Electronica Tecnologia 1

ESCUELA MUNICIPAL DE FORMACION PROFESIONAL Nº 5 “ DON BOSCO”

ELECTRÓNICA BASICA

ELECTRONICA BASICA

El átomo y sus partículas.

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La materia está constituida por moléculas y éstas a su vez por átomos.

El átomo, esta formado por un núcleo y una corteza. En el núcleo se encuentran los protones y neutrones, mientras que en la corteza se encuentran los electrones, girando alrededor del núcleo en distintas órbitas

Partículas del átomo

Los protones poseen carga eléctrica positiva y masa. Los neutrones no poseen carga, su función es la de mantener unidos a los protones entre si, y también poseen masa. Los electrones tienen carga eléctrica negativa, del mismo valor que la del protón, su masa es muy inferior a la del protón o neutrón, por lo que la consideraremos despreciable.

Un átomo se considera eléctricamente neutro cuando tiene el mismo número de protones que de electrones.

La masa del átomo, es la suma de las masas de protones y neutrones.

Materiales conductores, aislantes y semiconductores.

Las propiedades del átomo dependen de como están distribuidos sus electrones en la corteza. Aquellos que tienen pocos electrones en su última capa y está incompleta, los pueden perder con facilidad, quedando cargados positivamente (+). Estos átomos reciben el nombre de metales.

Los átomos a los que les faltan pocos electrones para completar su última capa, los ganan con facilidad, quedando cargados negativamente (-). Son los no metales.

Si tienen completa la última capa, se quedan como están y quedarán neutros. Estos son los gases nobles o inertes.

Cuando los átomos metálicos se unen entre si los electrones de su última capa circulan por la estructura con gran libertad, y por ello se les conoce como conductores.

Cuando un material no permite la circulación de los electrones entre sus átomos, se le conoce como aislante.

Existen un grupo especial de materiales (Silicio y Germanio) que en determinadas circunstancias permiten la circulación de sus electrones y en otras no, se les conoce como semiconductores.

Se define la corriente eléctrica como el movimiento de electrones a través de un conductor.

Corriente de electrones a través un conductor

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De manera que estos electrones pasan de un átomo al siguiente y así sucesivamente avanzando muy poco pero lo hacen muy rápidamente.

La cantidad de carga que circula por un conductor en un segundo se denomina Intensidad de Corriente o Corriente eléctrica. Se representa por la letra I y su unidad es el Amperio (A).

Para que los electrones realicen este movimiento ordenado debe existir una fuerza que los impulse, a esta fuerza se le llama Diferencia de Potencial o voltaje o tensión. Esto lo podemos conseguir conectando cargas de distinto signo en los extremos del conductor.

Fuerza electromotriz que impulsa la corriente de electrones a través un conductor

En la práctica se puede conseguir con una pila, con una batería o conectándolo a la red eléctrica.

Obtención de la Fuerza electromotriz de una pila

La diferencia de potencial (voltaje, tensión) se representa por la letra V y su unidad es el Voltio (V).

Pero se puede hacer que estos electrones pasen siempre en la misma dirección (corriente continua) o que cambien el sentido de paso e incluso que varíe la cantidad de electrones que pasan cada vez (corriente alterna).

La conversión de corriente alterna en continua o viceversa es muy fácil con los sistemas electrónicos actuales.

La inmensa mayoría de aparatos electrónicos utilizan la corriente continua ya que deben controlar el paso de los electrones de una forma muy selectiva. Sin embargo la mayor parte de la producción y transporte de la corriente es alterna, por lo que se debe transformar la corriente alterna en continua

Corriente continua (c.c.)

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Corriente alterna (c.a.)

Componentes electrónicos.

Resistencias

Las resistencias son elementos cuya misión es dificultar el paso de la corriente eléctrica a través de ellas.

Su característica principal es su resistencia óhmica aunque tienen otra no menos importante como la potencia máxima que pueden disipar. Ésta última depende principalmente de la construcción física del elemento.

La resistencia óhmica se mide en ohm = Ω

Se suele utilizar también múltiplos de esta unidad:

Kilo Ohm = 1K Ω = 1000 Ω

Mega Ohm = 1M Ω =1000000 Ω

La serigrafía y su aspecto físico son:

Otra posible serigrafía:

Las resistencias no poseen polaridad. Es decir, se pueden colocar en la plaqueta sin tener en cuenta su orientación.Para conocer el valor de una resistencia, tenemos dos posibilidades. La primera, y más sencilla, es tomar un multímetro, seleccionar el modo óhmetro y medir directamente el valor de resistencia

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La segunda, es observar los colores que aparecen sobre las mismas. Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen. Cabe aclara que esto es válido sólo para resistencias de potencia pequeña (menor de 2 W), ya que las de potencia mayor generalmente llevan su valor impreso, con números, sobre su cuerpo:

Resistencia de 0.27 Ω 5W de potencia

Banda de colores:

En la resistencia de la izquierda vemos el método de codificación más difundido. En el cuerpo de la resistencia hay 4 anillos de color que, considerándolos a partir de un extremo y en dirección al centro, indican el valor óhmico de este componente

El número que corresponde al primer color indica la primera cifra, el segundo color la segunda cifra y el tercer color indica el número de ceros que siguen a la cifra obtenida, con lo que se tiene el valor efectivo de la resistencia. El cuarto anillo, o su ausencia, indica la tolerancia.

Podemos ver que la resistencia de la izquierda tiene los colores amarillo-violeta-naranja-oro , de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 4-7-3 ceros, con una tolerancia del 5%, o sea, 47000 Ω ó 47 KΩ. La tolerancia indica que el valor real estará entre 44.650 Ω y 49.350 Ω (47 KΩ±5%).

La resistencia de la derecha, por su parte, tiene una banda más de color y es que se trata de una resistencia de precisión.

Esto además es corroborado por el color de la banda de tolerancia, que al ser de color rojo indica que es una resistencia del 2%. Éstas tienen tres cifras significativas (al contrario que las anteriores, que tenían 2) y los colores son marrón-verde-amarillo-naranja, de forma que según la tabla de abajo podríamos decir que tiene un valor de: 1-5-4-4 ceros, con una tolerancia del 2%, o sea, 1.540.000 Ω ó 1.540 KΩ ó 1.54 MΩ.

La tolerancia indica que el valor real estará entre 1509.2 KΩ y 1570.8 KΩ (1.54 MΩ±2%).

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Código e colores de resistencias

Ejemplo:

La primer cifra es amarillo, o sea 4. La segunda cifra es violeta, o sea 7. La tercera es rojo, o sea 2. Este número es la cantidad de ceros

que le siguen a las 2 cifras anteriores

Por lo tanto su valor es de 4-7-00 Ω = 4,7K Ω . Otra forma que normalmente se utiliza para nombrar las resistencias es intercalar la K” entre las dos cifras 4K7 Ω

Los valores normalizados para resistencias comerciales hasta una potencia de 2W son los siguientes:

1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2

Utilizando un factor multiplicador comprendido entre 0,1 y 1000000.

Ejemplos:

1. 1,8 x 10000 = 18000 Ω 18 K Ω

2. 3,3 x 10 = 33 Ω

3. 6,8 x 1000000 = 6800000 = 6M8

Los Resistencias se clasifican en: Fijos, variables y no lineales ( NTC, PTC, LDR .)

Color Banda1 Banda2 Multiplicador ToleranciaPlata - - X 0.01 10 %

Oro

- - X 0.1 5 %

Negro 0 0 X 1

-Marrón 1 1 X 10 1 %

Rojo 2 2 X 100 2 %

Naranja 3 3 X 1000 -Amarillo 4 4 X 10000 -

Verde 5 5 X 100000 % 0.5Azul 6 6 X 1000000 -

Violeta 7 7 - -

Gris 8 8 - -Blanco 9 9 - -

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http://electronred.iespana.es/electronred/Semiconductores.htm#TERMISTORES


Resistencias Fijas.-

Símbolos: Aspecto físico:

Resistencias variables.-

Símbolo: Aspecto físico:

Símbolo: Aspecto físico:

Resistencias dependientes, existen cuatro tipos de resistencias dependientes: NTC, PTC, LDR y VDR.

NTC: Resistencia de coeficiente negativo de temperatura. Cuando aumenta la temperatura de la misma disminuye su valor óhmico. Se utiliza en aplicaciones relacionadas con la temperatura

PTC: Resistencia de coeficiente positivo de temperatura. Cuando aumenta la temperatura de la misma aumenta su valor óhmico.

LDR: Resistencia dependiente de la luz. Cuando aumenta la intensidad luminosa sobre la misma disminuye su valor óhmico.

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Se utiliza en aplicaciones relacionadas con la intensidad luminosa.

VDR: Resistencia dependiente de la tensión. Cuando aumenta la tensión en sus extremos disminuye su valor óhmico, y circula más corriente por sus extremos.

Se utiliza como protección para evitar subidas de tensión en los circuitos. Cuando se supera la tensión de la VDR la corriente se marcha por ella y protege al circuito.

Los resistores se pueden clasificar también en función de su potencia. Esto hay que tenerlo en cuenta a la hora de montarlos en un circuito, puesto que la misión de estos componentes es la de disipar energía eléctrica en forma de calor. Por lo tanto, no es suficiente con definir su valor en óhmios, también se debe conocer su potencia. Las mas usuales son: 1/8 w, 1/4 w, 1/2 w, 1w, 2w, 4w, 8w y 10w.

C apacitores.

Básicamente un capacitor es un dispositivo capaz de almacenar energía. El capacitor toma energía y se carga hasta una cierta tensión. Luego se descarga según el circuito que lo acompañe. están formados por dos armaduras conductoras, separadas por un material dieléctrico que da nombre al tipo de condensador.

Los hay de diversos tipos: Cerámicos, Poliéster, Electrolíticos, Papel, Mica, Tántalio

La simbología que se utiliza es la siguiente:

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Su unidad es el Faradio, y sus submúltiplos son:

Microfaradios 1µF = 0.000001 F = 1.10 6

F

Nanofaradios 1nF = 0.000000001 F = 1.10 9

F

Picofaradios 1pF = 0.000000000001 F = 1.10 12

F

Para entender el funcionamiento de un condensador lo vamos a someter a la carga y descarga del mismo en serie con una resistencia. Observemos las figuras teoricas:

Cuando cerramos el circuito de carga el condensador (figura 1) se carga hasta alcanzar casi la tensión de alimentación. El tiempo de carga depende de la capacidad del condensador y del valor óhmico de la resistencia que está en serie con él R1, siguiendo la fórmula:

t1= 5*R1*C

Cuando cerramos el circuito de descarga ( figura 2), es el condensador el que entrega la corriente a la resistencia hasta agotarse su carga.

El tiempo de descarga ahora depende de la capacidad y de la resistencia de descarga R2.

t2= 5*R2*C

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Una de las aplicaciones más comunes para los condensadores son los temporizadores, esperar hasta que el condensador se cargue o descargue.

por ejemplo:

Calcula el tiempo que tardará en cargarse un condensador de 4700 F que está en serie con una resistencia de 1000 .

Solución:

Otro ejemplo:

¿Cuánto tiempo lucirá una bombilla que se conecta al condensador una vez cargado si la bombilla tiene 2000 de resistencia?

Solución:

Hay circuitos que aprovechan esta particularidad de carga descarga.

Ejemplos típicos son los osciladores.

Armando un circuito que incluya componentes RC (resistencia y capacitor) se puede fácilmente generar una oscilación. Una forma de tensión típica es la siguiente:

Existen diferentes tipos de capacitores. Los más típicos son:

Capacitores cerámi cos:

Los cerámicos son los capacitores más corrientes. Sus valores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pF y 47 nF. No poseen polaridad. Es decir, se pueden colocar en la plaqueta sin tener en cuenta su orientación.

La serigrafía y su aspecto físico es el siguiente:

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Código "101" de los condensadores

Es el código utilizado en los condensadores cerámicos y poliéster, se imprimen 3 cifras, dos de ellas son las significativas y la última de ellas indica el número de ceros que se deben añadir a las precedentes.

El resultado debe expresarse siempre en picofaradios pF.Así, 561 significa 560 pF, 564 significa 560000 pF = 560 nF, y en el ejemplo de la figura de la derecha, 403 significa 40000 pF = 40 nF.

Otra forma en que se expresa el valor nominal de la capacidad es mediante un código de marcas. Se utilizan dos números y las letras N (nF) y P (pF). Con esto se puede expresar cualquier cifra ente 0,1 pF y 990 nF

Ejemplos:

• 2P2 = 2,2 pF• 15N = 15 nF

Codificación mediante letras

En los capacitores se recurre también a la escritura de diferentes códigos mediante letras impresas.

