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Técnico en Electrónica
Módulo II Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica.
Submódulo II Implementación de Circuitos por Computadora.
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Alberto Caro Espino
Edgar Arturo García Portillo
Francisco Antonio García Ledezma
Raul Enrique Lopez Diaz
Baja California
Morelos
Nuevo León
Sonora
Adriana García Ortiz Hidalgo
Antonio Ix Chuc Campeche
Manuel G. Méndez Monforte Yucatán
Rosalba Reyes Rosales Coordinación Nacional
Irasema G. Anaya Gálvez Coordinación Nacional
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Esta guía, que forma parte del componente de formación profesional, te servirá para que junto con tu profesor seas capaz de implementar y simular circuitos por computadora, preservando los insumos, información y lugar de trabajo.
Las actividades que se desarrollaran tendrán un nivel de competencia 2, efectuando funciones en diferentes contextos, con cierta autonomía y responsabilidad individual, pero formando parte de un equipo de trabajo.
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Técnico en Electrónica
Módulo II Mantenimiento a Sistemas Básicos de Electrónica.
Submódulo II Implementación de Circuitos por Computadora.
Competencia 1 Competencia 2
Manejo de software de aplicación en la simulación de circuitos electrónicos.
Diseñar y simular circuitos con fuente de alimentación CA/CD.
Atributos de la competencia: Atributos de la competencia:
9 Manejo de software de aplicación en la simulación de circuitos electrónicos.
9 Diseñar y simular circuitos con fuente de alimentación CA/CD.
Saberes: Saberes:
9 Software de diseño de Circuitos electrónicos.
9 Software de diseño de
tarjetas electrónicas.
Diseño y simulación de circuitos con diodos Semiconductores, diodo zener, reguladores de voltaje, Circuitos Integrados (C.I).
Actitudes: Actitudes:
9 Orden.
9 Limpieza.
9 Orden. 9 Limpieza.
Competencia 3 Competencia 4
Diseñar y simular amplificadores clase A, B y C.
Diseñar y simular circuitos con amplificadores operacionales.
Atributos de la competencia. Atributos de la competencia.
9 Diseñar y simular amplificadores clase A, B YC.
9 Diseñar y simular circuitos con amplificadores operacionales.
Saberes: Saberes:
9 Diseño y simulación de amplificadores de audio.
9 Características de los
transistores.
9 Funcionamiento de los Transistores.PNP y NPN.
9 Características y funcionamiento de los amplificadores operacionales.
9 Características de los
transductores fotoeléctricos. 9 Funcionamiento de
diferentes tipos de transductores fotoeléctricos.
9 Aplicaciones de los
transductores fotoeléctricos.
Actitudes: Actitudes:
9 Orden
9 Limpieza
9 Orden 9 Limpieza
Bienvenido, hoy iniciamos el módulo 2 “Mantenimiento a circuitos básicos de electrónica” de tu carrera de técnico en electrónica, esta guía corresponde al submódulo 2 titulado “Implementación de circuitos por computadora” y te servirá de apoyo para que logres desarrollar conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes, que te permitirán lograr las competencias laborales propuestas.
Al terminar este submódulo lograrás de manera específica elaborar circuitos analógicos y digitales, verificando su funcionamiento mediante simulación electrónica, preservando los insumos, información y lugar de trabajo. Conocerás distintos software de aplicación para simular circuitos electrónicos, serás capaz de simular circuitos con fuente de alimentación de CA/CD, podrás diseñar y simular amplificadores de clase A, B y C, así como diseñar y simular circuitos con Amplificadores Operacionales.
Este submódulo te será de gran utilidad, pues podrás aplicar la informática y combinarla con la electrónica para diseñar y simular el funcionamiento de los circuitos, aún antes de armarlos, y de esta manera, podrás verificar que no existan errores, que te podrían causar costos innecesarios en el armado físico. Debes tener presente que para lograr las competencias propuestas, se requiere de todo tu esfuerzo y dedicación, así como de una actitud apropiada. Las competencias serán desarrolladas en el aula, taller y/o industria.
A fin de demostrar que has desarrollado las competencias propuestas, deberás entregar una serie de productos que tu maestro te irá solicitando, estos productos consisten en una serie de ejercicios y actividades prácticas que tendrás que ir realizando a lo largo del submódulo.
Manejo del software de aplicación en la 1 simulación de circuitos electrónicos.
1. Charles Gómez y la simulación de circuitos.
2. El proto-usuario.
3. El Banco Electrónico.
1. La puerta negra.
2. La que se armó.
1. Cuestionario. 2. ¿Pos’ como le haces?
1. Simulación de compuertas.
2. Ármala en grande.
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Software de aplicación en Circuitos Electrónicos.
En nuestros días el análisis de circuitos electrónicos mediante la simulación por computadora se ha vuelto una etapa prácticamente indispensable.
En el mundo actual, es cada vez más
frecuente el uso de sistemas automatizados que nos facilitan nuestras vidas.
Pero… ¿Por qué es tan importante la
simulación de circuitos? El aprendizaje con circuitos reales es lento, hay que montar los componentes en un tablero o una tabla de proyectos (Projetboard) y cablear antes de probar, muchas veces el circuito no funciona: tiene demasiados puntos sensibles, pasan muchas cosas y hay demasiados factores en juego.
Todos los fenómenos que tienen lugar en un circuito, influyéndose mutuamente, hay que integrarlos en un discurso teórico que es ciertamente abstracto. Y, muchas veces, nos desanimamos cuando vemos que los circuitos que armamos no funcionan, y no sabemos por qué. Nos preguntamos: ¿Será un mal contacto, las conexiones están equivocadas o es mi culpa porque no tengo ni idea de esto? Un simulador de circuitos, en cambio, nos permite experimentar con la electricidad de un modo divertido y seguro. No hay límite de instrumentos ni de componentes, no hay que comprar nada. Se pueden simular circuitos erróneamente conectados, las consecuencias no serán nunca dramáticas.
