Limitadores
- 1. LIMITADORES Un limitador o recortador es un circuito que, mediante el uso de resistencias y diodos, permite eliminar tensiones que no nos interesen para que no lleguen a un determinado punto de un circuito. Mediante un limitador podemos conseguir que a un determinado circuito le lleguen únicamente tensiones positivas o solamente negativas, no obstante esto también puede hacerse con un sólo diodo formando un rectificador de media onda, de forma que nos vamos a centrar en un tipo de limitador que no permite que a un circuito lleguen tensiones que podrían ser perjudiciales para el mismo. Configuración en serie La respuesta de la configuración en serie de la figura 2.68a a varias formas de onda alternas se da en la figura 2.68b. Aunque primero se presentó como un rectificador de media onda (con formas de onda senoidales), no hay límites para el tipo de señales que se pueden aplicar a un recortador. La adición de una fuente de cd a la red como se muestra en la figura 2.69 puede tener un marcado efecto en el análisis de la configuración de recortador en serie. La respuesta no es tan obvia porque la fuente de cd puede ayudar o ir en contra del voltaje suministrado por la fuente y la fuente de cd puede estar en la rama entre la fuente y la salida o en la rama paralela a la salida.
- 2. No hay un procedimiento general para analizar redes como la de la figura 2.69, pero sí algunas cosas que podemos hacer para encauzar el análisis en alguna dirección. En primer lugar y más importante: 1. Observe cuidadosamente dónde actúa el voltaje de salida. En la figura 2.69 lo hace directamente a través del resistor R. En algunos casos, puede hacerlo a través de una combinación de elementos en serie. A continuación: 2. Trate de desarrollar un esquema mental de la respuesta observando la “presión” establecida por cada fuente y el efecto que tendrá en la dirección de la corriente convencional a través del diodo. En la figura 2.69, por ejemplo, cualquier voltaje positivo de la fuente tratará de encender el diodo al establecer una corriente convencional a través del mismo que coincida en dirección con la flecha de su símbolo. Sin embargo, la fuente de cd agregada V se opondrá al voltaje aplicado y tratará de mantener el diodo “apagado”. El resultado es que cualquier voltaje alimentado mayor que V volts encenderá el diodo y se establecerá la conducción a través del resistor de carga. Tenga en cuenta que por el momento se trata de un diodo ideal, así que el voltaje de encendido es 0 V. En general, por consiguiente, en cuanto a la red de la figura 2.69 podemos concluir que el diodo encenderá con cualquier voltaje vi que sea mayor que V volts y se apagará con cualquier voltaje menor. En la condición “apagado”, la salida sería de 0 V por la falta de corriente y en la condición “encendido” sería sólo v0 = vi - V, como lo determina la ley del voltaje de Kirchhoff. En total, por consiguiente, se obtuvo una solución sin tener que tomar un lápiz, sólo revisando los elementos presentes y cómo interactúan. Ahora bien, algunas redes serán más complejas, por lo que es sensato considerar la aplicación de los siguientes pasos 3. Determine el voltaje aplicado (voltaje de transición) que cambie el estado del diodo de “apagado” a “encendido”. Este paso servirá para definir la región del voltaje aplicado cuando el diodo está encendido y cuanto está apagado. 4. Es conveniente trazar la forma de onda de salida directamente debajo del voltaje aplicado, utilizando las mismas escalas para el eje horizontal y el eje vertical.
- 3. Configuración en paralelo La red de la figura 2.81 es la más sencilla de las configuraciones de diodos en paralelo con la salida que se produce con las mismas entradas de la figura 2.68. El análisis de configuraciones en paralelo es muy parecido al que se aplica a configuraciones en serie, como se demuestra en el ejemplo siguiente. Polarización de un divisor de voltaje Las fuentes de voltaje de polarización que han sido utilizadas para ilustrar la operación básica de limitadores de diodo pueden ser reemplazadas por un divisor de voltaje resistivo, que deriva el voltaje de polarización deseado del voltaje de la fuente de cd como muestra la figura 2-42. El voltaje de polarización se ajusta por medio de los valores del resistor de acuerdo con la fórmula del divisor de voltaje. VPOLARIZACIÓN= ( 𝑅3 𝑅2+𝑅3 )Vfuente
- 4. Una aplicación del limitador Muchos circuitosrestringenel nivel de entradaparaevitarque éstosse dañen.Porejemplo, casi todosloscircuitosdigitalesdebentenerunnivel de entradaque noexcedael voltaje de la fuente de alimentación,puesunaentradade unoscuantosvoltspor encimade éste podría dañar el circuito.Para evitarque laentradaexcedade unnivel específico,se puede utilizarun limitadorcondiodoa travésde la trayectoriade laseñal de entradaen muchoscircuitos digitales. EJEMPLO: Imaginemos que queremos limitar la parte positiva. Así se protege la carga de tensiones mayores de + 5 V.
