Desde la época en que se pensó en el entrenador de transistores (EzQTrainer) obviamente se hizo también tangible la necesidad de aplicar el mismo concepto a un sistema didáctico entrenador para diodos. Sin embargo, dada la gran cantidad de aplicaciones de estos simples pero maravillosos dispositivos semiconductores, durante varios años estuve pensando en la estructura base, lo más simple posible, de un circuito que permitiera implementar con ajustes sencillos, la gran mayoría las aplicaciones de diodos semiconductores que se suelen proponer en los montajes de laboratorio del curso de electrónica 1 en la Facultad de Ingeniería de la U Distrital.

Finalmente llegué hace pocos días a la idea final de un circuito, y aunque hubiese deseado que su apariencia fuese menos intimidante (considerando que el tema de diodos da inicio al curso), la cantidad de aplicaciones que este sistema permite implementar para la experimentación, bien vale la pena echarle un vistazo (Figura 0: solamente estructura de nodos, sin componentes conectados)

 

 

 

 

 

La estructura general se basa en el tradicional circuito multiplicador de voltaje de onda completa, pero en la siguiente Figura 1 se muestran algunos elementos adicionales introducidos, que no afectan la funcionalidad simulada de multiplicador si se cumple que:  todas las resistencias (que permitirán abrir las ramas del circuito) se modelan como cortos circuitos (miliohmios),salvo R2,que es la resistencia de carga (de más de 47K para condensadores de más de 22uF); D10 y D9 son diodos separadores (de función rectificadora y de filtrado capacitivo) que aunque introducen pérdidas adicionales no afectan el funcionamiento como tal del cuadruplicador (de voltaje en R2, entre nodos e y g).

Con algo de imaginación y creatividad (que justamente persiguen que el estudiante se apropie de las diversas funciones de los circuitos con diodos más no de los circuitos simplificados de los libros de texto) es posible realizar ajustes simples al circuito base mostrado, tales como reubicar el nodo de referencia o tierra, reemplazar algunos elementos por corto circuito, circuito abierto, otras resistencias, fuentes de señal, de pulsos, de DC o  diodos Zener, o agregar pequeños circuitos adicionales en protoboard para lograr las siguientes funciones, como mínimo:

1- Multiplicador de voltaje de media onda y de onda completa, x3,x4 con aplicación a oscilador de relajación (alto voltaje 60-80V) con bulbo de neón.

2- Duplicador de voltaje onda completa.

3- Rectificador de onda completa (puente y tap central) con filtros capacitivos y salida dual de voltaje, con diodo separador de voltaje rectificado y filtrado, muy útil para posteriormente implementar un detector de cruce por cero con un transistor para el dimmer discreto como proyecto final del curso.

4- Estabilización de voltaje con Zener y refuerzo, de potencia o corriente, transistorizado.

5- Compuerta de discriminación o switch analógico en configuración puente de diodos: Vs es conmutada por señal Vc de mayor frecuencia (ej: modulación PAM). Vc puede ser solo una señal alterna de pulsos  o de pulsos más fuente DC, duales.

6- Acondicionador multifuncional: recortador sencillo o dual, serie o paralelo.

7- Acondicionador multifuncional: sujetador con diodo  y capacitancia.

8- Característica IvsV arbitraria de tres ramas paralelas.

9- Compuerta lógica OR con diodos.

10- Compuerta lógica AND con diodos.

Una versión algo más elaborada demostrando en el simulador Proteus la multi configuración de las aplicaciones mencionadas, se aprecia en la Figura 2.

Encuentre más información sobre cómo implementar un prototipo funcional y cómo configurar y simular las aplicaciones de diodos mencionadas (acceso a carpeta gdrive con archivos del proyecto con casos de aplicación demostrando los ajustes sugeridos y sus respectivas simulaciones en LTPSICE como los mostrados a continuación).

Recortador y sujetador:

 

 

 

 

 

 

 

 

Síntesis de característica I vs V arbitraria:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Multiplicador de Voltaje de media onda (Oscilador de relajación HV con bulbo de Neón):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Modulador PAM (conmutador analógico):

 

 

 

 

 

 

 

 

Estabilizador de voltaje dual (con diodos Zener):

Particularmente, el caso del estabilizador Zener, por su utilidad didáctica, amerita mayor atención.  El modelo de trabajo del estabilizador Zener se puede apreciar en la siguiente figura.  Incluye pérdidas (resistivas) en el devanado secundario del transformador (sugeridas y modeladas inicialmente por el maestro Ing. Vytautas Gabriunas S. MSc.), las cuales normalmente se desprecian en los análisis teóricos en los libros de texto, pero que en la práctica suelen tener efectos apreciables, al igual que las resistencias de contacto (de décimas de ohmio) en los montajes experimentales prácticos en protoboards o similares y se evidencian en el contraste entre cálculos y mediciones.  Nótese que dado el carácter serie de Rpérdidas (secundario del transformador) es conveniente para efecto de análisis introducirla después de los Diodos recitifcadores (y antes de Cfiltro).  Una hoja electrónica en línea está disponible (http://bit.ly/estabilizener) para cálculos relacionados con el estabilizador de voltaje Zener.