Electrónica analógica - Rectificación de onda en Multisim práctica

1. Práctica 1. Rectificación de onda en Multisim
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Práctica 1. Rectificación de onda en Multisim
David Alberto Baxin López y Antonio Ricárdez Hernández
Tecnológico Nacional de México; Instituto Tecnológico de Chetumal
Ingeniería Eléctrica: Electrónica Analógica
Franco Alejandro Acevedo Huerta
Marzo 10, 2020

2. Práctica 1. Rectificación de onda en Multisim
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Introducción
Para la realización de esta práctica usamos una aplicación llamada Multisim,
mediante la cual se pueden realizar circuitos. El objetivo de esta práctica es observar el
funcionamiento de los diodos semiconductores, además de rectificar la corriente aplicando
uno, dos, y cuadro diodos a un circuito alimentado con corriente alterna. Cuando una
corriente alterna circula por un circuito eléctrico cerrado su polaridad cambia
constantemente tantas veces como ciclos por segundos posea. En el caso de la corriente
alterna qué usaremos es de 60 ciclos por segundo.
En esta práctica pudimos apreciar cómo funcionan los diodos tanto en corriente
alterna como en corriente directa. Los diodos en corriente directa solo permiten el paso de
la corriente en una sola dirección, pero esto puede cambiar si la tensión es mayor a la
permitida en el diodo.
En el caso de usar corriente alterna, la onda se rectificará a media o a una onda
completa dependiendo de cuantos diodos se ocupen. También se demostrará lo que ocurre
cuando cambiamos la polaridad del diodo, qué es lo que ocurre con la onda rectifica.

3. Práctica 1. Rectificación de onda en Multisim
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Marco Teórico
Rectificación
La rectificación de una corriente alterna (C.A.) para convertirla en corriente directa
(C.D.) —denominada. también corriente continua (C.C.)— es una de las tecnologías más
antiguas empleadas en los circuitos electrónicos desde principios del siglo pasado, incluso
antes que existieran los elementos semiconductores de estado sólido, como los diodos de
silicio que conocemos en la actualidad.
Puesto que los diodos permiten el paso de la corriente eléctrica en una dirección y lo
impiden en la dirección contraria, se han empleado también durante muchos años en la
detección de señales de alta frecuencia, como las de radiodifusión, para convertirlas en
audibles en los receptores de radio. En la actualidad varios tipos de diodos de construcción
especial pueden realizar otras funciones diferentes a la simple rectificación o detección de la
corriente cuando se instalan en los circuitos electrónicos.
Diodo rectificador de media onda
Para comprender mejor la forma en que funciona un semiconductor diodo, es
necesario recordar primero que la corriente alterna (C.A.) circula por el circuito eléctrico
formando una sinusoide, en la que medio ciclo posee polaridad positiva mientras y el otro
medio ciclo posee polaridad negativa. Es decir, cuando una corriente alterna circula por un
circuito eléctrico cerrado su polaridad cambia constantemente tantas veces como ciclos o
Hertz por segundo de frecuencia posea.
El proceso de rectificación de la corriente alterna (C.A.) utilizando un solo diodo,
durante un primer medio ciclo negativo los electrones circularán por el circuito atravesando
primero el diodo y a continuación el consumidor o carga eléctrica, representado por una
resistencia (R). En ese instante, en los extremos de la resistencia se podrá detectar una
corriente directa "pulsante" que responde a ese medio ciclo.
En el medio ciclo siguiente (esta vez positivo), los electrones cambiarán su sentido
de circulación y no podrán atravesar ni la resistencia, ni el semiconductor diodo, porque en
ese instante el camino estará bloqueado por el terminal positivo del diodo y no habrá
circulación de corriente por el circuito. A continuación y durante el medio ciclo siguiente
negativo, de nuevo el diodo vuelve a permitir el paso de los electrones, para bloquearlo

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nuevamente al cambiar la corriente el sentido de circulación y así sucesivamente mientras se
continúe suministrándole corriente al diodo.
Diodo rectificador de onda completa
Cuando un circuito eléctrico o electrónico requiere de una corriente directa que no
sea pulsante, sino mucho más lineal que la que permite un simple rectificador de media
onda, es posible combinar de dos a cuatro diodos rectificadores de forma tal que la
resultante sea una corriente directa (C.D.) con menos oscilaciones residuales.
La estructura más usual para obtener un puente rectificador de "onda completa" es
la compuesta por cuatro diodos conectados de forma conveniente. Sin embargo, en algunos
casos se obtiene un efecto similar conectando solamente dos diodos, empleando como
fuente de suministro de corriente alterna (C.A.) un transformador con una derivación en el
centro del enrollado secundario. Esa derivación central permite alimentar por igual a cada
uno de los diodos gracias a su simetría en contrafase que hace posible que el punto medio
del enrollado sea siempre el polo negativo mientras el polo positivo cambia en sus
extremos cada medio ciclo de frecuencia alterna de la corriente aplicada al circuito. Sin
embargo, a la salida del circuito rectificador se obtiene una corriente directa (C.D.) de
onda completa.
Fig.1 Circuito rectificador simple de media onda, compuesto por un diodo.
Fig.2 Circuito rectificador
de corriente alterna de onda
completa compuesto por dos
diodos

