Construcción de fuente de alimentación no regulada
I.- OBJETIVOS
Observar mediante el Osciloscopio la rectificación de la corriente alterna a media onda y onda completa.
Comprobar la disminución de la componente alterna de la señal rectificada usando filtros.
Determinar el factor de rizado de los filtros estudiados.
Verificar la dependencia de la señal continua de salida de la carga y con el condensador.
II.- INFORMACION PRELIMINAR
EL TRANSFORMADOR DE ENTRADA
El transformador de entrada es usualmente un transformador reductor. En este tipo de transformador, el voltaje se reduce y la corriente se eleva. Una forma de no olvidar esto es recordar que la potencia de salida es igual a la potencia de entrada en un transformador sin pérdidas.
EL RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
El rectificador de media onda tiene un diodo en serie con un resistor de carga. El voltaje en la carga es la mitad de una onda sinusoidal rectificada con un valor pico aproximadamente igual al voltaje secundario pico. El voltaje de carga promedio o de cd cd igual al 31.8 % del voltaje de carga pico.
EL RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
El rectificador de onda completa tiene un transformador con conexión al centro, con dos diodos y un resistor de carga. El voltaje de la carga es una onda sinusoidal completa rectificada con un valor pico aproximadamente igual a la mitad del voltaje secundario pico. El voltaje de carga promedio o de cd es igual al 63.6 % del voltaje de carga pico.
La frecuencia de rizo es igual al doble de la frecuencia de entrada.
RECTIFICADOR DE PUENTE
El Rectificador de puente tiene cuatro diodos. El voltaje de carga es una onda sinusoidal rectificada completa con un valor pico aproximadamente igual al voltaje secundario pico. El voltaje de carga promedio o de cd es igual al 63.6 % del voltaje de carga pico. La frecuencia de rizo es el doble de la frecuencia de línea.
FILTRO CON CAPACITOR A LA ENTRADA
Este es un capacitor conectado entre los extremos del resistor de carga. La idea es la de cargar el capacitor al voltaje pico y dejar que suministre corriente a la carga cuando los diodos no estén conduciendo. Con un capacitor grande, el rizo es pequeño y el voltaje de carga es casi un voltaje de cd puro.
III.- EQUIPO Y MATERIALES
- O : Osciloscopio
- V : Voltímetro
- A : Amperímetro
- P : Puente de diodos 1A
- D : Diodos de Silicio (2) 1N4002
- C : Condensadores 22uF/50V, 47uF/50V, 100uF/ 16V, 470uF/ 16V,
- RL : 220Ώ, 1KΩ, 4.7KΩ
IV.- PROCEDIMIENTOS
1.- Se Calibró el Osciloscopio y luego se instaló el circuito de la Fig. 1
Si 1 VPP = 29 mm, entonces 600 mm = 20.68 VPP (voltaje de entrada)
Voltaje de Entrada
La medición de voltaje alterno fue de 20.68 VPP y nos dio una forma de onda sinusoidal tal como se muestra en la siguiente figura:
RL=1KΩ
Voltaje de Salida
La forma de onda de salida es la que se muestra:
2.- Circuito de la Fig. 2
La forma de onda de la salida es la siguiente:
RL=1KΩ
3.- Circuito de la Fig. 3
La forma de onda de la salida es la siguiente:
RL=1KΩ
4.- Circuito de la Fig. 4
La forma de onda de la salida es la siguiente:
De los resultados se construyó la siguiente tabla:
Para RL = cte
| RL | C | Vrpp | VCC | VCC(V) | Vef (V) |
| 22uF | 1.72 V | 8.27 V | 8.08 V | 6.7 V | |
| 1KΩ | 47uF | 1.37 V | 8.62 V | 8.25 V | 6.7 V |
| 100uF | 0.48 V | 8.96 V | 8.7 V | 6.7 V |
Para C = cte
| C | RL | Vrpp | VCC | VCC(V) | Vef (V) |
| 220Ω | 0.45 V | 8.27 V | 8.71 V | 6.7 V | |
| 470mF | 1KΩ | 0.14 V | 8.62 V | 8.87 V | 6.7 V |
| 4.7KΩ | 0.03 V | 9.31 V | 8.92 V | 6.7 V |
CONCLUSIONES
De los resultados del cuadro se puede notar que:
- Si tenemos RL = Cte. y aumentamos la capacidad del condensador se produce un menor rizado en la salida del circuito.
