Problema 65-4    Fuente:  Problema elaborado por el autor del sitio.

Dado el circuito que se muestra en la Figura 65-4.1, asume que V_i = 12 sen 1000 t y V_D = 0,7 volts en conducción. Calcule la voltaje V_o y dibuje un gráfico con la característica de transferencia de circuito.

Solución del Problema 65-4   

Cuando el voltaje de entrada, V_i, a medida que el valor del semiciclo positivo comienza a crecer, tenga en cuenta que habrá un flujo de corriente a través de las tres resistencias que componen el circuito. En este momento tendremos D₁ y D₂ cortados. D₁ solo conducirá desde el momento en que la caída de voltaje en la resistencia que está conectada entre el punto a y el punto 1, alcance el valor de 0,7 V. En otras palabras, I_R debe alcanzar el valor de:

Entonces mientras V_i ≤ + 0,7 V el voltaje de salida depende solo de la relación entre las resistencias, es decir, es como si los diodos no existieran en el circuito. Entonces, para este rango de voltaje, V_o es dado por:

Debemos prestar mucha atención al hecho de que cuando I_R alcanza 7   mA, esta corriente permanecerá constante durante el semiciclo sinusoidal positivo, excepto cuando el voltaje de entrada caiga por debajo de + 0,7V porque en este caso el diodo D₁ estará em corte. Logo, é evidente que qualquer valor de corrente acima de 7  mA el circuito requiere, este exceso de corriente debe ser suministrado por el diodo D₁. Por lo tanto, para valores de voltaje de entrada mayores que 0,7  V, la tensión de salida estará dada por:

En el caso del diodo D₂, tenga en cuenta que hay una batería 2V en serie con él. Por lo tanto, este diodo solo conducirá cuando el voltaje en punto 1 alcance el valor de V₁ = 2,7 V. Esto significa que el voltaje de entrada debe alcanzar el valor de V_i = V₁ + 0,7 = 2,7 + 0,7 = 3,4  V. Sin embargo, la conducción de D₂ no cambia la ecuación de voltaje de salida.

Entonces, la respuesta correcta para el semiciclo positivo es:

Ahora veamos qué sucede con el semiciclo negativo de la sinusoide. Nota que D₁ y D₂ siempre estarán cortado. Por lo tanto, el circuito funcionará para el semiciclo negativo de la sinusoide como si los diodos no existieran en el circuito. Entonces el circuito se reduce a la fuente de voltaje V_i e as quatro resistencias. Por tanto, el voltaje de salida viene dado por:

En la Figura 65-4.2 vemos el gráfico de la característica de transferencia del circuito. Tenga en cuenta que el voltaje de salida varía de - 6 volts hasta +7,53 volts cuando el voltaje de entrada varía de -12 ≤ V_i ≤ +12.

En el gráfico, para un diodo real, el cambio de pendiente de las líneas debe suavizarse. Como estamos utilizando el modelo de un diodo ideal, vale la representación anterior.