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8122019 Rectificadores McGraw Hill
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Unidad
bull Las caracteriacutesticas de los circuitosrectificadores y sus formas de onda bull Los tipos de filtros
bull Las distintas aplicaciones de estoscircuitos
Y estudiaremos
bull Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
bull Montar o simular circuitos analoacutegicbaacutesicos rectificadores y filtros bull Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentales delos circuitos de rectificacioacuten y filtrad bull Aplicar este tipo de circuitosa situaciones reales
En esta unidad aprenderemos a
Rectifi cadores y fi l8
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Rectificadores y filtros8
144
1 Circuitos rectificadores
Los rectificadores son circuitos realizados con diodos capaces de cambiar laforma de onda de la sentildeal que reciben en su entrada
Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentacioacuten de los equipos electroacutenicos Haque tener en cuenta que cualquier equipo electroacutenico funciona internamente con crriente continua y aunque nosotros los conectamos a la red eleacutectrica (230 V de corriete alterna a 50 Hz) la fuente de alimentacioacuten se encarga de convertir esa corrienalterna en corriente continua El elemento fundamental de esa fuente de alimentacioacuteseraacute precisamente el circuito rectificador
Podemos establecer una clasificacioacuten de los rectificadores en funcioacuten del nuacutemero ddiodos que utilizan Asiacute tendremos
bull Rectificador de media onda formado por un uacutenico diodo
bull Rectificador de onda completa Dentro de este tipo podemos distinguir
ndash Rectificador con transformador de toma intermedia formado por dos diodosndash Rectificador con puente formado por cuatro diodos
A continuacioacuten analizaremos el funcionamiento de cada uno de ellos
11 Rectificador de media onda
El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la sentildeal querecibe en la entrada en funcioacuten de coacutemo esteacute polarizado el diodo si la polariza-cioacuten es directa eliminaraacute la parte negativa de la sentildeal y si la polarizacioacuten es in-versa eliminaraacute la parte positiva
httpwwwscehuessbwebelectronicaelec_basica
Este curso de Electroacutenica baacutesicade la Universidad del Paiacutes Vascoincluye en la Unidad 4 un simu-lador de rectificador de mediaonda
Web
El esquema de la Figura 81 corresponde a un circuitorectificador de la fuente de alimentacioacuten de un amplifica-dor de sonido para aparatos lectores de MP3 portaacutetilesAnaliza el funcionamiento del circuito
Solucioacuten
A efectos praacutecticos todo circuito electroacutenico (como el am-plificador de este caso) se puede sustituir por una resisten-cia de carga (R L) cuyo valor seraacute el de la resistencia deentrada del circuito que queremos sustituir De esta forma
el esquema eleacutectrico que vamos a utilizar para compro-bar el funcionamiento del rectificador seraacute el siguiente
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Transformador de 220 V12 V
bull D 1 Diodo 1N4001
bull R 1 Resistor de 1 kV 14 W(Continuacutea)
Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda
D1
RL
Diodo Es un componente elec-troacutenico formado por una unioacutenPN y tiene la funcionalidad deque la corriente eleacutectrica circulapor eacutel en un solo sentido
Vocabulario A
A K
Aacutenodo Caacutetodo
P N A K
Amplificador
D1
Fig 81Fig 82
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8Rectificadores y filtros
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el diodo y el resistor sobre la placa BOARD
2 Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremosde la resistencia de tal forma que el positivo quede enla patilla que comparte con el diodo y el negativoen la patilla de abajo
Comprobamos la medida de la sentildeal
(Continuacioacuten)
3 Conectamos el secundario del transformador (lade 12 V) al circuito un cable al diodo y el otro
sistor4 Encendemos el osciloscopio para visualizar la se
conectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
El montaje es el siguiente
Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda
Fig 83
Entrada 220 V
Salida 12 V
Solo aparecen los ciclos positivos de la sentildealNegativo del diodoSe encuentra polarizado
en directo
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 84
Para poder visualizar esta sentildeal el osciloscopio estaacute con1047297gurado de
guiente manera
bull Canal 1 seleccionado
bull Escala de amplitud 5 V por divisioacuten
bull Base de tiempos 10 ms por divisioacuten
Amplitud hay que tener en cuenta que el valor del transformador se exen valores eficaces mientras que el osciloscopio mide valores maacutexHay que realizar la conversioacuten entre estos valores de modo que la am
que debe tener la sentildeal en la pantalla es de 12 2 5 17 V En la sentildeal podobservar que tiene 32 divisiones Al multiplicar por la escala (5 Vdiv) ncomo resultado 17 V
Periodo 2 divisiones multiplicadas por 10 msdiv 20 ms
luego la frecuencia seraacute 120 ms 5 50 Hz
Es importante destacar que el rectificador no modifica la amplitud de la sentildeal que recibe a su entrada solameelimina los ciclos negativos Esto se cumple para todas las sentildeales que pongamos a su entrada independientemte de la frecuencia que tengan La uacutenica limitacioacuten al respecto la impondraacute el funcionamiento del diodo que estelegido acorde con el circuito
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Rectificadores y filtros8
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Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)
Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2
Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones
a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto
b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes
c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute
Act ividad
Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda
Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal
Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que
la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2
Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo
Vocabulario A
Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-
da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)
Solucioacuten
Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de
309 div 100 Vdiv 5 309 V
Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal
V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Sustituyendo los valores obtenemos
309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p
Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 85
Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F
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PG
1 2
PG
1 2 3 4 T
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XFG1
XSC1
XSC2
Resistor 110 kV
12 Rectificador de onda completa
El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas
A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia
Solucioacuten
Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes
bull Transformador de 220 V12 1 12 V
bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001
bull R Resistor de 1 kV 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes
1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos
2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo
3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador
4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta
Generador
de funciones
(para simular
la red eleacutectrica)
(Co
Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez
Placaprincipal
D1
D2
Fig 86
D1
D2
R
Fig 87
Fig 88
Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86
Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute
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En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82
(Continuacioacuten)
Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa
A
EDCB
F
JIHG
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ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 89
Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente
Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia
Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala
de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal
El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute
bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V
bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)
Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos
que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta
Vp 5 12 2 17 V
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8Rectificadores y filtros
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
