EL42A Circuitos Electrónicos Semestre Primavera 2003 Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Capítulo I Dispositivos Electrónicos Básicos Clase Nº 5 Circuitos con Diodos (II) EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Objetivos Aplicaciones Analógicas Aplicación Digital Rectificadores Fuentes de Tensión Básicas Regulación Zener Demoduladores Aplicación Digital Diodos y Lógica DTL EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Circuitos Rectificadores: Características Generales (I) Característica no lineal del diodo Permite conducción en ciclo positivo Reduce casi a 0 la conducción para el ciclo negativo Implica cambiar valor promedio de la señal: rectificación de media onda EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Circuitos Rectificadores: Características Generales (II) Efecto de rectificación Voltaje debe ser mayor que voltaje cutin Para Vmax ~ V Efectos notorios en: Amplitud y Fase Fácil de analizar con modelo simplificado (Se desprecia la corriente en reversa) Amplitud Fase EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Circuitos Rectificadores: Características Generales (III) Para voltajes >> V Despreciable los efectos en la amplitud y fase Se asume conducción para V  0 y corte para V<0 Para el rectificador de media onda: Análisis: Serie de Fourier Principio de superposición: cada “componente” se analiza por separado Para función de rectificador importa componente continua Ejemplo: Rectificador de media onda EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Circuitos Rectificadores: Características Generales (IV) Figuras de mérito (definiciones generales, cálculos sólo válidos para el rectificador de media onda): Porcentaje de Regulación Mide cuán estable es la “fuente” ante variaciones en la corriente en la carga Factor de Rizo Mide la variación del voltaje en torno al valor DC Eficiencia de Rectificación Mide la fracción que representa la potencia de DC respecto a la de entrada EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Rectificador de onda completa Existen varias configuraciones Una muy utilizada es la del “puente” de Diodos EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Fuente de Tensión Básica (I) Rectificación Entrega componente continua Se puede hacer “pura” mediante Filtrado (Ejemplo Filtro RC) Ejemplo: fuente de 60 Hz, 20 V peak, ripple < 1V Carga: corriente 20 mA Valor comercial más cercano: 330 uF  Vripple < 1,01 V Basta R >1k Se elige: 330u 1k EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Fuente de Tensión Básica (II) Resultados Corriente: Peak de 2.4A durante 2 ms Voltaje: Descarga lenta permite pequeño ripple EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Fuente de Tensión Básica (III) Problemas Mala regulación: Si la carga cambia  no se mantiene el voltaje Ejemplo, R cambia de 1k a 0.1k Solución: “Regulador” EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Regulador Zener (I) Característica Zener opera como fuente Tolera “variación en la carga” Puede variar corriente Fabricante define limites Zener opera como fuente Si I > Imin y VZ > VB Implica valor resistencia R1 R1 compromiso entre filtrado y operación zener Diseño debe verificarse: maximum ratings Fabricante: Breakdown 1N750 4.7 V y 20 mA EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Regulador Zener (II) Ejemplo: diodo 1N750 (BV ~ 4.7V) Maxima carga 50 mA (Resistencias > 100 ohm) Fabricante: Breakdown 1N750 4.7 V y 20 mA Comentario: Un diseño con R1 bajo permite inyectar suficiente corriente a la carga y al Zener. R1 muy bajo hará que la corriente Zener sea muy alta pudiendo sobrepasar sus límites. Por otro lado, R1 muy bajo reduce la constante de tiempo del filtro (frecuencia de corte mayor) lo que provoca un ripple mayor pudiendo “sacar” al Zener de la zona de ruptura. EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Regulador Zener (III) R=200 > 100 EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Regulador Zener (IV) Problemas Ratings del Zener limitan máxima carga Caída en la fuente alterna Puede provocar: “Shortage” Zener fuera de zona de ruptura Solución: Fuentes reguladas (Más adelante) Lineales Switching EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Detectores de pico y Demoduladores Detector de Picos Demodulador Modulación AM Señal modulante Señal portadora EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

El Diodo como Dispositivo Digital B C Y V(1) “Dos estados”: Binario Encendido (V >Vcutin) Apagado (V < Vcutin) Carácter binario Genera “Familia Lógica” TTL, CMOS, BiCMOS, etc. Ejemplo: Compuerta AND Niveles de voltaje definen “valor lógico” Niveles de Abstracción: Conmutación Compuerta Registro Sistema A B Y 1 A B Y = AB EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Una “Vistazo” de lo que Vendrá ...(I) La Inversión Lógica Transistor A Y = ~A Y Vcc -Vcc Compuerta NAND Permite Crear Otras compuertas lógicas Operaciones básicas (+,-,etc): ALU Lógica Combinacional Lógica Secuencial Unidad de Memoria: Flip-Flop Contadores, Registros de desplazamiento, Máquinas de estado finito, etc. A B Y = ~(AB) EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Una “Vistazo” de lo que Vendrá ...(II) Flip-Flops Compuertas + Feedback Unidad de Memoria A N1 N2 B Q ~Q Control externo: Flip-Flop RS, JK, D, T Sincronizado Q ~Q S R S R Q 1 ? S Q R ~Q Ck Ck EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama

Resumen Aplicaciones Analógicas Aplicación Digital Rectificadores, Fuentes Básicas, Reguladores Aplicación Digital Diodo presenta carácter digital Abstracción: Compuerta Lógica Se define su operación binaria En esta abstracción no se considera la constitución interna Familia Lógica: se indica cómo está construida la compuerta: DTL: Diode-Transistor Logic; TTL: Transistor- Transistor Logic; CMOS: Complementary MOSFETs; etc. EL42A Circuitos Electrónicos Profesor: Domingo Morales Lizama