El Limitador
Limitador negativo
Podemos tener dos tipos de diodos:
Limitador positivoEsta es la forma de un limitador positivo:
Se tomo RL >> R para que en el semiciclo negativo vaya todo a la salida.
Recorta los semiciclos positivos, limita o recorta. Si se usa la 2ª aproximación:
No recorta de forma perfecta por no ser ideal el diodo.
Limitador positivo polarizadoEs como el anterior pero con una pila.
Simulación
Limitador negativo
La diferencia con el limitador positivo radica en el cambio de dirección del diodo.
Para explicar el comportamiento del limitador negativo vamos a analizar un limitador doble, que esta compuesto por un limitador polarizado positivo y otro limitador polarizado negativo.
Esto era para RL >> R. Si no se cumpliera esto no sería una senoidal cuando no conducen los diodos.
Es un circuito recortador (limitador), es un circuito limitador positivo polarizado y limitador negativo polarizado.
Aplicación: Si tenemos un circuito que da alterna a su salida que es variable y nosotros queremos transmitir esa onda a la carga, podemos estropear la carga si conectamos directamente la carga a ese circuito.
Por eso ponemos un recortador o limitador entre la carga y ese circuito para que no se estropee la carga. Es para protección de la carga ( se puede limitar la parte positiva, la negativa o las dos dependiendo del limitador que se utilice).
EJEMPLO: Imaginemos que queremos limitar la parte positiva.
Así se protege la carga de tensiones mayores de + 5 V.
El único inconveniente de este circuito es que nos limita esa tensión a múltiplos de 0,7 V.
Podemos tener dos tipos de diodos:
- De Pequeña Señal: Frecuencias mayores que la red, limitaciones de potencia menores que 0.5 W (corrientes de miliAmperios).
- Limitadores.
- Cambiadores de nivel.
- Detector de pico a pico.
- De Gran Señal: Diodos de potencia, son los diodos que se usan en las fuentes de alimentación, tienen una limitación de potencia mayor que 0.5 W (corrientes de Amperios)
Limitador positivoEsta es la forma de un limitador positivo:
Limitador positivo polarizadoEs como el anterior pero con una pila.
En la simulación se puede ver la señal de salida del circuito.
Se utiliza la segunda aproximación de los diodos.
Cada vez que introduzcamos nuevos datos, pulsaremos el botón "Calcular" para ver la nueva gráfica con sus respectivos valores máximos y mínimos.
Si la gráfica se sale de los limites, podemos variar la escala con la opción de "escala eje y".
Para realización de esta simulación se han tomado estas equivalencias:
RL = Rload VL = Vload
Limitador negativo
La diferencia con el limitador positivo radica en el cambio de dirección del diodo.
Es un circuito recortador (limitador), es un circuito limitador positivo polarizado y limitador negativo polarizado.
  | Aplicación: Si se mete una onda de pico muy grande a la entrada, aparece una onda prácticamente cuadrada a la salida, que aunque no sea tan parecida se toma como si fuese una onda cuadrada (es imposible hacer una onda cuadrada perfecta). Primera aplicación: "Transformar una Senoidal a Cuadrada". Si recorto en + 5 V y en 0 V. Puedo aprovechar esto para electrónica digital |
Limitador = Fijador = Recortador
Pero este circuito suele ser caro debido a la pila, que suele ser una Fuente de alimentación con su condensador, diodos, etc... Como la pila es cara se ponen muchos diodos:El cambiador de nivel de continua
Como en el caso anterior hay dos tipos de cambiadores de nivel positivo y negativo.
Cambiador de nivel positivoLo veremos con un ejemplo:
NOTA: La carga no tiene porque ser solo una resistencia, puede ser el equivalente de Thévenin de otro circuito, etc...
Truco: Se empieza por el semiciclo en el que conduce un diodo y se carga un condensador.
Seguimos con el ejemplo. Semiciclo negativo.
Suponemos el diodo ideal. El condensador se carga en el semiciclo negativo. Una vez cargado, el condensador se descarga en el semiciclo positivo:
Interesa que el condensador se descargue lo menos posible. Para que sea la descarga sea prácticamente una horizontal se tiene que cumplir:
Si suponemos que el condensador se descarga muy poco, suponemos siempre cargado a 10 V el condensador.
Hemos subido 10 V el nivel de continua.
OFFSET = Nivel de continua
Este es el cambiador de nivel positivo. Si quisiera cambiar hacia abajo sería el cambiador de nivel negativo que es igual cambiando el diodo de sentido.
Cambiador de nivel negativo
Como antes, el condensador siempre a 10 V. Se le resta 10 a la entrada. Es un "OFFSET Negativo".
Todo esto es cogiendo el diodo ideal. Si usamos 2ª aproximación, diodo a 0.7 V.
Cambiador de nivel positivoLo veremos con un ejemplo:
Truco: Se empieza por el semiciclo en el que conduce un diodo y se carga un condensador.
