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Electrónica Analógica Básica
Primera parte
Componentes electrónicos:
Resistencias.Condensadores.BobinasAsociación de componentes pasivosDiodosTransistoresCircuitos integrados
Componentes semiconductoresComponentes pasivos
Se fabrican con carbón, acero, cobre.
Resistencias.CondensadoresBobinas
Se fabrican con materiales específicos como: selenio, germanio y silicio.
Diodos.Transistores.Circuitos integrados
COMPONENTES ELECTRÓNICOS
Oponerse al paso de la corrienteFunción
Valorlongitud (l)sección (S)ρ = Resistividad
Depende de:
Unidades
Ohmio (Ω)Múltiplos: kΩ kiloohmio (1.103 Ω)MΩ megaohmio (1.106 Ω)
RESISTENCIAS
Utilidad de las resistencias:
Para ajustar la tensión.
Para limitar la intensidad.
Montaje en serie.
Montaje en paralelo.
PROBLEMAS I
Para aplicar la fórmula del cálculo de la resistencia de un conductor:
Donde: La resistividad ρ se expresa en Ω. mLa longitud l se expresa en m.La sección en m2.
Ley de Ohm:
V = diferencia de potencial en voltios (v)I = Intensidad en amperios (A)R = resistencia en ohmios (Ω).
CONDENSADORES (I)
Valor
La capacidad C de un condensador depende de la superficie de las armaduras, de la distancia que las separa y de la naturaleza del diélectrico.
C = є . S / d donde:є = constante dieléctricad = distancia antre armadurasS = superfifice armaduras
C = Q / V donde:Q = carga eléctrica que puede almacenarV = diferencia de potencial
Unidades
faradio (F)Submúltiplos: μF = microfaradio (1.10-6 F). n = nanofaradio(1.10-9 F).p = picofaradio (1.10-12 F).
Función Almacenar carga eléctrica para suministrarla en un momento determinado.
CONDENSADORES (II)
En serie con una resistencia y una fuente de tensión contínua
Conexionado
Funcionamiento
Tipos de condensadores (banco de imágenes CNICE)
Condensador eléctrico (Wikipedia)
BOBINAS
Función Almacenar energía eléctrica de forma magnética para cederla en un momento determinado.
Valor
La autoinducción L de una bobina depende del número de espiras que forman el arrollamiento (N), del flujo magnético que la atraviesa (Φ) y de la intensidad de corriente que la recorre (I).
L = N.Φ / I
Unidades
henrio (H)Submúltiplos: mH = milihenrio (1.10-3 H)μH = microhenrio (1.10-6 H).
Funcionamiento
ASOCIACIÓN DE COMPONENTES PASIVOS
serie
paralelo
serie
paralelo
Las bobinas interaccionan entre ellas generando inducciones parásitas. Sólo se asocian cuando interesa aprovechar este fenómeno.
COMPORTAMIENTO DE LOS COMPONENTES PASIVOS DESCRITOS
Componente Periodo transitorio Periodo estacionario
Resistencia No se distinguen diferencias entre ambos periodos.
Condensador Permite un crecimiento progresivo de su tensión entre bornes
Alcanza la tensión de la fuente a la que estaba conectado
Bobina Permite un crecimiento progresivo de la intensidad a través de ella.
Alcanza la intensidad máxima permitida por la resistencia y la fuente.
DIODOS
Función Actúa como un componente unidireccional, es decir, deja pasar la corriente sólo en un sentido
Está formado por la unión de dos cristales semiconductores uno de tipo N, llamado cátodo, y otro de tipo P, llamado ánodo.
Composición
Polarización
TRANSISTORES
Función El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que puede funcionar, bien como interruptor, bien como amplificador de una señal eléctrica de entrada.
Se clasifican en dos grandes grupos:Bipolares: NPN y PNP
Unipolares: o de efecto campoClasificación
Formados por la unión de tres cristales
semiconductores.
Bipolares
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
-
-
--
- -
-
-
-
-
--
-
-
-
- +
+
++
+
+
++
++
+
+++
++
-
-
--
--
-
-
-
-
--
-
-
-
-
+
+
++
+
+
++
++
+
++ +
+ +
P N N P
Concentración de huecos
+ -
N
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
P N N P
Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segunda
N
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
PP
El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
N PP
El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector.
El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables
Emisor
Base
Colector
Transistor PNP
P
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
NN
Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones.
En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP.
Transistor NPN
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
P NN
La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones.
Emisor
Base
Colector
Transistor NPN
Transistor NPN
Están formados por un sustrato de material semiconductorsobre el que se funden dos islas de material semiconductor de diferente dopado.
Efecto campo
TRANSISTORES (II)
CIRCUITOS INTEGRADOS
Los hay de dos tipos:
De carácter general: se pueden utilizar en multitud de aplicaciones. La denominación de los circuitos se corresponde con un prototipo aceptado por los fabricantes.
Específico: se encargan a medida para cada aplicación concreta. Su denominación responde a códigos propios del cliente que los solicita.
En un único soporte físico, generalmente de silicio, se integran diferentes componentes individuales, pasivos y/o semiconductores, que constituyen en conjunto un sistema electrónico.
