Simulador de Fuente Lineal 78XX + Filtro Tipo Pi (π) + Osciloscopio Digital Panorámico

Pantalla OSD Ampliada (12×8 div) | Encendido/Apagado y Escala V/div por Canal | Base de Tiempo (ms/div) | Cursores Arrastrables
Operación Normal
Osciloscopio Digital Multicanal OSD (Grilla Profesional 12 × 8 Divisiones)
Cursores Verticales Tiempo (T1 / T2) Arrastrables ⟷
T1: 15.00 ms | T2: 25.00 ms Δt: 10.00 ms (f = 100.0 Hz)
Cursores Horizontales Amplitud (Y1 / Y2) Arrastrables ↕
Y1: 15.50 V | Y2: 12.00 V ΔV (Pico a Pico): 3.50 V
CH1: Vin [5V/div]
CH2: Iin [0.5A/div]
CH3: Vout Reg [5V/div]
CH4: Vout Filtro π [5V/div]
ΔVin (C1): 0.25 Vpp | t_carga: 1.15 ms ΔVout (Sin Filtro π): 2.0 mVpp ΔVout_π (Con Filtro π): 0.1 mVpp
CANAL 1: Vin (C1)
Posición Vertical (Offset Y) 0.0 div
CANAL 2: Iin / Icarga
Posición Vertical (Offset Y) 0.0 div
CANAL 3: Vout (Sin π)
Posición Vertical (Offset Y) 0.0 div
CANAL 4: Vout (Con π)
Posición Vertical (Offset Y) 0.0 div
Parámetros de la Fuente y Diagnóstico
⚠️ ADVERTENCIA PREVENTIVA (NIVEL ≥ 90% DEL LÍMITE SOA): Riesgo inminente de daño térmico o eléctrico en los componentes.
¡FALLA CATASTRÓFICA DEL SISTEMA!

12.0 Vca
1000 µF
470 µF
20.0 Ω (0.25 A)
Simulación de Fallas en Electrolíticos
Telemetría Eléctrica y Térmica
Vin Promedio / Ripple C1
15.3 V
Vout Reg / Vout Filtro π
5.00V / 4.94V
Corriente Carga (I_RL)
0.25 A
Potencia en RL (P_RL)
1.22 W
Ripple Salida SIN Filtro π
2.0 mVpp
Ripple Salida CON Filtro π
0.1 mVpp
Disipación Regulador 78XX (P_reg) [Alerta ≥ 13.5W | Falla > 15W]
2.58 W (17% SOA)
Documentación Técnica, Manual y Laboratorio
220Vca 50Hz T1 (3-36V) 12.0 Vca D1-D4 Graetz CH1:Vin CH2:I C1 1000 µF [OK] C2 100nF LM7805 1:IN 2:GND 3:OUT CH3:Vout(Reg) C3 100nF C4 470 µF [OK] ETAPA FILTRO PI (π) Lπ: 10mH C5 470µF CH4:Vout(π) RL 20.0 Ω

1. Función Didáctica de Cada Elemento del Circuito

Transformador T1 (220 Vca a 3-36 Vca)

Reduce la tensión de red mediante inducción electromagnética y brinda aislación galvánica de seguridad entre la red de 220 Vca y el usuario.

Puente de Diodos D1-D4 (Graetz)

Rectifica ambos semiciclos de la onda senoidal de 50 Hz convirtiéndola en una tensión pulsante unidireccional de 100 Hz. Provoca una caída de ~1.4 V (dos diodos en conducción por semiciclo).

Filtro de Entrada: C1 (470-1000 µF) + C2 (100 nF)

C1 (Electrolítico): Almacena carga en las crestas y la entrega en los valles, reduciendo el rizado de 100 Hz.
C2 (Cerámico): Deriva a masa ruidos de alta frecuencia e impide auto-oscilaciones en el regulador.

Regulador Lineal Serie 78XX (05/09/12/15)

Actúa como un resistor variable automático en serie que mantiene fija la tensión de salida hasta 1.0 ACC máx., absorbiendo el excedente de tensión en forma de calor (P_reg).

Filtro de Salida (C3 + C4) y Filtro Tipo Pi (Lπ + C5)

C3 (100 nF): Estabiliza la respuesta transitoria.
C4 + Lπ (10 mH) + C5 (470 µF): Conforman un filtro pasa-bajos de 2° orden (Tipo π) que bloquea el rizado remanente reduciéndolo en más de 25 dB.

Resistencia de Carga Variable (RL)

Simula el consumo del circuito alimentado, permitiendo exigir desde 0.05 A hasta 1.50 ACC para ensayar el comportamiento normal, la alerta al 90% y el corte por sobrecarga.