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ATRIBUTOS DE LA
COMPETENCIA
9 Manejo de software de aplicación en la simulación de circuitos electrónicos.
RESULTADO DE APRENDIZAJE
Al término de esta el alumno maneja software de aplicación para simular circuitos electrónicos.
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno comprenda las posibles aplicaciones del software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos.
El docente emplea fotografías, diapositivas, tutoriales, presentaciones en power point o películas donde se muestre el funcionamiento de distintos software de simulación de circuitos, explicando la utilidad de conocerlos y sus aplicaciones.
El encuadre grupal ayuda a comprender la importancia de lograr la competencia.
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Nombre Charles Gómez y la simulación de circuitos. No. 1
Instrucciones para el Alumno
Ayuda a Charles Gómez a investigar los siguientes conceptos y elabora una definición de cada uno de estos términos con tus propias palabras.
Conocimientos
a adquirir
Software de diseño de tarjetas electrónicas.
Manera Didáctica
de Lograrlos
Investiga y comprende el significado de diversos conceptos que se emplean en el desarrollo de esta competencia.
Software.
Simulación de circuitos.
Diseño de circuitos.
Archivos.
Menús.
Componentes.
Interfaz.
Recuerda siempre citar la fuente de tu investigación
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Nombre El proto- usuario. No. 2
Instrucciones para el Alumno
Analiza la información que te proporciona tú profesor y conoce el manejo del programa WinBreadBoard.
Conocimientos
a adquirir
Software de diseño de circuitos lógicos.
Manera Didáctica
de Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento del simulador WinBreadBoard, y la manera de operarlo.
Utilidad
El WinBreadBoard es un software emulador que tiene la particularidad de utilizar integrados en lugar de los símbolos de las compuertas para realizar los circuitos. Esto lo hace una herramienta muy útil ya que los circuitos pueden realizarse de una forma muy realista.
Pantalla Principal del programa
Al ejecutar el programa, aparece la siguiente pantalla:
Si no estás familiarizado con el concepto de un experimentador, se sugiere hacer click en Demo. Podrás observar entonces el cableado de un sencillo circuito usando la compuerta
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Nombre La puerta negra. No. 1
Instrucciones para el Alumno
Analiza el ejemplo que se muestra para implementar una compuerta AND y aclara cualquier duda con tu profesor.
Actitudes a formar
Orden.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Observa la manera en que el profesor explica la manera de simular una compuerta AND en el programa WinBreadBoard o en un tutorial. Si quedan dudas las deberás aclarar con el apoyo de tus compañeros o tu maestro.
Competencias Genéricas a Desarrollar
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Manera Didáctica de
Lograrlas
Participación activa cuando surjan dudas, o se tenga la respuesta a las dudas de otros compañeros.
En esta ocasión te mostraremos la manera en que puedes implementar y simular el comportamiento de una compuerta 74 08 (AND), Siguiendo los pasos que te diga tu profesor o en un tutorial que el docente te muestre.
Las terminales 1 y 2 de una Compuerta AND corresponden a las entradas y la 3 a las salidas.
La terminal 7 de una Compuerta AND corresponde al negativo (tierra) y la terminal 14 a Vcc.
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Nombre Cuestionario.
No. 1
Instrucciones para el Alumno
Responde el siguiente cuestionario y aplica tus conocimientos adquiridos.
Actitudes a formar
Responsabilidad.
Manera Didáctica de
Lograrlas
Haz uso de tus conocimientos y habilidades adquiridas hasta ahora y demuestra que puedes hacer este ejercicio.
Competencias
Genéricas a Desarrollar
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
Manera
Didáctica de Lograrlas
El alumno responde al cuestionario y comprende las ventajas de simular un circuito en computadora.
1. Escribe 3 ventajas de aplicar la simulación de circuitos por computadora.
R.
2. Escribe el nombre de 3 programas o software que sirvan para simular circuitos, además de los que se mencionan en esta guía
R.
3. Explica brevemente y con tus propias palabras el procedimiento que seguirías para simular la conexión de una compuerta And en el programa WinBreadBoard.
R.
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Nombre Simulación de compuertas. No. 1
Competencia a Desarrollar
La habilidad de utilizar el programa WinBreadBoard (o cualquier otro software)
para simular la conexión de compuertas lógicas.
Atributos de la
competencia
Manejo de software de aplicación en la simulación de circuitos electrónicos.
Instrucciones para el Alumno
Emplea el programa WinBreadBoard para simular el funcionamiento de las compuertas básicas AND, OR y NOT.
Instrucciones para el
Docente
Considerar otras prácticas además de esta que se sugiere así como algún otro simulador, programar tiempos para la entrega de las actividades y asesorar en todo momento a los alumnos.
Recursos materiales de
apoyo
Software WinBreadBoard. Tablas de verdad de las compuertas lógicas. Computadora.
Actitudes a formar
9 Orden.
Limpieza.
Manera Didáctica
de Lograrlas
El alumno trabaja en equipo para entregar a tiempo y de manera correcta la práctica planteada.
Competencias Genéricas a Desarrollar
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos.
Manera Didáctica de
Lograrlas
Participa de manera activa y entusiasta en el equipo, para mostrar el interés en la realización de la práctica.
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Esta guía fomenta tu iniciativa, no te detengas por falta de información, ya que puedes pedir ayuda a tu profesor, o buscarla en internet, Veras que con iniciativa se logran cosas increíbles.
