Guia_3-Filtrado_y_Rizado

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GUÍA DE TRABAJO PRÁCTICO - 
EXPERIMENTAL 
Talleres y Laboratorios de Docencia ITM 
Código FGL 029 
Versión 02 
Fecha 08-10-2018 
 
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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA 
 
Nombre de la guía: Filtrado y Rizado 
Código de la guía (No.): Guía No. 03 
Taller(es) o Laboratorio(s) aplicable(s): Laboratorio de Circuitos Eléctricos y Electrónica 
Tiempo de trabajo práctico estimado: 2 horas 
Asignatura(s) aplicable(s): Laboratorio de Electrónica Analógica 
Programa(s) Académico(s) / Facultad(es): Tecnología en Automatización Electrónica 
 
 
COMPETENCIAS CONTENIDO TEMÁTICO INDICADOR DE LOGRO 
Desarrolla circuitos electrónicos 
analógicos, empleando dispositivos 
semiconductores discretos aplicados al 
switcheo y amplificación de señales, 
teniendo en cuenta el análisis para 
implementar aplicaciones en los 
procesos de la electrónica y las 
telecomunicaciones. 
Rectificación con filtro 
Voltaje de Rizado 
Calcular el voltaje de rizado a 
la salida de una fuente de 
alimentación en DC. 
Calcular el porcentaje de 
rizado. 
Calcular el capacitor de filtrado 
Medir el voltaje de rizado con 
instrumentos. 
Obtener el mejor filtrado para 
una fuente de alimentación en 
DC. 
 
2. FUNDAMENTO TEÓRICO 
 
El voltaje de salida en los circuitos con fuentes reguladas presenta dos componentes, una en corriente 
directa DC y otra en Corriente alterna AC, la meta es que se elimine la componente en alterna y se 
obtenga la componente en directa, para ello debemos disminuir el voltaje de rizado y utilizar opciones 
como filtros pasivos con capacitores. La Figura 1, presenta las posibles combinaciones de circuitos que 
actúan como filtros para disminuir el ruido en la señal de salida y así obtener una señal más pura para 
trabajos posteriores. Con un voltaje de V entrada de 10 V pico para todas las configuraciones. 
 
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Figura 1. Rectificación con cobina 
 
 
 
 
Figura 2. Rectificación con capacitor 
 
 
Figura 3. Rectificación con capacitor y bobina 
 
 
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Figura 4. Rectificación con bobina y capacitor 
 
 
Figura 5. Rectificación con capacitor bobina y capacitor 
 
 
Los filtros se clasifican en activos pasa banda y pasivos, para este laboratorio se trabajará con filtros pasivos 
(Filtro pasa bajo) y la frecuencia de la señal. 
 
2.1. Filtro Pasa Bajo 
 
Son filtros que dejan pasar únicamente frecuencias que están por debajo de un umbral determinado, para 
realizar este tipo de filtrado se pueden utilizar inductores o condensadores o ambos al mismo tiempo. 
 
2.2. Ventajas 
• son fáciles de implementar y tienen mejor inmunidad al ruido. 
• El filtro pasa bajo se pueden utilizar como complemento para un equipo de audio, para acentuar más 
los sonidos de frecuencias bajas y en otros equipos como de radio comunicaciones, televisores, 
teatros en casa, parlantes con USB etc. 
 
2.3. Desventajas 
• Respuesta a la frecuencia puede tener variaciones importantes a la función ideal 
• La respuesta a la frecuencia está limitada al valor de los componentes pasivos 
• Elementos como inductancias son difíciles de conseguir y sus valores se incrementan en bajas 
frecuencias 
 
En la figura 2, se observa un condensador en paralelo con la carga, la misión de este condensador es eliminar 
la componente en AC y dejar pasar la componente en DC, es decir el capacitor aplana la señal de salida y se 
 
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obtiene una señal en DC más conveniente, pero esta señal presenta un voltaje de rizado a la salida, es por 
esto que se utilizan condensadores tipo filtro que tienen mayor capacitancia a la salida de las fuentes de 
alimentación para disminuir este voltaje de rizado. 
 