2. Comportamiento ante una Tensión Incorrecta de Entrada

A. Tensión Insuficiente (Efecto Dropout)

Todo regulador 78XX requiere que el valle de entrada supere al menos en 2.0 V a la tensión nominal (Vin_mín ≥ Vreg + 2V). Si la tensión del secundario es muy baja o C1 está seco, el regulador pierde el control: la tensión de salida cae y el rizado de 100 Hz pasa directamente hacia la carga.

B. Tensión Excesiva (Sobrecarga Térmica)

La diferencia entre Vin y Vout multiplicada por la corriente se transforma en calor: P_reg = (Vin - Vout) × I_RL. Con tensiones de secundario altas y corrientes moderadas, se supera el 90% (13.5 W, Pre-Alerta) y al pasar los 15.0 W el integrado se quema por exceso de temperatura de juntura.

C. Sobretensión de Ruptura (Vin_pico > 35 V)

Cuando el secundario supera los ~25.8 Vca RMS, la tensión pico rectificada supera los 35.0 V DC máximos que soporta el silicio interno del 78XX, produciendo su destrucción instantánea por ruptura dieléctrica.

3. Uso de Controles de Escala (V/div, ms/div), Encendido de Canales y Cursores

CH1 (Amarillo): Tensión de Entrada Vin(t) en C1

Seleccionando 1 ms/div o 2 ms/div en la Base de Tiempo y pulsando ⚡ Medir Carga C1, podés observar con gran detalle la rampa senoidal de carga frente a la descarga exponencial.

CH2 (Cian): Corriente de Entrada / Carga Iin(t)

Podés cambiar su sensibilidad entre 0.1 A/div y 1.0 A/div para ampliar los pulsos de corriente de recarga del capacitor C1 cuando la demanda de carga es baja.

CH3 (Verde Punteado) y CH4 (Magenta): Zoom de Rizado

Cambiando la escala de CH3 o CH4 a 0.1 V/div o 0.5 V/div y presionando 🎯 Traer Traza al Centro, podés hacer zoom vertical sobre la onda continua para ver el rizado residual con y sin el Filtro Tipo π.

A. Guía de Trabajos Prácticos de Laboratorio (Con Configuración Automática de Escalas y Cursores)

TP 1: Medición de Rizado y Dropout con Cursores

Configura el LM7812 con secundario en 9.5 Vca, C1 = 470 µF e I_RL = 0.60 A. Ajusta la escala y los cursores sobre CH1 para medir el valle por debajo de 14.0 V.

TP 2: Zoom en Capacitor Seco y Filtro Tipo Pi (π)

Con el LM7809 a 12 Vca y 0.70 A, simula Electrolito Seco en C4, apaga CH1/CH2 y aplica zoom vertical (0.5 V/div) sobre CH3 y CH4 para contrastar el ruido HF antes y después del filtro π.

TP 3: Auditoría Térmica y Pulso de Carga en 2 ms/div

Alimenta el LM7805 con 18.0 Vca y exige 0.75 A (Pre-Alerta ≥ 90% SOA). Configura la base de tiempo en 2 ms/div para medir el ancho exacto del pulso de corriente en CH2.

TP 4: Sobretensión y Falla Catastrófica en Electrolíticos

Coloca el sistema al borde de ruptura dieléctrica (24.5 Vca → Vpico ≈ 33.2 V, Pre-Alerta 90%) en escala de 10 V/div. Mide con el cursor Y1 la cercanía a los 35.0 V límite.

B. Autoevaluación Técnica sobre Regulación Lineal, Ripple y Diagnóstico de Fallas

Puntaje: Sin calificar
1. Si se selecciona el regulador LM7812 (+12V), ¿cuál es la tensión instantánea mínima (valle medido con el cursor Y2 en CH1) que debe existir en su entrada para que no pierda regulación por efecto Dropout?
2. ¿Qué fenómeno se mide con los cursores Y1 e Y2 en el Canal 1 cuando el capacitor electrolítico de entrada C1 sufre el "secado" de su electrolito?
3. Un regulador LM7805 recibe una tensión media de entrada Vin = 23 V DC y alimenta una carga RL con 0.80 A. ¿Cuál es la potencia disipada en el regulador y qué ocurre en el simulador?
4. Al activar el Filtro Tipo Pi (π) a la salida (Lπ + C5) y comparar los canales CH3 (verde) y CH4 (magenta), ¿cuál es su efecto principal sobre la señal de salida?
5. ¿Qué sucede en el circuito si el capacitor electrolítico de salida C4 se pone en cortocircuito franco (0 Ω a tierra)?
6. Si colocamos los cursores verticales T1 y T2 sobre dos picos consecutivos de la onda de rizado en el capacitor C1 (rectificación de onda completa de red de 50 Hz), ¿qué intervalo Δt medirán sin importar qué escala ms/div esté seleccionada?