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ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
8122019 Rectificadores McGraw Hill
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Rectificadores y filtros8
144
1 Circuitos rectificadores
Los rectificadores son circuitos realizados con diodos capaces de cambiar laforma de onda de la sentildeal que reciben en su entrada
Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentacioacuten de los equipos electroacutenicos Haque tener en cuenta que cualquier equipo electroacutenico funciona internamente con crriente continua y aunque nosotros los conectamos a la red eleacutectrica (230 V de corriete alterna a 50 Hz) la fuente de alimentacioacuten se encarga de convertir esa corrienalterna en corriente continua El elemento fundamental de esa fuente de alimentacioacuteseraacute precisamente el circuito rectificador
Podemos establecer una clasificacioacuten de los rectificadores en funcioacuten del nuacutemero ddiodos que utilizan Asiacute tendremos
bull Rectificador de media onda formado por un uacutenico diodo
bull Rectificador de onda completa Dentro de este tipo podemos distinguir
ndash Rectificador con transformador de toma intermedia formado por dos diodosndash Rectificador con puente formado por cuatro diodos
A continuacioacuten analizaremos el funcionamiento de cada uno de ellos
11 Rectificador de media onda
El rectificador de media onda es un circuito que elimina la mitad de la sentildeal querecibe en la entrada en funcioacuten de coacutemo esteacute polarizado el diodo si la polariza-cioacuten es directa eliminaraacute la parte negativa de la sentildeal y si la polarizacioacuten es in-versa eliminaraacute la parte positiva
httpwwwscehuessbwebelectronicaelec_basica
Este curso de Electroacutenica baacutesicade la Universidad del Paiacutes Vascoincluye en la Unidad 4 un simu-lador de rectificador de mediaonda
Web
El esquema de la Figura 81 corresponde a un circuitorectificador de la fuente de alimentacioacuten de un amplifica-dor de sonido para aparatos lectores de MP3 portaacutetilesAnaliza el funcionamiento del circuito
Solucioacuten
A efectos praacutecticos todo circuito electroacutenico (como el am-plificador de este caso) se puede sustituir por una resisten-cia de carga (R L) cuyo valor seraacute el de la resistencia deentrada del circuito que queremos sustituir De esta forma
el esquema eleacutectrico que vamos a utilizar para compro-bar el funcionamiento del rectificador seraacute el siguiente
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Transformador de 220 V12 V
bull D 1 Diodo 1N4001
bull R 1 Resistor de 1 kV 14 W(Continuacutea)
Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda
D1
RL
Diodo Es un componente elec-troacutenico formado por una unioacutenPN y tiene la funcionalidad deque la corriente eleacutectrica circulapor eacutel en un solo sentido
Vocabulario A
A K
Aacutenodo Caacutetodo
P N A K
Amplificador
D1
Fig 81Fig 82
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8Rectificadores y filtros
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el diodo y el resistor sobre la placa BOARD
2 Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremosde la resistencia de tal forma que el positivo quede enla patilla que comparte con el diodo y el negativoen la patilla de abajo
Comprobamos la medida de la sentildeal
(Continuacioacuten)
3 Conectamos el secundario del transformador (lade 12 V) al circuito un cable al diodo y el otro
sistor4 Encendemos el osciloscopio para visualizar la se
conectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
El montaje es el siguiente
Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda
Fig 83
Entrada 220 V
Salida 12 V
Solo aparecen los ciclos positivos de la sentildealNegativo del diodoSe encuentra polarizado
en directo
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 84
Para poder visualizar esta sentildeal el osciloscopio estaacute con1047297gurado de
guiente manera
bull Canal 1 seleccionado
bull Escala de amplitud 5 V por divisioacuten
bull Base de tiempos 10 ms por divisioacuten
Amplitud hay que tener en cuenta que el valor del transformador se exen valores eficaces mientras que el osciloscopio mide valores maacutexHay que realizar la conversioacuten entre estos valores de modo que la am
que debe tener la sentildeal en la pantalla es de 12 2 5 17 V En la sentildeal podobservar que tiene 32 divisiones Al multiplicar por la escala (5 Vdiv) ncomo resultado 17 V
Periodo 2 divisiones multiplicadas por 10 msdiv 20 ms
luego la frecuencia seraacute 120 ms 5 50 Hz
Es importante destacar que el rectificador no modifica la amplitud de la sentildeal que recibe a su entrada solameelimina los ciclos negativos Esto se cumple para todas las sentildeales que pongamos a su entrada independientemte de la frecuencia que tengan La uacutenica limitacioacuten al respecto la impondraacute el funcionamiento del diodo que estelegido acorde con el circuito
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Rectificadores y filtros8
146
Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)
Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2
Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones
a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto
b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes
c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute
Act ividad
Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda
Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal
Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que
la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2
Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo
Vocabulario A
Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-
da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)
Solucioacuten
Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de
309 div 100 Vdiv 5 309 V
Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal
V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Sustituyendo los valores obtenemos
309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p
Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 85
Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F
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8Rectificadores y filtros
PG
1 2
PG
1 2 3 4 T
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XFG1
XSC1
XSC2
Resistor 110 kV
12 Rectificador de onda completa
El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas
A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia
Solucioacuten
Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes
bull Transformador de 220 V12 1 12 V
bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001
bull R Resistor de 1 kV 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes
1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos
2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo
3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador
4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta
Generador
de funciones
(para simular
la red eleacutectrica)
(Co
Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez
Placaprincipal
D1
D2
Fig 86
D1
D2
R
Fig 87
Fig 88
Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86
Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute
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Rectificadores y filtros8
148
En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82
(Continuacioacuten)
Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 89
Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente
Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia
Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala
de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal
El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute
bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V
bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)
Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos
que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta
Vp 5 12 2 17 V
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8Rectificadores y filtros
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
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ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
8122019 Rectificadores McGraw Hill
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el diodo y el resistor sobre la placa BOARD
2 Conectamos la sonda del osciloscopio a los extremosde la resistencia de tal forma que el positivo quede enla patilla que comparte con el diodo y el negativoen la patilla de abajo
Comprobamos la medida de la sentildeal
(Continuacioacuten)
3 Conectamos el secundario del transformador (lade 12 V) al circuito un cable al diodo y el otro