Para el filtro pasa bajos de la figura 3, rectificador de onda completa se produce una tensión de rizado, la cual 
se obtiene por las cargas y descargas del capacitor, esta tensión se puede calcular con la siguiente ecuación: 
 
𝑉" =
$
%∗'∗(
 (1) 
 
 
𝑉" = 𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛	𝑑𝑒	𝑟𝑖𝑧𝑎𝑑𝑜	𝑒𝑛	𝑣𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠 
𝐼 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑	𝑑𝑒	𝑙𝑎	𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒	𝑐𝑜𝑛𝑡𝑖𝑛𝑢𝑎	𝑒𝑛	𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠 
𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎	𝑑𝑒	𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎	𝑑𝑒	𝑙𝑎	𝑟𝑒𝑑	𝑒𝑛	𝐻𝑍 
𝐶 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎	𝑑𝑒𝑙	𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒𝑛𝑠𝑎𝑑𝑜𝑟	𝑒𝑛	𝑓𝑎𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜𝑠 
 
Para el rectificador de media onda el voltaje de rizado se calcula con la siguiente ecuación: 
𝑉" =
$
'∗(
 (2) 
 
Interesa que la tensión de rizado sea lo más pequeña posible, cuanto más pequeña sea la tensión, más se 
asemeja a la tensión que proporcionan las pilas o las baterías que no tienen esta tensión indeseada. 
 
La figura 1 parte A, presenta una salida de onda completa con puente rectificador, pero esta señal presenta 
una componente en alterna y además tiene un rizado indeseado, para disminuir este tipo de inconvenientes 
se utilizan los filtros. 
 
 
 
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Figura 2. Valores extremos de VCC para rectificadores a) Media onda b) Onda completa 
 
Porcentaje de Rizado: 
 
Se define como el cociente entre la mitad de la tensión de rizado y el voltaje en continua en la carga y se 
multiplica por 100 para porcentaje. 
 
Para un rectificador de media onda, el porcentaje de rizado se calcula con la siguiente ecuación: 
𝑃"(%) =
E
%∗'∗(∗FG
∗ 100 (3) 
 
 
Para el rectificador de onda completa, el porcentaje de rizado se puede calcular con la siguiente ecuación: 
 
𝑃"(%) =
E
J∗'∗(∗FG
∗ 100 (4) 
 
 
Factor de rizado: 
se define como la relación entre la tensión pico-pico de la señal rectificada, 
𝑉KLMNOL,QQ (diferencia entre el máximo y el mínimo) y la componente continua de la 
misma (𝑉KLMROLSSSSSSSS): 
𝐹" =
UVWXYZW,[[
UVWX\ZWSSSSSSSSSS
×100% (5) 
 
 
Es recomendable después de calcular el filtro condensador, colocar un condensador en paralelo con el 
capacitor entre 10 y 100 nF para eliminar las altas frecuencias como: Parásitas de red, ruido eléctrico o 
interferencias. 
 
3. OBJETIVO(S) 
 
• Disminuir el voltaje de rizado a la salida de una fuente de alimentación en DC. 
• Calcular el voltaje de rizado según parámetros dados por el docente. 
• Calcular el porcentaje de rizado según parámetros dados por el docente. 
• Calcular el capacitor de filtrado según parámetros dados por el docente. 
• Implementar los circuitos de la figura 1 y medir parámetros requeridos para los cálculos anteriores. 
 
4. RECURSOS REQUERIDOS 
• Laboratorio de circuitos 
• Board para implementación del circuito 
• Computadores con software especializado 
• Osciloscopio y puntas 
• Transformador T509 
• Guía de laboratorio de Filtrado y Rizado 
• Integrado Rectificador tipo puente 
 
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• 2 capacitores de cada referencia mencionada, 10𝜇𝐹, 100𝜇𝐹, 470𝜇𝐹, 1000𝜇𝐹, 2200𝜇𝐹 a 25 
voltios. 
• 2 resistores de cada valor anunciado, 1K, 10K y 100K. 
• 2 bobinas de 100 mH y 400mH 
• 1 multímetro. 
• 1 medidor LCR 
 
5. PROCEDIMIENTO O METODOLOGÍA PARA EL DESARROLLO 
 
5.1 Colocar un capacitor de 10𝜇𝐹 en paralelo con la resistencia de carga de 1K, como está en la figura 
2, observar en el osciloscopio el voltaje de rizado y calcularlo. 
 
5.2. Implemente el montaje de la figura 1 y observe con el osciloscopio el voltaje de rizado. Mida las 
componentes en DC y en AC con el multímetro. 
 
5.3. Realice el montaje de la figura 3 con un capacitor de 10𝜇𝐹, la inductanciadel secundario del 
trasformador y una resistencia de carga de 10K, observe la salida en el osciloscopio. Cambiar el 
capacitor por uno de 470	𝜇𝐹 y una resistencia de 100K y observe el voltaje de rizado. 
 