Podría no estar disponible el programa WinBreadBoard, en cuyo caso se sugiere descargarlo de manera gratuita en internet, o emplear cualquier otro programa como el Live-Wire que sirve para simular compuertas lógicas.
Revisa siempre que las terminales de la compuerta a simular estén conectadas de manera correcta, y no olvides alimentar la compuerta al voltaje.
Solamente se pueden hacer correcciones cuando el interruptor principal se encuentra en posición OFF.
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Nombre El Banco Electrónico. No. 3
Instrucciones para el Alumno
Conoce el manejo del programa Electronics Work Bench o Live-Wire.
Saberes a adquirir
Software de diseño y simulación de circuitos.
Manera Didáctica
de Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento del simulador Electronics Work Bench o Live- Wire y la manera de operarlo con la ayuda del profesor o algún tutorial.
Para conocer y operar el simulador, el profesor explica o presenta en un tutorial el software, y la manera de trabajar con el simulador que debe estar instalado en las computadoras de tu laboratorio.
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Página 23 d
Toca el turno a la implementación y
simulación del comportamiento de un
circuito en el programa Electronics
WorkBench, te invito a que me
Acompañes.
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Nombre
La que se armó No. 2
Instrucciones
para el Alumno
Analiza el ejemplo que se muestra para implementar un circuito en Electronics
WorkBench y aclara cualquier duda con tu profesor.
Actitudes a
formar
Orden.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Observa la manera en que el profesor explica
la manera de simular un circuito en
Electronics WorkBench. Si quedan dudas las
deberás aclarar con el apoyo de tus
compañeros, tu maestro y tu guía.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante
la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Participación activa cuando surjan dudas, o se tenga la respuesta a las dudas de
otros compañeros.
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Lo primero que deberás hacer es ingresar a la pantalla principal del programa Electronics
WorkBench.
Enseguida, deberás acceder a la barra de componentes en el menú que aparece en la parte superior de la barra de
herramientas del programa, donde podrás seleccionar la fuente con la que deseas trabajar (dando un click en la
flecha), así como los elementos que deseas conectar a esta fuente.
Para nuestro ejemplo, seleccionamos una fuente de voltaje de CD, dando un click cobre ella
y arrastrándola hacia el área de trabajo.
Por default, el programa asigna a la
fuente un valor de 12 Volts, para
cambiarlo, podemos dar un click
sobre él con el botón derecho del
mouse y aparece un menú donde
podemos cambiar
las propiedades del
componente. En nuestro
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Ejemplo, asignamos un valor de 10 Volts a la fuente elegida. Enseguida repetimos el procedimiento, ahora para seleccionar una resistencia.
Nuevamente, arrastramos la resistencia hasta el lugar de trabajo.
Por default, el programa asigna un valor de 1 KΩ a la resistencia, para cambiar su valor o posición, damos un click sobre ella con el botón del lado derecho del mouse, para nuestro ejemplo, asignaremos a la resistencia un valor de 5 Ω.
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Luego procedemos a colocar el cableado, dando un click con el botón del lado izquierdo del mouse sobre la terminal del dispositivo y arrastrándolo hasta donde deseamos prolongar el cable (el circuito quedará de la siguiente manera).
A continuación procederemos a simular el circuito, para ello, seleccionamos en la barra de herramientas, la opción de instrumentos de medición.
Ahora seleccionaremos un multímetro para medir voltaje y corriente. Después lo arrastramos hasta el área de trabajo y lo “conectamos” al circuito.
Para medir corriente, abrimos el circuito y lo conectamos en serie.
Enseguida damos un click con el botón del lado derecho del mouse y seleccionamos en el menú la opción “open” (abrir).
Seleccionamos la opción de CD y observamos la medición directamente en la pantalla del multímetro.
Para medir el voltaje en la resistencia, conectamos el multímetro en paralelo. Repetimos el
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procedimiento y observamos la medición directamente en la pantalla del multímetro.
Nombre ¿Pos’ como le haces?
No. 2
Instrucciones para el Alumno
Responde lo el siguiente cuestionario y aplica tus conocimientos adquiridos.
Actitudes a formar
Responsabilidad.
Manera Didáctica de Lograrlas
Haz uso de tus conocimientos y habilidades adquiridas hasta ahora y demuestra que puedes resolver este ejercicio.
Competencias Genéricas a Desarrollar
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
Manera Didáctica de Lograrlas
El alumno responde al cuestionario y comprende las ventajas de simular un circuito en computadora.
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1. Explica brevemente y con tus propias palabras el procedimiento que seguirías para simular la conexión de un circuito con una resistencia y un capacitor en paralelo en el programa Electronics Work Bench o Live-Wire.
R.
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Nombre Ármala en grande. No. 2
Competencia a Desarrollar
La habilidad de utilizar el programa Eletronics Work Bench para simular el funcionamiento de un circuito.
Atributos de la
competencia
9 Manejo de software de aplicación en la simulación de circuitos electrónicos.
Instrucciones para el Alumno
Comprender el funcionamiento de una red resistiva vía simulación.
Instrucciones para el Docente
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos simulen el circuito.
Recursos materiales de
apoyo
Diagrama del circuito.
Programa Eletronics Work Bench.
Computadora.
Actitudes a formar
Orden.
Responsabilidad.
Limpieza.
Manera Didáctica
de Lograrlas
Equipos de tres personas, simulan el circuito mostrado para comprobar su funcionamiento y deberán entregarlo en tiempo y forma.
Competencias Genéricas a Desarrollar
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo.
Manera Didáctica de Lograrlas
Simulando los circuitos por equipos en el software.
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1.- Arma el siguiente circuito utilizando los valores de resistencia que prefieras.