- Si tenemos C = Cte, y aumentamos el valor de la resistencia RL, menor es el voltaje de rizado que se obtiene.
- El voltaje de rizado es directamente proporcional a la corriente en el circuito.
- Si queremos tener un voltaje continuo en la salida tenemos que aumentar la capacidad del condensador. Por lo que generalmente para estos casos se utiliza una capacidad de 2200uF.
V.- CUESTIONARIO
1.- Compare los gráficos obtenidos para los tres primeros circuitos y haga un comentario sobre los mismos
En el primer gráfico se puede apreciar que el diodo conduce solamente en un sentido, por lo que se observa el semiciclo positivo solamente.
En el segundo gráfico se puede apreciar los dos semiciclos, pero uno de ellos a sido invertido debido a la posición que tienen los diodos y de que la salida del transformador tiene una derivación central.
En el tercer gráfico se puede apreciar la misma forma de onda que la anterior, debido a que ahora son los cuatro diodos los que hacen que en la carga se tenga los dos semiciclos como positivos.
Diccionario electrónico
¿Qué es la Banda prohibida?
La "banda prohibida" (también conocida como "banda de energía prohibida" o "gap de energía") es un concepto fundamental en la teoría de la estructura electrónica de los materiales sólidos, especialmente en la física del estado sólido y la electrónica. Se refiere a un rango de energías en un material donde no se permiten estados electrónicos permitidos. Para comprender este concepto, es importante tener en cuenta cómo están organizados los electrones en los materiales sólidos.
En un átomo aislado, como el hidrógeno, los electrones ocupan niveles discretos de energía llamados "niveles de energía" o "orbitales". Sin embargo, cuando los átomos se unen para formar un material sólido, sus orbitales se combinan y se superponen, lo que da lugar a una estructura de bandas de energía.
Las bandas de energía se refieren a los niveles de energía permitidos para los electrones en un sólido. Hay dos tipos principales de bandas de energía:
-
Banda de valencia: Esta es la banda de energía más baja que contiene los electrones en los átomos que forman enlaces químicos en el sólido. Los electrones en la banda de valencia están fuertemente ligados a los átomos y no pueden moverse fácilmente a través del material.
-
Banda de conducción: Esta es la banda de energía más alta que está por encima de la banda de valencia. Los electrones en la banda de conducción tienen energía suficiente para moverse libremente por el material y contribuir a la conducción eléctrica.
La banda prohibida se encuentra entre la banda de valencia y la banda de conducción. Es un rango de energías en el cual no hay estados electrónicos permitidos. En otras palabras, no hay electrones que puedan existir en esta región de energía en el material. Esto es importante porque la capacidad de un material para conducir electricidad o actuar como un aislante depende de la presencia o ausencia de electrones en esta banda prohibida.
La conductividad eléctrica de un material está relacionada con la capacidad de los electrones para moverse a través de él. En los aislantes, la banda prohibida es lo suficientemente grande como para evitar que los electrones en la banda de valencia pasen a la banda de conducción. En los conductores, la banda prohibida es pequeña o incluso inexistente, lo que permite que los electrones se muevan con facilidad de la banda de valencia a la banda de conducción.
Los semiconductores son materiales que ocupan una posición intermedia entre los conductores y los aislantes. Tienen una banda prohibida lo suficientemente pequeña como para permitir que los electrones salten de la banda de valencia a la banda de conducción con la adición de energía térmica o fotónica. Esto les permite ser utilizados en dispositivos electrónicos como transistores y diodos.
En resumen, la banda prohibida es un concepto esencial en la teoría de la estructura electrónica de materiales sólidos que influye en su capacidad para conducir electricidad y en sus propiedades electrónicas en general.
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