Seguimos con el ejemplo. Semiciclo negativo.
Hemos subido 10 V el nivel de continua.
Este es el cambiador de nivel positivo. Si quisiera cambiar hacia abajo sería el cambiador de nivel negativo que es igual cambiando el diodo de sentido.
Cambiador de nivel negativo
Detector de pico a pico
Detector de pico a pico = Medidor de pico a pico = Doblador de tensión
Nos basamos en el cambiador de nivel y le vamos a añadir un rectificador de media onda con filtro por condensador.
EJEMPLO: Tomamos una onda triangular:
Retorno para continua
Puede ocurrir que al conectar un generador de señal a un circuito no funcione, a pesar de no haber nada defectuoso en el circuito o en el generador de señal.
Existen tres tipos distintos de generadores, por fuera parecen iguales:
Pero por dentro son diferentes:
Todos estos generadores tienen una resistencia interna de unos 600 W que despreciaremos.
EJEMPLO: Le ponemos un rectificador de media onda y vemos con el osciloscopio la VL. El equivalente de Thévenin del osciloscopio tiene que ser Z = 8 para que no varíe el circuito.
Conducen solo los semiciclos positivos. Por eso la VL que debería salir es la siguiente:
Pero en realidad lo que sale es esto:
El problema suele estar en el generador. El problema es el siguiente:
El condensador se carga a 10 V. Si suponemos que el condensador no se descarga, el condensador es como una pila de 10 V. Y en V1 tenemos:
A partir del semiciclo negativo funciona (en el semiciclo positivo se carga). Ha metido un OFFSET de -10 V y V1 nunca es positivo, por ello nunca conduce el diodo y la salida es cero.
El C actúa como un "Cambiador de Nivel" indeseado. Por eso funciona mal con ese tipo de generador. Para evitar esto se le suele poner un C, es un "Condensador de Protección".
Si no hubiera condensador, la corriente iría por el generador y si recibe corriente se puede estropear, para que no vaya continua al generador se pone el C.
Hay que tener cuidado con el circuito, si al circuito anterior le pongo un "generador de acoplamiento directo" no habría problemas. Con un "generador de acoplamiento por transformador" también funcionaría correctamente.
Si ponemos:
No pasa nada, funcionaría bien, el transformador es de protección también. Pero el transformador es caro, entonces usamos más los otros 2 si no es un caso especial.
Vamos a ver lo mismo pero desde otro punto de vista.
Cargas equilibradas y desequilibradas
A las cargas que se comportan igual en los 2 semiciclos se les llama "Cargas Equilibradas".
Y a las cargas que se comportan de forma diferente se les llama "Cargas Desequilibradas".
EJEMPLO:
Veremos lo que ocurre en cada semiciclo.
Como vemos el semiciclo positivo y el negativo son distintos, por lo tanto es una "Carga Desequilibrada".
EJEMPLO: Las cargas desequilibradas son problemáticas cuando se conectan a un generador con acoplamiento capacitivo. Cuando se carga el condensador el diodo siempre está cortado y depende de la constante de tiempo t = R·C que se carga antes o después pero al final se carga y no funciona bien. Para mejorar el circuito y que se descargue rápido se hace:
Las constantes de carga y descarga suelen ser:
Se suele tomar RD << RL con lo que RD // RL = RD entonces, lo que se carga, se descarga y funciona bien
Conclusión: En todos los circuitos con cargas desequilibradas se suele poner una resistencia en la que se descargue el C.
Esto mismo lo podemos ver en otros circuitos como:
Existen tres tipos distintos de generadores, por fuera parecen iguales:
EJEMPLO: Le ponemos un rectificador de media onda y vemos con el osciloscopio la VL. El equivalente de Thévenin del osciloscopio tiene que ser Z = 8 para que no varíe el circuito.
El C actúa como un "Cambiador de Nivel" indeseado. Por eso funciona mal con ese tipo de generador. Para evitar esto se le suele poner un C, es un "Condensador de Protección".
Hay que tener cuidado con el circuito, si al circuito anterior le pongo un "generador de acoplamiento directo" no habría problemas. Con un "generador de acoplamiento por transformador" también funcionaría correctamente.
Si ponemos:
Vamos a ver lo mismo pero desde otro punto de vista.
Cargas equilibradas y desequilibradas
A las cargas que se comportan igual en los 2 semiciclos se les llama "Cargas Equilibradas".
EJEMPLO: Las cargas desequilibradas son problemáticas cuando se conectan a un generador con acoplamiento capacitivo. Cuando se carga el condensador el diodo siempre está cortado y depende de la constante de tiempo t = R·C que se carga antes o después pero al final se carga y no funciona bien. Para mejorar el circuito y que se descargue rápido se hace:
Conclusión: En todos los circuitos con cargas desequilibradas se suele poner una resistencia en la que se descargue el C.
Esto mismo lo podemos ver en otros circuitos como:
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