sistor4 Encendemos el osciloscopio para visualizar la se
conectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
El montaje es el siguiente
Caso praacutectico 1 Estudio del funcionamiento de un rectificador de media onda
Fig 83
Entrada 220 V
Salida 12 V
Solo aparecen los ciclos positivos de la sentildealNegativo del diodoSe encuentra polarizado
en directo
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 84
Para poder visualizar esta sentildeal el osciloscopio estaacute con1047297gurado de
guiente manera
bull Canal 1 seleccionado
bull Escala de amplitud 5 V por divisioacuten
bull Base de tiempos 10 ms por divisioacuten
Amplitud hay que tener en cuenta que el valor del transformador se exen valores eficaces mientras que el osciloscopio mide valores maacutexHay que realizar la conversioacuten entre estos valores de modo que la am
que debe tener la sentildeal en la pantalla es de 12 2 5 17 V En la sentildeal podobservar que tiene 32 divisiones Al multiplicar por la escala (5 Vdiv) ncomo resultado 17 V
Periodo 2 divisiones multiplicadas por 10 msdiv 20 ms
luego la frecuencia seraacute 120 ms 5 50 Hz
Es importante destacar que el rectificador no modifica la amplitud de la sentildeal que recibe a su entrada solameelimina los ciclos negativos Esto se cumple para todas las sentildeales que pongamos a su entrada independientemte de la frecuencia que tengan La uacutenica limitacioacuten al respecto la impondraacute el funcionamiento del diodo que estelegido acorde con el circuito
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146
Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)
Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2
Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones
a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto
b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes
c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute
Act ividad
Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda
Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal
Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que
la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2
Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo
Vocabulario A
Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-
da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)
Solucioacuten
Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de
309 div 100 Vdiv 5 309 V
Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal
V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Sustituyendo los valores obtenemos
309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p
Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 85
Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F
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8Rectificadores y filtros
PG
1 2
PG
1 2 3 4 T
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XFG1
XSC1
XSC2
Resistor 110 kV
12 Rectificador de onda completa
El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas
A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia
Solucioacuten
Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes
bull Transformador de 220 V12 1 12 V
bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001
bull R Resistor de 1 kV 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes
1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos
2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo
3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador
4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta
Generador
de funciones
(para simular
la red eleacutectrica)
(Co
Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez
Placaprincipal
D1
D2
Fig 86
D1
D2
R
Fig 87
Fig 88
Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86
Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute
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Rectificadores y filtros8
148
En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82
(Continuacioacuten)
Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 89
Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente
Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia
Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala
de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal
El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute
bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V
bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)
Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos
que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta
Vp 5 12 2 17 V
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8Rectificadores y filtros
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Rectificadores y filtros8
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Los paraacutemetros maacutes importantes que debemos tener en cuenta en los rectificadores dmedia onda son los siguientes (Tabla 81)
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valoreinstantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en uintervalo (en este caso la mitad del periodo)
Valor eficazde la tensioacuten V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash 2
Este valor de tensioacuten lo podemos comprobacon un poliacutemetro
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a lovalores de tensioacuten Dependen de la resistencia de carga del rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
1 Considerando el circuito que hemos visto en el Casopraacutectico 1 realiza las siguientes acciones
a) Dale la vuelta al diodo y visualiza en el oscilosco-pio la sentildeal que obtienes iquestQueacute ha ocurrido con laonda Explica por queacute sucede esto
b) En lugar del transformador de entrada conectaun generador de sentildeales e introduce una sentildeal de10 Vpp y una frecuencia de 1 kHz Dibuja en tucuaderno la sentildeal que obtienes
c) Repite la operacioacuten cambiando la frecuencia a1 MHz iquestFunciona el circuito correctamente iquestPorqueacute
Act ividad
Tabla 81 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de media onda
Valor de pico o valor maacuteximo (Ap o Ao) Es la maacutexima ampli-tud que puede tomar la sentildeal
Valor eficaz Es el valor que ten-driacutea una corriente continua queprodujera el mismo efecto que
la corriente alterna Se calculadividiendo el valor maacuteximo en-tre 2
Valor instantaacuteneo Es el valorque puede tomar la sentildeal encualquier instante de tiempo
Vocabulario A
Necesitamos calcular el valor medio de la tensioacuten de sali-
da en un circuito rectificador de media onda como el uti-lizado en el Caso praacutectico 1 Contamos con la lectura ob-tenida en el osciloscopio a la salida del mismo iquestCuaacutel seraacuteel valor medio si consideramos la tensioacuten que tiene el dio-do por estar polarizado en directo (V F 5 07 V)
Solucioacuten
Obtenemos el valor maacuteximo de la sentildeal a partir de la lec-tura del osciloscopio De esta forma multiplicando por laescala de amplitud obtenemos que el valor de pico dela sentildeal es de
309 div 100 Vdiv 5 309 V
Tenemos que aplicar la foacutermula estudiada para el caacutelculodel valor medio de la sentildeal pero teniendo en cuenta latensioacuten que necesita el diodo para empezar a conducir(V F ) Esta tensioacuten se restaraacute al valor maacuteximo de la sentildeal
V maacutex 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Sustituyendo los valores obtenemos
309 2 07V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 9813 V p
Caso praacutectico 2 Caacutelculo de la tensioacuten media en un rectificador de media onda
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 85
Siempre que trabajemos con un diodo real polarizado en directo la tensioacuten que necesite para empezar a conducirse restaraacute del valor de tensioacuten que tenga a su entrada Este valor de tensioacuten se obtiene de la hoja del fabricante yes el paraacutemetro dado como V F
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8Rectificadores y filtros
PG
1 2
PG
1 2 3 4 T
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XFG1
XSC1
XSC2
Resistor 110 kV
12 Rectificador de onda completa
El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas
A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia
Solucioacuten
Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes
bull Transformador de 220 V12 1 12 V
bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001
bull R Resistor de 1 kV 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes
1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos
2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo
3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador
4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta
Generador
de funciones
(para simular
la red eleacutectrica)
(Co
Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez
