Prof. María Isabel Schiavon - fceia.unr.edu.ar 2 - Elementos... · Doblador de tensión. T1 T2-V V...
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Prof. María Isabel Schiavon
recta de carga estática
Rvi R
R =dt
dvCi CC = dt
diLv LL =
R L C
+
_
i x
vx
V
V
v iR V/R
( )R
xx
vVi −=
V-ViM V+ViMtsenVv Mi ω=
ix
vx
Recta de carga dinámica:( )
Rxi
xvvVi −+
=Prof. María Isabel Schiavon
elemento no lineal
( ) Ts2
Txx
Tsx
VvsiVvki
Vvsi0i
≥−=
≤=( )
Rx
xvVi −
=
recta de carga
+
_
i x
vxV
V
v iR V/R
ix
vx Q
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Solución analítica ( ) ( )
Rx2
TxTsvVVvkVvsi −
=−≥
( ) Ts2
Txx
Tsx
VvsiVvki
Vvsi0i
≥−=
≤= ( )R
xx
vVi −=
RkT
2
Rk2Rk21
TxVV1Vv −
+
+−=
TRkT
2
Rk2Rk21
Tx VVV1Vv ≥−
+
±−=
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mantiene al dispositivo dentro de la zona lineal
límite pequeña señal
modelos seccionalmente lineales para linealizar dispositivosno lineales
Cada segmento es tangente a la curva
en un punto determinado
El número de segmentos
depende de la precisión necesaria
+
_V
v iR
ix
vx
i x
vxV
V/R
∆vx
∆ixQ
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Diodos
Semiconductores
Prof. María Isabel SchiavonDiodos Semiconductores
TD
Vv
oD eIi η≈oD Ii −≈VBr
Vγ
IT
Curva característica
−= η 1eIi T
DV
v
oD
diodo comúnq
kTVT =Equivalente en tensión de la temperatura
@25ºC VT=25mV
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V7,0VV6,0Silicio ≤≤ γ
V2,0VV1,0Germanio
≤≤ γ
V1VV9,0ArGa ≤≤ γ
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Datos del fabricante
V I PPMAX IMAX
Vγ @ IT (≅ 10%PMAX
Io se duplica cada 10ºC
Vγ disminuye 2,5mV/ºC
Dependencia con la T
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0v0i0v0i
DD
DD
<⇒=
=⇒>
Polarización directa el diodo fija su tensión vD = Vγ ≈ 0iD depende del circuito externo
Polarización inversa el diodofija su corriente iD= 0vD <0 depende del circuito externo
0v0i
Vv0i
DD
DD
<⇒=
=⇒> γ
IT
Vγ
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Modelo entercera aproximación
rdir < 5 Ω
Vγ
rdir
IT
iZ+
vz
_IT rdir
Vγ
a
b
0v0i
Vv0i
DD
DD
<⇒=
=⇒> γ
Vγ
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zZ
ZZ
iiii
+=
∆+=
T
T
II
iza
b
cd
Vγ
Polarización como zener
Polarización como diodo
comúnCurva característica
diodo zener
zener Vz<5V(campo eléctrico)
avalancha Vz>7V(colisiones)
Ruptura
varistor
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Diodos varactor Opera en polarización inversa como capacitor variable.El valor de la capacitancia depende inversamente de latensión de entrada. Diodos túnel (diodo Esaki)Presenta una zona de resistencia negativa(entre los 50 y los 250 mV).
LED (ligth emitting diode).Transforman corriente eléctrica en luz. Fotodiodo.Transforma la energía lumínica en corriente eléctrica. En polarización inversa la corriente inversa es proporcional a la intensidad de luz efectiva que incide en el dispositivo.
Alta velocidad
Diodos SchottkyJuntura metal-semiconductor (Si tipo n). Diodos PINjuntura semiconductor-semiconductor con material intrínsenco entre ambas.