Direcciones y enlaces de interés:
http://es.wikipedia.org/wiki/
http://electronred.iespana.es/electronred/diodo.htm
http://www.simbologia-electronica.com/
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/agrupacion/agrupacion.htm
http://www.monografias.com/trabajos16/componentes-electronicos/componentes-electronicos.shtml
http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/_private/colores.htm
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_induc_elecmagnetica/ke_induc_elecmagnetica_1.htm
http://descartes.cnice.mecd.es/Documentacion_3/fisica/electromag/Induccion.htm
http://www-etsi2.ugr.es/alumnos/mlii/transistor.htm
http://perso.wanadoo.es/chyryes/componentes.htm
- El estudio de redes eléctricas basadas en circuitos electrónicos permite encontrarrelaciones entre las distintas magnitudes (tensiones, intensidades, potencias, etc.)
- Para el análisis de los componentes pasivos, ya sea de forma aislada o dentrode un circuito. Basta aplicar las fórmulas que los relacionan.
- Para el análisis de los componentes semiconductores, es necesario buscar un- modelo que nos permita predecir el comportamiento del circuito.
Por este motivo, la mayoría de los circuitos se suelen representar por un cuadripolo. Esdecir, un elemento que dispone de dos conexiones de entrada y dos de salida
GANANCIA
Ganancia: relación entre la señal de entrada y la señal de salida.
Es una magnitud adimensional. Sin embargo, se expresa en decibelios (dB)
Ganancia = Señal de salida
Señal de entrada
REALIMENTACIÓN
Para evitar que, al disponer varios semiconductores conectados adecuadamente, la respuesta con la frecuencia no sea la más adecuada y el sistema se desestabilice.
Para qué
En qué consiste
En tomar un parte de la señal de salida de un componente e introducirla de nuevo a su entrada.
Electrónica Básica
Tercera parte
Amplificador operacional:
Amplificador operacional.
Circuitos básicos.
- Circuito inversor.
- Circuito no inversor.
- Circuito sumador.
Temporizadores.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Se trata de un conjunto de componentes (más de 50) conectados entre sí (circuito integrado). El componente más importante que contiene es el transistor.
1
2
3
4
8
7
6
5
+Vcc
-Vcc
Ajuste offset
Entradainversora
Entrada no inversora
Ajuste offset
salida
-
+
Circuito inversor Circuito no inversor Circuito sumador
El amplificador Operacional
● Básicamente el Amp. Op. (Op. Amp.) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia, una impedancia de entrada muy alta y una baja impedancia de salida
Fuente de doble polaridad Fuente de doble polaridad desde una sola fuente
● Como se mencionó antes, el amplificador tiene 2 entradas: una de ellas es la entrada inversora (-) y la otra es la entrada no inversora (+) y tiene una sola salida. Este amplificador se alimenta usualmente por una fuente de voltaje de doble polaridad que está en los rangos de +/- 5 voltios a +/- 15 voltios, también se puede alimentar con una sola fuente con ayuda de un arreglo adicional. Ver las siguientes figuras:
● En la segunda figura las resistencias Ra y Rb deben ser exactamente iguales, para que V+ y V- tengan el mismo valor absoluto
● - El Amplificador Operacional utilizado como inversor
● ¿Por qué el nombre de inversor? La razón es muy simple: la señal de salida es igual en forma (no necesariamente en magnitud) a la señal de entrada, pero invertida, ver los dos gráficos siguientes. (cuando la señal de entrada se mueve en un sentido, la de salida se mueve en sentido opuesto).
entrada salida invertida
● El amplificador se conecta como se muestra en la siguiente figura, donde tenemos una resistencia R1, conectada entre la entrada de la señal y la entrada inversora (-) del amplificador y una resistencia R2 conectada entre la salida del amplificador y la entrada no inversora (-). La entrada no inversora (+) se conecta a tierra en el caso de que el circuito amplificador esté alimentado con una fuente de doble polaridad o a la tierra virtual en el caso de que esté alimentado con una fuente de una sola polaridad.
La ganancia del amplificador o lo que es lo mismo la relación de magnitudes entre la señal de salida y la de entrada, depende de los valores de las resistencias R1 y R2 y está dada por la fórmula: Av = - R2 / R1 (El signo negativo indica que la señal de
salida es la invertida de la señal de entrada)
Por ejemplo si R1 = 1 K y R2 = 10 K, la ganancia del amplificador será:
Av = 10 K / 1 K = 10
y la señal de salida será de – 10 Voltios (el signo negativo se pone porque la salida es invertida), entregando la misma corriente a la salida, a través de la resistencia R2.
I
El Amplificador Operacional utilizado como No inversor
A este tipo de amplificador la señal le entra directamente a la entrada no inversora (+) y la resistencia de entrada R1 se pone a tierra. En este caso la
impedancia de entrada es mucho mayor que en el caso del amplificador inversor.
Aquí, si la señal de entrada se mueve en un sentido, la señal de salida se mueve en el mismo sentido o sea la señal de salida sigue a la de entrada (están
en fase). Ver los gráficos siguientes.
entrada Av = 1 + R2 / R1 salida
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