Limitador y multiplicador de voltaje
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Junto con los circuitos de acondicionamiento de señales como pinzas y pinzas, los diodos se utilizan para construir otros circuitos como pinzas y multiplicadores de voltaje, que analizaremos en este capÃtulo. Los diodos tienen otra aplicación importante conocida como rectificadores, de la que hablaremos más adelante.
Otro nombre con el que nos encontramos a menudo al estudiar estos cortapelos y cortaúñas es el circuito limitador. Y limitador Un circuito puede entenderse como un circuito que limita la tensión de salida para que no supere un valor predeterminado.
Se trata más o menos de un circuito limitador que no permite superar el valor de señal especificado. De hecho, el recorte se puede caracterizar como un grado extremo de limitación. Por tanto, la limitación puede entenderse como un recorte suave.
La siguiente imagen muestra algunos ejemplos de circuitos limitadores:
El rendimiento de un circuito limitador se puede entender a partir de su curva caracterÃstica de transferencia. Un ejemplo de tal curva es el siguiente.
Los lÃmites inferior y superior se indican en el gráfico, que muestra las caracterÃsticas del limitador. El voltaje de salida para tal gráfico puede entenderse como
$$ V_ {0} = L _ {-}, KV_ {i}, L _ {+} $$
Dónde
$$ L _ {-} = V_ {i} leq \frac {L _ {-}} {k} $$
$$ KV_ {i} = \frac {L _ {-}} {k}
$$ L _ {+} = V_ {i} geq \frac {L _ {+}} {K} $$
Hay varios tipos de restricciones como
Limitador unipolar РEste circuito limita la se̱al de una forma.
Restrictor bipolar РEste circuito limita la se̱al de dos formas.
Limitador suave РLa se̱al de salida en este circuito puede cambiar incluso si la entrada cambia ligeramente.
Limitador duro – La salida no cambiará fácilmente cuando cambie la señal de entrada.
Limitador simple – Este circuito usa un diodo para limitar.
Limitador doble – Este circuito utiliza dos diodos limitadores.
Hay aplicaciones en las que en algunos casos es necesario multiplicar la tensión. Esto se hace fácilmente con un circuito simple que utiliza diodos y condensadores. Si el voltaje se duplica, dicho circuito se llama duplicador de voltaje. Esto se puede ampliar para triplicar o cuadriplicar el voltaje o asà sucesivamente para producir altos voltajes de CC.
Para entenderlo mejor, veamos un circuito que duplica el voltaje. Este esquema se puede llamar Duplicador de voltaje… La siguiente figura muestra el circuito duplicador de voltaje.
El voltaje de entrada aplicado será una señal de CA sinusoidal como se muestra en la figura siguiente.
El circuito multiplicador de voltaje se puede entender analizando cada medio ciclo de la señal de entrada. Cada ciclo hace que los diodos y los condensadores funcionen de manera diferente. Intentemos resolverlo.
Durante el primer semiciclo positivo – Cuando se aplica la señal de entrada, el condensador $ C_ {1} $ se carga y el diodo $ D_ {1} $ tiene polarización directa. Mientras que el diodo $ D_ {2} $ tiene polarización inversa y el condensador $ C_ {2} $ no está cargado. Esto hace que la salida de $ V_ {0} $ sea igual a $ V_ {m} $
Esto se puede entender en la siguiente figura.
Por lo tanto, en el perÃodo de 0 a $ pi $, el voltaje de salida generado será $ V_ {max} $. El condensador $ C_ {1} $ se carga a través del diodo de polarización directa $ D_ {1} $ en la salida, mientras que $ C_ {2} $ no se carga. Este voltaje aparece en la salida.
Durante el semiciclo negativo – Después de eso, cuando ocurre un semiciclo negativo, el diodo $ D_ {1} $ se polariza en la dirección opuesta y el diodo $ D_ {2} $ – en la dirección de avance. El diodo $ D_ {2} $ se carga a través del capacitor $ C_ {2} $, que se carga durante este proceso. Luego, la corriente fluye a través del capacitor $ C_ {1} $, que se descarga. Esto se puede entender en la siguiente figura.