A veces aparece impresa en los condensadores la letra "K" a continuación de las letras; en este caso no se traduce por "kilo", o sea, 1000 sino que "K" significa tolerancia del 10% sobre el valor de la capacidad, en tanto que "M" corresponde a tolerancia del 20% y "J", tolerancia del 5%.

LETRA Tolerancia

"M" +/- 20%

"K" +/- 10%

"J" +/- 5%

Detrás de estas letras figura la tensión de trabajo y delante de las mismas el valor de la capacidad indicado con cifras. Para expresar este valor se puede recurrir a la colocación de un punto entre las cifras (con valor cero), refiriéndose en este caso a la unidad microfaradio (µF) o bien al empleo del prefijo "n" (nanofaradio = 1000 pF).

Ejemplo: un condensador marcado con 0,047 J 630 tiene un valor de 47000 pF = 47 nF, tolerancia del 5% sobre dicho valor y tensión máxima de trabajo de 630 v. También se podría haber marcado de las siguientes

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maneras: 4,7n J 630, o 4n7 J 630.

Los capacitores electrolíticos POSEEN polaridad. Es decir, se deben colocar en la plaqueta teniendo en cuenta su posición correcta.

El signo menos indica la pata de polaridad negativa, que corresponde con el lado largo de la serigrafía como lo muestra la siguiente foto:

Siendo la correcta posición como lo indica la imagen a la derecha:

Su simbología, dentro de los circuitos, es igual a la serigrafía.

Capacitores de tantalio:

Los capacitares de tantalio son del tipo electrolítico, y por ende poseen polaridad. Esto quiere decir que es importante al momento de soldarlo a la placa colocarlo en la correcta posición.

La polaridad generalmente se indica mediante una línea (en forma de “L”) y en su extremo dibujado el signo “+”

.

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Las bobinas

Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica.

Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire.

Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH.

Sus símbolos normalizados son los siguientes:

1. Bobina 2. Inductancia 3. Bobina con tomas fijas

4. Bobina con núcleo ferromagnético

5. Bobina con núcleo de ferroxcube 6. Bobina blindada

7. Bobina electroimán 8. Bobina ajustable 9. Bobina variable

Existen bobinas de diversos tipos según su núcleo y según tipo de arrollamiento. Su aplicación principal es como filtro en un circuito electrónico, denominándose comúnmente, choques.

Características

1. Permeabilidad magnética (m).- Es una característica que tiene gran influencia sobre el núcleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas. Los materiales ferromagnéticos son muy sensibles a los campos magnéticos y producen unos valores altos de inductancia, sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos magnéticos.El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magnéticos se llama permeabilidad magnética.

Cuando este factor es grande el valor de la inductancia también lo es.

2. Factor de calidad (Q).- Relaciona la inductancia con el valor óhmico del hilo de la bobina. La bobina será buena si la inductancia es mayor que el valor óhmico debido al hilo de la misma.

TIPOS DE BOBINAS

1. FIJAS

Con núcleo de aire

El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las

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espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tener tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas.

Con núcleo sólido

Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel elevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube. Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo). Así nos encontraremos con las configuraciones propias de estos últimos. Las secciones de los núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L.

Bobina de ferritaBobina de ferrita de nido de

abeja Bobinas de ferrita para SMD Bobinas con núcleo toroidal

Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga. Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen mínimo.

Las bobinas de núcleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magnético cerrado, dotándolas de un gran rendimiento y precisión.

La bobinas de ferrita arrolladas sobre núcleo de ferrita, normalmente cilíndricos, con aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista práctico ya que, permite emplear el conjunto como antena colocándola directamente en el receptor.

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Las bobinas grabadas sobre el cobre, en un circuito impreso tienen la ventaja de su mínimo coste pero son difícilmente ajustables mediante núcleo.

Bobinas variables

También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductancia se produce por desplazamiento del núcleo.Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma.

Antes de seguir y para aunar criterios daremos la definición de la ley más importante y utilizada en la teoría de circuitos:

LEY DE OHM

La intensidad de corriente que circula por un circuito eléctrico, es directamente proporcional al voltaje o tensión aplicado al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia que ofrece dicho circuito al paso de la corriente eléctrica.

La expresión matemática que cumple con esta definición es la siguiente:

I = V / R

Donde I es la intensidad, V es la tensión y R la resistencia, siendo sus unidades las siguientes:

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Los múltiplos y submúltiplos mas utilizados en electrónica para estas magnitudes son los siguientes:

MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS

R®Resistencia Ohmio WMegaohmio(MW)=10 WKiloohmio(KW)=10 W

I®Intensidad Amperio AMiliamperio(mA)=10 A

Microamperio(uA)=10 A

V®Voltaje Voltio VMilivoltio(mV)=10 V

POTENCIA

La potencia se define como el producto entre la tensión aplicada a un circuito eléctrico y la intensidad que es absorbida por este. Su unidad de medida es el vatio, y se representa por la letra W.

P = V x I

Si tenemos en cuenta además la ley de OHM, y sustituimos en la expresión anterior, podemos obtener las siguientes fórmulas:

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Las resistencias se pueden conectar entre si, de manera que podemos obtener distintos tipos de circuitos:

Circuitos Serie

Se caracteriza por que la resistencia total del circuito es la suma de las resistencias que lo componen.

RT = R1+R2+R3

La corriente que circula es la misma por todos los elementos.:

I1 = I2 = I3 = IT

Además según la ley de Ohm IT = VT/RT

La tensión se reparte entre los distintos elementos:

VT = V1 + V2 + V3

Esto quiere decir que cuanto mayor sea el valor óhmico de la resistencia, mayor será la caída de tensión en ella.

V1 = R1 . I1

V2 = R2 . I2

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V3 = R3 . I3

Circuito paralelo

Se caracteriza por que la inversa de la resistencia total del circuito es la suma de las inversas de las resistencias que lo componen:

.

Otra forma de expresar la resistencia total cuando son dos los elementos es:

La intensidad se reparte inversamente al valor de cada resistencia: Esto quiere decir que cuanto mayor sea el valor de la resistencia, menor será la intensidad que circule por ella.

I1 = VT/R1

I2 = VT/R2

I3 = VT/R3

La tensión de la Fuente es la misma en todos los elementos.

V1 = V2 = V3 = VT

Circuito mixto

Es un circuito compuesto por resistencias conectadas entre si en serie, y en paralelo.

Ejemplos:

1. Partimos de un circuito mixto, y lo convertimos en un circuito paralelo:

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2. Partimos de un circuito mixto, y lo convertimos en un circuito serie:

Por lo tanto a la hora de analizarlos habrá que convertirlos a un circuito paralelo o serie, y así poder utilizar las fórmulas vistas anteriormente.

Diodos.El diodo es un elemento de dos terminales (ánodo y cátodo) que permite (o no) el paso de la corriente en una sola dirección, según cómo se coloque la tensión en sus bornes.

A la forma de cómo se lo alimenta se le llama polarización.

Si se coloca una tensión mayor en el ánodo que en el cátodo, el diodo se encuentra polarizado en directa. Un diodo en estas condiciones permite el paso de la corriente. Es decir, es equivalente a una llave cerrada.

Si se coloca una tensión mayor en el cátodo que en el ánodo, el diodo se encuentra polarizado en inversa. Un diodo en estas condiciones no permite el paso de corriente.

Recuerde que cuando decimos “polarizar” nos estamos refiriendo a cómo alimentamos el componente.

En el caso ideal la tensión que cae sobre el diodo en directa en cero volts. Pero en la realidad es de 0,7V.

La siguiente curva indica la tensión en función de la corriente:

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De la imagen se observa que cuando Vd (tensión sobre el diodo) es mayor a 0,7 el diodo conduce.

Si observamos a la izquierda de la curva, vemos que para una dada tensión inversa, el diodo también conduce. Éste punto es conocido como punto de ruptura del diodo.

Otro tipo de diodos, son los Led. La polarización es equivalente a un diodo común con la diferencia que al estar en directa y conducir una corriente, éste emite una radiación en forma de luz visible

Hay diodos led de distintos colores

Veamos un ejemplo práctico sencillo, para verificar el comportamiento de un diodo, en este caso un led.

Para ello requeriremos de un protoboard, una resistencia de 10K (marrón-negro-naranja) y una batería de 9Vcc.Cuando la tensión en el ánodo es mayor que en el cátodo el diodo conduce (podemos verificarlo porque vemos que el led esta encendido), en caso contrario el diodo se encuentra

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polarizado en inversa y por ende no enciende. Cabe aclarar que el valor de corriente será impuesto por el circuito, en este caso por la resistencia, y que no debe superar la máxima corriente que soporta el diodo que utilicemos (para el caso de éstos leds la corriente es normalmente de 20mA).

En cuanto al montaje, como vimos, los diodos POSEEN polaridad. Es decir, se deben colocar en la plaqueta teniendo en cuenta su posición correcta.

Los diodos leds poseen un corte que indica el terminal negativo (K). También poseen un terminal más largo que corresponde al positivo (A).

Los leds son en sí diodos, que al ser polarizados en directa emiten luz visible. Existen diferentes colores, formas y tamaños

Probando un led:

Se debe tener en cuenta que nunca se debe conectar un led directamente a la fuente de

tensión, siempre debe ir acompañado con una resistencia en serie llamada resistencia limitadora.

Se utilizó una batería, un led, una resistencia de 1K (marrón-negro-rojo) en serie y un protoboard para conectarlos.

Como el polo positivo de la batería se conectó en el ánodo del led, éste se enciende (polarizado en directa).

Cálculo de la resistencia en serie:

Recorriendo el circuito vemos que la tensión sobre la resistencia, es la tensión sobre la

fuente menos la caída de tensión sobre el led:

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VR = V fuente – V diodo y además por la ley de Ohn VR = R.I Igualando ambas ecuaciones y

despejando la R, obtenemos:

R = (Vfuente – Vdiodo) / I

La tensión sobre un diodo de silicio en directa es de 0,7V como ya dijimos.

En el caso de los leds, usualmente es mayor y de aproximadamente 2V. Y la corriente máxima que soportan es de 20mA.

El valor de resistencia que se obtiene de ésta fórmula puede no existir comercialmente, y por ende debemos elegir un valor por encima del calculado.

Ejemplo:

Supongamos utilizar una batería (9 vcc).

Entonces R = (9V – 2V)/20mA = 350 ohms.

El valor comercial más próximo (hacia arriba) es de 390 ohms, y es la resistencia que

debemos utilizar.

Si colocáramos una resistencia menor a 350 Ohms, el led se dañará porque circulará mayor corriente de la que éste soporta. Pero no hay ningún inconveniente en colocar una mayor como en el ejemplo recién visto del protoboard, donde se utilizó una resistencia de 1Kohm. Lo que si la resistencia es demasiado elevada, la corriente por el circuito es muy pequeña y puede que el led emita luz muy tenue.

Fuente de Alimentación

La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo mas estable posible, para ello se usan los siguientes componentes: 1.- Transformador de entrada; 2.- Rectificador a diodos; 3.- Filtro para el rizado; 4.- Regulador (o estabilizador) lineal. este último no es imprescindible.

Transformador de entrada:

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http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/rizado.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/diodo.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/fuentens.htm


El trasformador de entrada reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.

Un transformador es una dispositivo que aprovecha la característica que tiene la corriente eléctrica de crear campos electromagnéticos y que los campos electromagnéticos crean corriente eléctrica.

Consiste en dos bobinas unidas por un núcleo de hierro dulce, laminado, con pequeñas impurezas, para conseguir mejores características frente a la conducción del electromagnetismo.

Símbolo del transformador

Cuando circula corriente por una de las bobinas esta se transforma en campo electromagnético se transmite por medio del hierro dulce y cuando llega hasta la otra bobina esta convierte en corriente eléctrica.

Entre la primera bobina y la segunda se cumple que ambas transmiten la misma potencia.

P1 = P2

O lo que es lo mismo

V1 x I1 = V2 x I2

Otra forma de expresarlo es:

V1 / V2 = I2 / I1 = m (relación de transformación).

También se cumple que la relación entre el número de espiras de la primera bobina y la segunda es proporcional a la tensión que hay entre ellas. También se le conoce como relación de transformación.

N1 / N2 = V1 / V2 = m (relación de transformación).

