Circuitos Recortadores de Diodos: Guía Completa de Tipos y Aplicaciones

Recortador de Voltaje con Diodo

Fuente: Wikimedia Commons

¿Trabajas en proyectos electrónicos que requieren protección contra picos de alta tensión? Entonces necesitas un circuito recortador de diodos, ya que permite regular la forma de onda. Pero como la mayoría de circuitos, tiene un principio de funcionamiento que debes entender para operarlo correctamente. Además, existen diferentes categorías de circuitos recortadores. La buena noticia es que en este artículo lo cubrimos todo y más. Sigue leyendo.

¿Qué es un Circuito Recortador de Diodos?

Recortador de Forma de Onda con Diodo

Fuente: Wikimedia Commons

El recortador de diodos es un circuito formador de ondas. Toma una forma de onda de entrada y recorta ambas mitades, la superior o la inferior, según las características del diodo. También se le conoce como limitador de diodos.

Cuando el recortador recorta una señal de entrada, genera una forma de onda de salida que parece una versión aplanada de la entrada. Puedes usar este circuito para reformar una forma de onda de entrada con diodos Schottky y de señal, o emplear diodos Zener para protección contra sobretensión, evitando que el voltaje de salida supere un nivel determinado.

Los componentes esenciales para construir un circuito recortador son una resistencia y un diodo ideal. Además, es vital añadir una pila de CC para fijar el nivel de recorte al valor deseado.

¿Cómo Funciona un Circuito Recortador de Diodos?

El principio de funcionamiento es similar al del diodo: permite el paso de corriente, clampeando el voltaje, cuando está polarizado en directo. Cuando está polarizado en inversa, no circula corriente y el voltaje en sus terminales permanece inalterado.

Categorías de Recortadores

Generalmente existen dos categorías principales: paralelo y serie. La configuración paralela ocurre cuando el diodo está en derivación paralela a la carga; la serie, cuando el diodo y la carga están en serie.

Recortador Positivo de Diodos

Recortador Positivo de Diodos

Fuente: Tutorialspoint

En un recortador positivo, los semiciclos positivos de la tensión de entrada desaparecen. Si el diodo está en serie con la carga, durante el semiciclo positivo de la forma de onda de entrada el diodo se polariza en inversa, recortando ese semiciclo y la tensión de salida se mantiene a 0 V. En el semiciclo negativo, el diodo se polariza en directo y aparece el semiciclo negativo en la salida.

Si el diodo está en paralelo con la carga, ocurre lo contrario: durante el semiciclo positivo el diodo se polariza en directo, actuando como interruptor cerrado y la tensión de salida es cero. En el semiciclo negativo, el diodo se polariza en inversa, actúa como interruptor abierto y la tensión de entrada completa aparece en la carga (si R_L > R). El circuito actúa como divisor de tensión con salida [R_L/(R + R_L)] V_MAX = -V_MAX (cuando R < R_L).

Recortador Negativo de Diodos

Recortador Negativo de Diodos

Fuente: Wikimedia Commons

El recortador negativo es el inverso del positivo. Cuando el diodo está polarizado en directo y la forma de onda sinusoidal tiene un ciclo negativo, lo recorta a -0,7 V. Cuando el diodo está en inversa, deja pasar el semiciclo positivo sin afectarlo. Así se obtiene un recortador negativo que limita el semiciclo negativo de la tensión de entrada.

¿Puede el diodo recortar ambos ciclos? Sí, conectando dos diodos en paralelo inverso: el primer diodo (D1) recorta el semiciclo positivo y el segundo (D2) el negativo. Con diodos ideales, las formas de onda de salida serían cero, pero con polarización directa hay una caída de tensión en los diodos, por lo que los puntos de recorte ocurren en +0,7 V y -0,7 V.

Se pueden obtener valores superiores al umbral de ±0,7 V añadiendo una tensión de polarización al diodo o conectando varios diodos en serie para crear múltiplos de 0,7 V.

Recortador Combinado

Recortador Combinado de Diodos

Fuente: Researchgate

El recortador combinado sirve para recortar una parte de los semiciclos positivo y negativo de la tensión de entrada. Cuando la tensión de entrada supera el voltaje de la primera pila (+V1) del D1, este conduce intensamente mientras D2 está en inversa, y la salida se mantiene en +V1. En el semiciclo negativo, D1 está en inversa y +V1 se mantiene hasta que la señal supera la tensión de la pila V2, momento en que D2 conduce y la salida se queda en -V2 mientras -V2 sea menor que la tensión de entrada.

Circuitos Recortadores de Diodos Polarizados

Circuito Recortador de Diodos Polarizado

Fuente: Tutorialspoint

Una tensión de polarización es esencial para generar circuitos recortadores a distintos niveles. Para que el diodo conduzca en directo, V_POL + 0,7 V debe ser menor que la tensión en la combinación en serie. Por ejemplo, con V_POL = 5,5 V, solo habrá polarización directa cuando la tensión supere 6,2 V, recortando todos los niveles superiores a este punto.

Recortador Negativo con Polarización

Al variar la tensión de polarización del diodo, se obtienen diferentes niveles de limitación o recorte. Si se quieren recortar ambos semiciclos, se usan dos diodos polarizados; las tensiones de polarización no tienen por qué ser iguales (ej. +8 V para positivo y -10 V para negativo).

Recortador Positivo con Polarización

Invirtiendo la tensión de polarización de la pila y el diodo, cuando el diodo conduce en el ciclo negativo de la forma de onda de salida, V_POL se mantiene en un nivel determinado.

Recortador de Diodos con Varios Niveles de Polarización

El diodo D1 conduce cuando el semiciclo positivo alcanza +4,7 V, limitando la forma de onda a ese valor. Para que D2 conduzca, la tensión debe llegar a -6,7 V, recortando automáticamente todas las tensiones negativas por debajo de -6,7 V y positivas por encima de +4,7 V. Evita ajustar niveles de recorte demasiado bajos o formas de onda de entrada demasiado altas, o se obtendrá una onda cuadrada al eliminar ambos picos.

Circuitos Recortadores con Diodos Zener

La tensión de polarización permite controlar con precisión el recorte, pero su desventaja es necesitar una fuente de f.e.m. adicional. Los diodos Zener solucionan esto, ya que trabajan en la región de ruptura inversa, ideales para recorte o regulación de voltaje.

Cuando el Zener conduce en directo, se comporta como un diodo de silicio normal con caída de 0,7 V. En inversa, bloquea la tensión hasta alcanzar su voltaje de ruptura. La forma de onda se recorta al voltaje Zener en inversa, y el circuito actúa como diodo normal (0,7 V) en el semiciclo negativo.

Aplicaciones del Circuito Recortador de Diodos

• Fuentes de alimentación
• Eliminación de rizado excesivo en señales que superan un nivel de ruido en transmisores FM
• Ajuste de formas de onda existentes y creación de nuevas
• Como diodo de rueda libre para proteger transistores de efectos transitorios
• Limitación de la tensión de entrada en un dispositivo

Conclusión

Un circuito recortador de diodos restringe, previene o recorta eficazmente la tensión o forma de onda de entrada por debajo o por encima de un nivel específico. Existen diferentes tipos según lo que se quiera lograr. ¿Qué opinas del tema? ¿Necesitas ayuda para elegir el mejor circuito recortador para tu proyecto? No dudes en contactarnos.