Calcule el valor teórico de los parámetros de componente continua de la tensión rectificada y del 
factor de rizado de la tensión a la salida del circuito. A continuación, mida con el osciloscopio la 
componente continua de Vsalida, mida el valor pico-pico o rizado de Vsalida, y obtenga el factor de 
rizado Fr. 
 
¿Qué porcentaje de rizado tenemos a la salida? 
¿Qué intensidad eficaz de rizado debe soportar el condensador? 
¿Qué rendimiento tiene el circuito 
 
5.4. Realice el montaje de la figura 4 con los mismos valores del numeral anterior y observe el voltaje de 
rizado. 
 
Calcule el valor teórico de los parámetros de componente continua de la tensión rectificada y del 
factor de rizado de la tensión a la salida del circuito. A continuación, mida con el osciloscopio la 
componente continua de Vsalida, mida el valor pico-pico o rizado de Vsalida, y obtenga el factor de 
rizado Fr. 
 
¿Qué porcentaje de rizado tenemos a la salida? 
¿Qué intensidad eficaz de rizado debe soportar el condensador? 
¿Qué rendimiento tiene el circuito? 
 
5.5. Realice el montaje de la figura 5 pero con dos capacitores de 10𝜇𝐹 y la inductancia del secundario 
del transformador. Observe y calcule el voltaje de rizado, cambie los dos capacitores por dos de 
1000	𝜇𝐹 y observe el cambio en el circuito. 
Calcule el valor teórico de los parámetros de componente continua de la tensión rectificada y del 
factor de rizado de la tensión a la salida del circuito. A continuación, mida con el osciloscopio la 
componente continua de Vsalida, mida el valor pico-pico o rizado de Vsalida, y obtenga el factor de 
rizado Fr. 
 
¿Qué porcentaje de rizado tenemos a la salida? 
 
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¿Qué intensidad eficaz de rizado debe soportar el condensador? 
¿Qué rendimiento tiene el circuito? 
 
5.6. Cuestionario: 
 
5.6.1. Explicar las diferencias y/o coincidencias obtenidas entre los rectificadores de las 
figuras 1, 2, 3, 4, 5. 
5.6.2. Analizar para las diferentes figuras que sucede cuando se varia la capacitancia. 
5.6.3. Realizar los diferentes valores para los circuitos propuestos 
 
 
Figura 1 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 𝑽𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 
𝑽𝒓 
𝑷𝒓(%) 
 
Figura 2 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 𝑽𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 
𝑽𝒓 
𝑷𝒓(%) 
 
Figura 3 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 𝑽𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 
𝑽𝒓 
𝑷𝒓(%) 
 
Figura 4 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 𝑽𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 
𝑽𝒓 
𝑷𝒓(%) 
 
Figura 5 𝑽𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐 𝑽𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 
𝑽𝒓 
𝑷𝒓(%) 
 
 
 
Nota: polarizar los capacitores correctamente la parte positiva al más y la negativa al menos o tierra, para 
evitar posible micro explosiones y sus consecuencias. 
 
. 
 
6. DISPOSICIÓN DE RESIDUOS 
 
Los residuos generados en esta práctica de laboratorio (si aplica), deberán ser dispuestos de acuerdo con el 
plan de manejo de residuos sólidos AGA 001 capítulo 8, donde se informa la prevención, minimización y 
separación de la fuente, además tener en cuenta el procedimiento de manejo integral de residuos PGAH 013. 
Lo anterior con el fin de contribuir a la protección del medio ambiente y la salud de los usuarios que asisten a 
los Talleres y Laboratorios de la institución. 
 
7. BIBLIOGRAFÍA 
 
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• Diseño de Fuentes de Corriente Directa.ING Jesús María Francisco Hernández Morales. 
Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de Ingenierías. PDF 
 
 
• Diseño, Fabricación y Validación de Fuentes de Alimentación. Universidad Politécnica de 
Madrid. Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial. Tesis de grado, 2018. 
 
• El condensador como filtro. Apuntes de Electrónica, Disponible en: 
https://apuntesdeelectronica.wordpress.com/electronica-analogica/ 
 
• Orientación para el Diseño de fuentes de alimentación. Carlos Díaz. Disponible en PDF: 
 http://www.electron.es.vg 
 
 
 
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