Rectificador a diodos

El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. Un diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales:

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http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/catodo.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/anodo.htm



http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/corrient.htm


El rectificador se conecta después del transformador, por lo tanto le entra tensión alterna y tendrá que sacar tensión continua, es decir, un polo positivo y otro negativo:

La tensión Vi es alterna y senoidal, esto quiere decir que a veces es positiva y otras negativa. En un osciloscopio veríamos esto:

La tensión máxima a la que llega Vi se le llama tensión de pico y en la gráfica figura como Vmax. la tensión de pico no es lo mismo que la tensión eficaz pero están relacionadas, Por ejemplo, si compramos un transformador de 6 voltios son 6 voltios eficaces, estamos hablando de Vi. Pero la tensión de pico Vmax vendrá dada por la ecuación:

Vmax = Vi x 1,4142

Vmax = 6 x 1,4142 = 8,48 V

Rectificador a un diodo

El rectificador mas sencillo es el que utiliza solamente un diodo, su esquema es este:

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Cuando Vi sea positiva la tensión del ánodo será mayor que la del cátodo, por lo que el diodo conducirá: en Vo veremos lo mismo que en Vi

Mientras que cuando Vi sea negativa la tensión del ánodo será menor que la del cátodo y el diodo no podrá conducir, la tensión Vo será cero.

Según lo que acabamos de decir la tensión Vo tendrá esta forma:

Como puedes comprobar la tensión que obtenemos con este rectificador no se parece mucho a la de una batería, pero una cosa es cierta, hemos conseguido rectificar la tensión de entrada ya que Vo es siempre positiva. Aunque posteriormente podamos filtrar esta señal y conseguir mejor calidad este esquema no se suele usar demasiado.

Rectificador en puente

El rectificador mas usado es el llamado rectificador en puente, su esquema es el siguiente:

Cuando Vi es positiva los diodos D2 y D3 conducen, siendo la salida Vo igual que la entrada Vi

Cuando Vi es negativa los diodos D1 y D4 conducen, de tal forma que se invierte la tensión de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva.

El resultado es el siguiente:

Vemos en la figura que todavía no hemos conseguido una tensión de salida demasiado estable, por ello, será necesario filtrarla después.

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Es tan común usar este tipo de rectificadores que se venden ya preparados los cuatro diodos en un solo componente. Suele ser recomendable usar estos puentes rectificadores, ocupan menos que poner los cuatro diodos y para corrientes grandes vienen ya preparados para ser montados en un radiador. Este es el aspecto de la mayoría de ellos:

Tienen cuatro terminales, dos para la entrada en alterna del transformador, uno la salida positiva y otro la negativa o masa. Las marcas en el encapsulado suelen ser:

~ Para las entradas en alterna+ Para la salida positiva - Para la salida negativa o masa.

Rectificador con dos diodos

La forma de la onda de salida es idéntica a la del rectificador en puente, sin embargo este rectificador precisa de un transformador con toma media en el secundario. Un transformador de este tipo tiene una conexión suplementaria en la mitad del arrollamiento secundario:

Normalmente se suele tomar como referencia o masa la toma intermedia, de esta forma se obtienen dos señales senoidales en oposición de fase. dos señales de este tipo tienen la siguiente forma:

El esquema del rectificador con dos diodos es el siguiente:

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Tal y como son las tensiones en A y en B nunca podrán conducir ambos diodos a la vez. Cuando A sea positiva (B negativa) el ánodo de D1 estará a mayor tensión que su cátodo, provocando que D1 conduzca. Cuando B sea positiva (A negativa) el ánodo de D2 estará a mayor tensión que su cátodo, provocando que D2 conduzca. Obteniéndose la misma forma de Vo que con el puente rectificador:

La ventaja de este montaje es que solo utiliza dos diodos y solo conduce uno cada vez.

El filtro:

La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.

Filtro con capacitor a la entrada:

Este es el filtro mas común y seguro, basta con añadir un capacitor en paralelo con la carga (RL), de esta forma:

Todo lo que digamos en este apartado será aplicable también en el caso de usar el filtro en un rectificador en puente.

Cuando el diodo conduce el capacitor se carga a la tensión de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el capacitor abre. ¿Por que? debido a que el capacitor tiene una tensión Vmax entre sus extremos, como la tensión en el secundario del transformador es un poco menor que Vmax el cátodo del diodo esta a mas tensión que el ánodo. Con el diodo ahora abierto el

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capacitor se descarga a través de la carga. Durante este tiempo que el diodo no conduce el capacitor tiene que "mantener el pico" y hacer que la tensión en la carga no baje de Vmax. Esto es prácticamente imposible ya que al descargarse un capacitor se reduce la tensión en sus extremos.

Cuando la tensión de la fuente alcanza de nuevo su pico el diodo conduce brevemente recargando el capacitor a la tensión de pico. En otras palabras, la tensión del capacitor es aproximadamente igual a la tensión de pico del secundario del transformador (hay que tener en cuenta la caída en el diodo). La tensión Vo quedará de la siguiente forma:

La tensión en la carga es ahora casi una tensión ideal. Solo nos queda un pequeño rizado originado por la carga y descarga del capacitor. Para reducir este rizado podemos optar por construir un rectificador en puente: el capacitor se cargaría el doble de veces en el mismo intervalo teniendo así menos tiempo para descargarse, en consecuencia el rizado es menor y la tensión de salida es mas cercana a Vmax.

Otra forma de reducir el rizado es poner un capacitor mayor, pero siempre tenemos que tener cuidado en no pasarnos ya que un capacitor demasiado grande origina problemas de conducción de corriente por el diodo y, por lo tanto, en el secundario del transformador (la corriente que conduce el diodo es la misma que conduce el transformador).

Valores recomendables para el condensador en un RECTIFICADOR EN PUENTE:

Si quieres ajustar el valor del capacitor al menor posible esta fórmula te dará el valor del capacitor para que el rizado sea de un 10% de Vo (regla del 10%):

C = (5 x I) / (ƒ x Vmax)

donde:

C: Capacidad del capacitor del filtro en faradios

I: corriente que suministrará la fuente

ƒ: frecuencia de la red

Vmax: tensión de pico de salida del puente (aproximadamente Vo)

4.- El regulador:

Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos

Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada.:

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http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/aproxi.htm



http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/capacida.htm
















Si has seguido las explicaciones hasta ahora no te costará trabajo distinguir el transformador, el puente rectificador y el filtro con capacitor a la entrada. Suele ser muy normal ajustar el capacitor según la regla del 10%,

Las ideas básicas de funcionamiento de un regulador de este tipo son:

1. La tensión entre los terminales Vout y GND es de un valor fijo, no variable, que dependerá del modelo de regulador que se utilice.

2. La corriente que entra o sale por el terminal GND es prácticamente nula y no se tiene en cuenta para analizar el circuito de forma aproximada. Funciona simplemente como referencia para el regulador.

3. La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la de Vout para asegurarnos el correcto funcionamiento.

Reguladores de la serie 78XX:

Este es el aspecto de un regulador de la serie 78XX. Su característica principal es que la tensión entre los terminales Vout y GND es de XX voltios y una corriente máxima de 1A. Por ejemplo: el 7805 es de 5V, el 7812 es de 12V... y todos con una corriente máxima de 1 Amperio. Se suelen usar como reguladores fijos.

Existen reguladores de esta serie para las siguientes tensiones: 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24 voltios. Se ponen siguiendo las indicaciones de la página anterior y ya esta, obtenemos una Vout de XX Voltios y sin rizado.

Es posible que tengas que montar el regulador sobre un radiador para que disipe bien el calor, pero de eso ya nos ocuparemos mas adelante.

Reguladores de la serie 79XX:

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http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/filtinc.htm


El aspecto es como el anterior, sin embargo este se suele usar en combinación con el 78XX para suministrar tensiones simétricas. la tensión entre Vout y GND es de – XX voltios, por eso se dice que este es un regulador de tensión negativa. La forma de llamarlos es la misma: el 7905 es de 5V, el 7912 es de 12... pero para tensiones negativas.

Una fuente simétrica es aquella que suministra una tensión de + XX voltios y otra de – XX voltios respecto a masa. Para ello hay que usar un transformador con doble secundario, mas conocido como "transformador de toma media" o "transformador con doble devanado". En el siguiente ejemplo se ha empleado un transformador de 12v + 12v para obtener una salida simétrica de ± 12v:

El valor de C puedes ajustarlo mediante la regla del 10%.

Regulador ajustable LM 317

Este regulador de tensión proporciona una tensión de salida variable sin mas que añadir una resistencia y un potenciómetro. Se puede usar el mismo esquema para un regulador de la serie 78XX pero el LM317 tiene mejores características eléctricas. El aspecto es el mismo que los anteriores, pero este soporta 1,5A. el esquema a seguir es el siguiente:

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http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/pots.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/resisten.htm



En este regulador, como es ajustable, al terminal GND se le llama ADJ, es lo mismo.

La tensión entre los terminales Vout y ADJ es de 1,25 voltios, por lo tanto podemos calcular inmediatamente la corriente I1 que pasa por R1: I1 = 1,25 / R1

Por otra parte podemos calcular I2 como:

I2 = (Vout – 1,25) / R2

Como la corriente que entra por el terminal ADJ la consideramos despreciable toda la corriente I1 pasará por el potenciómetro R2. es decir:

I1 = I2

1,25 / R1 = (Vout - 1,25) / R2

que despejando Vout queda:

Vout = 1,25 x (1 + R2/R1)

Si consultas la hoja de características del LM317 verás que la fórmula obtenida no es exactamente esta. Ello es debido a que tiene en cuenta la corriente del terminal ADJ. El error cometido con esta aproximación no es muy grande pero si quieres puedes usar la fórmula exacta.

Observando la fórmula obtenida se pueden sacar algunas conclusiones: cuando ajustes el potenciómetro al valor mínimo (R2 = 0Ω) la tensión de salida será de 1,25 V. Cuando vayas

aumentando el valor del potenciómetro la tensión en la salida irá aumentando hasta que llegue al valor máximo del potenciómetro.

Por lo tanto ya sabemos que podemos ajustar la salida desde 1,25 en adelante. En realidad el fabricante nos avisa que no pasemos de 30V.

Cálculo de R1 y R2:

Los valores de R1 y R2 dependerán de la tensión de salida máxima que queramos obtener. Como solo disponemos de una ecuación para calcular las 2 resistencias tendremos que dar un valor a una de ellas y calcularemos la otra.

Lo mas recomendable es dar un valor de 240Ω a R1 y despejar de la última ecuación el valor de R2 (el potenciómetro). La ecuación queda de la siguiente manera:

R2 = (Vout - 1,25) * (R1/1,25)

Por ejemplo:

Queremos diseñar una fuente de alimentación variable de 1,25 a 12v. Ponemos que R1 = 240Ω. Solo tenemos que aplicar la última fórmula con Vout = 12 y obtenemos R2:

R2 = (12 – 1,25) x (40 / 1,25) = 2064 Ω

El valor mas próximo es el de 2 KΩ, ya tendríamos diseñada la fuente de alimentación con un potenciómetro R2 de 2 KΩ y una resistencia R1 de 240 Ω.

En teoría podemos dar cualquier valor a R1 pero son preferibles valores entre 100Ω y 330Ω.

Regulador Ajustable de potencia LM350:

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El LM317 es muy útil para conseguir tensiones variables, sin embargo no es capaz de suministrar mas de 1,5A a la carga. El LM350 es otro regulador variable que funciona exactamente igual que el LM317, con la diferencia que entrega hasta 3 A

Para conseguir mas de 3 A podemos acudir al siguiente esquema que utiliza un transistor de paso para ampliar la corriente:

Cuando la corriente de carga es mayor de 1 A, la tensión en la R de 0,6 Ω es mayor de 0,6 V y el transistor entra en conducción. este transistor exterior suministra la corriente de carga extra superior a 1 A. En definitiva, el regulador solamente conducirá una corriente poco superior a 1 A mientras que el transistor conducirá el resto, por ello podríamos cambiar tranquilamente en este circuito el LM350 por un LM317.

La resistencia de 0,6 Ω será de 3 o 4 W dependiendo del transistor empleado.

Si montamos el circuito con un transistor TIP32 podremos obtener 4 A, ya que el TIP32 soporta una corriente máxima de 3A. Y si lo montamos con un MJ15016 podemos llegar hasta 16A. Puedes usar cualquier otro transistor de potencia PNP. En la sección Componentes puedes encontrar las características de estos transistores así como las del LM350.

Disipación de potencia en los reguladores:

Cuando un regulador esta funcionando se calienta. Esto es debido a que parte de la potencia tomada del rectificador es disipada en el regulador. La potencia disipada depende de la corriente que se esté entregando a la carga y de la caída de tensión que haya en el regulador.