Placaprincipal
D1
D2
Fig 86
D1
D2
R
Fig 87
Fig 88
Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86
Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute
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En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82
(Continuacioacuten)
Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 89
Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente
Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia
Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala
de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal
El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute
bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V
bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)
Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos
que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta
Vp 5 12 2 17 V
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Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
8122019 Rectificadores McGraw Hill
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
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ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
8122019 Rectificadores McGraw Hill
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
PG
1 2
PG
1 2 3 4 T
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XFG1
XSC1
XSC2
Resistor 110 kV
12 Rectificador de onda completa
El circuito rectificador de onda completa es el tipo maacutes empleado en las fuentes de ali-mentacioacuten de los equipos debido a que con eacutel se obtiene una corriente continua muyparecida a la que proporcionan las pilas o las bateriacuteas
A Rectificador de onda completa con transformador de toma intermedia
Solucioacuten
Los elementos que necesitamos para elmontaje del circuito son los siguientes
bull Transformador de 220 V12 1 12 V
bull D 1 y D 2 Diodo 1N4001
bull R Resistor de 1 kV 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son lossiguientes
1 Montamos los diodos D 1 y D 2 sobre la placa BOen la posicioacuten indicada en el esquema Montamresistor Hay que unir eleacutectricamente las dos partgativas de los diodos
2 Conectamos la sonda del canal 1 del osciloscoplos extremos de la resistencia de tal forma que etivo quede en la patilla que comparte con el diodnegativo en la patilla de abajo
3 Conectamos la sonda del canal 2 del osciloscola salida del transformador masa en el terminal d y la punta activa en uno de los extremos de 12 Vremos observar la sentildeal que nos da el transformala que obtenemos a la salida del rectificador
4 Conectamos el secundario del transformador (late de 12 V) al circuito un cable al diodo D 1 ecable de 12 V al diodo D 2 y el cable de 0 V al re
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la seconectamos el primario del transformador a la redtrica Ajustamos el osciloscopio hasta que veamsentildeal correctamente
Ademaacutes del montaje fiacutesico podemos hacer una simuen el ordenador En la figura mostrada a continu(Fig 88) puede observarse el esquema que utilizaren un simulador
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda comple ta
Generador
de funciones
(para simular
la red eleacutectrica)
(Co
Osciloscopio Colocamos dos por comodidaa la hora de ver las dos sentildeales a la vez
Placaprincipal
D1
D2
Fig 86
D1
D2
R
Fig 87
Fig 88
Al buscar una averiacutea en la fuente de alimentacioacuten de unlector de DVD para la televisioacuten comprobamos que llevaun rectificador que sigue el esquema de la Figura 86
Como necesitamos saber si funciona correctamente va-mos a montar en el taller un circuito igual al que tenemosen el equipo para comprobar si las sentildeales que obte-nemos a la salida son iguales en ambos casos A efec-tos praacutecticos como hemos visto en el caso praacutectico ante-rior la placa la podemos sustituir por una resistencia Asiacuteel esquema del circuito que queremos simular seraacute
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Rectificadores y filtros8
148
En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82
(Continuacioacuten)
Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 89
Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente
Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia
Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala
de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal
El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute
bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V
bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)
Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos
que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta
Vp 5 12 2 17 V
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8Rectificadores y filtros
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Rectificadores y filtros8
148
En este tipo de rectificadores al igual que hemos podido ver que ocurre con los dmedia onda debemos considerar una serie de paraacutemetros importantes a la hode ponernos a trabajar con ellos Los maacutes destacables son los que vemos a continucioacuten en la Tabla 82
(Continuacioacuten)
Una vez realizado y puesto en marcha el montaje obtenemos las siguientes sentildeales
Caso praacutectico 3 F a con transformador de toma intermedia y rectificador de onda completa
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 89
Cuando conduce el diodo D1 en el pri-mer semiciclo al estar polarizado direc-tamente 1047298uye una corriente I por la re-sistencia de carga El diodo D2 estaacutepolarizado inversamente y no conduceninguna corriente
Cuando conduce el diodo D2 en el segundo semiciclo al estarpolarizado directamente 1047298uye una corriente I por la carga y eldiodo D1 estaacute polarizado inversamente por lo que no conduceninguna corriente Como la corriente circula en el mismo sentidoque en el caso del diodo D1 esta siempre es positiva en la re-sistencia
Sentildeal de salida rectificada en doble onda El osci-loscopio estaacute conectado en el canal 1 con la base detiempos en la escala de 10 ms por divisioacuten y la escala
de amplitud de 5 V por divisioacutenSi medimos la sentildeal la amplitud es la misma que lade salida del transformador El recti1047297cador no la cam-bia lo uacutenico que hace es invertir la parte negativa yconvertirla en positiva Tampoco existe variacioacuten enla frecuencia de la sentildeal
El osciloscopio estaacute conectado en el canal 2 con la base de tiempos en la escala de 10 ms pordivisioacuten y la escala de amplitud de 5 V por divisioacuten Por tanto la sentildeal que proporciona el trans-formador seguacuten vemos en la pantalla seraacute
bull Amplitud 34 div 5 Vdiv 5 17 V
bull Periodo 2 div 10 msdiv 5 20 ms (frecuencia 5 50 Hz)
Recordemos que los 12 V del transformador son valores eficaces y por tanto los tendremos
que convertir a valores maacuteximos para ver si la sentildeal del osciloscopio es correcta
Vp 5 12 2 17 V
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8Rectificadores y filtros
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
8122019 Rectificadores McGraw Hill
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
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ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
Paraacutemetro Foacutermula Observaciones
Valor mediode la tensioacuten
2V maacutexV med 5 ndashndashndashndashndashndashndash
p
Es la media aritmeacutetica de todos los valores instantaacuteneos de la sentildeal comprendidos en un intereste caso la mitad del periodo) Si se tiene en cuenta la tensioacuten de la polarizacioacuten directa detenemos 2 (V maacutex 2 07)
V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash p
Valor eficazde la tensioacuten
V maacutexV ef 5 ndashndashndashndashndash
2 Podemos comprobar este valor de tensioacuten con un poliacutemetro
Tensioacuten maacuteximainversa del diodo
V R Se obtiene de la hoja de caracteriacutesticas del diodo Debe ser igual como miacutenimo al doble dsioacuten maacutexima que proporciona el transformador
Valor mediode la intensidad
V medI med 5 ndashndashndashndashndash
R Se obtienen aplicando la ley de Ohm a los valores de tensioacuten Dependen de la resistencia ddel rectificador
Valor eficazde la intensidad
V efI ef 5 ndashndashndashndash
R
Tabla 82 Paraacutemetros fundamentales en rectificadores de onda completa
Utilizando el circuito rectificador del Caso praacutectico 3 queremos ahora medir la intensidad que circula por la resisde carga y calcular el valor medio de la tensioacuten y de la intensidad por la misma teniendo en cuenta la caiacuteda de teen los diodos
Solucioacuten
Vamos a utilizar la simulacioacuten por ordenador para comprobar la intensidad que estaacute circulando por el resistor
Caso praacutecti co 4 Intensidad media en la resistencia de carga de un rectificador de onda completa