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Un puente rectificador de cuatro diodos funciona de la siguiente forma: como se
puede observar en la parte (A) de la ilustración, durante el primer medio ciclo negativo (–)
de la corriente que proporciona la fuente de suministro alterna (C.A.) conectada al puente
rectificador, los electrones atraviesan primero el diodo (1), seguidamente el consumidor (R)
y después el diodo (2) para completar así la circulación de la corriente de electrones por una
mitad del circuito correspondiente al puente rectificador.
Como aclaración, al llegar los electrones en su recorrido al punto de conexión (a), no
pueden atravesar el diodo (4) porque, de acuerdo con la colocación que éste ocupa en el
circuito, bloqueará o impedirá la circulación de los electrones en ese sentido.
Una vez que los electrones continúan su recorrido, al llegar al punto de conexión (b),
tampoco pueden atravesar el diodo (4), porque la corriente de electrones nunca circula en
dirección a su propio encuentro (de forma similar a como ocurre con la corriente de agua en
un río), sino que siempre se mueve en dirección al polo opuesto de la fuente de suministro
que le proporciona la energía eléctrica, o sea, el polo positivo de la corriente alterna (C.A.)
en este caso.
En la parte (B) de la ilustración podemos ver que la corriente alterna cambia la
polaridad y, por tanto, el sentido de circulación de los electrones. En esta ocasión, los
electrones atraviesan primeramente el diodo (3), a continuación, atraviesan el consumidor
(R) y, por último, el diodo (4) para retornar a la fuente de suministro eléctrico y completar
Fig.3 Funcionamiento del
rectificador de onda
completa o puente
rectificador, compuesto por
cuatro diodos.

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así el circuito. De forma similar a lo ocurrido en el ciclo anterior, ahora el diodo (1) es el
encargado de bloquearle el paso a los electrones para que se puedan dirigir en dirección al
consumidor (R), mientras que el diodo (2) tampoco pueden atravesarlo los electrones, porque
no pueden ir a su propio encuentro, tal como ocurre en el medio ciclo anterior
Rectificadores con filtro capacitivo
Una forma de reducir las fluctuaciones en la salida del rectificador y acercarlo más a
un voltaje constante es añadiendo un capacitor en la salida como muestra la figura 4. El efecto
del filtro capacitivo en el voltaje de salida puede verse en la figura 5. La carga y descarga del
capacitor suaviza o reduce las variaciones en la señal. El voltaje de la señal rectificada y
filtrada se conoce voltaje de rizo o “ripple” y puede controlarse con el tamaño del capacitor.
El voltaje de rizo medido de pico a pico es Vr(p-p)=(
1
𝑓𝑅𝐿𝐶
)𝑉𝑝 dónde f es la frecuencia de
entrada, RL es la resistencia de carga, C la capacitancia y Vp el voltaje pico de la señal
rectificada antes de añadir el capacitor.
Fig.4 Circuito rectificador
con filtro Capacitivo
Fig.5 Voltaje de rizo
en rectificador de onda
completa con filtro
capacitivo

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Registro de resultados
Flujo de corriente directa en el circuito con un diodo
Para la primera Actividad hicimos uso de los siguientes componentes:
1. Fuente interactiva de DC con un rango de 0 a 2V.
2. 1 resistencia de 1Kohm
3. 1 Diodo 1N4001
4. 1 voltímetro
5. 1 Amperímetro
El Objetivo de esta primera actividad es ir anotando la variación de la corriente que
pasa a través del circuito cuando el voltaje va incrementando de 0.1 en 0.1.
Para hacer un registro más práctico hicimos uso de Excel, además dentro de esta
plataforma realizamos una gráfica como se muestra en la siguiente imagen.
Mediante la gráfica pudimos observar el crecimiento exponencial de la corriente
respecto al voltaje.
0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0.0012
0.0014
0.0016
0 .10 .30 .50 .70 .91 .11 .31 .51 .71 .9
CORRIENTE
VOLTAJE
corriente

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Flujo de corriente directa en el circuito con un diodo en inversa
Para la actividad 2 utilizamos los mismos componentes.
1. Fuente de DC con un rango de 5 a 55V.
2. 1 resistencia de 1Kohm
3. 1 Diodo 1N4001
4. 1 voltímetro
5. 1 Amperímetro.
El objetivo de esta segunda actividad era ver el valor de la corriente respecto al
voltaje, pero esta vez se colocará el diodo de manera inversa.
El registro de la segunda actividad de la misma forma fue anotado en Excel,
obteniendo así los siguientes datos:
En la gráfica se puede observar el incremento de la corriente al sobrepasar la barrera
de los 50V. Esto debido a que el diodo de manera inversa inhibe el paso de la corriente por
ser un semiconductor, o sea, bajo ciertos parámetros se vuelve un conductor.