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http://perso.wanadoo.es/chyryes/glosario/transist.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/componentes.htm















La figura muestra un regulador funcionando. La corriente que lo atraviesa es la corriente de la carga IL. Recordemos también que para que un regulador funcione correctamente la tensión de entrada Vin tenia que ser mayor que la tensión de salida Vout. Por lo tanto la caida de tensión en el regulador Vr será:

Vr = Vin – Vout

Y la potencia disipada vendrá dada por la la siguiente ecuación:

PD = Vr x IL

Los reguladores que hemos visto son capaces de disipar una potencia de 2 o 3 W como mucho por si solos. Si se llega a esta potencia es necesario montarlos sobre unos radiadores adecuados, que serán mas grandes cuanta mas potencia queramos disipar.

Para evitar que la potencia disipada sea lo menor posible tendrás que procurar que Vin no sea mucho mayor que Vout.

Ejemplo 1:

Tenemos una fuente de alimentación variable desde 1,25v a 15v y 0,5A con un LM317. Como la tensión máxima de salida son 15v, la tensión de entrada al regulador tendrá que ser de 18v mas o menos. Vamos a calcular la potencia que disipa el regulador cuando ajustamos la fuente a 15v, 4v y 2v

En todos los casos la corriente de salida será 0,5A.

a 15v la caída de tensión en el regulador será de 18 – 15 = 3V, la corriente es 0,5 A luego:

PD = 3 x 0,5 = 1,5 W

a 4v la caída de tensión en el regulador será de 18 – 4 = 14v, la corriente es 0,5A luego:

PD = 14 x 0,5 = 7 W

a 2v la caída de tensión en el regulador será de 18 – 2 = 16v, la corriente es 0,5A luego:

PD = 16 x 0,5 = 8 W

Fíjate que hemos hecho los cálculos para el mejor de los casos en el que nos hemos preocupado de que la tensión de entrada al regulador no sea mas de la necesaria, aun así tenemos que poner un radiador que pueda disipar poco mas de 8W. Es un radiador bastante grande para una fuente de medio amperio nada mas. Este es un problema que surge cuando queremos diseñar una fuente con un alto rango de tensiones de salida. Prueba a hacer el cálculo para una fuente variable hasta 30v y 1A, salen mas de 30 W.

Ejemplo 2:

Queremos una fuente fija con una salida de 5V y 0.5A, vamos a calcular la potencia que se disipa en el regulador usando un transformador de 7 voltios y otro de 12 voltios.

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Para el transformador de 7 voltios: La Vmax de salida del transformador será 7 x 1,4142 = 9,9v descontando la caída en los diodos del puente serán 7,9v a la entrada del regulador. Como la salida es de 5v la potencia disipada PD será:

PD = (7,9 – 5) x 0,5 = 1,45 W

para el transformador de 12 voltios: La Vmax de salida del transformador será 12 x 1,4142 = 16,9v descontando la caida en los diodos del puente serán 14,9v a la entrada del regulador. Como la salida es de 5v la potencia disipada PD será:

PD = (14,9 – 5) x 0,5 = 4,95 W

FUENT E REGULAD A REGULABLE (1,2 a 30V 3A)

Fuente de alimentación de laboratorio para alimentar cualquier circuitos que requieren una tensión de alimentación estabilizada entre 1,2 y 30 Vcc y un consumo de corriente máximo de 3 Amper.

Esta fuente posee protección contra cortocircuitos y sobrecargas.

LIS TAD O D E COMPONENTES

RESISTENCIASR2=270 Ohms 1/4W (Rojo-Violeta-Marrón) P1=Potenciómetro 5 Kohms lineal

CAPACITORESC1=4700 µF 50V (Electrolítico) C2 – C3 =100 nfC4= 47 µF 50V (Electrolítico)

SEMICONDUCTORES

D1=D2=D3=D4=1N5404IC1=LM350T

VARIOSTransformador 220/24+24 Vca 3A (*) Disipador para IC1 (*)Interruptor de encendido

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Enchufe macho

PRINCIPI O D E FUNCIONAMIENTO

La fuente utiliza un sistema de rectificación de onda completa para transformadores con y sin punto medio. El transformador se conecta en la entrada de CA y cuando en el Terminal A se hace presente el semiciclo positivo de la señal respecto del Terminal B, los diodos D2 y D3 conducen cargando de energía al capacitor C1 mientras que D1 y D4 se bloquean para que la corriente no se cortocircuite hacia el transformador. Al pasar la señal de CA por 0V, los diodos no conducen impidiendo que la energía almacenada en C1 se descargue a través del bobinado del transformador.

Ahora se hace presente en A el hemiciclo negativo con respecto a B, en este momento D1 y D4 pasan a conducir permitiendo nuevamente la carga de C1 durante este hemiciclo mientras que D2 y D3 se bloquean.

El proceso se repite invariablemente durante el tiempo que se deje conectada la entrada de CA.Por medio del capacitor C1 se filtra esta tensión para obtener una tensión prácticamente continua. Esto sucede ya que durante el período ascendente del pulso el capacitor se carga y cuando llega el pulso descendente comienza a descargarse, pero como el período de tiempo es muy corto y el capacitor tiene una capacidad elevada el mismo se descargará muy poco.

Como regulador utiliza el CI. LM350T es un regulador de tensión capaz de operar con rangos de 1,2Vcc a 30Vcc, entregando una corriente máxima garantizada de 3 A.

Este integrado está protegido contra cortocircuitos a la salida y contra excesos de temperatura.

Cuando se produce un cortocircuito a la salida o consumo intenso con baja tensión de

salida

(potencia a disipar máxima), se produce un incremento en la temperatura de IC1. En

estas condiciones, el circuito trabajará normalmente durante un tiempo “X”, el cual depende

principalmente del disipador utilizado, hasta llegar al valor de temperatura máximo. En ese

momento, el circuito integrado corta el suministro de corriente y permanece en ese

estado hasta que la temperatura disminuya, demás está decir que para trabajo continuo y

con disipación de calor, el disipador térmico a utilizar debe ser de buen tamaño.

El circuito integrado se montará con su aislación de mica, bujes, etc. y además grasa siliconada.

Las características de regulación de este integrado son inmejorables y su

interconexión es sencilla. La principal aplicación de este regulador es para fuentes de

alimentación ajustables, la entrada a regular se tomará después de rectificación y filtrado,

mediante el potenciómetro P1 se regulará la tensión de salida.

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NO TA

Para aplicaciones de menor corriente puede utilizarse un CI. LM317T que proporciona

una corriente máxima de 1.5 A.

En el caso que se desee construir una fuente de alimentación de tensión de salida fija y

regulada se pueden utilizar los reguladores de la serie IC 78XX que entrega una tensión

estabilizada entre 5 y 24 Vcc, según el circuito integrado utilizado.

Pequeña y sencilla, esta fuente es ideal para alimentar equipos que requieran muy buena regulación y filtrado.

Todos los circuitos integrados de la línea 78XX, permiten un consumo máximo de 1,5 A y están totalmente protegidos contra cortocircuitos y sobrecargas.

LIS TAD O D E COMPONENTES

CAPACITORES

C1=2200 µF 25V (Electrolítico)C2 –C3 =100’ nF

SEMICONDUCTORESD1=D2=D3=D4=1N4007IC1= 7805 o Ver tabla

VARIOST1=Ver tabla

La tensión de salida depende exclusivamente del integrado utilizado (ver tabla).

Esta tensión es filtrada por el capacitor C1 y desacoplada para ruidos de alta frecuencia mediante C2. y C3 derivan a masa los transitorios provenientes de la línea de 220V producidos por la conexión/

desconexión de cargas inductivas.

Los circuitos integrados de regulación están protegidos contra cortocircuitos y sobrecargas gracias a un sistema de limitación de corriente internamente dispuesto, así también protegido térmicamente contra exceso de disipación.

La siguiente tabla muestra los valores de IC1 y T1 en función de la tensión de salida que se necesita.

TENSION SALIDA CORRIENTE DE T1 IC1 SALIDA MAXIMA

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0,5A 7,5V / 0,5A 78M055V 1A 7,5V / 1A 7805

1,5A 7,5V / 2A LM340T5

0,5A 12V / 0,5A 78M088V 1A 12V / 1A 7808

1,5A 12V / 2A LM340T8

0,5A 15V / 0,5A 78M1212V 1A 15V / 1A 7812

1,5A 15V / 2A LM340T12

0,5A 15V / 0,5A 78M1515V 1A 15V / 1A 7815

1,5A 15V / 2A LM340T15

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Transistores

Los transistores son elementos que han facilitado, en gran medida, el diseño de circuitos electrónicos. Por su reducido tamaño, gran versatilidad y facilidad de control.

Tienen multitud de aplicaciones, entre las que se encuentran:

Amplificación de todo tipo (radio televisión, instrumentación)

Generación de señal (osciladores, generadores de ondas, emisión de

radiofrecuencia)

Conmutación, actuando de interruptores (control de relés, control de lámparas)

Detección de radiación luminosa (fototransistores)

Existen diferentes tipos según la tecnología de su estructura física (semiconductor, metal, etc.) y según su encapsulado.

TO-82 Poseen 3 terminales - Base (B), Colector (C) y Emisor (E)- que dependiendo del transistor pueden estar distribuidos de varias formas (por ejemplo Terminal 1: emisor, terminal2: base, Terminal 3:colector).

Los transistores llamados TBJ o Bipolar de unión, son los más típicos de encontrar. Estos transistores son de baja señal.

Los más comunes son BC548, BC549, BC337.

Otro tipo de transistor, de mayor potencia a los anteriores son los encapsulados en TO-220

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Su forma se debe a la mayor disipación térmica que tienen que soportar. Poseen un pequeño disipador con un agujero, en el cual podemos colocar un disipador de mayor tamaño

Los mas comunes son el TIP29, TIP30, TIP31.

Independientemente de la cápsula que tengan, todos los transistores tienen impreso sobre su cuerpo sus datos, es decir, la referencia que indica el modelo del transistor.

Otro tipo de transistores son los de gran potencia. El encapsulado es llamado TO-3. Suelen colocarse sobre un disipador de aluminio que ayuda a disipar la potencia.que se genera en él

Ejemplos de estos son el MJ15016, el 2N3055, etc.

Observando la figura de la derecha vemos que el colector es el chasis del transistor.

Montaje de transistores:

La serigrafía depende obviamente del transistor que se utilice:

Para los TO-92:

Para los TO-220:

El lado del disipador debe coincidir con la línea gruesa de la serigrafía.

Cómo colocar un disipador?

Para montarle un disipador, aparte de éste, se deberá tener disponible

: Mica (o teflón)

Nipples (o bujes plásticos)

Tornillo con tuerca de 1/8"

Grasa siliconada (pequeña cantidad).

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Primero se debe colocar sobre el lado metálico del transistor una pequeña cantidad de grasa siliconada, cubriendo toda la superficie de la manera más pareja posible.

En segundo lugar, colocar la mica sobre la superficie engrasada, haciéndola coincidir cuidadosamente con el contorno del integrado.

Ahora sobre la mica, del lado que ira contra el disipador agregar grasa siliconada. Es decir que ambos lados de la misma tendrán grasa siliconada

Hecho esto, se debe ubicar el nipple sobre el lado opuesto del integrado como se indica en la figura, y con cuidado atornillar el integrado al disipador, con la tuerca.

Es importante verificar que el disipador quede totalmente aislado eléctricamente del integrado para evitar problemas con el componente. Es decir la grasa se utiliza para que la transferencia térmica sea la más efectiva posible. Pero eléctricamente se quiere que no haya contacto.

Para ello es que se coloca la mica y los nipples Para estar seguros de que no hay contacto podemos emplear un multímetro en medidor de continuidad en la posición ohms (en la escala más baja), conectando un terminal de éste sobre el disipador y otro sobre la superficie metálica del integrado(asegúrese que el contacto sea bueno en ambos lados). Cerciórese de que no exista continuidad (el multímetro deberá indicar resistencia infinita). En caso de que exista continuidad (valor próximo a cero ohms) deberá aflojar el tornillo y reacomodar la mica, verifique también que el nipple y la mica estén en buen estado.

Importante:

Recién vimos que se busca que no exista contacto eléctrico, sino sólo térmico entre el transistor y el disipador. En realidad esto es así sólo cuando las corrientes que se manejan son altas (generalmente para transistores de media y alta potencia).

Nos vamos a encontrar muchas veces que, entre el transistor de potencia y el disipador, sólo hay grasa siliconada (sin nipples ni mica), de tal manera que existe contacto eléctr i co . En estos casos hay que prestar debida atención, ya que muchas veces tomamos la placa desde el disipador sin tener en cuenta que existe un contacto directo con el componente, finalizando esto en algún cortocircuito o descarga que provoque la ruptura del mismo.