2 En un circuito rectificador de doble onda como el queacabamos de estudiar se rompe el diodo D 2 y dejade funcionar iquestQueacute ocurre con la sentildeal de salidaComprueba de forma praacutectica cuaacutel es la forma deonda que obtienes ahora en el rectificador
El valor medio de la tensioacuten lo obtenemos a partir de lasiguiente foacutermula
2 (V maacutex 2 07) 2 (17 2 07)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 518 V p p
3 Elige los diodos adecuados en un cataacutelogo ccial para un rectificador de doble onda que seconectar a un transformador con toma intermed30 V de salida y una resistencia de carga de 50
Y aplicando la ley de Ohm obtendremos la intenmedia por la resistencia
V med 518I med 5 ndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 000518 A R 1 103
Act iv idades
COMmA10A VΩ Hz
ONOFF
Ω
FHz
A
A V
V
CXFG1
Resistor 110 kV
T 2
D2
D1
1N4001GP
1N4001GP
U1
TS PQ4 12
XMM1
Incorporamos un amperiacutemetroen serie con la resistencia y nos da el valor eficaz
Fig 810
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
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ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Rectificadores y filtros8
150
B Rectificador de onda completa con puente de diodos
Este rectificador es uno de los maacutes usados en las fuentes de alimentacioacuten tanto si esformado por cuatro diodos individuales como en su versioacuten integrada Estos uacuteltimos somaacutes faacuteciles de manejar puesto que disponen de cuatro patillas dos para su conxioacuten al transformador y otras dos para la conexioacuten hacia la carga
La Figura 811 muestra coacutemo se puede montar un puente de diodos y la sentildeal que obtiene a su salida asiacute como el esquema eleacutectrico del puente La forma de la ondes igual a la que se obtiene en el rectificador con transformador de toma intermedi
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SEL ECT
P O S IT I ON 1 P O S IT I ON 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXT TRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Los puentes de diodos integra-dos suelen ser como los que apa-recen a continuacioacuten
Importante
Vamos a analizar el funcionamiento del rectificador deuna fuente de alimentacioacuten de un ordenador Sabemosque el esquema eleacutectrico es el siguiente (Fig 812)
Necesitamos comprobar el valor de la tensioacuten y la corrien-te de pico asiacute como calcular la tensioacuten y la intensidad media en la resistencia de carga que se ha colocado a la
salida Para ello vamos a realizar un montaje sobre unaplaca BOARD y vamos a realizar las medidas y los caacutelcu-los oportunos
Solucioacuten
Los elementos que necesitaremos son
bull Transformador de 220 V9 V
bull Puente rectificador
bull R Resistor de 65 V 14 W
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
Los pasos que tenemos que seguir son los siguientes
1 Montamos el puente de diodos sobre la placa BOARDcolocando adecuadamente las patillas y montamos elresistor
2 Conectamos la sonda del osciloscopio del canal 1 a losextremos de la resistencia
3 (Opcional) Conectamos la sonda del canal 2 del osci-loscopio a la salida del transformador masa en el ter-minal de 0 V y punta activa en el terminal de 9 V paraobservar la sentildeal que nos da el transformador y la que
obtenemos a la salida del rectificador4 Conectamos el secundario del transformador (la parte
de 9 V) al circuito en las patillas con los siacutembolos decorriente alterna del puente rectificador
5 Encendemos el osciloscopio para visualizar la sentildeal y conectamos el primario del transformador a la redeleacutectrica Ajustamos el osciloscopio hasta ver la sentildealcorrectamente
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodos
Fig 811 Montaje de un puente de diodos
D1 D2
D3D4 RL
I p Is A
D
E sE p
Primario Secundario
B C
Fig 812
D1 D2
D3D4 RL
A
D
B C
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
8122019 Rectificadores McGraw Hill
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8Rectificadores y filtros
(Continuacioacuten)
El circuito montado nos queda de la siguiente manera
En el osciloscopio las escalas son las siguientes para laamplitud 5 Vdiv y para la base de tiempos 10 msdivTomando la medida de la sentildeal que vemos en la pantallatendremos un valor de pico de la sentildeal de
V p 5 254 div 5 Vdiv 5 1272 V
y un periodo de
T 5 2 div 10 msdiv 5 20 ms
que se corresponde con una frecuencia de 50 Hz
La intensidad de pico o maacutexima la podemos calcular apartir de este valor aplicando la ley de Ohm
V p 1272I p 5 ndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndash 5 019 A R 65
Vamos a calcular la tensioacuten media teniendo en cuevalor de la tensioacuten de polarizacioacuten de los diodos en este caso son dos los que conducen a la vez y uno de ellos necesita 07 V para estar polarizado recto la foacutermula es la siguiente
2 (V maacutex 2 14)V med 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 72 V p
La intensidad media la calculamos aplicando nuev
te la ley de Ohm
V medI med 5 ndashndashndashndashndash 5 011 A R
Caso praacutectico 5 Rectificador de onda completa con puente integrado de diodo
4 A la salida de un circuito rectificador se ha conectadoun osciloscopio y se ha obtenido la siguiente forma deonda en la pantalla (Fig 814)
Resuelve las siguientes cuestiones
a) iquestDe queacute tipo de rectificador se trata
b) iquestQueacute tensioacuten en valor eficaz estaacute entregantransformador a su salida
c) iquestCuaacutel es la frecuencia de la sentildeal que estaacute edo en el transformador
d) Dibuja un posible esquema de un rectificadocumpla estas caracteriacutesticas y elige componde un cataacutelogo con los que pudieras realizmontaje
Act iv idad
A
EDCB
F
JIHG
5 20 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OLT S DI V T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Conexioacutena la red
Fig 813
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 814
Amplitud 10 VdivBase de tiempos20 msdiv
Las patillas centrales son las quese conectan al transformador
En el primer semicicloconducen los diodos D2 y D4
En el segundo semicconducen los diodos D
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Rectificadores y filtros8
152
2 Circuitos de filtrado con componentes pasivo
Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con lafrecuencia de la sentildeal
Podemos distinguir varios tipos de filtros
bull Filtros paso bajo
bull Filtros paso alto
bull Filtros paso banda
21 Filtros paso bajo
Son los filtros que uacutenicamente dejan pasar aquellas frecuencias que estaacuten por de-bajo de una determinada frecuencia
Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas condensadores o amboal mismo tiempo
Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audipara acentuar maacutes los sonidos de frecuencias bajas y tambieacuten en aparatos como rdios televisores etc
Los filtros tienen una importan-te aplicacioacuten en los equipos deaudio Entra en la siguiente di-reccioacuten web httpwwwpcpaudiocom y pincha en PCP- files Luego en la barra superiorselecciona DOC altavoces y Fil- tros pasivos en el desplegableAlliacute encontraraacutes maacutes informacioacutensobre esta aplicacioacuten
Web
A la salida del rectificador de una fuente de alimentacioacutencolocamos un filtro paso bajo formado por un condensa-dor en paralelo El esquema del circuito es el siguiente(Fig 815)
Donde R L representa la entrada del aparato de radio talcomo hemos visto en los casos praacutecticos anteriores
Analiza la sentildeal que se obtiene a la salida seguacuten la ca-pacidad del condensador para los valores C 5 27 nF yC 5 100 mF
Solucioacuten
La misioacuten del condensador que se coloca en paralelo conla sentildeal es la de aplanar la onda de salida del rectifica-dor es decir obtener una sentildeal continua lo maacutes parecidaposible a la que proporcionan las pilas o bateriacuteas
Para el estudio de este circuito partimos del montaje quehemos hecho para el Caso praacutectico 1 al que antildeadiremosel condensador en paralelo con la resistencia de cargaDe esta forma obtenemos la siguiente onda de salidapara el condensador de 27 nF
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
V CRLV red V i V 0
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P O SI T IO N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGERLEVEL
X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 815
Fig 816
La onda de salida que obtene-mos no es totalmente planasino que tiene un pequentildeo riza-do A pesar de todo se podriacuteautilizar como alimentacioacuten con-tinua en muchos equipos
(Continuacutea)
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
Los condensadores que se utilizan como filtros en las fuentes de alimentacioacuten tienen que
