Rectificador de onda completa de precisión

 DISEÑO DE UN RECTIFICADOR

I. OBJETIVOS

Diseñar un circuito rectificador de onda completa con amplificadores operacionales, alimentado por una tensión sinusoidal de 200 [mVpp] a una frecuencia de 10[Khz].

Implementar y analizar el comportamiento del rectificador diseñado

II. ANALISIS Y DESARROLLO

1. Criterios de Diseño:
La principal limitación de los diodos de silicio comuneses que no son capaces de rectificar voltajes por debajo de 0.6 V, por tanto para el buen desarrollo de esta experiencia se hace necesario diseñar, simular e implementar un rectificador de onda completa de precisión como el que se muestra en la figura 1.

Figura 1. Esquema de un rectificador de onda completa de precisión.

Como la señal de entrada es sinusoidal, se realizó el estudio partiendonuestro sistema en dos etapas: la sombreada de color azul, que es un rectificador inversor lineal de media onda con salida negativa, seguido de la naranja que es un sumador-restador.

La primera etapa está representada en la figura 2. Este tipo de configuración es diseñado para valores de tensión donde se satisface la siguiente relación:


Para valores se cumple que . La relación salidacontra entrada de esta etapa es función de los valores de y , donde para cuestión de este diseño , de tal manera que me asegure ganancia unitaria y de esta manera a valores positivos de la señal sinusoidal , la salida represente la parte negativa de esta.

Figura 2. Rectificador inversor lineal de media onda con salida negativa.

Para todas las entradas negativas, el voltaje de salida esigual a 0 V. En la gráfica 1, se resume el funcionamiento del circuito de la figura 2.

Grafica 1. Características de transferencia de en función de .

A la etapa anterior ahora se acopla a él un circuito sumador-restador para rectificar la onda completa de la siguiente manera: Para las entradas positivas de la figura 3(a) el amplificador operacional A invierte . El amplificadoroperacional B suma la salida de A y Ei para dar una salida de circuito . En el caso de las entradas negativas, como se aprecia en la figura 3(b), el amplificador operacional B invierte – y la salida del circuito es +. Por lo tanto, la salida del circuito es positiva e igual al valor rectificado o absoluto de la entrada. Además la ecuación que domina a esta configuración es la misma presentada la ecuación(2.1) ya que esa es la ganancia de un sumador.

Figura 3(a). Rectificador de onda completa de precisión para valores .

Figura 3(b). Rectificador de onda completa de precisión para valores .

1.1. Selección de Elementos:

Referencia
CMRR(dB)
BW(MHz)
Vss(±V)
Costo
TL082
100
4
15
$870
OPA37
LM324
122
80
63
1.2
22
15
$2200
$650
Tabla 1. Especificaciones de amplificadoresoperacionales.

Especificaciones
D1N4001
D1N4148
High switching speed
1-30 [µs]
4[ns]
Continuos reverse voltage
50 [V]
100 [V]
Repetitive peak reverse voltage
50 [V]
100 [V]
Capacitancia interna
30 [pF]
4 [pF]
Costo
$ 100 c/u
$100 c/u
Tabla 2. Características de los diodos propuestos en el diseño.

2. Simulaciones

La respectiva simulación del esquema mostrado en la figura1, y su respectivo criterio de selección de componentes a usar en este, están representados en las gráficas 1 a 4, donde se muestra la señal de entrada como una onda sinusoidal de 100 [mV] a una frecuencia de 10 [kHz].

LM324


Figura 4. Rectificador de onda completa de precisión.

Grafica 2(a). Señal de entrada (morada), señal de salida (azul). Rectificador de onda completa deprecisión usando diodos D1N4001.

Grafica 2(b). Señal de entrada (gris), señal de salida (vinotinto). Rectificador de onda completa de precisión usando diodos D1N4148.

TL082


Grafica 3(a). Señal de entrada (azul), señal de salida (amarilla). Rectificador de onda completa de precisión usando diodos D1N4001.


Grafica 3(b). Señal de entrada (morada), señal de salida (azul). Rectificador...