Por lo tanto, al pasar de $ pi $ a $ 2 pi $, el voltaje a través del capacitor $ C_ {2} $ será $ V_ {max} $. Mientras que el condensador $ C_ {1} $, que está completamente cargado, tiende a descargarse. Ahora los voltajes de ambos capacitores aparecen juntos en la salida, que es $ 2V_ {max} $. Por lo tanto, el voltaje de salida $ V_ {0} $ durante este ciclo es $ 2V_ {max} $.
Durante el siguiente semiciclo positivo – El condensador $ C_ {1} $ se carga desde la fuente de alimentación y el diodo $ D_ {1} $ tiene polarización directa. El capacitor $ C_ {2} $ retiene la carga, ya que no encuentra una salida para descargar, y el diodo $ D_ {2} $ está polarizado en la dirección opuesta. Ahora, el voltaje de salida $ V_ {0} $ de este ciclo recibe voltajes de ambos capacitores, que juntos aparecen en la salida, que es $ 2V_ {max} $.
Durante el siguiente semiciclo negativo – El siguiente medio ciclo negativo hace que el capacitor $ C_ {1} $ se descargue nuevamente de su carga completa, y el diodo $ D_ {1} $ tiene polarización inversa, mientras que $ D_ {2} $ hacia adelante y $ C_ {2 } $ capacitor para una carga adicional para mantener el voltaje. Ahora, el voltaje de salida $ V_ {0} $ de este ciclo recibe voltajes de ambos capacitores, que juntos aparecen en la salida, que es $ 2V_ {max} $.
Por lo tanto, el voltaje de salida $ V_ {0} $ se mantiene en $ 2V_ {max} $ durante toda la operación, lo que hace que el circuito duplique el voltaje.
Los multiplicadores de voltaje se utilizan principalmente cuando se requieren altos voltajes de CC. Por ejemplo, tubos de rayos catódicos y pantallas de computadora.
Mientras que los diodos se utilizan para multiplicar el voltaje, una serie de resistencias se pueden convertir en una pequeña red para dividir el voltaje. Tales redes se llaman Divisor de voltaje redes.
Un divisor de voltaje es un circuito que convierte un voltaje más alto en un voltaje más bajo. Esto se hace con resistencias en serie. La salida formará parte de la entrada. El voltaje de salida depende de la resistencia de la carga que impulsa.
Intentemos averiguar cómo funciona el circuito divisor de voltaje. La siguiente figura muestra un ejemplo de una red de divisores de voltaje simple.
Si intentamos dibujar una expresión para el voltaje de salida,
$$ V_ {i} = i \left (R_ {1} + R_ {2} \right) $$
$$ i = \frac {V- {i}} { \left (R_ {1} + R_ {2} \right)} $$
$$ V_ {0} = i : R_ {2} rightarrow : i : = \frac {V_ {0}} {R_ {2}} $$
Comparando ambos,
$$ \frac {V_ {0}} {R_ {2}} = \frac {V_ {i}} { \left (R_1 + R_ {2} \right)} $$
$$ V_ {0} = \frac {V_ {i}} { \left (R_1 + R_ {2} \right)} R_ {2} $$
Ésta es una expresión para obtener el valor de la tensión de salida. Por lo tanto, la tensión de salida se divide en función de los valores de resistencia de las resistencias en la red. Se agregan resistencias adicionales para tener una proporción diferente de los diferentes voltajes de salida.
Veamos una tarea de ejemplo para comprender mejor los divisores de voltaje.
Calcule la tensión de salida de la red con una tensión de entrada de 10 V con dos resistencias de 2 kΩ y 5 kΩ en serie.
El voltaje de salida $ V_ {0} $ está determinado por la expresión
$$ V_ {0} = \frac {V_ {i}} { \left (R_1 + R_ {2} \right)} R_ {2} $$
$$ = \frac {10} { \left (2 + 5 \right) k Omega} 5k Omega $$
$$ = \frac {10} {7} times 5 = \frac {50} {7} $$
$$ = 7.142v $$
El voltaje de salida $ V_0 $ para el problema anterior es 7.14 V.
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