueda lograr facilitar los datos
obtenidos en el ciclo positivo y en el ciclo negativo y
así se presente un correcto funcionamiento del
circuito.
Teniendo en cuenta la fuente tal como se muestra la
Grafica 1. El diodo D3 polariza en directa y D4 en
inversa, conduciendo solo por la primera rama.
(Empleando el método de mallas se obtiene lo
siguiente:)
10푉 − 500푖1 − 0.7푉 − 2.3푉 − 1000푖1 = 0
7푉 − 1500푖1 = 0
풊ퟏ =
7푉
1500
= 4.66 ∗ 10−3퐴
푽푹ퟐ = 4.66 ∗ 10−3퐴 ∗ 1000Ω
푽푹ퟐ = 4.66푉
La tensión total de ésta, sería la tensión de 푽풐.
푽풐 = 푽푹ퟐ + 푽푫 + 푽풛
푽풐 = 4.66푉 + 0.7푉 + 2.3푉
푽풐 = 7.66푉
Cuando se tiene la fuente de forma invertida como se
muestra en la Grafica 1. El diodo D4 polariza en
directa y D3 en inversa, conduciendo solo por la
segunda rama.
(Empleando el método de mallas se obtiene lo
siguiente:)
−10푉 − 500푖2 + 0.7푉 + 5.6푉 − 2000푖2 = 0
−3.7푉 − 2500푖2 = 0
풊ퟐ =
3.7푉
−2500
= −1.48 ∗ 10−3퐴
푽푹ퟑ = −1.48 ∗ 10−3퐴 ∗ 2000Ω
푽푹ퟑ = −2.96푉
La tensión total de ésta, sería la tensión de 푽풐.
푽풐 = 푽푹ퟑ + 푽푫 + 푽풛
푽풐 = −2.96푉 − 0.7푉 − 5.6푉
푽풐 = −9.26푉
Estos valores se pueden corroborar por medio de la
representación gráfica realizada en Multisim en la
Grafica 2.
 CIRCUITO LIMITADOR 2

4. Grafica 5. Representación gráfica del segundo
circuito limitador.
Grafica 6. Simulación en Multisim de la primera
parte del segundo circuito limitador.
En este último circuito limitador se presenta el
mismo fenómeno observado anteriormente el cual
depende de la fuente de pulso de 10 V DC.
Cuando se emite el pulso positivo, el diodo D2
presenta una polarización en inversa quedando
abierto y finalmente quedando solo la malla externa
del circuito teniendo en cuenta que el diodo zener
debe de tener 3V.
(Empleando el método de mallas se obtiene lo
siguiente:)
10푉 − 10000푖1 + 3푉 − 10000푖1 = 0
7푉 − 20000푖1 = 0
7푉
풊ퟏ =
−20000
= 0.35 ∗ 10−3퐴
푽푹ퟐ = 0.35 ∗ 10−3퐴 ∗ 10000Ω
푽푹ퟐ = 3.5푉
Cuando la fuente esta invertida a comparación como
se muestra en la Grafica 6. El diodo D2 se polariza
en directa, dando como resultado el mismo circuito
de la Grafica 6. Como el diodo se polarizo en
directa, éste estaría en paralelo con la resistencia y
푽풐 , como estos están en paralelo, 푽풐 Tiene la misma
tensión de la caída del diodo.
푽풐 = −0.7푉
V. CONCLUSIONES
El desarrollo de la practica fue el adecuado ya que se
presenta coherencia entre los resultados calculados y
los obtenidos en la simulación, de la misma forma s e
puede afirmar que los circuitos sujetadores cumplen
con la función de mantener el valor de la tensión, y si
agrupamos de manera adecuada distintos factores y
elementos en conjuntos, podemos utilizar esa
restricción para aumentar la tensión respecto a un
valor pico dado por la fuente.
Por otro lado respecto a los circuitos recortadores el
comportamiento es el indicado y se tiene una
visualización clara del fenómeno que estos generan
hacia la fuente de entrada, es claro que se reduce el
nivel de entrada debido a la regulación del diodo
zener, y que según los ciclos de la señal el circuito
presentara un voltaje determinado de salida en cada
configuración.
Se utilizaron dos tipos de simuladores ya que en el
programa PSpice licenciado por la universidad no
cuenta con las librerías requeridas para la simulación
de los circuitos recortadores, es así como se optó por
escoger una herramienta similar como lo es
Multisim. Cabe aclarar que a pesar de que los
simuladores sean distintos y tengan diferentes
métodos para obtener resultados, no afectó la
práctica.
VI. CAUSAS DE ERROR
Se puede decir que las causas de error tienen una
gran posibilidad de aparecer en la aproximación de
resultados, o la toma de cifras significativas, es
válido afirmar que la variación de simulador no
afecto el desarrollo de la práctica, ya que se
obtuvieron resultados similares y el comportamiento
adecuado corroborado por la teoría.
VII. BIBLIOGRAFIA
J. W. Nilsson and S. A. Riedel, Circuitos eléctricos, 7a
ed., M. M. Romo, Ed. Madrid 2005.
W. H. Hayt, Jr., J. E. Kemmerly, S. M. Durbin, Análisis
de circuitos en ingeniería, 6a ed., F. H. Carrasco, Ed.
México, D.F. 2003
MALVINO, Albert P. Principios de Electrónica,
Editorial McGraw-Hill, 6ª Edición, 2000.
FLOYD, Thomas. Dispositivos Electrónicos, 8ª.
Edición, Editorial Pearson.