- 5. PROBLEMAS: LIMITADORES POLARIZACION EN PARALELO: 1. Se tiene la siguiente señal de entrada y el circuito que se muestra en la figura. Hallar la forma de la onda del voltaje de 𝑅 𝐿. SOLUCIÓN: El nivel al cual un voltaje de ca se limita puede ser ajustado agregando un voltaje de polarización 𝑉𝑃𝑂𝐿𝐴𝑅𝐼𝑍𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 en serie con el diodo como se muestra en el circuito. El voltaje en el punto A debe ser igual a, 𝑉𝑃𝑂𝐿𝐴𝑅𝐼𝑍𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 + 0.7V para que el diodo se polarice y pueda conducir. Una vez que el diodo conduce, el voltaje en el punto A se limita a 𝑉𝑃𝑂𝐿𝐴𝑅𝐼𝑍𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 + 0.7V. 2. Se tiene la siguiente señal de entrada y el circuito que se muestra en la figura. Hallar la forma de la onda del voltaje de 𝑅 𝐿. SOLUCIÓN: En la fase positiva se puede apreciar que la rama en donde se encuentra el diodo y la fuente no se toma en cuenta puesto que el
- 6. diodo esta polarizado en inversa. Vemos que en la carga 𝑅 𝐿 pasa una tensión constante igual a 𝑉𝑃𝑂𝐿𝐴𝑅𝐼𝑍𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 − 0.7V que solo es superada cuando la señal de entrada es mayor. Con lo que se obtiene la siguiente señal. 3. La figura muestra un circuito que combina un limitador positivo con un limitador negativo. Determine la forma de la onda del voltaje de salida SOLUCIÓN: Cuando el voltaje en el punto A alcanza +5.7V (es 5+0.7 porque el diodo es de silicio), el diodo 𝐷1 conduce y limita la forma de la onda a +5.7 V. El diodo 𝐷2 no conduce hasta que el voltaje llega a -5.7 V. Por lo tanto la forma de la señal de salida queda limitada por arriba hasta +5.7 V y en la parte inferior por -5.7 V. LIMITADORPOLARIZACION EN SERIE: 4. Se tiene la siguiente señal de entrada y el circuito que se muestra en la figura. Hallar la forma de la onda del voltaje de salida.
- 7. SOLUCIÓN: Analizamos en dos casos, en la fase positiva y en la fase negativa de la señal de entrada. En la fase positiva la salida es 0 V dado que el circuito se encuentra abierto por el diodo que esta polarizado en inversa. En la fase negativa la señal de salida es – (𝑉𝑚 + 𝑉) esto se debe al sentido de la fuente que se suma al valor de la señal de entrada, solo cuando está en la fase negativa. Asumimos que el diodo es ideal. LIMITADORCON DIVISION DE VOLTAJE: 5. Defina la forma de la onda de salida para el limitador con diodo de la figura siguiente. SOLUCIÓN: Usando división de voltaje para determinar el voltaje de polarización. 𝑉𝑃𝑂𝐿𝐴𝑅𝐼𝑍 𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 = ( 𝑅3 𝑅2+𝑅3 ) 𝑉𝐹𝑈𝐸𝑁𝑇𝐸 = ( 220Ω 100Ω+220Ω ) 12 𝑉 = 8.25 𝑣
- 8. La forma de la onda del voltaje de salida se muestra en la figura siguiente. La parte positiva de la forma de la onda del voltaje de salida se limita a 𝑉𝑃𝑂𝐿𝐴𝑅𝐼𝑍𝐴𝐶𝐼Ó𝑁 +0.7 V.
- 9. Bibliografía Dispositivos electrónicos Thomas L. Floyd Electrónica: Teoríade circuitos y dispositivos electrónicos Robert L. Boylestad http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Pa ginas/Pagina18.htm