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2.- Completa la siguiente tabla, realizando las operaciones necesarias, y mostrándolas en esta hoja o detrás, simula el circuito con Electronic Work Bench
CÁLCULOS ORDENADOR
R W V I W V I
R1
R2
R3
R4
Debes tener cuidado al dibujar el circuito, para que la simulación sea un éxito.
Podría no estar disponible el programa Electronics WorkBench En cuyo caso se sugiere descargarlo, emplear cualquier otro programa (Live-Wire) que sirva para simular circuitos eléctricos.
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Hasta este momento, has adquirido los conocimientos y habilidades necesarias para poder realizar simulaciones de circuitos lógicos (compuertas) y eléctricos en computadora. Esta competencia te será de gran utilidad para seguir adquiriendo otras competencias en este módulo, así como en el resto de tu carrera.
Es muy importante que no te conformes con las prácticas aquí mostradas y que demuestres tu interés por seguir conociendo más programas de simulación de circuitos electrónicos, puedes encontrar muchos de ellos de manera gratuita en internet, es solamente cuestión de buscar.
Te invitamos a seguir adquiriendo nuevas competencias y habilidades.
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Diseñar y simular circuitos con fuente de 2 alimentación CA/CD.
1. Transforma - T
2. Rectificado la Onda.
3. Filtra-Me.
4. Regula-Me.
1. Rectificación en media onda.
1. Agarra la onda.
1.- Allá en la Fuente.
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Muchos circuitos necesitan para su funcionamiento, una fuente de poder o alimentación de corriente continua (C.C.), pero lo que normalmente se suministra por medio de CFE es alimentación de corriente alterna (C.A.).
En esta competencia número 2 aprenderás a diseñar circuitos con fuente de alimentación de CA/CD y a efectuar su simulación.
Tendrás la oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos en la competencia anterior para manejar el programa Electronics WorkBench, de forma que puedas diseñar y simular este tipo de circuitos.
Te aclaramos que existen muchos tipos de fuentes de alimentación hechos con diferentes componentes, pero aquí nos vamos a centrar en los más utilizados.
Te invitamos a acompañarnos en esta competencia 2 titulada “Diseñar y simular circuitos con fuente de alimentación de CA/CD.
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ATRIBUTOS DE
LA
COMPETENCIA
9 Analizar el funcionamiento de la fuente de poder a bloques. 9 Aplicar fuentes de poder a redes electrónicas que permitan su
buen desempeño.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
A lo largo de esta competencia podremos conocer el funcionamiento y aplicar los dispositivos prácticos que forman una fuente de poder.
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno comprenda las posibles aplicaciones del software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos.
El docente emplea fotografías, diapositivas, tutoriales, presentaciones en power point o películas donde se muestre el funcionamiento de distintos software de simulación de fuentes de alimentación, explicando la utilidad de conocerlos y sus aplicaciones.
El encuadre grupal ayuda a comprender la importancia de lograr la competencia.
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Nombre Transforma-T No. 1
Instrucciones para el Alumno
Investiga en libros, internet o cualquier fuente, que es un transformador y la función en una fuente de alimentación.
Saberes a adquirir
Funcionamiento del transformador
Manera Didáctica
de Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento del transformador y su aplicación en una fuente de alimentación previamente investigada.
El transformador
No debes confundir los devanados primarios con los secundarios. Existen los transformadores reductores y elevadores.
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Nombre Rectificando la Onda. No. 2
Instrucciones para el Alumno
Conoce la función de la etapa de rectificación en una fuente de alimentación. Investiga en libros la forma como se rectifica la corriente alterna.
Saberes a adquirir
Funcionamiento de la etapa rectificadora.
Manera Didáctica
de Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento y la etapa de rectificación dentro de una fuente de alimentación.
Diagrama esquemático de un circuito electrónico de un rectificador tipo puente.
El diodo.
El diodo es un componente que se desarrollo como solución al problema de transformar corriente alterna en corriente continua, por lo que se encuentra presente en prácticamente cualquier fuente de alimentación.
Los diodos
rectificadores tienen
polaridad y se deben de
respetar al conectarlos.
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Nombre Filtra-Me. No. 3
Instrucciones para el Alumno
Conoce la función de la etapa de filtrado en una fuente de alimentación. Investiga en libros la forma de filtrar la corriente directa.
Saberes a adquirir
Funcionamiento de la etapa de filtrado.
Manera Didáctica
de Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento y la etapa de filtrado dentro de una fuente de alimentación.
Esta etapa, tiene como función, "suavizar" o "alizar" o "reducir" a un mínimo la componente de rizo del voltaje de Corriente Alterna (CA) y elevar el valor promedio de tensión directa.
Debes tener cuidado a
la hora de conectar un
capacitor electrolítico;
respeta la polaridad.
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Nombre Regula-Me. No. 4
Instrucciones para el Alumno
Conoce la función de la etapa de regulación en una fuente de alimentación. Investiga en internet y escribe en tu libreta los diferentes tipos de reguladores que existen.
Saberes a adquirir
Funcionamiento de la etapa de regulación.
Manera Didáctica
de Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento de la etapa de regulación dentro de una fuente de alimentación.
Circuito electrónico de una etapa de regulación de tensión (voltaje).
Esta etapa final de una fuente de alimentación sirve para obtener finalmente la señal de corriente directa, para este ejemplo se emplea un regulador 7805 para obtener un voltaje de 5 volts en la salida.
49
Nombre Rectificador de media onda. No. 1
Instrucciones para el Alumno
Analiza el ejemplo que te muestra Juanito y observa las diferentes partes de la que consta un rectificador de media onda.
Actitudes a formar
Orden.
Manera Didáctica de Lograrlas
Juanito te muestra las partes de una onda que se tienen en un rectificador de media onda.