ser de elevada capacidad con el fin de eliminar la ondulacioacuten de la sentildeal continuapor eso generalmente son electroliacuteticos
Como hemos visto en el caso praacutectico anterior se produce una tensioacuten de rizado V 0 debida a las cargas y descargas del condensador Podemos establecer una rela-cioacuten entre la tensioacuten de rizado y la capacidad del condensador a traveacutes de la siguientefoacutermula
I V 0 5 ndashndashndashndash f C
Donde V 0 5 tensioacuten de rizado en voltios
I 5 intensidad de la corriente continua en amperios
f 5 frecuencia del rizado en hercios
C 5 capacidad del condensador en faradios
Interesa que la tensioacuten de rizado sea lo maacutes pequentildea posible El rizado es un efecto nodeseado cuando se estaacute intentando conseguir una tensioacuten continua en una fuente dealimentacioacuten Cuanto maacutes pequentildeo sea este rizado maacutes se asemeja la tensioacuten queproporciona la fuente a la que nos dariacutea una pila o una bateriacutea en las que no existeeste efecto
(Continuacioacuten)
Si cambiamos el condensador por el de 100 mF la salida que obtenemos es la siguiente
Caso praacutectico 6 Fuente de alimentacioacuten con filtro paso bajo
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OS IT IO N 1 P OS IT IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OLT S DI V V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC D C HOLD OFF
Fig 817
La onda de salideste caso siacute es tota
te continua A mque ponemos cosadores de mayor cidad la corrientetinua es maacutes pe(desaparece la tede rizado)
Hay que vigilar especialmpolaridad de los condenselectroliacuteticos en el filtrofuente a la hora de coneen el circuito el positivo dhacia la salida del diod
negativo a la patilla de abla resistencia
Ten cuidado
5 La fuente de alimentacioacuten de un reproductor de CDlleva un rectificador de media onda y un filtro pasobajo formado por un condensador en paralelo Eltransformador de la fuente estaacute conectado a una redeleacutectrica de 230 V50 Hz
Determina la tensioacuten de rizado de la sentildeal que obte-nemos a la salida del filtro si conectamos un conden-sador electroliacutetico de 700 F y circula por la cargauna intensidad de 100 mA
6 Determina la tensioacuten de rizado para un rectifide onda completa de puente de diodos que scuentra integrado en la fuente de alimentacioacuteun disco duro reproductor multimedia Ten en cque la fuente estaacute conectada a una red eleacutectri230 V50 Hz que el filtro de la fuente consiste condensador electroliacutetico de 600 mF y que encondiciones se ha medido con un amperiacutemetrosalida de la fuente hacia la carga una intensid100 mA
Act iv idades
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Rectificadores y filtros8
154
22 Filtros paso alto
Un filtro paso alto es un circuito formado por resistencias y condensadores enserie destinado a dejar pasar sentildeales cuyas frecuencias sean mayores que unvalor miacutenimo denominado frecuencia de corte del filtro
Su funcionamiento se basa en la variacioacuten de la impedancia del condensador con frecuencia Si la frecuencia de la sentildeal es muy baja el condensador no dejaraacute pasla corriente (se comporta como un circuito abierto) y si la frecuencia es muy alta comportaraacute como un cortocircuito
El filtro de una caja acuacutestica lleva incorporado un filtropaso alto para dejar pasar los sonidos agudos Comprue-ba el funcionamiento del filtro cuando a su entrada se reci-ben sentildeales de diferente frecuencia
Solucioacuten
Vamos a realizar un montaje sobre una placa BOARDpara simular el comportamiento del filtro de la caja de al-tavoces y visualizar en el osciloscopio las diferentes sentildea-les que obtenemos en la salida
El esquema para el montaje es el siguiente (Fig 818)
A la entrada del circuito colocaremos un generador desentildeales e iremos introduciendo ondas senoidales de dife-rentes frecuencias para ver queacute ocurre en la resistencia desalida del filtro (R 1)
Los elementos que necesitamos para comprobar el funcio-namiento de este circuito son
bull Generador de sentildeales
bull C 1 Condensador de 100 nF
bull R 1 Resistor de 1 kV
bull Osciloscopio
bull Placa BOARD
El montaje del circuito es el siguiente
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
Hz
A
EDCB
F
JIHG
105 2015 3025
ADJUST SELECT
P OSIT ION 1 P OSIT ION 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 819
Fig 818
(Continuacutea)
C1[nF]in
Pasivo RC
out
R1[kV]
Ajustamos el generador de sentildeales para que nosdeacute una onda senoidal de frecuencia de 10 Hz yamplitud 10 Vp La frecuencia y la forma de ondaes lo que se ve en la pantalla digital del genera-dor de funciones
A la salida del 1047297ltro como la sentildeal de frecuencia esmuy baja vemos que la amplitud es praacutecticamentecero (el osciloscopio estaacute regulado para 10 Vdiv) Elcondensador se comporta como un circuito abierto
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
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23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental de estos filtros es la frecuencia de corte
El producto de la resistencia por el condensador (R C) es la constante de tiempo (t) Lainversa de la constante de tiempo recibe el nombre de frecuencia de corte del filtro y secalcula a traveacutes de la siguiente foacutermula
1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 2p R C
Donde f c es la frecuencia de corte en hercios R es la resistencia en ohmios y C es la
capacidad en faradiosEn el ejemplo del caso praacutectico anterior seriacutea
1 1f c 5 ndashndashndashndashndashndashndashndash 5 ndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndashndash 5 1 59154 Hz
2p R C 2p 1 000 100 109
Una posible aplicacioacuten de este tipo de filtro seriacutea hacer que las altas frecuencias de unasentildeal de audio fuesen a un altavoz para sonidos agudos mientras que un filtro pasobajo hariacutea lo propio con los graves
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
Caso praacutectico 7 Separacioacuten de sentildeales en la etapa de filtrado de una caja acuacutestica
Los filtros se disentildean para que permitan el paso de las sentildeales a partir de una determinada frecuencia
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
INPUT
100kV
TTL
COMP
50kV
FUNCTION02-2
AMPLITUDEDC OFFSETLINE
SYM
INV
20dB
ATT
TTL SYM
FREQUENCY
UNITS
20 - 2k
2k - 2M
Hz
kHz
OFF
2 2M20 200 2k 20k 200k
kHz
A
EDC
B
F
J
IHG
105 2015 3025
AD JUS T S ELE CT
P OS I TI O N 1 P O SI T IO N 2 TRIGGER
LEVEL X-POSITION
V OL TS D IV V OL TS D IV T RI GG ER
V mV V mV
TIMEDIV
INPUTSX-INP
CH1 CH2 EXTTRIG 2-INP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
AC GND AC GND INV ON 2 INP
CH1
CH2
LINE
EXT
AC
DC
LF
TV
DC DC HOLD OFF
Fig 820
Cuando se trabaja con tros existen unas graacuteficase denominan respuesta cuencia o funcioacuten de trrencia del filtro Son unasentacioacuten de la amplitud sentildeales que deja pasar een funcioacuten de las frecuenclas mismas Nos da una idtipo de filtro que es
Importante
Frecuencias de corte de tro Son aquellas frecuque marcan el liacutemite de lapueden pasar a traveacutes tro Puede ser una sola si es de tipo paso bajo o paso dos en el caso de que filtro paso banda
Vocabulario
7 Calcula la frecuencia de corte para un filtro RC conlos siguientes valores
a) Resistencia de 100 V y condensador de 100 mFb) Resistencia de 200 V y condensador de 200 mFc) Resistencia de 2 kV y condensador de 100 F
8 Realiza un esquema de un filtro paso alto en esea posible modificar la frecuencia de corte sinsidad de cambiar los componentes del circuitocomponentes podriacuteamos utilizar para tal fin crees que seriacutea el maacutes adecuado
Act iv idades
(Continuacioacuten)
Si ahora introducimos una sentildeal de 10 kHz
Las sentildeales de entrada y salida son iguales el condensadorse estaacute comportando como un cortocircuito
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Rectificadores y filtros8
156
23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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23 Filtros paso banda
Los filtros paso banda son circuitos formados por resistencias bobinas y condensa-dores disentildeados para dejar pasar a su salida un determinado grupo de sentildealescuyas frecuencias se encuentren dentro de la banda de paso del filtro eliminando
o atenuando mucho el resto de frecuencias
El filtro deja pasar la frecuencia de resonancia que seriacutea la frecuencia de corte (f c ) y lcomponentes de frecuencias proacuteximas a la frecuencia de corte
En este filtro existen dos frecuencias de corte una inferior (f 1) y otra superior (f 2) Esfiltro solo atenuacutea las sentildeales cuya frecuencia sea menor que la frecuencia de corte infrior o aquellas de frecuencia superior a la frecuencia de corte superior por tanto sopermiten el paso de un rango o banda de frecuencias sin atenuar
