ENTRADAS SENOIDALES; RECTIFICACINDE MEDIA ONDALas ms sencillas de las redes que se van a examinar con una seal que vara con el tiempo,aparecen en la figura 1. Por el momento utilizaremos el modelo ideal (note la ausencia dela etiqueta Si, Ge o GaAs) para que el mtodo no se empae por la complejidad matemticaadicional.

FIG. 1Rectificador de media onda.A lo largo de un ciclo completo, definido por el periodo T de la figura 2.44, el valor promedio (la suma algebraica de las reas arriba y debajo del eje) es cero. El circuito de la figura 2.44, llamado rectificador de media onda, generar una forma de onda vo que tendr un valor promedio de uso particular en el proceso de conversin ca a cd. Cuando se emplea en el proceso de rectificacin, un diodo en general se conoce como rectificador.Durante el intervalo t = 0T/2 en la figura 1 la polaridad del voltaje aplicado vi es tal que ejerce presin en la direccin indicada y enciende el diodo con la polaridad que aparece arriba de l. Sustituyendo la equivalencia de cortocircuito en lugar del diodo ideal se tendr el circuito equivalente de la figura 2, donde es muy obvio que la seal de salida es una rplica exacta de la seal aplicada. Las dos terminales que definen el voltaje de salida estn conectadas directamente a la seal aplicada por conducto de la equivalencia de corto circuito del diodo. Para el periodo T/2T, la polaridad de la entrada vi es como se muestra en la figura 3 y la polaridad resultante a travs del diodo ideal produce un estado de apagado con un equivalente de circuito abierto. El resultado es que no hay una ruta para que fluya la carga y vi = iR= (0) R = 0 A para el periodo T/2T. La entrada vi y la salida vo aparecen juntas en la figura 4 para propsitos de comparacin. La seal de salida vo ahora tiene un rea neta positiva sobre el eje durante un periodo completo y un valor promedio determinado por:

Vcd = 0.318 Vm (Ec. 1)

FIG. 2Regin de conduccin (0:T>2).

FIG. 3Regin de no conduccin (T>2:T).

FIG. 4Seal rectificada de media onda. [1]

RECTIFICACIN DE ONDA COMPLETARectificador de puenteEl nivel de cd obtenido a partir de una entrada senoidal se puede mejorar 100% mediante un proceso llamado rectificacin de onda completa. La red ms conocida para realizar tal funcin aparece en la figura 5 con sus cuatro diodos en una configuracin de puente. Durante el periodo t=0 para T/2 la polaridad de la entrada es como se muestra en la figura 6. Las polaridades resultantes a travs de los diodos ideales tambin se muestran en la figura 6 para revelar que D2 y D3 estn conduciendo, mientras que D1 y D4 estn apagados. El resultado neto es la configuracin de la figura 7 con su corriente y polaridad indicadas a travs de R.Como los diodos son ideales, el voltaje de carga es vo = vi, como se muestra en la misma figura.

FIG. 5Rectificador de onda completa en configuracin de puente.

FIG. 6Red de la figura 5 durante el periodo 0T/2 del voltaje de entrada vi.

FIG. 7Ruta de conduccin en la regin positiva de vi.

En la regin negativa de la entrada los diodos que conducen son D1 y D4 y la configuracin es la que se muestra en la figura 8. El resultado importante es que la polaridad a travs del resistor de carga R es la misma de la figura 6, por lo que se establece un segundo pulso positivo, como se muestra en la figura 8. Durante un ciclo completo los voltajes de entrada y salida aparecern como se muestra en la figura 9.

FIG. 8Ruta de conduccin en la regin negativa de vi.

FIG. 9Formas de onda de entrada y salida para un rectificador de onda completa.

Como el rea sobre el eje durante un ciclo completo ahora es el doble de la obtenida por un sistema de media onda, el nivel de cd tambin se duplica y

Vcd = 2(Ec. 1) = 210.318Vm

Vcd = 0.636Vm. (Ec. 2) [2]

Vi fijo, RL variable

FIG. 10Regulador Zener bsico.

Debido al nivel de voltaje VZ, hay un rango especfico de valores de resistor (y por tanto de corriente de carga) que garantizar que el Zener est encendido. Una resistencia de carga demasiado pequea RL har que el voltaje VL a travs del resistor de carga sea menor que Vz y el dispositivo Zener estar apagado.Para determinar la resistencia de carga mnima de la figura 9 que encender el diodo Zener, calcule el valor de RL que producir un voltaje de carga VL _ VZ. Es decir,

Resolviendo para RL, tenemos

(Ec. 3)

Cualquier valor de resistencia de carga mayor que RL obtenido de la ecuacin (3) garantizar que el diodo Zener est encendido y que el diodo pueda ser reemplazado por su fuente VZ equivalente.

La condicin definida por la ecuacin (2.20) establece la RL mnima, pero en cambio especifica la IL mxima como

(Ec. 4)

Una vez que el diodo se enciende, el voltaje R permanece fijo en

VR = Vi VZ (Ec. 5)

e IR permanece fija en

(Ec. 6)

La corriente Zener

= - (Ec. 7)

con la que se obtiene una IZ mnima cuando IL alcanza su valor mximo y una IZ mxima cuando IL alcanza un valor mnimo, puesto que IR es constante.Como IZ est limitada a IZM segn la hoja de datos, no afecta el intervalo de RL y por consiguiente de IL. Sustituyendo IZM por IZ se establece la IL mnima como

ILmn = IR IZM (Ec. 8)

y la resistencia de carga mxima como

(Ec. 9) [3]