Competencias Genéricas a Desarrollar
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
Manera Didáctica de Lograrlas
Analiza, reflexiona y comprende las diferencias formas de onda en un rectificador de media onda.
Rectificador de media onda.
Este es el circuito más simple que puede convertir corriente alterna en corriente continua. Este rectificador lo podemos ver representado en la siguiente figura:
50
Nombre Agarra la onda. No 1
Instrucciones para el Alumno
Dibuja la forma de onda que se observan en cada etapa del rectificador.
Actitudes a formar
Orden.
Responsabilidad
Limpieza.
Manera Didáctica de Lograrlas
El ejercicio propuesto deberá entregarse en tiempo y forma indicados por el maestro.
Competencias Genéricas a Desarrollar
Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.
Manera Didáctica de Lograrlas
Dibujar los tipos de formas de onda de cada tipo del rectificador.
Rectificador de onda completa con 2 diodos.
La siguiente figura muestra un rectificador de onda completa con 2 diodos:
51
Debido a que el circuito tiene un transformador con toma central, actúa como 2 rectificadores de media onda.
Dibuja las formas de onda de Voltaje V1, voltaje V2, Voltaje en D1, Voltaje en RL
52
53
Dibuja las formas de onda de Voltaje V1, voltaje V2, Voltaje en D1, Voltaje en RL
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Rectificador de onda completa tipo puente con 4 diodos.
En la figura siguiente podemos ver un rectificador de onda completa en puente: Es más eficiente que la fuente de 2 diodos.
Mediante el uso de 4 diodos, este diseño elimina la necesidad de la conexión intermedia del secundario del transformador.
Explica la forma en que se rectifica la corriente alterna en un circuito rectificador de onda completa con 4 diodos.
55
Nombre Allá en la fuente. No. 1
Competencia a
Desarrollar
Simular el funcionamiento de diferentes fuentes de alimentación.
Atributos de la
competencia
9 Interpretación de diagramas electrónicos.
9 Simular fuentes de alimentación.
9 Usar el programa Eletronics Work Bench.
Instrucciones
para el
Alumno
Para que puedas comprender el funcionamiento de una fuente de alimentación,
simula los siguientes circuitos en el programa Electronics Work Bench.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos simulen los circuitos
En el software sugerido.
Recursos
materiales de
apoyo
Diagrama Esquemático electrónico.
Computadora.
Software electrónico.
Actitudes a
formar
Orden.
Responsabilidad.
Limpieza.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Integrados en equipos de tres personas los
alumnos simulan los siguientes circuitos,
para entregarlos en tiempo y forma.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
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de 8
56
Fuentes de Alimentación con simulador Work Bench.
D1
D2
Fuente de Alimentación de onda completa con 4 diodos, con simulador Live – Wire.
57
Debes tener cuidado al dibujar el circuito, para que la simulación
sea un éxito.
Podría no estar disponible el programa Electronics Work Bench
En cuyo caso se sugiere descargarlo o emplear el Live Wire que
sirve también para simular circuitos eléctricos.
Felicidades!
Hasta este momento, has adquirido los conocimientos y habilidades necesarias para poder
realizar simulaciones de circuitos lógicos (compuertas) y eléctricos en computadora, y ahora,
también eres capaz de simular fuentes de alimentación.
Estas competencias te serán de gran utilidad para seguir adquiriendo otras competencias en
este submódulo, así como en el resto de tu carrera.
Es muy importante que no te conformes con experimentar y simular solamente las fuentes
aquí mostradas, tú puedes diseñar y simular tus propias fuentes de alimentación.
Te invitamos a seguir adquiriendo nuevas competencias y habilidades.
58
Diseñar y simular amplificadores clase 3 A, B y C.
1. El Bipolar.
2. Le afecto el campo.
3. Clasificando.
59
4. El ABC.
1. ¿On’ ‘toy?
1. Tú sí eres de mi tipo.
1.- Unos tipos de cuidado.
En esta tercera competencia estudiaremos la aplicación de 2 tipos diferentes de transistores en circuitos de amplificación, uno es el transistor bipolar o BJT y el otro es el transistor efecto de campo o FET.
Los amplificadores son circuitos que se
utilizan para aumentar (amplificar) el valor de la señal de entrada (generalmente muy pequeña) y así obtener una señal a la salida con una amplitud mucho mayor a la Señal original.
60
ATRIBUTOS DE
LA
COMPETENCIA
9 Diseñar y simular amplificadores clase A, B y C.
RESULTADO DE
APRENDIZAJE
A lo largo de esta competencia podremos diseñar y simular
amplificadores de audio.
Como primera actividad es muy importante realizar un encuadre grupal para que el alumno
comprenda las posibles aplicaciones del software de simulación de circuitos eléctricos y electrónicos.
El docente emplea fotografías, diapositivas, tutoriales, presentaciones en power point o películas
donde se muestre el funcionamiento de distintos software de simulación de circuitos, explicando la
utilidad de conocerlos y sus aplicaciones.
El encuadre grupal
ayuda a comprender
la importancia de
lograr la competencia.
61
Nombre El Bipolar. No. 1
Instrucciones
para el Alumno
Reflexiona sobre la siguiente información y conoce las características principales del transistor bipolar o BJT. Investiga en internet o libros las características, funcionamiento y tipos de transistores bipolares.
Saberes a
adquirir
Características del
BJT.
El BJT como
amplificador.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento del
transistor bipolar y su aplicación como
amplificador.
Un transistor bipolar de unión está formado por dos uniones pn en contraposición, es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.
Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del
flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.