Transistores de Unión

Analizaremos en particular los Transistores de Unión (TBJ ) que son los transistores más utilizados.

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Los transistores TBJ pueden ser pensados como dos diodos colocados de la siguiente manera, y según dicha juntura se definirá el tipo del transistor PNP o NPN:

¿Cómo reconozco si un transistor es NPN o PNP?

Una manera de saber si es NPN o PNP es midiendo con el multímetro Se va comprobando, entre los terminales del transistor, las resistencias en directa y en inversa de los diodos que lo conforman. Así se concluye a qué tipo corresponde.

El los dos tipos de transistores la base es el terminal común de ambos diodos, por lo tanto , al comprobar con el tester las resistencias directas e inversas que están presentes con respecto al colector y emisor, se darán dos lecturas de bajo valor y dos muy altas o infinitas

Figura 1

Como se ve en la imagen superior FIG. 1, el Tester Digital está seleccionado para realizar mediciones de semiconductores (símbolo del diodo). Al colocar las Puntas de Prueba, POSITIVO en uno de los pines del TRANSISTOR y NEGATIVO en el otro extremo éste nos da un valor que es de 5 4 6, a continuación veremos la siguiente imagen

Figura 2

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Vemos que al mantener la Punta de Prueba Positiva en el mismo pin y colocamos la Punta de Prueba Negativa en el pin central FIG. 2, el instrumento nos da un valor distinto y menor que la medición anterior que es de 4 7 4.

Si nosotros invertimos las Puntas de Prueba y realizamos las mismas acciones anteriores, como se ve en las figuras siguientes

Figura 3Figura 4

Vemos que al colocar las Puntas de Prueba, NEGATIVO en uno de los pines del TRANSISTOR y POSITIVO en el otro extremo el instrumento nos da un valor infinito FIG. 3.

Vemos que al mantener la Punta de Prueba Negativa en el mismo pin y colocamos la Punta de Prueba Positiva en el pin central, el instrumento nos sigue dando un valor infinito FIG. 4. Los resultados de éstas pruebas nos están demostrando algo que es primordial, especialmente en la medición de un TRANSISTOR de Silicio Bipolar y es la identificación individual de cada uno de los pines. La imagen que muestra la FIG. 1 y FIG. 2 tienen en común la Punta de Prueba POSITIVA, y recordando que las junturas de un TRANSISTOR tienen en común la BASE, ya tenemos identificado el primer pin.La FIG. 1 y FIG. 2 muestran que el instrumento da DOS valores diferentes al usar la Punta de Prueba NEGATIVA . En la FIG. 1 el valor es superior al de la FIG. 2 y por norma natural de las junturas la BASE EMISOR es mayor FIG. 1 que la BASE COLECTOR FIG. 2, es decir que el TRANSISTOR es del tipo ( N-P-N ), la P es la base ROJO POSITIVO común y está polarizado directamente por el tester digital y para ambas junturas, una juntura N-P es la EMISOR-BASE y la otra juntura P-N es la BASE-COLECTOR.

La FIG. 3 y la FIG. 4 nos muestran que al medir con polarización inversa las junturas del TRANSISTOR, éste se comporta como un aislante.

Recordemos que un diodo polarizado en directa, conduce corriente, y por ende su resistencia es aproximadamente cero. Y un diodo polarizado en inversa, no conduce corriente y su resistencia es, idealmente, infinita.

En conclusión

El colector se determina tomando como dato el menor valor de resistencia de las dos mediciones de bajo valor.

El emisor es sin duda, el terminal restante ( de las dos mediciones menores la mas alta)

Cuando la base, en las dos mediciones de bajo valor coincide con la punta negativa del tester el transistor será PNP, y cuando con la positiva el transistor será NPN

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Otra manera mucho más sencilla es buscar la hoja de datos (o data sheet en inglés) del transistor y allí nos indica no sólo si es NPN o PNP sino también qué son cada una de sus terminales.

Actualmente es muy fácil encontrar la hoja de datos, de cualquier componente, en internet. Basta con colocar el código del elemento (que figura generalmente en el componente) + data sheet, en cualquier buscador y se podrán obtener todas las que uno desee (generalmente en formato PDF).

La siguiente imagen es parte de la hoja de datos del transistor BC549 de Philips:

Como vemos no sólo indica que es cada pin sino que también nos dice que tipo de transistor es ( en este caso un NPN.) Mirando el transistor desde abajo y con la parte chata hacia la izquierda, la primer pata es el emisor, la segunda la base y la tercera el colector.

Funci o namiento y polarización de un T B J.

Sin entrar mucho en el detalle físico interno, diremos que están diseñados con un material semiconductor (generalmente Silicio o Germanio) del tipo N o del tipo P, dispuestos según sea PNP o NPN

Los transistores poseen diferentes modos de funcionar y dicho modos dependen de cómo los alimentemos (polarización). Viendo que están formados por diodos, automáticamente llegamos a la conclusión de que los modos van depender de si estos diodos están en directa o en inversa.

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La siguiente imagen muestra una conexión típica:

VCC y VBB son fuentes de alimentación continua.

RL es la resistencia de carga y RB la resistencia en la base.

La corriente que circula por la base del transistor (a través de RB) es normalmente muy pequeña y la corriente del colector se calcula multiplicando la corriente de la base por un factor “β” (beta) o “hfe” (dado por el fabricante según el modelo de transistor). Es decir Ic = β x IB

MODOS:

Para observar los diferentes modos de funcionamiento se puede realizar la siguiente prueba teórica:

Supongamos colocar una resistencia variable en la base, es decir, un potenciómetro, de tal manera que la corriente varíe de acuerdo al movimiento del eje del potenciómetro.

Entonces, giramos el potenciómetro y lo dejamos fijo a un valor de corriente de base, y la

anotamos (por ejemplo IB1=5 µA

Ahora, para esta corriente fija IB variamos la tensión entre colector emisor, y vamos anotando los diferentes valores de IC que se obtienen.

Repetimos los pasos anteriores, previa modificación de la posición del potenciómetro.

El esquema que se obtiene es el siguiente:

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En el eje vertical se dibuja la corriente por el colector en mA y en el horizontal la tensión VCE (tensión entre colector y emisor).

Se puede observar que existe un rango dentro del cual la corriente por el colector es constante sin importar la tensión VCE.

Nota : µA = micro Amper = 0,00000 A

mA = mili Amper = 0,001 A

Por ejemplo, para una corriente IB de 40 µA, la corriente IC es de 4mA (indicada en el gráfico con un círculo), sin importar qué tensión VCE se tenga.

La zona donde la corriente de colector es aproximadamente cero, es llamada zona de corte y la zona donde la corriente de colector es máxima se llama zona de saturación La zona intermedia es la zona de trabajo o zona activa y se utiliza principalmente para amplificación. Las zonas de saturación y corte, se utilizan conjuntamente para darle al transistor la utilidad de llave.

Continuaremos con el funcionamiento del transistor, y en particular los modos de Corte y Saturación. Recordemosque el transistor debe polarizarse para su Funcionamiento

La f i g u r a muestra una típica polarización Utilizando sólo una fuente de tensión Vcc. RB1 y RB2 son las l lamadas resistencias de base, y Rc la de colector. En este caso no se colocó ninguna resistencia en el emisor. La salida se toma, del colector (cuando lleguemos al modo de funcionamiento veremos que la salida puede ser tomada de cualquiera de los terminales, y de esto depende el nombre de la configuración: colector común, emisor común o base común).

Para saber en qué punto esta funcionando el transistor, es decir qué valor tiene IC y qué valor tiene VCE, se realiza un análisis llamado de continua o estático.

Para ello se recorre la malla de salida:

VCC = IC x RC + VCE

Esta fórmula representa una recta, y es llamada Recta de carga estática. (Figura 1.8)

Dibujamos ésta recta, en el gráfico ya visto de IC (corriente de colector) en función de VCE (tensióncolector emisor).De la intersección de dicha recta y las curvas, obtenemos el punto de funcionamientodel transistor.

Los puntos de la recta que cortan los ejes son:

VCE = 0 _----- IC = VCC / RC IC = 0 ------ VCE = VCC

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Entonces, como dijimos, de la intersección de la curva y la recta, se halla el punto de funcionamiento del transistor. Este punto es llamado punto Q o punto de trabajo del transistor, y para dicho punto obtendremos un ICQ y un VCEQ, correspondiente a la corriente de colector y la tensión entre colector emisor a la cual se esta trabajando.

Realizamos siguiente conexión en un protoboard:

Girando el potenciómetro observamos que el diodo varía su luminosidad, pasando de totalmente encendido a apagado. Es decir que vamos recorriendo la recta de carga estática, con diferentes valores de Q, pasando desde la saturación hasta el corte respectivamente.

Es decir, cuando la resistencia del potenciómetro sube la corriente de base baja y por ende la del colector también hasta que no circula más corriente, que es cuando el led se apaga. Análogamente cuando la resistencia baja, la corriente de la base sube, la del colector también y el led se enciende al máximo.

Si trabajamos sólo con los valores extremos, es decir, cuando el led esta apagado y

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cuando el led esta al máximo de luminosidad, podemos decir que el transistor es usado en modo conmutador y es equivalente a una llave.

Estos dos extremos son el corte (led apagado) y la saturación (led encendido al máximo) del transistor.

Es muy común utilizar esta forma de trabajo del transistor para el prendido y apagado de elementos (leds, relés, etc.)

Entonces, un transistor saturado equivale a una llave cerrada. Circula corriente y si medimos con un multímetro la tensión entre colector y el emisor, vemos que es muy pequeña y positiva (aproximadamente cero).

Un transistor en corte, equivale a una llave abierta. No circula corriente y si medimos la tensión entre el colector y el emisor, vemos que es Vcc (no hay caída de tensión sobre la resistencia RL y por ende toda la tensión de la fuente cae sobre el transistor).

Observación: Habíamos dicho que puede existir una resistencia en el emisor, en realidad para el caso de ser el transistor utilizado como llave es más normal no encontrarla. Debido a que se desea obtener en el colector los dos extremos de tensión, es decir que pase de cero a Vcc, y colocar una resistencia en el emisor implica tener una tensión extra.

Si el objetivo de utilizar una llave es el encendido/apagado de cargas, veamos ahora cómo hacer para controlar ésta llave. supongamos una onda cuadrara en la base del transistor (verfigura siguiente).

1 Llave cerrada 2 Llave abierta

1) Cuando la onda cuadrada se encuentra en su nivel alto (punto1), la tensión en la base es mayor a la del emisor, y por ende el diodo correspondiente se encuentra en directa. El transistor esta saturado, circula corriente por el colector y la tensión en el colector es directamente la caída de tensión VCE, que para éste caso se aproxima a cero.

2) Cuando la onda cuadrada se encuentra en su nivel bajo (punto2), la tensión en la base es cero, y por ende el diodo correspondiente esta en inversa. El transistor se encuentra en corte, no circula corriente por el colector y entonces la tensión en el colector (al no circular corriente) es Vcc (no hay caída de tensión sobre Rc).

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Más allá de los desarrollos matemáticos y definiciones que hemos dado hasta aquí, lo que debe quedar es que el transistor se puede utilizar cómo una llave, logrando el efecto de permitir o no el paso de corriente por su colector. Y podemos controlar dicha llave de manera sencilla.

Supongamos querer activar una lámpara cuando la luz del día cae, o hacer una baliza como indicador lumínico, o temporizar una lámpara un determinado tiempo como las luces de los pasillos.

Para este tipo de aplicaciones nos vamos a encontrar normalmente con el uso de un componente electromecánico llamado Relé.

El relé es en sí una bobina (alambre arrollado en espiras)que al circular una corriente por ella cierra un contacto. Es decir, su salida es una llave de 3 contactos llamados NA, NC y C. Los cuales forman dos llaves, una “NA” con “C”, y la otra “NC” con “C”. NA hace referencia a normalmente abierto, NC a normalmente cerrado y C a central. Cuando por la bobina circula una corriente la llave NA-C se cierra y la llave NC-C se abre.

Los relé soportan también tensión de alterna, es decir los 220Vca que obtenemos de cualquier toma de nuestro hogar. Lo que los hace muy atractivos a la hora de necesitar encender/apagar lámparas.

La imagen que cont inúa muestra esquemáticamente los bornes de un relé, sus entradas y salidas.

En éste caso se conectó una lámpara en el terminal NA del relé. Es decir que la lámparase encontrará apagada mientras no circule na corriente por la bobina de entrada. En cuanto circule una, el contacto NA-C se cierra y la lámpara se prende.

