Principios de análisis instrumental

44 Capítulo 2 Componentes y circuitos eléctricos ((( FIGURA 2.20 Diagrama de los componentes de una fuente de alimenta– ción y sus efectos en el voltaje de línea de 115 V. Interruptor liS V ca Fusible CI2Vca c 30Voo Bobina secundaria 300 V ca FIGURA 2.21 Esquema de un transformador de potencia típico con devanado secundario múltiple. la figura 2.21. El campo magnético variable que se forma alrede– dor de la bobina primaria de este dispositivo a partir de 11OV ca induce corrientes alternas en la bobina secundaria. El voltaje Vx en cada uno es Vx = 115 X N 2 /N 1 donde N 2 y N 1 representan el número de giros en las bobinas secundaria y primaria, respectivamente. Las fuentes de alimenta– ción con varias salidas, como la de la figura 2.21, se encuentran disponibles comercialmente, y se pueden obtener en distintas combinaciones de voltaje. Por tanto, un solo transformador puede servir como una fuente de poder para varios componentes de un instrumento que requieran voltajes diferentes. 20.2 Rectificadores y filtros En la figura 2.22 se pueden ver tres tipos de rectificadores y las formas de sus señales de salida. Cada uno tiene diodos semicon– ductores (véase la sección 2C.2) para impedir que la corriente avance en una dirección y permitir el paso en la otra. Con el fin de reducir al mínimo las variaciones de la corriente que se muestran en la figura 2.22, la salida de un rectificador por lo regular se fil– tra por medio de un capacitar con alta capacitancia conectado en paralelo con la carga RL, según se ilustra en la figura 2.23. La carga y descarga del capacitar tiene el efecto de reducir las variaciones a unas pequeñas ondulaciones. En algunas aplicaciones, un inductor en serie y un capacitar en paralelo con la carga hacen las veces de filtro. Este tipo de filtro se conoce como sección L. Mediante una selección conveniente de capacitancia e inductancia, la ondula– ción de cresta a cresta se reduce a un milivolt o menos. 20.3 Reguladores de voltaje Con frecuencia , los componentes de un instrumento requieren voltajes de cd que sean constantes, independientemente de la corriente consumida o de las fluctuaciones en la línea de voltaje. Los reguladores de voltaje sirven a este propósito. En la figura 2.24 se ilustra un regulador de voltaje sencillo que lleva un diodo Zener, una unión tipo pn diseñada para funcionar en condiciones de ruptura. Observe el símbolo especial para este tipo de diodo. En la figura 2.16 se ilustra cómo un diodo semiconductor sufre una ruptura repentina a cierta polarización inversa, después de que la corriente cambia de manera precipitada. Por ejemplo, por debajo de las condiciones de ruptura, un cambio de corriente de 20 a 30 mA provoca un cambio en el voltaje de 0.1 V o menos. Comer– cialmente se pueden encontrar diodos Zener con una variedad de voltajes de ruptura específicos. Para los reguladores de voltaje, se elige un diodo Zener, que funciona siempre bajo condiciones de ruptura; es decir, el voltaje de entrada que se regula es mayor que el voltaje de ruptura. En cuanto al regulador que se ilustra en la figura 2.24, un aumento en el voltaje da como resultado un incremento en la corriente del diodo. Debido a la pendiente de la curva de corriente-voltaje en la región de ruptura (figura 2.16), la caída de voltaje en el diodo y de la carga es virtualmente constante. Los reguladores de voltaje modernos en circuitos integra– dos aprovechan las propiedades de los diodos Zener para proveer voltajes de referencia estables. Estos voltajes se utilizan junto con circuitos de realimentación y transistores de potencia para cons– truir fuentes de alimentación regulada a ± 1 mV o incluso mejo– res. Estos reguladores tienen tres terminales: entrada, salida y Simulación: Aprenda más acerca de las fuentes de poder en www.tinyurl.com/skoogpia7 * "Este material se encuentra disponible en inglés.