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SESION 3 TEMA 1.3.1: Rectificacin de media onda y onda completa con

filtro

DURACION: 4 Hrs.

OBJETIVO: El alumno analizara la respuesta de circuitos rectificadores de media onda y onda completa con

filtro y entradas diversas de AC.

DESARROLLO TEORICO:

Rectificacin de media onda.

Para este tipo de rectificacin se aplica una seal de AC (tipo senoidal, cuadrada, triangular, etc.); para este

caso se aplica una seal senoidal (Vi) al circuito que se muestra en la figura no. 20, por medio de LVK se

obtiene el voltaje de salida (Vo). El anlisis se realiza de la siguiente forma:

1. Se analiza la respuesta que habr cuando se esta polarizando al diodo con el semiciclo positivo; para

que el diodo pueda ser encendido el voltaje del Vi debe ser mayor o igual al V del diodo que se este empleando.

2. Se dibuja la respuesta en una grfica expresamente para Vo 3. Se analiza la respuesta que habr cuando se esta polarizando el diodo con el semiciclo negativo; en

este caso como el voltaje que esta entrando al diodo es negativo su polarizacin es inversa y por lo

tanto el diodo no conduce o permanece apagado.

4. Se dibuja la respuesta para este semiciclo negativo en la grfica de Vo. Todo este proceso se muestra en la figura no. 20 y en la figura no. 21 muestra la comparacin entre la seal

que esta entrando al circuito contra la que esta saliendo despus de haber pasado por el diodo.

Figura no. 20. Circuito rectificador de media onda.

Figura no. 21. Vi vs. Vo.

La seal de entrada (Vi) siempre se utilizar en trminos de amplitud (Ao) como se observa en la

Figura no. 22.

El proceso de rectificacin es una aplicacin del diodo

VoVi

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Figura no. 22. Graficas Vi y Vo.

La seal de Salida (Vo) como la que se muestra en la figura no. 22, se dispondr en los valores de:

1. Amplitud (Ao). 2. Nivel CD (Vcc) = 0.318(Ao) 3. Nivel RMS (VAC) = ( 0.707/2)(Ao).

Rectificacin de onda completa:

No. 25.

Figura no. 25. Rectificador de onda completa.

El anlisis se realiza de la misma forma que para un rectificador de media onda:

1. Se analiza la respuesta que habr cuando se estn polarizando los diodo con el semiciclo positivo;

para que el diodo pueda ser encendido, el voltaje del Vi debe ser mayor o igual al V del diodo que se est empleando. En el periodo de 0 a T/ 2 el Vi polariza solo a dos diodos que por lo tanto estarn en

conduccin, ver figura no. 26.

2. Se dibuja la respuesta en una grfica expresamente para Vo. 3. Se analiza la respuesta que habr cuando se esta polarizando los diodos con el semiciclo negativo.

Aqu los otros dos diodos que haban permanecido apagados sern los que conducirn, ver figura no.

27.

4. Se dibuja la respuesta para este semiciclo negativo en la grfica de Vo. Ver figura no. 28.

Ao

Ao

Vcc0.318Ao

Vi

Vo

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Figura no. 26. Diodos polarizados directamente y respuesta.

Figura no. 27. Diodos en conduccin al aplicar Vi negativo

Figura no. 28. Rectificacin de onda completa

1. ETAPA DE FILTRADO: En esta etapa llega la seal rectificada al circuito de filtrado que puede constar de un solo capacitor que se le

llama circuito filtro simple, o de un capacitor seguido de una resistencia con otro capacitor al cual se le

denomina circuito filtro .

Voltaje de rizo.

El voltaje de salida filtrado tiene un valor de voltaje CD y cierta variacin CA (rizo) ver figura. Cuanto mas

pequea sea la variacin de CA con respecto al nivel de CD, ser mejor la operacin del circuito filtro.

Para llevar a cabo estas mediciones se utiliza el voltmetro en CA para medir las variaciones de voltaje en

RMS y el voltmetro en CD para medir el promedio o nivel de voltaje CD; la definicin de rizo por lo tanto

Vcc= 0.636(Ao-2VT)

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es:

Figura. Forma de onda del voltaje filtrado que muestra sus componentes DC y AC.

r = rizo = voltaje de rizo RMS/ voltajeCD X 100%

r = Vr(RMS)/VCD X 100%

Circuito con filtro simple:

VCD = Vp ( Vr(p-p)/2)

Vr(RMS) =3

2

)(2

ppVr

Componente AC (Voltaje de rizo, Vr(RMS)).