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Nombre Le afecto el campo. No. 2
Instrucciones
para el Alumno
Reflexiona sobre la siguiente información y conoce las características principales del transistor de efecto campo o FET. Investiga en internet las característica y funcionamiento del transistor FET.
Saberes a
adquirir
Características del
FET.
El FET como
amplificador.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
El alumno comprende el funcionamiento del
transistor efecto campo y su aplicación como
amplificador.
63
Nombre Clasificando. No. 3
Instrucciones
para el Alumno
Reflexiona y conoce sobre la siguiente información; Investiga en libros la clasificación de los amplificadores de acuerdo a su frecuencia y a su forma de trabajo.
Saberes a
adquirir
Clasificar.
Amplificadores.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
El alumno comprende la manera en que se
clasifican los amplificadores.
Nombre El ABC. No. 4
Instrucciones
para el Alumno
Reflexiona y conoce sobre la siguiente información; Investiga en internet las diferencias entre los amplificadores A, B y C
Saberes a
adquirir
Clasificar
amplificadores.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
El alumno comprende las diferencias entre
los amplificadores de potencia tipo A, B y C.
64
Nombre ¿On’ ‘toy? No. 1
Instrucciones
para el Alumno
Analiza la siguiente información y comprende las aplicaciones de los
amplificadores según su clasificación: Investiga en libros la aplicación de los
amplificadores.
Actitudes a
formar
Orden.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Se relaciona la aplicación de los transistores
como amplificadores y la clasificación de los
amplificadores.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general,
considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Analiza, reflexiona y comprende las aplicaciones de los amplificadores según su
clasificación.
Hasta ahora hemos conocido las configuraciones básicas de los
transistores y la clasificación de los amplificadores, pero tal vez aún
te preguntas ¿Cuál es la relación entre las configuraciones básicas de un transistor y la clase de amplificador?
65
Pues bien, las tres configuraciones básicas son Emisor Común, Base Común y Colector
Común del transistor y están presentes en las estructuras de los amplificadores.
Nombre Tú si eres de mi tipo. No 1
Instrucciones
para el Alumno
Observa con atención los siguientes circuitos e identifica y escribe el tipo de
configuración.
Actitudes a
formar
Orden.
Responsabilidad
Limpieza.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
El ejercicio propuesto deberá entregarse en
tiempo y forma indicados por el maestro.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos
establecidos.
Manera Didáctica
de Lograrlas
Identificar el tipo de configuración de los siguientes circuitos.
66
67
Nombre Unos tipos de cuidado. No. 1
Competencia a
Desarrollar
Simular el funcionamiento de diferentes tipos de amplificadores.
Atributos de la
competencia
9 Interpretación de diagramas electrónicos.
9 Diseñar y simular diferentes tipos de amplificadores.
9 Usar el programa Eletronics Work Bench.
Instrucciones
para el Alumno
Para que puedas comprender el funcionamiento de diferentes tipos de
amplificadores, simula los siguientes circuitos en el programa Eletronics Work
Bench.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos simulen los circuitos.
Recursos
materiales de
apoyo
Diagrama esquemático electrónico.
Computadora.
Software electrónico.
Actitudes a
formar
Orden.
Responsabilidad.
Limpieza.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
En equipos de tres personas simular los
siguientes circuitos, y entregarlos en tiempo y
forma.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Al realizar la simulación en equipos.
68
Amplificador en emisor común
Al circuito ya polarizado en zona activa se le ha conectado un condensador en la entrada y otro en la salida (condensadores de acoplo). De este modo se impide el paso de la corriente continua procedente del generador o hacia otra etapa anterior o posterior respectivamente; el condensador en paralelo con la resistencia de emisor (condensador de desacoplo) evita la disminución de la ganancia debida a la presencia de la resistencia de emisor, la cual es necesaria para evitar el embalamiento térmico.
En la base se aplica una señal de entrada senoidal de 10 mv (Ve = 10 mv), obteniéndose en el colector la señal de salida, también senoidal, de amplitud 1v (Vs = 1v); la ganancia es de 100, pues Gv = Vs/Ve = 1000 mv/10 mv = 100.
69
Tanto la ganancia de tensión como de intensidad son de valor medio, siendo la impedancia de entrada pequeña y la impedancia de salida media. Debido a las características de sus ganancias, su aplicación más común es como amplificador de medias y bajas frecuencias, y como la diferencia entre las impedancias no es muy elevada se puede emplear como amplificador de varias etapas ya que permite un relativo buen acoplo entre ellas.
Amplificador en base común
También como en el caso del emisor común el circuito lleva los condensadores de acoplo y desacoplo. Aquí la entrada es por el emisor y la salida se obtiene en el colector. Con Ve = 10 mv se obtiene 1 voltio y la ganancia de tensión será de 100.
70
En este tipo de disposición, la ganancia de tensión es elevada (normalmente más grande que en caso del emisor común), sin embargo la ganancia de corriente es menor (aunque próxima) o igual a la unidad. La impedancia de entrada es pequeña y la de salida grande. Su aplicación más común es como amplificador en altas frecuencias.
Amplificador en colector común
71
La señal a amplificar va conectada a la base del transistor y la salida se toma en el emisor. En nuestro circuito Ve = 1v, Vs = 1v, consecuentemente la ganancia de tensión será Gv = 1.
La ganancia de tensión es menor o igual a uno, la ganancia de corriente es alta, la impedancia de entrada es alta y la de salida baja. Debido a las características de sus impedancias, su aplicación típica es como adaptador de impedancias.
Felicidades!
Hasta ahora, has adquirido los conocimientos y habilidades necesarias para poder realizar
simulaciones de circuitos con amplificadores con transistores bipolares y de efecto campo
en computadora.
Estas competencias te serán de gran utilidad para seguir adquiriendo otras competencias en
el resto de tu carrera.