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Rectificación de Media onda con un diodo (AC)
Para la actividad 3 usamos los siguientes componentes.
1. Una fuente de AC con 120 Vrms y 60Hz
2. Un transformador
3. Un diodo 1N4001
4. Una resistencia de 1kohm
5. Capacitancias de (1, 10, 100, 1000)x10^-6 F
El objetivo de la tercera actividad era observar la rectificación de la señal mediante el
uso de un diodo pero añadiendo un capacitor y poder observar su funcionalidad.

10. Práctica 1. Rectificación de onda en Multisim
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Al finalizar la actividad pudimos comparar y darnos cuenta de la implicación del
manejo de una capacitancia mayor, Demostrando que su función es compensar las
deformaciones residuales que puedan haber quedado remanentes en la corriente rectificada.
El capacitor se carga durante el ciclo negativo y durante medio ciclo positivo se descargan
para rellenar los espacios sin carga que se crean entre una cresta y la otra.
Rectificación de Media onda con un diodo con polaridad inversa (AC)
Para la actividad 4 usamos los siguientes componentes.
6. 1. Una fuente de AC con 120 Vrms y 60Hz
7. Un transformador
8. Un diodo 1N4001
9. Una resistencia de 1kohm
10. Capacitancias de (1, 10, 100, 1000)x10^-6 F

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El objetivo de esta tercera actividad es demostrar lo que ocurre con la onda media
rectificada con filtro al invertir el diodo. Lo que ocurre es que al invertir el diodo la media
onda cambia la polaridad y se muestra de manera inversa. Pero se produce el mismo efecto
por el filtro (capacitor).
Rectificación de onda completa con dos diodos (AC)
Para la actividad 5 usamos los siguientes componentes.
1. 1. Fuente de AC con 120 Vrms y 60Hz
2. 1 Fuente de AC con 24 Vrms y 60Hz
3. 1 transformador
4. Dos diodos 1N4001
5. Una resistencia de 1kohm
6. Capacitores de (1, 10, 100, 1000)x10^-6 F

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Al realizar este circuito pudimos observar como el ruido en las ondas disminuía, por
la misma razón aumentamos la escala para que se observe mejor como el ruido comienza a
bajar sus picos al aumentar el valor de los capacitores. En esta simulación se generó la
rectificación de onda completa, pero debido a los 120Vrms no se nota una onda estética,
además que también tiene influencia el capacitor, debido a la carga y descarga de este. Si se
manejara una fuente de 24Vrms se notaría la diferencia, por ejemplo:
Y si nos deshacemos del capacitor obtendremos lo siguiente.
Y es así como se cumple el objetivo de generar una rectificación de onda completa
con un filtro.

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Rectificación de onda completa con dos diodos en inversa (AC)
Para la actividad 6 usamos los siguientes componentes.
1. Fuente de AC con 120 Vrms y 60Hz
1 Fuente de AC con 24 Vrms y 60Hz
1 transformador
2 diodos 1N4001
1 resistencia de 1kohm
Capacitores de (1, 10, 100, 1000)x10^-6 F
Este circuito básicamente posee las mismas bases que el anterior, pero la diferencia
es que la onda completa en vez de pertenecer a la parte positiva ahora pertenece a la parte
negativa. Para poder visualizar mejor la onda completa rectificada con filtro, cambiaremos
la fuente de 120Vrms por una de 24Vrms

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Si quitamos el capacitor se podrá observar mejor la onda completa rectificada.
Rectificación de onda completa con cuatro diodos (AC)
Para la actividad 7 usamos los siguientes componentes.
1. Fuente de AC con 120 Vrms y 60Hz
1 transformador
4 diodos 1N4001
1 resistencia de 1kohm
Capacitores de (1, 10, 100, 1000)x10^-6 F

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En esta última actividad pudimos observar la eficiencia de la rectificación de onda
completa por cuatro diodos y la ayuda de un capacitor para lograr un mejor resultado.
En las imágenes se muestra el uso de los diferentes capacitores y su efectividad acorde
a su capacitancia, mientras mayor es mejor es su efectividad de rectificación gracias a su
funcionamiento mencionado previamente.

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Conclusiones
Dado a los resultados obtenidos en cada una de las simulaciones tenemos un mayor
conocimiento de la funcionalidad del diodo, aunque más que conocimiento, corroboramos
su utilidad.
Cuando usamos el diodo en corriente directa este inhibe el paso de las misma
cuando la polaridad es contraría al flujo de la corriente, sin embargo, vimos que después de
cierto voltaje el diodo deja de trabajar como semiconductor y permite su paso.
Al elaborar el circuito en corriente alterna su funcionalidad es otra, éste rectifica la
onda, aunque depende de cuántos diodos se ocupen. Al usar un diodo este rectifica a media
onda, si se usan dos diodos nos rectifica a una onda completa, pero con cierto impureza,
mientras que si se usa un puente de cuatro diodos nos rectifica a una onda completa pero
más eficiente.
Cabe mencionar que los capacitores son de gran utilidad para lograr rectificar la
onda, mientras mayor sea la capacitancia mejor será la efectividad de la rectificación.
Nuestro equipo logró el objetivo de la práctica llegando a observar los datos
previamente mencionados al concluir la práctica.

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