Fig 821 Graacutefica de un filtro pasobanda real La banda de paso es lacomprendida entre f 1 y f 2
Como aplicaciones de este tipo de filtros podemos citar los ecualizadores de audio qactuacutean como selectores de las distintas bandas de frecuencia de la sentildeal de sonido eliminacioacuten de ruidos que aparecen junto a una sentildeal siempre que la frecuencia deacutesta sea fija o conocida etc
0-1
-9-8-7-6-5-4-3-2
-10
1dB
Hzf 1 f 2f c
Un ecualizador de audio es unaparato que sirve para atenuaro resaltar ciertas frecuencias deuna sentildeal de sonido de tal for-ma que podamos acomodar anuestro gusto la muacutesica que que-remos escuchar
El aspecto de un ecualizador escomo este
iquestSabiacuteas que
En un ecualizador de audio tenemos un filtropaso banda que deja pasar sentildeales de fre-cuencia de en torno a 5 kHz Comprueba queel resto de las frecuencias son realmente re-chazadas por el filtro
Solucioacuten
Vamos a realizar una simulacioacuten por ordenador del circuito del filtro y vamos a comprobar queacute es lo que ocurre cuando a la entrada intro-ducimos tres sentildeales senoidales de 10 Hz 5 kHz y 5 MHz respectiva-mente El esquema que vamos a utilizar es el siguiente (Fig 822)
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
+ -
A
+ -
+
-B
Ext Trig
C1
1 mH
XSC1
R1
1 kV
L1
XFG1
1 mF
Generadorde sentildeales
(Continuacutea)
Osciloscopio
Fig 822
En el canal B veremos lasentildeal de entrada y en elcanal A la de salida
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El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
El paraacutemetro fundamental del filtro paso banda es el ancho de banda Se define comoel intervalo de frecuencias del filtro paso banda es decir la diferencia entre la fre-cuencia de corte superior y la frecuencia de corte inferior La foacutermula para calcular-lo es
B 5 f 2 2 f 1 (se mide en hercios)
Otra posible utilizacioacuten de un filtro paso alto es la de la eliminacioacuten de ruidos de bajafrecuencia ya que el filtro solo nos va a dejar pasar sentildeales que esteacuten por encima desu frecuencia de corte
(Continuacioacuten)
Vamos a ver las sentildeales obtenidas para cada uno de los tres casos
Caso praacutectico 8 Estudio de un filtro paso banda
La frecuencia de la sentildeal de entrada estaacute m jos de la banda de paso del 1047297ltro y por tanpasa a la salida (como se puede ver en la immostrada por el canal A)
Caso 3
Fig 825
Cuando la frecuencia de la sentildeal de entradamuy proacutexima a la frecuencia de resonancia dtro pasa sin ninguacuten problema a la salida demo En el osciloscopio se observan las sede entrada y salida superpuestas al ser laiguales
Caso 2
Fig 824
Sentildeal de entrada tal comoindicada en el generador deciones (canal B)
Sentildeal de salida el 1047297ltro no deja pasar la sentildela entrada por lo que a la salida su amplitud enula (canal A)
Caso 1
Fig 823
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Rectificadores y filtros8
158
9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
Fig 828
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
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V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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9 La imagen de la figura muestra la placa de circuitoimpreso de un filtro paso banda integrado en un apa-rato de radio Identifica los componentes que apare-cen en el mismo
10 Los filtros paso banda tambieacuten se pueden hacer unien-do un filtro paso bajo y un filtro paso alto como elesquema mostrado a continuacioacuten
a) Identifica cada uno de los dos filtros seguacuten los es-quemas que hemos visto a lo largo de la Unidad
b) Si los valores de los componentes son C 1 5 100 FR 1 5 2 k R 2 5 1 k y C 2 5 1 F iquestcuaacutel seriacutea el inter-valo de frecuencias que dejariacutea pasar el filtro Ex-plica coacutemo has llegado a ese resultado
11 Queremos comprobar el funcionamiento de un rectifi-cador como el que se muestra en la figura ya quepensamos que hay alguna averiacutea en el mismo El es-quema del circuito es el siguiente
El generador de sentildeales proporciona una onda senoi-dal de 100 kHz y 10 Vpp
Los componentes que forman el circuito son una resis-tencia de 100 V un condensador de 10 mF y un dio-do 1N4001 (mira la hoja de caracteriacutesticas para estediodo)
El proceso que debemos seguir para comprobar laaveriacutea es el siguiente
1 Observa los siacutentomas del mal funcionamiento delequipo
2 Estudia las causas que lo producen
3 Mediante pruebas y medidas con el poliacutemetro y elosciloscopio realiza medidas hasta encontrar laaveriacutea
4 Repara y sustituye los componentes necesarios
Realiza el montaje del circuito en un simulador y acontinuacioacuten contesta a las siguientes preguntas
a) iquestQueacute sucede con el circuito
b) iquestRectifica la sentildeal de entrada Si no es asiacute sustitu- ye los componentes mirando las hojas de caracteriacutes-ticas e intenta buscar el maacutes adecuado para queante la sentildeal de entrada que proponemos funcionecorrectamente
c) iquestCuaacutel crees que es el motivo por el que no funcio-na el circuito anterior (en caso de que asiacute sea)
Comprueba conectando un poliacutemetro en los extre-mos del condensador el valor de la tensioacuten quemides
d) iquestQueacute tipo de medida (valor maacuteximo eficaz etc)estariacuteas realizando
e) iquestSe parece a la sentildeal que mides en el osciloscopio
f ) iquestQueacute relacioacuten existe entre ambas
12 Queremos montar un circuito rectificador de media on-da que elimine la parte negativa de la sentildeal y compro-bar su funcionamiento La sentildeal que vamos a introducira la entrada es de 10 Vpp y la frecuencia de 1 kHz
a) Dibuja el esquema correspondiente en funcioacuten delo visto en la teoriacutea
b) Elige un diodo adecuado partiendo de su hoja decaracteriacutesticas para colocarlo en el circuito
c) Realiza el montaje en un simulador y compruebasu funcionamiento Para ello conecta a la entradaun generador de sentildeales y a la salida un oscilosco-pio para visualizar la onda
d) iquestFunciona el circuito correctamente si ponemos enla sentildeal de entrada una frecuencia de 2 MHz
Act ividades
C1
C2Entrada SalidaR1
R2
CV 0
Generador
de sentildeales RL
V
Fig 826
Fig 827
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5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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Rectificadores y filtros8
160
Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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8Rectificadores y filtros
Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
V in
V sV e
47 mF
R 1 kV
D1
R
V
D2
D3
D4
Tensioacuten
de red
C
D2
D1
Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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Rectificadores y filtros8
Comprueba tu aprendizaje
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
C1
470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
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DUAL
ADD
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Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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8Rectificadores y filtros
5 Realiza la operacioacuten cambiando el conddor por el de 47 nF y el resistor de 1 kV
6 Dibuja la sentildeal obtenida y compaacuterala c
anterior 7 Realiza la misma operacioacuten cambiando e
densador por el de 47 nF y el resistor de
8 Repite la operacioacuten cambiando el condenpor el de 470 F y el resistor de 1 kV
9 Dibuja la sentildeal obtenida con este nuevodensador
10 Cambia el resistor por el de 6 k8 y compsi se producen variaciones en la sentildeal dlida
b) Ajusta el generador de sentildeal para que nos dfrecuencia de 5 kHz y con 10 Vpp Sigue los mpasos que en el caso a)
c) Ajusta el generador para que nos deacute una triangular con la misma frecuencia y amplituen el caso anterior y realiza la misma opera
d) Ajusta el generador para que nos deacute una onnoidal con una frecuencia de 100 kHz y una tud de 15 Vpp
Realiza las mismas acciones que en el caso cdica queacute ocurre en la sentildeal de salida
4 Cuestiones
a) Explica cuaacutel es el mejor filtro que hemos monjustificando la respuesta
b) iquestPor queacute el circuito deja de funcionar cuandmentamos la frecuencia
c) iquestA partir de queacute valor de frecuencia deja dcionar
d) Consultando un cataacutelogo elige un diodo quponda a las altas frecuencias para poder momismo rectificador
Praacutectica f inal Comprobacioacuten de la sentildeal de salida de un rectificador con fil tro paso bajo
1 Objetivo
Visualizar las diferentes formas de onda que obtene-mos a la salida de un filtro paso bajo de entradas con