Es muy importante que no te conformes con experimentar y simular solamente los circuitos
con amplificadores que se muestran en esta guía, tú puedes diseñar y simular tus propios circuitos y experimentar con otro software.
Te invitamos a seguir adquiriendo nuevas competencias y habilidades.
72
Diseñar y simular circuitos con 4 amplificadores operacionales.
1. Conócelo.
2. De todos modos.
1. ¿Cuánto ganas ?
2. No te resistas.
1. ¿Cuánto me calculas?
1. Simula tu Op Amp
73
El Amplificador Operacional
En la competencia 3 estudiamos los circuitos
amplificadores, construidos por transistores, en
esta cuarta competencia, toca el turno al estudio
de los amplificadores operacionales.
Los circuitos lineales integrados (CLI) están
incorporados ampliamente en diversas
aplicaciones electrónicas, debido a su tamaño
reducido y a su facilidad de uso y confiabilidad,
uno de los circuitos de mayor uso es el
Amplificador Operacional (Op Amp).
74
Nombre Conócelo. No. 1
Instrucciones
para el Alumno
Reflexiona sobre la siguiente información buscada en internet y conoce al amplificador operacional así como sus características principales.
Saberes a
adquirir
Símbolo,
Terminales y
Características del
Op Amp.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
El alumno analiza la información y conoce el
Op Amp y sus principales características.
El Op Amp fue
desarrollado para ser
utilizado en
computadoras
analógicas a inicios
de los años 1940.
75
Nombre De todos modos. No. 2
Instrucciones
para el Alumno
Reflexiona sobre la siguiente información buscada en internet y conoce los modos de operación básicos del amplificador operacional.
Saberes a
adquirir
Modos de
operación del Op
Amp.
Manera
Didáctica
de
Lograrlos
El alumno analiza la información y conoce
los modos de operación del Op Amp.
eflexiones:
76
Nombre
¿Cuánto Ganas? No. 1
Instrucciones
para el Alumno
Analiza el ejemplo que se muestra para calcular la ganancia de un circuito con Op
Amp. Es importante que estés atento y si quedan dudas las deberás aclarar con
el apoyo de tus compañeros, tu maestro y tu guía.
Actitudes a
formar
Orden.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Se muestra la manera en que podemos
calcular la ganancia de un circuito con Op
Amp.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante
la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Participación activa cuando surjan dudas, o se tenga la respuesta a las dudas de
otros compañeros.
Ejemplo 1
Se tiene armado un circuito con Op Amp como el que se muestra a continuación. El reto es
encontrar la ganancia de este amplificador.
R1= 10KΩ
R2= 500 KΩ
Ganancia (∆v) = ?
77
Si observamos detenidamente el circuito, nos daremos cuenta que se trata de un
Amplificador inversor, así es que emplearemos las fórmulas del amplificador inversor para
calcular la ganancia del circuito.
Comenzaremos por decir que la ganancia de un amplificador es igual a la división del voltaje
de salida Vo entre el voltaje de entrada Vi.
De esta manera:
∆v= Vo/ Vi
Si aplicamos la fórmula del amplificador inversor:
y despejamos Vo / Vi tenemos:
Vo/Vi = -Rf/ R o ∆v= -Rf/ R donde Rf= R2 y R = R1
∆v= -R2 / R1
∆v= - 500k Ω / 10 kΩ ∆v= -50 o 50 con la señal invertida
Ejemplo 2 Se tiene armado un circuito con Op Amp como el que se muestra a continuación. El reto es
encontrar la ganancia de este amplificador.
R1= 5 kΩ
R2= 300 kΩ
Ganancia (∆v) =?
Si observamos detenidamente el circuito, nos daremos cuenta que se trata de un
Amplificador No inversor, así es que emplearemos las fórmulas del amplificador No inversor
78
para calcular la ganancia del circuito.
∆v= Vo/ Vi
∆v= ( 1+ 300 kΩ/5 kΩ)
∆v= ( 1 + 60) ∆v= 61
79
Nombre
No te resistas. No. 2
Instrucciones
para el Alumno
Analiza el ejemplo que se muestra para calcular el valor de resistencia necesaria
que permita obtener la ganancia deseada de un circuito con Op. Es importante
que estés atento y si quedan dudas las deberás aclarar con el apoyo de tus
compañeros, tu maestro y tu guía.
Actitudes a
formar
Orden.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Se muestra la manera en que se puede
calcular el valor de resistencia necesaria
para obtener la ganancia deseada de un
circuito con Op Amp.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante
la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Participación activa cuando surjan dudas, o se tenga la respuesta a las dudas de
otros compañeros.
Ejemplo .1
Se tiene armado un circuito con Op Amp como el que se muestra a continuación. El reto es
encontrar el valor de resistencia que permita obtener la ganancia deseada para este
amplificador.
Ganancia deseada ∆V= 20
Si observamos detenidamente el circuito, nos daremos
cuenta que se trata de un Amplificador inversor, así es
que emplearemos las fórmulas del amplificador inversor
para calcular el valor de la resistencia faltante del circuito.
Vo/Vi = - Rf / R ∆V= -R/ 5k (20) (5K) = R
R= 100 kΩ
80
20 k
R=?
Nombre ¿Cuánto me calculas?
No. 1
Instrucciones
para el Alumno
Resuelve los problemas propuestos y aplica tus conocimientos adquiridos.
Actitudes a
formar
Responsabilidad.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Haz uso de tus conocimientos y habilidades
adquiridas hasta ahora y demuestra que
puedes resolver este ejercicio.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
El alumno resuelve los problemas sugeridos. Se recomienda que se apliquen
más problemas aparte de los aquí planteados.
