Aproximaciones del diodo y del zener

Rectificador:

Sus curvas:

1) 2)

REGIÓN REGIÓN

OFF ON

3)

Para polarización directa, el rectificador y el zener funcionan de igual manera, el rectificador tiene 2 estados, de encendido y apagado.

Para el zener en polarización inversa:

Se pondrá el 3er cuadrante en el 1er.

1) 2)

El zener tiene tres estados, como batería cuando el voltaje entre el cátodo y ánodo del zener es mayor a su valor de zona de ruptura, OFF cuando esta entre el voltaje zener y diodo y ON cuando se polariza directamente superando el voltaje de codo del rectificador

A veces se tiene una señal débil de corriente alterna, no afecta casi nada en la polarización de los diodos, pueden darse ejemplos como el siguiente:

Para este tipo de problemas tenemos que hacer un análisis en corriente directa y otro en corriente alterna, después superponer los voltajes de salida hallados, es decir

Para el análisis de corriente continua se debe verificar los estados de los diodos, si operan en región rectificador, región zener o región de no conducción y capacitores como circuito abierto, para análisis AC se debe hacer cero las fuentes de corriente directa, los capacitores se hacen corto y de calcula el voltaje de salida en AC:

Después graficar ese voltaje en función del tiempo.

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Función de transferencia

Para las funciones de transferencias, los voltajes alternos son mayores, es decir, 20, 50, 100Vac.

Para este tipo de análisis se deben resolver por semiperiodos positivos, cero, y semiperiodos negativos, en cada tramo de análisis se debe verificar en qué estado se encuentra cada diodo, después dejar un Vo en función de un Vi, como el siguiente ejemplo:

Vi=20Vp, asumir diodos ideales, bosquejar la función de transferencia, indique en cada intervalo el estado de los semiconductores.

Desarrollo:

Se puede iniciar desde cero hasta los picos positivos, después negativos o viceversa, o partir de los máximos, partiremos del máximo positivo, el voltaje de entrada puede ser una onda sinusoidal o triangular.

:

Asumo que el rectificador está abierto, los zener están en corto debido a la corriente entra por los ánodos, probemos:

Para un Vi=19V, entonces Vo=18V, Vkatodo=9V > Vanodo=5V, el rectificador no conducirá (demostrado)

¿Hasta dónde es válida la función?

Nos podemos dar cuenta que el rectificador va a comenzar a conducir, entonces hasta que la resistencia de 1k que se encuentra abajo, tenga un voltaje de 5V (dado que en la parte del cátodo comenzará a reducir el valor de voltaje), podemos calcular una corriente la cual es 5mA, entonces Vo es 10V, por diferencia de potencial tenemos.

Allí tenemos el límite inferior de la función

Entonces escribimos

Como el diodo rectificador de abajo se cerró, entonces el equivalente sería

:

Los dos zener como corto y el diodo como circuito abierto

Se realizan los cálculos

¿Hasta a dónde?

Por análisis de corriente:

Ya tenemos el límite inferior, escribimos:

Para el siguiente intervalo:

:

Los 2 zener están abiertos: el diodo cerrado

Se observa que

¿Hasta dónde?

Si hacemos un límite hasta Vi=0 debemos verificar que aún sigue siendo Vo=5V

Se aprecia que en el zener de 10V no hay voltaje suficiente para que opere en zona zener, actúa como switch, se pudo haber hecho una trayectoria para saber el voltaje en el zener de 10V.

Nos saltamos hacia el mínimo que es -20V

:

Diodo esta en corto, los dos zener operan en la zona zener (como baterías):

Demostración:

Si Vi > -20 entonces, asumo los 2 zeners activados:

En la resistencia del zener de 4V:

Haciendo nodo en el zener de 4V

¡Zener de 4V funciona como batería!

¿Hasta dónde?

Los dos zeners están como en serie, por lógica sería el de 10V el que se desactiva primero, pero hay una resistencia en paralelo con el zener de 4V, si por esa resistencia pasara una corriente inferior a 4 mA pues el zener de 4V tiende a ser un switch abierto y seguirá pasando corriente por el zener de 10V entrando por cátodo, entonces tenemos:

Calculamos el Vi cuando en la resistencia solo pasen 4mA:

Ahora nos queda este circuito:

Por divisor de voltaje:

Hasta que el zener de 10 se desactive:

Siguiente función:

El circuito queda aislado del Vi, entonces solo va a tomar valores de 5V

Vo

Vi

Como recomendación evalúen los límites de cada función para ver si les sale continuo, las funciones de transferencia son continuas, otra, para graficar solo deben evaluar los extremos de la función, marcar los puntos y unir, es más rápido.

Date: 2015-12-24; view: 1933