Vr(RMS) = RLC

VDC

C

IDC

fC

IDC 4.24.2

34

Donde IDC esta en mA., C en F y RL en K.

VcD

V

Vr(p-p)

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Componente DC (Voltaje DC, VDC).

C

IDCVmVmVDC

fCIDC

17.44

Donde IDC esta en mA., C en F

Rizo en un filtro con capacitor.

%1004.2

%1004.2

%100)(

XRLC

XCVDC

IDCX

VDC

RMSVrr

Donde IDC esta en mA., C en F y RL en K.

Con filtro : Se utiliza para reducir aun ms el rizo de la seal rectificada, este filtro consiste en adicionar una seccin de

filtro RC a un filtro simple con capacitor.

Operacin CD de la seccin del filtro RC

Se emplea un circuito equivalente en CD para ambos capacitores

Empleando el divisor de voltaje obtenemos el VDC para el capacitor 2.

VDCRLR

RLDCV

'

Operacin CA de la seccin de filtro RC

Se emplea un circuito equivalente en CA para ambos capacitores

VDC

IDCVoltaje DC generado a

travs del capacitor C1

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Mediante el divisor de voltaje para circuitos con impedancias obtenemos:

)()(' RMSVrR

XcRMSrV

Para un circuito rectificador de onda completa con rizo de AC a 120 Hz, la reactancia de un capacitor

puede calcularse mediante:

CXc

3.1

Donde C esta en F y Xc en K.

EJEMPLO 1:

Figura no. 23. Circuito rectificador con diodo invertido.

SOLUCION:

1. Se analiza la respuesta que habr cuando se esta polarizando al diodo con el semiciclo positivo; para

que el diodo pueda ser encendido el voltaje del Vi debe ser mayor o igual al V del diodo que se este empleando. Para este caso el semiciclo positivo esta polarizando inversamente al diodo por lo tanto

permanece apagado; sin conduccin, no hay voltaje en la salida.

Vr(RMS)

Voltaje AC de rizo

Generado a travs del

capacitor C1

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2. Se dibuja la respuesta en una grfica expresamente para Vo.Figura no. 24. 3. Se analiza la respuesta que habr cuando se esta polarizando el diodo con el semiciclo negativo; en

este caso como el voltaje que esta entrando al diodo es negativo su polarizacin es directa y por lo

tanto el diodo conduce.

4. Se dibuja la respuesta para este semiciclo negativo en la grfica de Vo. Figura no. 24. 5. Se obtienen los valores de respuesta de salida Ao, Vcc y VAC. Figura no. 25.

Figura no. 24. Graficas para Vi y Vo.

Figura no. 25. Valores de respuesta del circuito.

EJEMPLO 2:

Figura no. 29.

Figura no. 29. Circuito rectificador de onda completa.

Vo

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SOLUCION:

Se redibuja el circuito para la polarizacin del Vi del semiciclo positivo

Utilizamos LVK para obtener Vo.

- Vi + Vo + Vo = 0 Vi = 2 Vo

Vo = Vi/2 = 10Vp/2 = 5 Vp

Se redibuja el circuito para la polarizacin del Vi del semiciclo negativo

Utilizamos LVK para obtener Vo.

- Vi + Vo + Vo = 0 Vi = 2 Vo

Vo = Vi/2 = 10Vp/2 = 5 V.

Se grafica Vi contra Vo.

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Calculando los valores RMS y CC.

VRMS = 0.7Ao= 3.5 VRMS

VCD = Vcc= 0.636Ao = 3.18 V

EJEMPLO 3:

EJEMPLO 4:

EJEMPLO 5:

EJEMPLO 6:

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ACTIVIDADES Tema 1.3.1 :

1. Resolver: a)

b)

11

c)

d)

e)

2. El anlisis de los circuitos de los problemas anteriores comprobarlos mediante el simulador . 3. Realizar la prctica 1 de laboratorio sobre rectificacin (Primero hgala en el simulador y despus

fsicamente en el laboratorio.

.

BIBLIOGRAFIA

1. Electrnica: Teora de circuitos y dispositivos electrnicos, Boylestad Nashelsky, PEARSON. (Octava edicin).

2. Software Multisim,National Instruments. 3. Manual de prcticas de laboratorio de DIODOS Y TRANSISTORES, Lucila Elena Lpez Murillo,

ith, 2012-2.

4. Manual NTE 5. www.datasheetcatalog.com