diferentes tipos de onda y distintas frecuencias
2 Materiales
bull Generador de sentildeal
bull
Placa BOARD para el montaje del circuito bull Resistencias de 1 kV y 6 k8
bull Un condensador de 10 pF
bull Un condensador de 47 nF
bull Un condensador electroliacutetico de 470 mF
bull Osciloscopio
bull Cables
bull Diodo 1N4001
3 Teacutecnica
a) Ajusta en el generador una sentildeal para que nos deacuteuna onda senoidal de amplitud 10 Vpp y una fre-cuencia de 500 Hz y
1 Realiza el montaje con un condensador de10 pF y un resistor de 1 kV (Figs 830 y 831)
2 Conecta el generador de sentildeales a la entradadel circuito
3 Conecta el osciloscopio y observa la sentildeal desalida (Fig 832)
4 Dibuja la sentildeal en un cuaderno
CV 0
Generadorde sentildeales RL
V
Fig 829
Fig 830 Fig 831 Fig 832
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c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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Comprueba tu aprendizaje
4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
C
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V sV e
47 mF
R 1 kV
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D2
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Tensioacuten
de red
C
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Tensioacuten desalida
T r
Fig 833
Fig 836
Fig 837
Fig 838
Fig 834
Fig 835
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D1
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470 mF
Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
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1N4001GP
CH1
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ADD
XY
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CH1
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Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Test de repaso
c) La suma de las frecuencias de corte superior e in-ferior
d) Ninguna es correcta
7 Una aplicacioacuten de rectificadores con filtro puede dar-se en
a) Una lavadora
b) Un microondas
c) En fuentes de alimentacioacuten
d) Ninguna es correcta
8 Una aplicacioacuten que tienen los filtros paso banda es
a) Un ecualizador de sonido
b) Una calculadorac) Un microondas
d) Una lavadora
9 Si ponemos a la salida de un rectificador de ondacompleta un condensador en paralelo la sentildeal deonda de la salida estaacute
a) Maacutes rectificada
b) Menos rectificada
c) Igual de rectificada
d) Ninguna es correcta
10 Un transformador tiene
a) Dos bobinados primario y secundario
b) Tres bobinados primario secundario y terciario
c) Un bobinado primario
d) Un bobinado secundario
11 Se denomina frecuencia de corte en un filtro pasobanda
a) A la frecuencia central del filtrob) A las frecuencias de los extremos del filtro
c) A todas las frecuencias que deja pasar el filtro
d) Ninguna es correcta
1 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de media onda
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
2 iquestCuaacutentos diodos hay en un rectificador de onda com-pleta en puente de diodos
a) Uno
b) Dos
c) Tres
d) Cuatro
3 Un puente de diodos es un rectificadora) De doble onda
b) De media onda
c) De onda completa
d) No existe este tipo de rectificador
4 Un filtro paso bajo no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-
cia de corted) Deja pasar todas las frecuencias
5 Un filtro paso alto no deja pasar
a) Las frecuencias superiores a la frecuencia de corte
b) Las frecuencias inferiores a la frecuencia de corte
c) Las frecuencias superiores e inferiores a la frecuen-cia de corte
d) Deja pasar todas las frecuencias
6 Se llama ancho de banda en un filtro paso banda a
a) La diferencia entre las frecuencias de corte inferior y superior
b) La diferencia entre las frecuencias de corte supe-rior e inferior
S o l u c i o n e s 1 a 2 d 3 c 4 a 5 b 6 b 7 c 8 a 9 a 1 0 a 1 1 a
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4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
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R 1 kV
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Tensioacuten
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Tensioacuten desalida
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Fig 833
Fig 836
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Fig 834
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D1
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Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
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1N4001GP
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Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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4 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo deson y los componentes utilizados
a)
b)
5 El componente de la figura es un rectificador indo Corresponde al modelo 005S
Se quiere utilizar para realizar la rectificacioacuten efuente de alimentacioacuten que tiene que proporciola resistencia de carga una corriente de 2 A Lda del transformador de la fuente proporciontensioacuten de 48 V
Consulta la hoja de caracteriacutesticas y contesta a guientes preguntas
a) iquestEs adecuado este modelo para el circuitopuesto Justifica la respuesta
b) En caso de que no se pueda utilizar eligecomponente acorde con las especificacionecircuito
Identificar los paraacutemetros y caracteriacutesticas fundamentalesde los circuitos rectificadores y de los filtros analoacutegicos
Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentalesde los circuitos de rectificacioacuten y filtrado
1 Explica el funcionamiento de un rectificador de mediaonda y el de un rectificador de puente de diodo asiacutecomo las diferencias existentes entre ellos
2 Identifica en los siguientes circuitos queacute tipo de recti-ficador son y los componentes utilizados
a)
b)
c)
3 iquestCuaacutel seraacute la tensioacuten de corriente continua a la salidade un rectificador de media onda si a su entradase aplica una corriente alterna de 230 V de valoreficaz
Entradade CA Carga
V out R
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V in
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47 mF
R 1 kV
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Tensioacuten
de red
C
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Tensioacuten desalida
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Fig 833
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Fig 837
Fig 838
Fig 834
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8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
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Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844
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Montar o simular circuitos analoacutegicos baacutesicos rectificado-res y filtros
8 Monta o simula el circuito b del ejercicio 4 de la paacute-
gina anterior y observa la forma de onda que obte-nemos a la salida Calcula la frecuencia de corte (f c )
9 Simula el circuito del apartado b del ejercicio 2 po-niendo a la entrada del puente de diodos una tensioacutende 10 Vp Coloca un condensador en paralelo de1 nF y comprueba coacutemo es la sentildeal de salida Haz lomismo con un condensador de 470 mF Explica lasdiferencias que observas en las sentildeales que se ven enel resistor al colocar un osciloscopio
Aplicar este tipo de circuitos a situaciones reales
10 Un tweeter es un transductor disentildeado para repro-ducir frecuencias altas que oscilan entre 2 000 y3 000 Hz hasta 20 000 Hz o maacutes iquestQueacute filtro utiliza-remos para limitar la sentildeal que le llega
11 Un woofer es un transductor encargado de emitir las
bajas frecuencias en un altavoz o caja acuacutestica iquestQueacutetipo de filtro utilizaremos para limitar la sentildeal que lellega
12 Un squawker o midrange es el transductor de un alta-voz encargado de reproducir frecuencias medias en-tre 300 y 5 000 Hz iquestQueacute filtro utilizaremos para quesolo deje pasar las frecuencias medias al altavoz
6 En el circuito de la siguiente figura el transformadorT 1 estaacute conectado a la red eleacutectrica y proporcionauna tensioacuten de salida de 24 V
Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio coacutemo es laforma de onda de la sentildeal que podemos medir en elresistor R 1 Explica coacutemo deben estar configuradoslos mandos del osciloscopio para que la medida sepueda realizar de forma correcta
7 Dibuja sobre la pantalla del osciloscopio la sentildeal de
salida que se obtiene en el resistor del circuito de lafigura
Explica coacutemo configurar los mandos del osciloscopiopara realizar la medida de forma correcta
D1
T 1
1 3
0 2
R1
1 kV
1N4001GP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
CH1
CH2
DUAL
ADD
XY
COMP
Fig 839
Fig 841
Fig 840
Fig 842
Fig 843
Fig 845
Fig 844