NA hace referencia a normalmente abierto. NC a normalmente cerrado, y C a central.

A continuación se muestra la conexión teórica de un relé al colector de un transistor. Se coloca en lugar de la resistencia RC.

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Colocando una lámpara a la salida del relé, podemos controlar su encendido y apagado

Trataremos el valor alto de tensión de la onda cuadrada como un 1 y al bajo como un 0

Cuando hay un ‘0’ a la entrada el transistor corta (llave abierta), no circula corriente, el relé esta desactivado y por ende la lámpara apagada.

Cuando hay un ‘1’ a la entrada, el transistor satura (llave cerrada), circula corriente, el relé se activa y la lámpara se enciende.

Vamos ahora un ejemplo práctico. El siguiente circuito constituye una baliza intermitente de luces

El círculo indica el circuito que genera la onda cuadrada que controla el transistor (el integrado que se utiliza es el muy conocido 555, más adelante veremos su funcionamiento).

En el colector, en paralelo al relé, siempre se debe colocar un diodo en inversa. Suobjetivo es que corrientes no deseadas (provocadas por el relé) no

ingresen al transistor. Ya que éstas pueden dañar, e incluso perforar al transistor. La siguiente imagen muestra cómo la corriente no deseada se queda circulando en un circuito cerrado formado por el diodo, evitando así su paso al transistor

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Como este modelo fue desarrollado especialmente para manejar una carga de sólo 12Vcc (y no de 220Vca), el contacto “C” del relé se conectó (circuitalmente) al positivo de la alimentación, con lo cual las cargas que se pueden manejar, para éste modelo, son sólo de 12Vcc. Pero debe quedar claro que el relé puede ser utilizado para 220Vca. Sólo que en este modelo, debido a la conexión que se realizó

Este destellador se basa en la utilización de un circuito integrado 555 como multivibrador

astable.

Al conectar la alimentación, el transistor interno que posee el 555 en su pata 7 se corta, permitiendo la carga de C1 a través de R4 y el preset R3.

Durante este período, la salida de IC1 (3) pasa a un nivel lógico superior, polarizando el

divisor resistivo de base de T1, saturándolo y haciendo que conmutel relé. La lámpara enciende.

Cuando la tensión almacenada en C1 llega a 2/3 Vcc, el transistor interno se satura y C1 se

descarga a través de R3. Durante este período la salida del integrado está a un nivel lógico

inferior, por lo que el transistor se corta y la carga se desconecta. La descarga continúa hasta

que la tensión sobre C1 caiga a 1/3 Vcc. Luego se repite el proceso. (Ver gráfico)

Actuando sobre R3 se regula la velocidad a la que se producen los destellos.

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Hemos analizado y llevado a la práctica hasta ahora el transistor en el modo de funcionamiento corte/saturación, es decir, como llave., ahora lo veremos en su aplicación mas importante como amplificador

El modo que trataremos ahor es llamado MODO ACTIVO DIRECTO o directamente MAD. La idea básica es utilizar al transistor como un amplificador de señal, en lugar de cómo una llave.

Si introducimos una señal del tipo senoidal a la entrada, lo que obtendremos a la salida es una réplica de la misma, pero amplificada una cierta cantidad:Un circuito común para este tipo de funcionamiento, es el siguiente:

Vs es un generador de señal senoidal, es decir una onda con la siguiente forma, y con las siguientes características:

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Parámetros:

Amplitud: Máxima tensión, tomada con respecto al eje de

tiempo, también se le llama tensión pico.

Voltaje pico a pico: valor entre el máximo y el mínimo de la señal.

Período: La señal posee una forma básica que se repite en el tiempo. Al tiempo

(en segundos) que tarda dicha señal básica se le llama período.

Frecuencia: Es la inversa del período. Su unidad es el Hertz. Y

es la cantidad de ondas básicas que entran en un segundo.

Volviendo al circuito. Tanto RB1, RB2 como RC se utilizan para polarizar correctamente al transistor. Rs es la resistencia interna del generador.

Los capacitores colocados en serie a la señal sirven para filtrar la tensión de continua y son normalmente llamados de desacople. En el caso de la salida de un amplificador de audio es muy necesario ya que ahí se colocará un parlante. Y por ellos no puede existir una tensión continua ya que los dañaría.

Se debe tener en claro a qué nos referimos cuando hablamos de tensión continua y a qué cuando decimos tensión senoidal. La siguiente imagen muestra, una tensión continua a la izquierda (que es la que puede ser obtenida de cualquier fuente de alimentación, batería o pila), y una senoidal a la derecha (que es la que representa la señal de audio).

Si tomamos un punto cualquiera de un circuito donde se aplican ambos tipos de tensiones obtendremos algo como lo siguiente:

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Donde vemos que la señal senoidal se monta sobre el nivel de continua.

La siguiente imagen muestra una señal senoidal a la entrada (Vs),cómo se amplifica, y cómo se filtra el nivel de continua al pasar por el capacitor CL.

Como vemos entonces, un simple transistor acompañado de algunos componentes externos son suficientes para poder amplificar una señal.

Para el análisis del transistor en su modo de funcionamiento activo se estudia por un lado la parte de polarización, es decir sólo la alimentación de continua, se arma la recta de carga estática y se calcula el punto de trabajo Q. Una vez hecho esto se analiza cómo se comporta el circuito con solamente la señal de entrada, y nada de tensión continua. Obteniéndose la recta de carga dinámica, haciendo el nombre referencia a que se esta estudiando la señal y la misma varía en el tiempo, es decir es dinámica.

La siguiente imagen muestra ambas rectas, y el punto de trabajo Q. Se incluyen también los valores extremos de estas rectas: Las flechas verdes al lado de punto Q, indican como se moverá de acuerdo a la señal de entrada.

No daremos, por ahora, mayores detalles del cómo se obtuvieron dichos valores, pero si diremos que la señal va a excursionar de la siguiente manera:

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Del gráfico se observa que para que la señal se amplifique lo más que se pueda, conviene que el punto Q se encuentre justoa la mitad de la recta. Ya que como se ve en el gráfico cuando la señal alcanza los puntos extremos de la recta, la señal se recorta (ya sea por la saturación, o por el corte del transistor). Por eso es que al momento del diseño,

los valores de los componentes se calculan no sólo para polarizar correctamente al transistor sino también para que la amplificación sea la máxima posible. A esto se le llama máxima excursión simétrica

Veamos ahora un ejemplo práctico: con un preamplificador

El circuito es el siguiente:

Al lector ya le debe sonar familiar el circuito. comparando con el antes visto, la única diferencia es que en lugar de dos resistencias en la base, se coloca sólo una (R1). El objetivo es el mismo, además de agregar algunas mejoras por la realimentación que realiza (inyecta señal de entrada al colector

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del transistor).

También se observan los capacitores de desacople.

Este circuito es un preamplificador ideal para amplificar cualquier tipo de micrófono. Su

utilización está dada principalmente para amplificar micrófonos miniatura (tipo

electret) para sistemas de seguridad, equipos de comunicaciones, intercomunicadores,

etc.

La amplia gama de tensión de alimentación (1,2 a 30 V) y su reducido tamaño permiten hacer a este circuito totalmente portátil y fácilmente adaptable a cualquier equipo.

LIS TAD O D E COMPONENTES:

RESISTENCIAS:

R1=1 Mohm (Marrón-Negro-Verde) R2=4,7 Kohms (Amarillo-Violeta-Rojo) R3=270 ohms (Rojo-Violeta-Marrón)

CAPACITORES:

C1=C2=C3=10 µF 16 V (Electrolítico)

SEMICONDUCTOR:

T1=BC 547/ BC 548/ BC 549

PRINCIPI O D E FUNCIONAMIENTO:

Este preamplificador utiliza un transistor de silicio tipo NPN.

Este está polarizado en clase A, en configuración de emisor común con realimentación.

R3 es la resistencia polarizadora de emisor y C2 desacopla a esta para la corriente alterna.

La tensión de trabajo de colector se toma a través de R2 y de esta tensión de colector, por

medio de R1 (que también actúa como resistencia de realimentación) se obtiene la tensión de

base de T1, necesaria para el funcionamiento de la plaqueta.

El capacitor C3 impide que pase a la etapa posterior, la corriente continua presente en el colector

de T1.

La plaqueta se alimenta con una tensión entre 1.5 y 30 Vcc.

NO TA S D E MON TAJE:

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- Se recomienda hacer el cableado de la entrada y la salida con cable mallado.

- En caso de que durante el funcionamiento aparezca algún tipo de oscilación, se debe colocar

un capacitor de 100 nF entre + Vcc y masa.

- En caso de utilizar un micrófono tipo electret ( se recomienda utilizar el de dos patas) se lo

debe polarizar. Para ello, se conectará el terminal positivo del micrófono con el positivo de

alimentación a través de una resistencia de 10 Kohms. Este valor corresponde a una

alimentación de 12 Vcc. Si la tensión de alimentación fuese mayor se deberá colocar una

resistencia de un valor mayor. En cambio, si la tensión de alimentación es menor se deberá

disminuir el valor de la R.

La señal se toma del terminal positivo del micrófono e ingresa al terminal de

entrada de la plaqueta a través de un capacitor de 100 nF que sirve para aislar la corriente

contínua de la señal de audio.

Si bien por ahora no se explicaron las distintas etapas necesarias en un sistema de audio. Diremos que el preamplificador se encuentra inmediatamente después del elemento que traduce el sonido en energía eléctrica, como por ejemplo un micrófono. Entonces un preamplifcador es el encargado de llevar la señal a un nivel suficiente para ser tomada por el amplificador, además de otras funciones que iremos viendo a lo largo del curso.

El diagrama de conexión para este modelo es:

Este preamplificador puede ser utilizado para un micrófono del tipo electret. Estos micrófonos son los que encontramos normalmente en las computadoras, debido a sus características y a su pequeño tamaño.

Su apariencia física es:

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Como vemos, son muy pequeños.

Y su parte posterior (para el de dos patas) es: Posee 2 gotas de estaño en las cuales sesoldara el cable.

Uno de las dos, como se observa en la imagen, esta unido a la carcaza del micrófonoCon lo cual corresponderá al negativo del mismo.

Unido a la carcaza

Para conectar este micrófono al preamplificador basta con colocar una resistencia y un capacitor (necesarios para polarizar al electret) como lo indica el siguiente diagrama:

Reactancia Capacitiva

En cuanto a lo que señales se refiere, una característica muy importante a tener en cuenta es la llamada Reactancia “Xc” de un capacitor.

La misma indica el carácter resistivo del capacitor, y se expresa en Ohms.

Dicha reactancia va a depender de la frecuencia a la que este trabajado.

Es decir

XC= 1

2 x f x.C

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Donde:“ ” es una constante de valor 3,14“C” es el valor de capacidad que nos brinda el fabricante“frecuencia” es la frecuencia a la cual esta trabajando el circuito que contiene al capacitor.

Gracias a este funcionamiento particular de los capacitores, es que los vamos a ver utilizados en todo tipo de circuitos, y en especial en audio, ya que es una buena y fácil manera de “jugar” con las frecuencias de trabajo, como uno desee.

Donde:

“ ” es una constante de valor 3,14“C” es el valor de capacidad que nos brinda el fabricante “f” frecuencia es la frecuencia a la cual esta trabajando el circuito que contiene al capacitor.

Si analizamos la formula podemos concluir que un capacitor, representa un circuito abiertopara la tensión continua. Generalmente, en audio, los vamos a encontrar a la entrada y a la salida de un amplificador, como se vio en el capítulo anterior.

La siguiente imagen (amplificador mono de 8Watts alimentado con 12Vcc), muestra la ubicación de dichos capacitores:

Pensemos ahora lo siguiente, si el valor de resistencia que me representa un capacitor varía con la frecuencia a la cual estoy trabajando, entonces este elemento puede sernos realmente útil a la hora de querer, o no, dejar pasar una señal determinada frecuencia. Es por esto que los capacitores son muy usados como filtros.

Continuaremos ahora con circuitos amplificadores.

Vimos recién el esquemático amplificador mono de 8Watts alimentado con 12Vcc Se notara que el circuito en sí no contiene transistores, o por lo menos no a la vista. La realidad es que sí los posee. El integrado que figura como IC1, TDA2002, es

internamente un conjunto de transistores dispuestos de tal manera de obtener las mejores características posibles.

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El aspecto físico del TDA2002 es:

El esquemático del integrado es:

Los pines 3 y 5 corresponden a la alimentación. Siendo el pin3 masa, y el pin5,+Vcc.