Problema 1
Se tiene armado un circuito con Op Amp como el que se muestra a continuación. El reto es
encontrar el valor de resistencia que permita obtener la ganancia deseada para este
amplificador.
Ganancia deseada ∆V= 50
81
Problema 2
Se tiene armado un circuito con Op Amp como el que se muestra a continuación. El reto es
encontrar la ganancia de este amplificador.
R1= 15 kΩ
R2= 500 kΩ
Ganancia (∆v) =?
82
Nombre Simula tu Op Amp. No. 1
Competencia a
Desarrollar
Simular el funcionamiento de diferentes circuitos con Op Amps.
Atributos de la
competencia
9 Interpretación de diagramas electrónicos.
9 Simular circuitos con Op Amps.
9 Usar el programa Eletronics Work Bench.
Instrucciones
para el Alumno
Para que puedas comprender el funcionamiento de circuitos con Op Amps, simula
los siguientes circuitos en el programa Electronics Work Bench.
Instrucciones
para el
Docente
Proporcionar la información necesaria para que los alumnos simulen los circuitos.
Recursos
materiales de
apoyo
Diagrama electrónico Esquemático.
Computadora.
Software electrónico.
Actitudes a
formar
Orden.
Responsabilidad.
Limpieza.
Manera
Didáctica
de
Lograrlas
Integrados en equipos de tres personas los
alumnos simulan los siguientes circuitos y
entregarlos en tiempo y forma.
Competencias
Genéricas a
Desarrollar
Participa y colabora de manera efectiva en equipos de trabajo.
Manera
Didáctica de
Lograrlas
Los alumnos se apoyan en las dudas del circuito en la simulación.
83
Circuitos con Op Amps.
Nota: los circuitos aquí mostrados han sido simulados en el programa Orcad, en caso de no
disponer de este programa, pueden simularse en otros programas de simulación de circuitos.
Amplificador Inversor
El amplificador inversor es quizás el montaje más utilizado de los amplificadores operacionales. La señal de salida está desfasada 180º respecto a la de entrada. Esto es importante para aquellas señales senoidales donde debemos cuidar su fase. Por el contrario, en las tensiones continuas, el valor de salida tiene el signo cambiado con la entrada. La resistencia R3 se utiliza para compensar los posibles efectos de la impedancia de entrada no infinita.
84
¡Felicidades!
Hasta este momento, has adquirido los conocimientos y habilidades necesarias para poder
realizar simulaciones de circuitos con amplificadores operacionales en computadora.
Estas competencias te serán de gran utilidad para seguir adquiriendo otras competencias en
el resto de tu carrera.
Es muy importante que no te conformes con experimentar y simular solamente los circuitos
con amplificadores operacionales que se muestran en esta guía, tú puedes diseñar y simular
tus propios circuitos y experimentar con otro software.
Te invitamos a seguir adquiriendo nuevas competencias y habilidades.
85
Felicidades!
Esta guía te ha servido de apoyo para que logres las
competencias propuestas sobre el diseño y simulación
de circuitos por computadora. Como has visto, esta
rama específica de la Electrónica tiene importantes
aplicaciones que demandan de técnicos como tú, con las
habilidades para
diseñar y simular circuitos electrónicos.
Te invitamos a que practiques las habilidades que has desarrollado con responsabilidad.
Es muy importante que no te conformes con experimentar y simular solamente los circuitos
aquí mostrados, tú puedes diseñar y simular tus propios circuitos.
Te invitamos a seguir adquiriendo nuevas competencias y habilidades.
86
SCHULER, Charles A. Electrónica, Principios y Aplicaciones Reverte, España 1982
ROSCOE B.M., COUGHLIN R.F. Prácticas de laboratorio con semiconductors. Gustavo Pili, México. 1982.
BOYLESTAD, Robert L. Electrónica teoría de circuitos Prentice Hall, México. 2004.
DORF, Svodoba. Introducción al análisis y diseño de circuitos eléctricos Alfa Omega, México. 2002.
Software electrónico. Electronic Workbench. WinBreadBoard. Circuit Maker Ivex M M Logic Orcad PLD.
87
Barra de herramientas: Barra compuesta por botones (formados por iconos) que permite
realizar las acciones más utilizadas de un programa. Barra de menús: La barra de menús contiene los nombres de las opciones de los menús
que se encuentran activos en una aplicación.
Circuito lineal: Es un circuito cuya relación entre tensión y corriente se puede describir con
una ecuación o sistema lineal.
Comando: Instrucción que se le da a un Sistema Operativo para que éste realice una
determinada tarea.
Compuertas lógicas: Dispositivo electrónico que es la expresión física de un operador
booleano en la lógica de conmutación.
DIP: Un dual in-line package (DIP o DIL), es una forma de empaquetamiento de dispositivos electrónicos de forma rectangular con dos filas paralelas de pines de conexiones.
Factor β (beta): Factor de amplificación, o número de veces que pasa de corriente de
colector con respecto a la de base, también llamado coeficiente HFE.
Fuerza electromotriz: Es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre
dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado.
Icono: Imagen gráfica que suele ser pequeña que representa un acceso directo, un
programa, un archivo, un enlace, o cualquier otro recurso.
Impedancia: Resistencia que presenta un circuito eléctrico al paso de una corriente alterna. Mouse: Periférico de entrada para interactuar con la computadora a través de un puntero
mostrado en pantalla.
Proto: Placa de uso genérico reutilizable o semi permanente, usado para construir prototipos
de circuitos electrónicos con o sin soldadura. Simulación por computadora: Utilización de una computadora para simular algún aspecto
de la realidad
Software: En computación, todo programa o aplicación, programado para realizar tareas
específicas.