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Separa
Circuitos con diodos
Prof. María Isabel SchiavonCircuitos con Diodos
Circuitos
RectificadoresMedia onda
Onda completa
R1
C
+
-
+
vo(t)
-
D R2vi(t)
Rectificador de media onda con filtro capacitivo
R1 C+
vi(t)-
+
vo(t)
-
DR2
intercambiandodiodo y capacitor
T1 T2
-V
V
t
vi(t)
Circuito fijador
R1
C
+
-
+
vo(t)
-
D R2vi(t)
rectificador de mediaonda con filtro capacitivo
Doblador de tensión
T1 T2
-V
V
t
vi(t)
T
Si T2diodo en polarización inversa
vo =v(R2)
Si T1
diodo en polarización directa
vo =Vγ
R1
C+
vi-
+
vo(t)
-
DR2
(t)
R1 << R2
El capacitor se carga en forma exponencial aV- Vγ
El capacitor se descarga exponencialmente a -V
V2
V1vC
τc=R1C
τd =(R1+R2)C
( ) τ−−+=
t
fifC eVVVv)t(
T1 T2-V
V
t
T
vi
Al cabo de T2 el capacitor se cargó al valor V2
vC(T2)=V2
Al cabo de T1 el capacitor se cargó al valor V1 vC(T1)=V1
vC
τc =R1 C << T/2 τd =(R1+R2 ) C > T/2
El valor máximo de la salida es Vγ
Excursión salida = Excursión entrada
tensión directa del diodo
FIJADOR
τc =R1 C << T/2
Durante el semiciclo positivo de la entrada el
capacitor alcanza el valor final V- Vγ
La salida reproduce laforma de la entrada pero tiene una componente decontinua distinta Vmedio≈-V
vi vo
-V
V
t
T/2 T/22V
τd =(R1+R2 )C >>T/2En el semiciclo
negativo el capacitorse descarga poco
R1
C+
vi-
+
vo(t)
-
DR2
(t)
τd =(R1+R2 )C << T/2
el capacitor alcanza el valor final en ambos
semiciclos
V2=-V-V
V
t
T
V1=V-Vγvi vC
T/2 T/2
-2V
V tγ
La salida NO reproduce la forma
de la entrada
CONFORMA PULSOS
NEGATIVOS
τc =R1 C < 0,1τd
T/2 = τc =R1C = 0,1τd
transitoriorégimen
permanente
R1
C+
vi-
+
vo(t)
-
DR2
(t)
T/2 < τc = R1C = 0,1τdR1
C+
vi-
+
vo(t)
-
DR2
(t)
T/2 > τc = R1 C = 0,1τdR1
C+
vi-
+
vo(t)
-
DR2
(t)
fi = 5KHz ⇒ T/2 = 200 µseg
R2 = 100K C = 0,1 µF
R1 = 0,1K
R1 = 1K
τc << T/2 << τd El diodo conduce si la tensión vi ≥E+Vγ
Desplaza el nivel de continua en el valor de la fuente
R1 C+
vi
-
+
vo(t)
-
D R2
+E
(t)
A
Vmedio≈E-V
R1 C+
vi
-
+
vo(t)
-
D R2
+E(t)
AEl diodo conduce si la tensión vi ≥ -E-Vγ
Desplaza el nivel de continua en un valor igual al de la
fuente
Vmedio≈ -E-V
VE <
τc =R1C =T/2 =0,1τd = 0,1(R1+R2 )CR1 C+
vi
-
+
vo(t)
-
D R2
+E
(t)
A
E = 2V
Vmínimo ≈ -V
Vmáximo ≈ E+Vγ
∆Vo≈V + E +Vγ
τc =R1C =T/2 =τd =(R1+R2 )CR1 C+
vi
-
+
vo(t)
-
D R2
+E
(t)
A
E = - 2V Vmáximo≈-E+Vγ
∆Vo=V + E +Vγ
Consejos para el análisis Circuito Fijador
Determinar cual de las polaridades de la entrada provoca la conducción del diodo
Suponer que el capacitor se descarga muy lentamente cuando el diodo no conduce
τd >> T/2
Suponer carga muy rápida del capacitor cuando el diodo conduce τc =R1C << T/2
Mantener la polaridad de referencia
Tener en cuenta que la excursión total se mantiene
Ejemp
losenoidal de tensión máxima 20V y f = 100Hz que
como máximo puede entregar una corriente
R1 C+
vi
-
+
vo(t)
-
D R2
+E(t)
A Vmáximo≈-E+Vγ
E ≥ 5V + Vγ
T/2 = 5mseg < 0,1τd
Vmáx(R1) < 20V + 5V ⇒ 50Ω < R1 < 0,1R2
τd= (R1+ R2) C ≈ R2C
Diseñar un circuito que excitado con una onda
instantánea de 0,5A, reproduzca la forma de ondade la entrada y fije una tensión máxima a la salida ≤ -5V
R2 = 10K Ω
C = 10µFDiodo: VIP>25V
IS>25 mA si R1 = 500 Ω τc= R1 C ≈ T/2