El pin1 es por donde ingresa la señal a amplificar, y el pin4 por donde sale la señal ya amplificada.

El pin4 se utiliza para formar un lazo de realimentación, que es el quenos indicará cuanto ganará este circuito. La ganancia en este caso esta dada por la relación de resistencias que realimentan el circuito,es decir, R1/R2.

Armando el circuito ya visto obtenemos un amplificador de 8 Watts, mono, con una alimentación de 12Vcc.

La foto del módulo armado, y su diagrama de conexión es:

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AMPLIFICADOR DE 8W EN 12V

De tamaño compacto y con muy poca cantidad de componentes electrónicos (ya que utiliza un circuito integrado tipo TDA 2002).Este modelo puede utilizarse como amplificador de audio de uso general, como etapa moduladora en transmisiones de RF (radio frecuencia), o en cualquier otra aplicación en que se necesite una salida de 8W de potencia.La alimentación de este circuito es de 12 Vcc, consumiendo 1 A aproximadamente.Tiene una impedancia de entrada del orden de los 10 Kohms y una sensibilidad de 500 mV.

LIS T A D E COMPONENTES

RESISTENCIASR1= 220 ohms (Rojo-Rojo-Marrón) R2=2,2 ohms (Rojo-Rojo-Dorado) R3= 1 ohm (Marrón-Negro-Dorado) P1=Preset 10 Kohms

SEMICONDUCTORESIC1=TDA2002

D1=1N4007

CAPACITORESC1= 100 nF (Cerámico)C2= 470 µF 16V (Electrolítico)C3= 1000 µF 16V (Electrolítico) C4= 10 µF 16V (Electrolítico) C5= 2,2 µF 16V (Electrolítico)

VARIOSDisipador para IC1

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PRINCIPI O D E FUNCIONAMIENTO

Vemos aquí la aplicación de un circuito integrado del tipo TDA2002 como amplificador de 8W.

Este circuito integrado trabaja con niveles de tensión que oscilan entre 11 y 14V, pero se recomienda como óptima tensión de trabajo 12V. Además este integrado está protegido contra sobre

temperaturas producidas por un trabajo a régimen máximo o un disipador más pequeño al requerido. En este caso se notará un progresivo recorte de la señal de salida, hasta transformarse esta en una señal muy distorsionada. Para restablecer el sistema a su régimen habitual solo bastará desconectar la alimentación de la plaqueta y esperar a que la temperatura del integrado descienda a un nivel adecuado.Pasemos ahora al circuito eléctrico; la señal de audio ingresa al terminal (1) del CI, a través del capacitor de acople C4. Del terminal (4) se toma la señal ya amplificada y se envía al parlante y a la red zobel a través del capacitor de desacople C3. La finalidad de la red de zobel (C1 y R3) es la de compensar el desfasaje introducido por el parlante y lograr una impedancia resultante que se aproxime a un resistor puro.La señal extraída del terminal 4 también se aplica a un divisor resistivo formado por los resistores R1 y

R2, los cuales forman el lazo de realimentación (junto con C2) y son los que determinan la amplificación de la etapa mediante la siguiente relación:

Av [ganancia de tensión] = R1 / R2

Como podemos notar esta ganancia fue fijada en 100, que es valor máximo que admite sin

recortes el TDA 2002. La señal obtenida del punto medio del divisor se inyecta mediante C2 al

terminal 2 de IC1.El terminal 3 corresponde a masa y el terminal 5 al terminal de alimentación, en donde está conectado el capacitor C5 a fin de filtrar la tensión de fuente. La impedancia del parlante debe ser de 4 ohms para que el rendimiento sea el óptimo.

NOTA

Es posible que debido al margen de error propio del integrado no se logre la ganancia de 100, apareciendo zumbidos y ruidos debidos a realimentaciones. Para lograr que desaparezcan las realimentaciones se deberá disminuir el valor de R1.

NOTAS DE MONTAJE:

Se hace indispensable la utilización de cable blindado en la conexión de entrada, a fin de inmunizarla contra ruidos y zumbidos externos.

Las restantes conexiones pueden hacerse empleando cable común de 1milímetro de diámetro.

Como se comentó anteriormente debemos adosar un disipador térmico de generosas dimensiones, el cual no será menor de 25 centímetros cuadrados.

El preset P1 se utiliza como control de volumen. Si se desea, se puede agregar un segundo control de volumen externo para lo cual se deberá agregar un potenciómetro de 10 Kohms logarítmico (ver diagrama de conexiones).

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DIAGNOSTICO, LOCALIZACIÓN

Y REPARACIÓN DE AVERIAS

Introducción

La destreza para diagnosticar y localizar con rapidez y eficacia las causas de las averías en los circuitos, es una de las habilidades más importantes que puede adquirir un técnico dedicado a la reparación de equipos electrónicos.

Es obvio que los métodos y técnicas de reparación en general no se adquieren con facilidad, ya que requieren de la combinación del conocimiento de los componentes y del dominio del funcionamiento de los circuitos, amen de la aplicación de las técnicas de reparación adecuadas y de una cierta dosis de paciencia y dedicación.

Antes de proseguir, es conveniente ver las tres fases en las que se puede dividir el proceso de reparación de averías. Estas son:

Diagnostico: Con el diagnostico se pretende determinar la naturaleza de la avería mediante el examen de signos externos, así como a través del conjunto de síntomas que se manifiestan, producidos por la propia avería.

Localización: Se trata de determinar el lugar o el bloque del circuito donde se encuentra la avería descartando el resto, esto significa acotar los limites en los que puede estar localizada la misma, para poder descender después hasta el nivel del componente (s) que cauce la falla

Reparación: La reparación propiamente dicha se lleva a cabo una vez que se ha localizado y determinado el problema. Esta consiste en la sustitución de los elementos dañados o defectuosos por otros en buen estado.

Tal como se ha expuesto, la habilidad para la localización de averías se obtiene a través de un proceso basado en la ejecución de una serie de pasos lógicos bien definidos. A continuación se proponen los siguientes:

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1.- Inspección visual para identificar componentes que pudieran estar dañados a simple vista. Tal es el caso de componentes quemados, físicamente deteriorados etc.

2.- Observar y anotar los síntomas iniciales.

3.- Acotar la parte o bloque susceptible de provocar la falla, teniendo en cuenta los síntomas iniciales.

4.- Tomar medidas en aquellos puntos situados en la región sospechosa intentando delimitar cada ves mas la zona de exploración.

5.- Partiendo de las lecturas registradas y de los síntomas observados, ir perfilando la avería hasta llegar al componente (s) dañado (s).

6.- Efectuar nuevas mediciones para confirmar el diagnostico.

Para simplificar el proceso de localización de averías, siempre que esto sea posible, resulta útil organizar el esquema del circuito en forma de bloques. Ello nos permite de manera sencilla aislar una zona de otra, restringiendo sucesivamente el campo de exploración, permitiendo a su vez localizar la sección defectuosa primero, a continuación la etapa y, por fin, el componente averiado.

Componentes y sus fallas mas usuales

Podemos afirmar que un componente esta roto o tiene falla, si una cualquiera de sus características tiene un valor fuera de sus límites especificados.

Como norma general, puede decirse que ciertos tipos de componentes tienen “formas particulares” de averiarse. Ejemplo típico es el caso de las resistencias, que cuando se rompen, a menudo producen una situación de circuito abierto. Esto es lógico dado que es más probable que tenga una rotura el cuerpo de la resistencia, a que se produzca un cortocircuito a lo largo de la misma

La tabla N° 1 resume las formas más probables de fallas para diversos tipos de componentes electrónicos.

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Tabla N° 1: Fallas mas frecuentes en los componentes electrónicos

Componente Tipo de falla más frecuenteResistencias Cambio de tolerancia, circuito abierto(valor ohimico

excesivamente alto)Resistencias variables Circuito abierto o contacto irregular por suciedad, por

desgaste mecánico e incluso por exceso de corriente.Capacitores Presenta fugas, circuito abierto o cortocircuito ( perforación

de dieléctrico)Bobinas y transformadores

Circuito abierto o espiras en cortocircuito. Devanados en corto con la estructura (núcleo de hierro)

Reles Rotura de la bobina, fallo en los contactos por desgaste mecánico e incluso por exceso de corriente.

Semiconductores: Led, diodos, transistores, tiristores.

Circuito abierto o cortocircuito en cualquiera de las uniones.

Tal como se ha mencionado, para localizar un componente defectuoso dado un conjunto de síntomas determinados, es necesario un amplio conocimiento practico pero como referencia. se presentan cuatro tablas con averías típicas en circuitos de uso general:

Circuitos de fuentes de alimentaciónLa siguiente tabla ilustra las averías típicas de las Fuentes de Alimentación lineales, junto con sus síntomas asociados.

Tabla N° 2: Fallas mas frecuentes en las Fuentes de Alimentación

Avería SíntomaPrimario o secundario del transformador de red en circuito abierto.

No hay salida de continua. Tensión alterna en el secundario nula. Circuito abierto en el primario o secundario del transformador

Primario o secundario del transformador de red en cortocircuito.

Fusible de protección roto. Escasa tensión de continua y transformador recalentado como consecuencia del exceso de corriente..

Cortocircuito entre algún devanado y el núcleo del transformador de red.

Fusible fundido. Baja resistencia entre uno de los dos devanados y masa.

Un diodo del puente rectificador abierto.

El circuito se comporta como un rectificador de media onda. Salida de continua baja con escasa regulación. Frecuencia de rizado 50 Hz

Un diodo del puente rectificador en cortocircuito.

Fusible de protección probablemente roto. Se necesita comprobar la resistencia en cada brazo del puente, midiendo la resistencia directa e inversa de cada diodo.

Capacitor de filtro en circuito abierto.

Salida de continua escasa y valores de rizado muy altos.

Capacitor de filtro en cortocircuito.

Fusible fundido. Baja resistencia en la salida de la fuente primaria no regulada.

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Amplificador de error del regulador en cortocircuito.

El regulador serie no tiene señal de control, hay salida de continua de la fuente primaria pero no esta regulada.

Regulador serie abierto No hay salida de continua. La carga queda aislada y la salida de la fuente primaria o no estabilizada, puede experimentar un ligero aumento ya que no se extrae corriente de carga.

Capacitor/es de desacoplo dañado/os

Señales de “ruido” a la salida de la fuente

Circuitos amplificadores de baja frecuenciaLa siguientes tablas ilustran las averías típicas que se pueden dar en los amplificadores, tanto en los de pequeña señal como en los de potencia. Asimismo se indican los síntomas asociados con cada avería. Es obvio que no se pueden detallar todas las averías que se pueden producir, pero las que aquí se presentan son las mas representativas de todas las posibles.

Tabla N° 3: Averías representativas en amplificadores de pequeña señal

Avería SíntomaCapacitores de acoplo abiertos. No hay transferencia de señal de una etapa a otra, ni

tampoco hay señal de salida. Las tensiones del punto de trabajo son correctas.

Capacitores de acoplo o desacoplo en cortocircuito

Salida muy distorsionada debido a un cambio drástico en el punto de trabajo, produciéndose un desplazamiento hacia saturación.

Capacitores de desacoplo de señal abiertos

Se observa una disminución apreciable en la ganacia.

Capacitores de desacoplo en la línea de alimentación abiertos

Se aprecia aumento en el nivel de “zumbido” a la salida.

Resistencia de polarización en circuito abierto o con valor elevado.

Salida nula o con mucha distorsión. Esto es debido al desplazamiento del punto de trabajo, por lo general hacia el corte..

Tabla N° 4: Averías representativas en amplificadores de potencia

Avería SíntomaCapacitores de salida en corto.

Sobrecalentamiento de los transistores finales. Fuerte zumbido ocasionado por la continua.

Uno o los dos diodos de polarización de los transistores de salida en circuito abierto.

Aparece distorsión por cruce en la señal de salida

Union base – emisor de los transistores de salida abierta.

Fuerte recorte de la señal de salida en iuno de los dos semiciclos, dependiendo del transistor.

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Circuitos de control de potencias con tiristoresLos tiristores son básicamente dispositivos utilizados en los circuitos de control. Debido a que pueden manejar grandes potencias, muchas fallas se producen por efectos térmicos. En la Tabla N° 5 se da una relación de las averías mas típicas en circuitos con tiristores, se presentan las fallas relacionadas con los SCR, para los Triac es muy similar a lo dicho, simplemente se debe cambiar ánodo y cátodo por ánodo 2 y ánodo 1 o MT2 y MT1, respectivamente.

Tabla N° 5: Averías típicas en Tiristores

Avería SíntomaCircuito abierto entre puerta y cátodo.

El tiristor esta desactivado y no es posible dispararlo. Tensión de puerta alta

Circuito abierto entre ánodo y cátodo.

Tiristor desactivado

Cortocircuito entre ánodo y cátodo..

Hay conducción en las dos direcciones. Tensión nula entre ánodo y cátodo.

Cortocircuito entre puerta y cátodo.

El tiristor esta desactivado y no es posible dispararlo. Tensión de puerta nula.

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ANEXOS

INTRODUCCION

El amplificador operacional es un componente de gran popularidad, debido a que, por sus características, tiene una gran variedad de aplicaciones.El estudio de este tema se basa en un modelo (probablemente el más común y el más fácil de encontrar), el 741, construido por varios fabricantes.El estudio de este modelo permite conocer a los amplificadores operacionales en general.

Símbolo de los amplificadores operacionales

Encapsulado básico del 741

DESCRIPCIÓN DE LOS TERMINALES

PATILLA 1.- OFFSET. Junto con el de la patilla 5 sirve para corregir el offset del operacional.

PATILLA 2.- - IN. Entrada inversora. Presenta una impedancia de entrada igual a 0 o muy baja. Las señales que se aplican en esta entrada aparecen a la salida con polaridad invertida.

PATILLA 3.- + IN. Entrada no inversora. Presenta una muy alta impedancia y suministra a la salida tensiones de la misma polaridad que las aplicadas a la entrada.

PATILLA 4.- V-. Se aplica el terminal negativo de la alimentación.

PATILLA 5.- OFFSET. Junto con el de la patilla 1 sirve para corregir el offset del operacional.

PATILLA 6.- OUTPUT. Es la salida del amplificador operacional.

PATILLA 7.- V+. Se aplica el terminal positivo de la alimentación.

PATILLA 8.- NC. Sin conexión.

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CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS BÁSICAS

Entre todas las características que se suelen encontrar en los datasheets de este tipo de

componentes, hallamos como más importantes, las siguientes:

Ganancia en lazo abierto (A0).- Relación que existe entre la tensión de salida y la tensión de entrada, cuando no se utiliza realimentación (puede alcanzar los 100000).

Impedancia de entrada.- Resistencia que se ve desde los terminales de entrada. Sus valores se dan en Megaohmios.

Impedancia de salida.- Es la resistencia existente entre el terminal de salida y masa, los valores de esta oscilan alrededor de unos cientos de ohmios.

Tensión de alimentación.- En general, se necesitan tensiones simétricas.

Tensión de offset.- La tensión de salida debería ser nula cuando la tensión de las entradas es cero; esto no ocurre en los operacionales reales. Se define la tensión de offset como la tensión que es necesario aplicar entre los terminales de entrada para conseguir que la tensión a la salida sea nula.

Frecuencia de transición.- En un operacional la ganancia depende de la frecuencia. Al aumentar esta la ganancia disminuye. Por ello es necesario disminuir la ganancia y obtener un ancho de banda más amplio. Esto se consigue con la realimentación, que es el modo de uso más común con los amplificadores operacionales. La frecuencia de transición del operacional es la unidad (0dB).

ENCAPSULADOS

Aunque podemos ver encapsulados variados para los amplificadores operacionales el más utilizado es el DIP-8 para un solo operacional, pero también podemos encontrarlos para DIP-14, según modelos que pueden llevar hasta 4 operacionales insertados. También existe la versión para montaje superficial tanto para ocho patillas como para 14.

Encapsulados DIP-8 y SOIC-8 Encapsulados DIP-14 y SOIC-14

APLICACIONES

Las aplicaciones de este dispositivo son múltiples, de entre las más importantes se destacan: filtros, amplificadores, mezcladores, comparadores, diferenciadores, integradores..... Esta son las aplicaciones generales más básicas que corresponden con las configuraciones típicas de los amplificadores operacionales.

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http://electronred.iespana.es/images/LM741.pdf




Amplificador inversor

Amplificador no inversor

Sumador

Filtro paso banda

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Filtro paso altos

Filtro paso bajos

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1. El Tiristor.

2. El Transistor UJT.

3. El Diac.

4. El Triac.

1. El TiristorEs un dispositivo electrónico que tiene dos estados de funcionamiento: conducción y bloqueo. Posee tres terminales: Anodo (A), Cátodo(K) y puerta (G).

Símbolo del tiristor Estructura interna del tiristor

La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Se dice que es un dispositivo unidireccional, debido a que el sentido de la corriente es único.

CURVA CARACTERÍSTICA

La interpretación directa de la curva característica del tiristor nos dice lo siguiente: cuando la tensión entre ánodo y cátodo es cero la intensidad de ánodo también lo es. Hasta que no se alcance la tensión de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara.Cuando se alcanza dicha tensión, se percibe un aumento de la intensidad en el ánodo (IA), disminuye la tensión entre ánodo y cátodo, comportándose así como un diodo polarizado directamente.

Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensión de bloqueo será necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1, IG2, IG3, IG4...), ya que de esta forma se modifica la tensión de cebado de este.

Este seria el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente, esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva.

Cuando se polariza inversamente se observa una débil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensión inversa máxima que provoca la destrucción del mismo.

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APLICACIONES

En amplificación se utiliza en las etapas de potencia en clase D cuando trabaja en conmutación. También se utilizan como relés estáticos, rectificadores controlados, inversores y onduladores, interruptores....

ENCAPSULADOS

Como en cualquier tipo de semiconductor su apariencia externa se debe a la potencia que será capaz de disipar. En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricación es diverso, aquí aparecen los más importantes.

T0 200AB TO 200AC d2pak

TO 209AE (TO 118) TO 208AD (TO 83) TO 247AC

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TO 220AB TO 208AC (TO 65) TO 209 AB (TO 93)

2. El transistor uniunión (UJT)

Es un tipo de transistor compuesto por una barra de silicio tipo N o P en cuyos extremos se tienen los terminales Base 1 (B1) y Base 2 (B2). En un punto de la barra más próximo a B2 se incrusta un material de tipo P o N dando lugar al terminal de emisor.

Símbolo de un UJT de Circuito equivalente de un transistor uniunión

tipo N

Cuando se polariza el transistor la barra actúa como un divisor de tensión apareciendo una VEB1

de 0,4 a 0,8v. Al conducir el valor de RB1 se reduce notablemente. Observa el circuito equivalente.

Observando el circuito de polarización de la figura se advierte que al ir aumentando la tensión Vee la unión E-B1 se comporta como un diodo polarizado directamente. Si la tensión Vee es cero, con un valor determinado de Vbb, circulará una corriente entre bases que originará un potencial interno en el cátodo del diodo (Vk). Si en este caso aumentamos la tensión Vee y se superan los 0,7v en la unión E-B1 se produce un aumento de la corriente de emisor (IE) y una importante disminución de RB1, por lo tanto un aumento de VBE1. En estas condiciones se dice que el dispositivo se ha activado, pasando por la zona de resistencia negativa hacia la de conducción, alcanzando previamente la VEB1 la tensión de pico (Vp).Para desactivar el transistor hay que reducir IE, hasta que descienda por debajo de la intensidad de valle (Iv).De lo anterior se deduce que la tensión de activación Vp se alcanza antes o después dependiendo del menor o mayor valor que tengamos de tensión entre bases

VBB.

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APLICACIONES

Se utiliza en circuitos de descarga en generadores de impulso, circuitos de bases de tiempos y circuitos de control de ángulo de encendido de tiristores.

El encapsulado de este tipo de transistores son los mismos que los de unión.

3. EL DIAC

Es un componente electrónico que está preparado para conducir en los dos sentidos de sus terminales, por ello se le denomina bidireccional, siempre que se llegue a su tensión de cebado o de disparo(30v aproximadamente, dependiendo del modelo).

Símbolo del diac Estructura interna de un diac

Hasta que la tensión aplicada entre sus extremos supera la tensión de disparo VBO; la intensidad que circula por el componente es muy pequeña. Al superar dicha tensión la corriente aumenta bruscamente y disminuyendo, como consecuencia, la tensión anterior.La aplicación más conocida de este componente es el control de un triac para regular la potencia de una carga.

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Los encapsulados de estos dispositivos suelen ser iguales a los de los diodos de unión o de zener.

4. EL TRIAC

Al igual que el tiristor tiene dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción. Conduce la corriente entre sus terminales principales en un sentido o en el inverso, por ello, al igual que el diac, es un dispositivo bidireccional.Conduce entre los dos ánodos (A1 y A2) cuando se aplica una señal a la puerta (G).Se puede considerar como dos tiristores en antiparalelo. Al igual que el tiristor, el paso de bloqueo al de conducción se realiza por la aplicación de un impulso de corriente en la puerta, y el paso del estado de conducción al de bloqueo por la disminución de la corriente por debajo de la intensidad de mantenimiento (IH).

Está formado por 6 capas de material semiconductor como indica la figura.

Símbolo del triac Tiristores en antiparalelo Estructura interna de un triac

La aplicación de los triacs, a diferencia de los tiristores, se encuentra básicamente en corriente alterna. Su curva característica refleja un funcionamiento muy parecido al del tiristor apareciendo en el primer y tercer cuadrante del sistema de ejes. Esto es debido a su bidireccionalidad.

La principal utilidad de los triacs es como regulador de potencia entregada a una carga, en corriente alterna. El encapsulado del triac es idéntico al de los tiristores.

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Es un circuito integrado bastante popular, clasificado como de aplicación específica. Su mayor aplicación es como temporizador Y generador de señales..

Fabricado por Signetics Corporation como SE555/NE555 con tecnología TTL, posteriormente Motorola lo fabricó con tecnología CMOS con la denominación MC1455. Al ser un componente que se hizo indispensable en muchos circuitos otros fabricantes decidieron construirlo. Observa en la tabla siguiente los fabricantes actuales de este circuito y la denominación característica de cada uno.

Fabricante DenominaciónECG Philips ECG 955M

Exar XR-555Fairchild NE555

Harris HA555Intersil SE555/NE555

Lithic Systems LC555Motorola MC1455/MC1555National LM1455/LM555C

NTE Sylvania NTE955MRaytheon RM555/RC555

RCA CA555/CA555CTexas Instruments SN52555/SN72555

DESCRIPCION DEL PATILLAJE DEL CIRCUITO INTEGRADO 555

La descripción de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8, el más común, aunque igualmente dicha disposición, también es válida para los SOIC-8.

PATILLA 1.- Masa(GND). En ella se conecta el polo positivo de la fuente de alimentación.

PATILLA 2.- Entrada de disparo (Trigger). Es la entrada del circuito. Por ella se introducen las señales para excitarlo.

PATILLA 3.- Salida (Output). Cuando está activada proporciona una tensión aproximadamente igual a la de alimentación.

PATILLA 4.- Reset. Permite la interrupción del ciclo de trabajo. Cuando no se usa se conecta al positivo de la alimentación.

PATILLA 5.- Tensión de Control (Control Voltage). Esta tensión debe ser 1/3 de la de alimentación. Cuando no se usa, se debe conectar un condensador de 10nF entre este y tierra.

PATILLA 6.- Umbral (Threshold). Esta tensión debe ser 2/3 de la de alimentación. Permite finalizar el ciclo de trabajo.

PATILLA 7.- Descarga (Discharge). En este pin se conecta el condensador exterior que fija la duración de la temporización.

PATILLA 8.- Alimentación (V+ o Vcc). Conexión de la alimentación de 4,5 a 16v, respecto de masa.

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Encapsulado DIP-8 del 555 Esquema de bloques interno del circuito integrado

ENCAPSULADOS

El encapsulado más popular es el DIP-8. Existen otras versiones de 555 en DIP14, debido a que en su interior aloja dos 555 independiente uno de otro, su denominación es 556.

Encapsulado DIP8 Encapsulado para SMD SOIC-8Encapsulado DIP14 del 556

SOIC14

APLICACIONES MAS USUALES

Quizás la aplicación más popular de este circuito integrado sea la de temporizador ya que según su diseño se pueden controlar desde microsegundos hasta horas, pero tiene más aplicaciones y todas ellas muy importantes: oscilador, divisor de frecuencia, modulador de frecuencia, generador de señales...

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http://electronred.iespana.es/images/medSOIC.gif

http://electronred.iespana.es/images/556.pdf


http://electronred.iespana.es/images/555.pdf

http://electronred.iespana.es/images/medDIP8555.pdf

http://electronred.iespana.es/images/medSOIC8555.pdf

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Detector de oscuridad Alarma con fotocélula

Metrónomo Oscilador Morse

Temporizador hasta 10minutos

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Sirena bitonal

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